ADSL接入Internet方案.docx

1、ADSL接入Internet方案ADSL接入Internet方案 1989年贝尔提出了一个充满激情的设想，在普通的电话线（双绞线）上以百万bits/秒的速度传输视频、图形等数据。梦想成真，一台叫做ADSL MODEM的东东诞生了，他的下行速率达到1.5Mbps上行速率为16或64Kbps，这种非对称的速率特别适合于VOD（视频点播），同时这种非对称的传输技术与对称式的传输技术相比能够传输更远的的距离。不幸的是，ADSL的设计者并不擅长起名字，他们给这种技术起了一个难记的名字（Asymmetric Digital Subscriber Line）缩写ADSL，翻译成中文大概就是非对称数字用户线路

2、。如果为ADSL命名的人当初能够有一点点市场观点的话，应该给他起一个更好听、更酷的名字，比如quot;Jetstream、SuperWire、Megamodem什么的，这样我们也可以为他起个更好听的中文名字，象超级Modem什么的。不过话又说回来，当初Modem这个名字，不也是起得一塌糊涂吗，今天我们不也叫得很上口，还给Modem起了个很亲切的中文昵称猫。也许明天，ADSL也会有个更亲切的名称呢。从1989年以来，ADSL走过了一个漫长的历程。下行速率从1.5Mbps提升到9Mbps（当然这是以缩短传输距离为代价的）上行速率也已经提升到640Kbps。越来越多的厂家可是生产ADSL芯片，ADS

3、L设备的尺寸也比两年前缩小了一半。成千上万的ADSL Modem已经安装在世界各地，一个崭新的网络时代正在到来。 伴随着ADSL的发展，其市场目标也发生了很大的变化。当初ADSL是为了满足人们的VOD应用而设计发展的，人们设想下一代的网络应该是电话公司更够提供视频点播的服务。然而，出乎人们意料的是，VOD市场并没有象大多数人想象的那么乐观，VOD并没有取得迅速的发展。有心栽花花不开，无心插柳柳成荫，ADSL虽然没能在VOD市场取得发展，却意外地成为Internet及公司网络市场的新宠。人们真正需要的是，高速的网络访问速度以满足Internet接入的需求，对于大多数Internet用户来说ADS

4、L这种非对称的传输方式特别适合进行Internet的访问。此时人们才恍然大悟，原来需要ADSL的并不是电视机而是计算机。当然在这个新兴的市场中ADSL也遇到了强有力的挑战者-Cable Modem。人们需要使用Internet或公司网络进行大量的数据通信，ADSL正是为人们提供了一种长距离的网络接入方式。然而ADSL只是能够将比特线路的一边传输到另一边。真正需要实现用户与网络的通信还需要接入网来实现数据的连接、协议的转换、通道的复用以及网络的管理。打个比方，没有接入网ADSL就象一台没有发动机的汽车。Internet的市场需求，使NSP把目光投向了ADSL。同时也迫使NSP（网络服务提供商）提

5、升网络的容量，为人们提供更高的带宽。ADSL的速率自适应能力使他可以根据线路的情况选择最佳的传输速率。同时更新的G.Lite标准，使人们可以更方便地安装ADSL。Internet和公司网络的需求，也在改变着接入网的架构。一方面，对于大多数网络来说，IP协议（一个第三层的协议）的主导地位不可动摇。另一方面，NSP也不能忽视ATM带给我们的巨大好处，包括对视频、语音等实时业务的支持，以及Qos服务（Qos是指根据用户的需要提供各种不同的服务，比如对于商业用户的网络通信给与更高的优先级别，当然要交纳的费用也就相对提高了）。对于ATM是否会成为唯一的网络标准，谁也无法肯定，但今天建设基于ATM的IP网

6、络已经无可置疑。下面我们分析一下ADSL接入网络的发展和演变过程基于路由器的网络架构ADSL接入网最初的网络架构是一种基于路由器的网络架构，就和今天中国大多数专线网络的架构一样。如图一所示，中心局（CO）采用机架式ADSL Modem，通过Ethernet Hub或交换机连接IP路由器。这样路由器的端口数量决定了ADSL用户的数量。如果在今天，这样的网络结构会发生一点点变化，DSLAM（DSL接入复用器）取代了ADSL机架Modem，并可以直接将ADSL Modem与骨干网相连，而路由器有可能会移到CO的外面。在这里协议的复用是通过PC与路由器之间的Ethernet实现的。一台PC与多点的连接

