ATMETH IWF技术.docx
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ATMETHIWF技术
ATM-ETHIWF技术
随着以太网的高速发展，ATM接入网络正逐步向以太网迁移。
为了充分利用原有ATM网络和设备（ATMDSLAM、ATMSwitch等），路由器的IWF特性提供了一种完美的解决方案，通过CCC、PW及VPLS等多种承载方式，平滑地实现ATM网络与以太网的互通。
1前言
ATM技术发展历史悠久，在过去的二十年中，ATM网络的建设得到了长足的发展。
它具有强大的QoS能力，已有的ATM网络承载了IP、FR、Voice、会议电话、ISDN/DSL等多种重要业务。
但是，随着IP技术的迅猛发展，尤其是IP技术与以太网技术的无缝结合，使得ATM技术的应用前景十分暗淡。
ATM技术暴露出了越来越多的局限性：
•ATM存在信元税（CellTax），传输效率低。
•ATM存在SAR瓶颈，核心网容量受到极大的制约。
OC-48SAR的功能非常有限，现有ATM网络比较常见的接口有622M、155M等，2.5G及以上接口很少见。
•ATM不适应IP业务的快速增长，组播支持能力比较差，开展多业务困难，尤其是目前盛行的TriplePlay/IPTV业务。
•ATM网络建设成本高昂，设备运行维护复杂。
由于良好的开放性和扩展性，IP技术、以太网技术在全球得到了广泛的应用，ATM网
络向IP网络、以太网络迁移已是必然趋势。
为了保护用户利益，充分利用原有网络和设备，ATM网络的迁移应是一个平滑、漫长的过程。
在这个过程中，需要通过以太网来承载传统的ATM业务，实现ATM网络与以太网络的互通，达到业务演进和保护投资的目的。
2关键技术
2.11483B的概念
RFC1483（Updated2684）定义了在AAL5上承载多协议报文的封装格式，包括路由PDU
与桥接PDU两种模式，即1483R路由方式和1483B桥接方式。
1483R路由方式包括PPPoA、
IPoA，通常指IPoA。
1483B桥接方式使用最多的是802.3以太网封装格式，包括PPPoEoA、IPoEoA。
RFC
1483定义了两种封装方式：
•VCBasedMultiplexing：
一条VC只用于传送一种协议报文，即需要通过用户配置来指明PVC报文类型，通常简称VC_MUX封装。
•LLCEncapsulation：
由封装头中的协议号标识协议类型，一条VC上可以传送多种协议报文。
一般后面再加一个SNAP头，通常简称SNAP封装。
VC_MUX属于无帧封装，SNAP属于帧封装，格式如下所示：
图11483B封装格式
配置为桥模式的ATM接口/子接口支持二层报文广播和MAC地址学习。
1483B可以实现类似以太网的所有业务功能，包括VLAN透传，二/三层转发，接入VPLS和L3VPN等。
2.2IWF的概念及实现方式
IWF（Inter-WorkingFunction）互操作功能，是指基于1483B方式接入的ATM链路和以太网链路之间，通过QinQ映射将ATM报文转换为以太网报文，即将ATM报文的VPI映射成外层VLAN，VCI映射成内层VLAN，从而实现ATM报文在以太网链路上的传输。
转换后的以太网报文一般通过L2VPN来承载，根据承载方式的不同，IWF有以下两种实现方式：
（1）CCC本地连接方式：
在同一路由器的ATM接口和以太子接口间实现电路交叉连接。
图2CCC本地连接方式
（2）PW方式：
借助于LSP、GRE或TE隧道，实现对等PERouter之间的ATM链路和以太网链路数据报文的二层透传。
图3PW方式
2.3ATM网络迁移方案选择
ATM接入网向以太网迁移，有IWF和1483B二层转发两种方案可以实现。
（1）1483B二层转发方案
VPI/VCI映射成单层VLANtag，单层VLANtag用来标识ATMDSLAM设备信息，但是用户信息丢失。
PPPOE认证报文到达BRAS后，BRAS只能根据用户帐号和设备信息（单层VLANtag）进行认证，同一ATMDSLAM设备下的用户存在帐号盗用的隐患。
（2）IWF方案
VPI/VCI映射成两层VLANtag，外内层VLANtag分别标识ATMDSLAM设备信息和用户信息，PPPOE认证报文到达BRAS后，BRAS可以根据用户帐号、设备信息（外层VLANtag）和用户信息（内层VLANtag）进行认证，避免了帐号盗用的可能，安全性更高。
图4ATM网络迁移方案选择
对比两种方案，都是通过路由器对ATM报文进行终结，进而实现报文在以太网上的传输，而IWF方案却具备更好的安全性和扩展性。
所以路由器提供的IWF功能，更适合ATM网络向Ethernet的迁移。
2.4IWFQoS的实现
ATM技术具备强大的QoS能力，对业务的服务质量等级有非常严格的区分。
IWF在实现ATM报文与以太网报文转换时，要充分的考虑到这一点。
（1）在ATM接口上行方向，支持802.1p或DSCP到出接口方向802.1p/EXP/DSCP的映射，ATM的QoS信息（CLP）不参与映射；
ATMService
CLP
EXP
DSCP
802.1p
Service
CBR
0
5
5（EF）
5
Voice（媒体流）
Rt-VBR
0
7
7（CS7）
7
ControlVC（route
Protocol、信令流）
1
6
6（CS6）
6
ControlVC（route
Protocol、信令流）
0
4
4（AF4green）
4
视频流
1
3
4（AF4yellow）
3
视频流
Nrt-VBR
0
3
3（AF3green）
3
VPNTraffic
1
2
3（AF3yellow）
2
VPNTraffic
0
2
2（AF2green）
2
带宽保证数据流
1
1
2（AF2yellow）
1
带宽保证数据流
ABR
0
1
1（AF1green）