7、是通过IP层实现的。无论如何，这样的网络设计思想还是有可取之处的：首先这样的网络架构是在1995年设计的，而那时人们能够想到的网络设备也只有这些；这种网络架构不需要进行协议的转换；这种网络架构不需要引入新的的协议，他与Internet和LAN的协议完全兼容；最后最重要的是他满足了当时人们对高速Internet和LAN通信的强烈需求。当然站在今天的立场上这种网络的缺点也是显而易见的：他不能满足网络规模扩大的需求，ADSL面向的对象是普通Internet用户；如果一个用户需要与多个点进行连接（比如用户需要连接ISP和公司网络），那么就需要另外的路由器实现这种连接，为每一种服务都提供路由器来实现，是

8、不可能的；最重要的是这种网络架构，无法实现Qos的服务。这样NSP开始发展基于ATM第二层复用方式的ADSL网络。ATM 接入网络 采用ATM技术，NSP可以为用户提供更友好的ADSL网络，通过PVC（永久虚电路），在用户和信息提供者（如ISP或公司LAN网关）之间建立ATM通道。PVC有点类似与DDN专线，只不过DDN专线是一条实际物理线路而已。与前面基于路由器的网络相比，PVC做为用户与ISP或公司网络的联系通道，可以传输包括IP在内的各种信息。另外一种技术是SVC（交换虚电路），但由于技术的原因SVC在今天还出于实验阶段。对于SVC，就不做更深入的讨论了。端到端的ATM架构 是一个简单的

9、ATM接入网络模型。这种设计思想是希望所有的数据通信都经过ATM骨干网络进行。这种网络架构能够提供多种服务连接，并且为数据以及多媒体通信提供最佳的传输方式。在这种网络架构中，每个中心局（CO）通过DSLAM与每个ADSL用户相连，ADSL用户通过ADSL Modem或ADSL PC卡进行连接。对于ADSL Modem用户的PC一般通过Ethernet与之连接，如果是PC卡，则要求PC卡能够处理ATM的封包。对于多台用户设备的需求，需要用户在ADSL Modem后面使用路由器或使用内置ADSL Modem的路由设备。总之对于这种网络架构来说，是采用PVC将用户与服务提供者直接相连。在早期的市场使

10、用PVC连接方式是可行的，但随着市场的发展，越来越多的用户要求ADSL的应用，PVC的网络架构无法适应大量的用户接入规模。可以设想每个用户需要与两个ISP或公司网络建立PVC的连接，整个ATM的网络规模就要翻一翻。而SVC是可以满足网络快速增长的需求，用户使用SVC可以象打电话一样根据需要与不同的网络连接。但由于SVC价格和技术因素，目前还不能为人们接受，一种新的网络架构出现了，这就是在ATM网络上建立PPP连接。也就是说，人们可以在一个PVC链路上建立多个PPP的连接。基于ATM的PPP应用 为了进一步调整ATM的网络架构，使其适应市场发展的需求，大多数ADSL服务提供者采用了基于ATM的P

11、PP应用，最主要的原因在于这种网络架构所采用的协议和操作方式能够和ISP现有的的网络架构无缝地整合在一起。例如，ISP所采用的AAA（authentication, authorization, accounting）安全认证模式，主要是对接入用户进行身份认证。（Jason：AAA的认证模式，其实也没有什么神秘的，我们平常使用Modem上网时需要输入用户名和密码，而在ISP的一端需要有服务器对我们的用户名和密码进行认证，并且根据我们的上网时间或者数据流量进行计费。这样的一种认证模式就是AAA模式）同时基于AAA安全认证模式，ISP还可以为用户提供其他的增值服务。而所有这些应用（AAA）都是通过

12、在用户和服务器之间一个PPP连接而实现的。今天我们使用低速的拨号Modem进行PPP的认证连接，ADSL如果能够采用同样的连接方式，ISP就可以利用现有的服务平台为用户提供高速的ADSL服务，包括未来基于PPP的增值业务。NSP网关架构 为了向新一代的ADSL接入网络过渡，NSP网关架构成为人们的选择。他能够为人们提供一种短期的过渡方案，并提未来支持SVC的能力。所谓NSP网关是指在DSLAM和ISP（或其他公司网络）之间加入一个LAC（Jason：LAC是VPN网络中的一个概念，他通过L2TP协议可以将多个PPP连接复用于一个虚拟通道中，这个虚拟通道可以是基于IP的网络或ATM的PVC以及帧

13、中继等等。）前面提到端到端的ATM网络架构需要使用大量的PVC连接，在这些PVC上面进行用户到ISP或公司网络的PPP连接，而LAC则可以把到同一个地点的PPP连接复用到一个PVC里面，这样节省了大量的PVC连接，也使网络的架构更加简单，并适合网络规模的扩大。对于用户来说，在具体操作上也十分类似使用Modem拨号上网的情形。只不过使用Modem所拨的是ISP的电话号码，而这里需要拨打的是ISP的域名。例如：我的用户名是Jason，我需要接入163的ADSL网络（其域名为），那么我就会使用Jason这个名字进行拨接，而NSP网关会根据我所提供的域名将我的PPP连接申请复用到去163的PVC中。同

14、时这种网络架构还可以提供不同服务级别的应用，对于不同的用户需求提供不同的服务，在DSLAM与一个ISP之间建立不同级别PVC连接，根据用户的需求，将其PPP连接复用到不同的PVC中。（有的用户可能需要视频会议等实时性较强的应用，而有的用户则只需要Email等简单应用）当然级别不同相应的收费也会有差异，从这里可见未来的网络中Qos将成为人们考虑的重点问题之一。另外一种类似的网络架构是在ISP（或公司网络）与DSLAM之间采用BAS（宽带接入服务器）。前面的NSP网关只是将多个PPP协议复用到一个PVC中，这样的一个PPP连接是在用户和ISP（或公司网络）之间建立的。而采用BAS的网络模型，则是有

15、BAS实现了PPP的终结功能。简单来说，BAS可以对用户的PPP连接申请进行处理，他解读用户送出的用户名和域名，通过RADIUS代理将用户名和密码通过IP网络送到相应的ISP那里进行认证。这种网络架构非常类似我们今天大多数ISP采用的认证方式，只不过是把接入服务器放在了远离ISP的地方，同时一个这样的BAS可以为多个ISP提供服务。（而现有的ISP网络的RAS是为ISP所有的）这里一个需要解决的问题是BAS的所有权问题，一般来说他既然能够同时为多个ISP提供服务那么他应该为ILEC或CLEC所有。 用户端的变革：前面的两种接入模型只是解决了DSLAM到ISP或公司网络之间的PVC问题，而对于用

16、户来说如果需要和多个ISP或公司连接的话，还是需要申请多个PVC。针对这种情况，一种更新的技术PPPoE诞生了。有关PPPoE的内容Jason在相应的文章有比较详细的介绍，这里就不多说了。 ADSL应用范例 1.端到端的ATM我们提出的ADSL端到端共操作服务模式是基于客户前端网络和服务提供商网络之间的端到端ATM网络。ATM终端设备包括客户端的所有设备，例如ADSL PC服务器或路由器和服务提供商网络。这些设备是ATM连接的终端设备，在ADSL上运行ATM这一结构保留了高带宽和QoS的特性，同时没有改变原有协议。ATM终端必须要支持UNI3.1信令，对UNI4.0信令的支持则在近期内不做要求

17、。所有的ATM终端必须要支持传输整形(traffic shaping)、UBR(Unspecified Bit Rate)服务，并保证遵守在建立连接时协商的峰值速率,这样可以避免ADSL连接过载。利用ADSL上运行的ATM，用户和小型企业可以访问宽带Internet环境。ADSL上的ATM为远端用户提供了到ATM网络上的无缝连接，包括ATM骨干网和企业Intranet，甚至Internet。在ADSL访问网络上采用ATM作为第2层协议也提供了如下的优点：（1） 协议的透明性。网络独立于所用的第3层协议，例如IP、IPX等。 （2） 支持多个QoS等级。 ATM可以使网络管理员根据用户不同的应用