1
普通数据流
1
1（AF1yellow）
普通数据流
UBR
0
0
0（BE）
0
普通数据流
1
OAM信元
0
5
5（EF）
5
1
（2）在ATM接口下行方向，1483B报文入PVC，分段成ATM信元时，需要根据上层的优先级信息来映射得到ATMCLP，填写到信元头。
表1ATM→IP缺省映射关系
EXP
DSCP
802.1p
CLP
7
7（CS7）
7
0
6
6（CS6）
6
0
5
5（EF）
5
0
4
4（AF4green）
4
0
3
4～3（AF4yellow）
3
1
2
2（AF2green）
2
0
2（AF2yellow）
2
1
1
1（AF1）
1
1
0
0（BE）
0
1
表2IP→ATM缺省映射关系
3典型应用
3.1IWFCCC方式接入单BRAS
本地CCC的工作方式下，通过DSLAM等设备接入ATM流量，在路由器上把基于1483B封装的流量交叉到以太链路上，VPI映射成外层VLANtag，VCI映射成内层VLANtag，报文通过以太链路传输到远端的BRAS设备上进行认证，BRAS设备利用报文的两层VLANtag来区分不同的DSLAM用户。
图5IWFCCC方式接入单BRAS
3.2IWFPW方式接入单BRAS
ATM接入的1483B流量可以通过PW（如配置Martini或Kompella方式的L2VPN）透传到远端的以太链路上，在透传的过程中，VPI映射成外层VLANtag，VCI映射成内层VLANtag。
BRAS设备利用报文的两层VLANtag来区分不同的DSLAM用户。
图6IWFPW方式接入单BRAS
3.3IWFVPLS方式接入双BRAS
如果网络迁移中要实现BRAS的主备保护，即ATMDSLAM接入双BRAS，可采用以下VPLS迁移方案。
在这个方案中，可靠性成为设计考虑的重点。
图7IWFVPLS方式接入双BRAS
•网络接入采用H-VPLS层次模型，在UPE与PE-AGG之间分别建立两条PW：
业务
PW和管理PW。
•1483B流量通过ATMDSLAM接入，经UPE将VPI/VCI映射成QinQ，然后QinQ接入VPLS业务PW，透传到远端的BRAS设备进行认证；回程流量通过VSI+MAC确定QinQ，UPE将QinQ映射为VPI/VCI，然后转发给ATMDSLAM。
•UPE至NPE之间的链路启用BFD，两台NPE之间运行BFDforVRRP，VRRP主备状态控制二三层业务，并且决定是否撤消对外发布的路由。
•UPE至PE-AGG之间链路保护通过TE保护组和BFDforLSP完成，节点保护通过BFDforVRRPovermVSI以及UPE与NPE之间的BFD联合判断实现。
•BFDforVRRP检测报文运行于两台NPE的QinQ管理子接口上，并通过UPE与PE-AGG之间的管理PW承载。
主备倒换时，三层业务通过在相关PW内发送免费
ARP报文通知UPE进行路径切换，二层业务则通过UPE监测管理PW中的免费ARP
报文清除相关VSI内的转发表项，从而完成切换。
3.4IWF组播业务的开展
图8IWF组播业务的开展
随着IPTV业务的发展，用户对组播业务的需求越来越大。
由于ATMDSLAM对组播支持能力比较差，所以ATM用户开展IPTV业务相对比较困难。
在ATM网络向Ethernet迁移的过程中，如果ATM用户要求开展IPTV业务，可在路由器上通过将组播VLAN复制到用户PVC的方式来实现。
这要求路由器除了要具备IWF功能外，还要支持IGMPSnooping，并在组播
转发表的出口中增加ATMPVC类型。
由于ATMDSLAM一般通过155M/622M接口上行，相对IPTV业务流来说，带宽有限，能够开展的IPTV业务用户数也较少。
在ATM网络迁移的过渡期内，控制开展IPTV业务用户数是一个合理的过渡策略。
一般不建议在ATM接入网大量开展组播业务，需要开展组播业务的用户可通过Ethernet网络接入。
ATM接入网向Ethernet迁移是一个平滑演进的过程，路由器的IWF特性提供了一种非常完美的实现方式。
在充分保证用户利益和运营商投资的情形下，平滑地实现ATM网络与Ethernet的互通，保证业务QoS的同时，并能提供CCC、PW、VPLS等多种灵活和有竞争力的解决方案。
目前，诸多运营商仍保留有大量的ATM接入网络。
附录A缩略语
缩略语
英文全称
中文解释
IWF
Inter-WorkingFunction
互操作功能
ATM
AsynchronousTransferMode
异步传输模式
CCC
CircuitCrossConnect
电路交叉连接
PW
PseudoWire
伪线
VPLS
VirtulalPrivateLANService
虚拟专用局域网服务
VPI
VirtualPathIdentifier
虚路径标识符
VCI
VirtualChannelIdentifier
虚通道标识符
VC
VirtualCircuit
虚电路
PVC
PermanentVirtualCircuit
永久虚电路
QoS
QualityofService
服务质量
VLAN
VirtualLocalAreaNetwork
虚拟局域网
VPN
VirtualPrivateNetwork
虚拟专用网
VSI
VirtualSwitchInstance
虚拟交换实例
VRRP
VirtualRouterRedundancyProtocol
虚拟路由器冗余协议
LSP
LabelSwitchedPath
标签交换路径
UPE
UserProviderEdge
运营商用户侧边缘设备
NPE
NetworkProviderEdge
运营商网络侧边缘设备
BFD
Bi-directionalForwardingDetection
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