18、或等级来分配网络服务的资源。 （3）带宽扩展性。ATM的带宽可扩展性正好与速率自适应ADSL相符合，因此能够更好地使用线路。 （4）向其它XDSL技术发展。将ATM和ADSL混合使用可以说是在为其它访问技术铺路，例如VDSL。 2.PPP over ATM 一旦在用户端和服务提供商网络之间建立起ATM层的连接，在链路层和网络层上便会使用PPP协议建立相应的会话。 对PPP over ATM标准的定义会增加ATM在访问网络中的使用率。现在网络厂商正在加紧推进这一标准。其它ATM的连接模式，例如LANE、IPOA以及MPOA都是针对校园网环境设计的，因此缺乏高速远程接入网络所需要的安全性能以及自动

19、配置功能。 在ATM上建立PPP连接必须提供的功能包括： 认证，例如PAP、CHAP第3层网络地址的自动分配(例如域名的自动配置、IP地址的分配)同时多个连接的支持 透明地支持第3层(PPP均支持IP和IPX) 加密 压缩 计费功能 由于在ATM上支持PPP协议不需对网络做过多的改动，因此可以加速这种服务结构的推广。PPP over ATM的方式同时也是对窄带网络服务模式的一种扩展。 客户端的配置客户端的ADSLNT设备最初主要是集中在下面两种接口：1)ATMF25：用于外置的ADSLNT，这种接口能够提供透明的端到端的ATM连接。 2)ADSL插卡(PC网卡)：对单一PC机用户而言不失为一经

20、济的解决方案，同时利用了PC机的操作系统，从而简化了ADSLNT的管理工作。 一台性能较强的安装上PC卡式ADSLModem或与带有ATM25M的ADSLNT相连的设备，便可作为一台访问服务器或网关使用。这样一台访问服务器可以提供防火墙代理和存储服务。另外，一台外置的ADSLNT如果带有路由功能，便可连接在客户端的局域网上，为小型企业的局域网提供PPP代理功能，局域网上的PC则不需要做任何操作系统或协议栈的修改。静态和动态连接 1.支持PVC 目前建立端到端连接最普遍的方法，是在管理平面上，由网络管理人员建立一系列的PVC，同时，相应的流量类型和QoS服务质量等级也可在这里做设置。 但是，对于

21、大规模的使用，需要在用户和服务提供商之间建立大量的PVC，这将成为很大的负担。同时，ATM层的连接应该在控制层面上建立，并由客户端设备发出建立申请。当然，由于目前大多数ATM公网还不支持SVC，因此PVC是必须的。 采用PVC的连接方可以支持目前的DSLAM产品和ADSL应用。在ATM上支持PPP协议可以为PPP的服务提供端到端的连接。这些服务包括认证和IP地址的分配。一个PC终端可以建立多个PVC。 2.支持SVC 有两种方法可支持SVC信令。 （1）虚拟UNI模式 在SVC环境中，可以利用UNI4.0信令中的虚拟UNI概念建立信令通道。在这种配置中，ATM管理平面在DSLAM内部建立连接相

22、应端口的虚通道VP，并在与ATM访问交换机的接口处将每个用户的虚通道连接标识VPCI与一个虚通道标识VPI相映射。这样，每一个用户在ATM访问交换机上均由一个VPI来代表。UNI的信令协议在ATM访问交换机端口上中止。家庭PC客户机和ATM访问交换机之间的UNI信令对DSLAM是透明的，因为DSLAM仅作为一个虚通道VP的转接器来使用。尽管ATM访问交换机必须要支持UNI4.0中的虚拟UNI定义在一个ATM端口提供的多个UNI信令通道，家庭用户的PC则只需要支持UNI3.1即可。 在SVC环境下的ATM上支持PPP协议，有如下的特点： 每个与DSLAM相连的用户需被分配一个独立的VPI。 AT

23、M访问交换机为DSLAM提供虚拟UNI，并为最终的用户端PC提供UNI信令和ILMI管理信令。 访问网络提供商可提供相同的访问能力到ISP或本地信息提供商。通过多个PVC，可同时与多个ISP或企业网络相连。 （2）DSLAM信令模式 在ATM访问交换机上支持虚拟UNI，才能在与DSLAM相接的ATM端口上支持多个信令通道。但是如果DSLAM能够直接中断UNI信令，ATM访问交换机便只需一个信令通道就可支持所有与DSLAM相连的用户。不论UNI信令是在ATM访问交换机处截止，还是在DLSAM上截止，都不会影响到基于PPP over ATM模式上端到端的互操作性，这是因为UNI信令的截止端的位置对

24、ATM终端而言是透明的。 对公共网络运营商而言，拥有较高的用户端口密度和对VCC的QoS进行精确划分是非常有意义的。因此，ADSL访问网络应该能够提供一个升级的途径，使得DSLAM在将来能够主动地参与QoS/流量传输的协商过程中。 因此，在选择升级方法时，有一种趋势，首先要尽可能地与现有的ATM交换机产品兼容，同时，也要在访问网络和核心网络的功能上取得平衡。DSLAM的呼叫控制功能需要DSLAM本地的连接管理能力，而不是需要由外部设备做管理。DSLAM应该能够检查本地资源，并将ATM请求发向网络。 这样就可解决一些虚拟UNI方法中的问题： 网络层的扩展性 UNI信令中断的负担从访问交换移到了D

25、SLAM上。这使得边缘交换机能够支持更多的ADSL用户。 高端口密度和单独QoS的保证。在连接建立过程中加入DSLAM，可以使DSLAM管理带有QoS的连接。 传输整型 ADSL的带宽，与其它远程访问方式相比要高，但是与ATM典型接口相比，例如25M或OC3，则低了许多，特别是对于UBR传输。许多系统按照它们的网卡接口速度发送数据，而这个速率要比后面的ADSL线路高得多。客户端在做ATM信元整型的时候或许并不知道这些。客户和服务器发出的多条的信元由于ADSLNT的缓存占满而丢失。这样的信元丢失会造成AAL 5层和PPP层大量的数据包丢失，并最终导致TCP连接的问题。 1)客户端ATM网卡 AT

26、M网卡必须能够对所有发出的数据流进行传输整型，使其能够被ADSLNT缓存，并通过ADSL链路发送给ADSLLT。这就意味着网卡必须能够对包括UBR在内的所有VC强制性管理其峰值信元率PCR。理想情况下，网卡应能对所有VC的总和进行整型，但至少也应对每条单独的VC进行整型。但是这一工作并没有在ATM层上运行，也不能从信令上获得，而是来自于客户机操作系统。有些早期的网卡可以用软件来设置其峰值信元率，当然，这显然不适合那些没有经验的用户使用。2)服务器ATM网卡 ATM网卡必须能够对每个VC进行适当的整型，特别是对UBR的传输；而整型的标准则是由客户端的信令提供。 3)客户端PC操作系统 操作系统必

27、须能够为网卡提供ADSL的线速。但是，PC机本身无法知道ADSL的速率是多少，而是要通过某种方法从ADSLNT或网络上得到。ILMI便是一个可行的方法。 4)ADSLNT ADSLNT必须能够为客户机提供相关ADSL速率的信息，或将得到的PC机请求转发给网络。 5)ADSLNT 如果ADSLNT支持ILMI，则DSALM需要支持下面介绍的ATM的访问交换机支持的功能。6)ATM交换机 如果ADSLNT和ADSLLT都不是为客户端PC提供相关ADSL速率的信息，ATM交换机必须提供这一点。这是通过定义ILMI MIB中的参数来实现的。 新一代的ADSLADSL.lite1、传统的高速ADSL所面

28、临的问题 传统的ADSL技术和产品早在90年代初就已经出现，但高速ADSL技术的应用比预计的要迟缓，其市场也一直很难形成规模，这主要是以下几个原因造成的。 1）系统较昂贵，运营商需要较大的初期投资，预期回报也不大乐观。ADSL设备目前成本达到了500线、安装成本100线，同时由于在用户侧需加话音分离器，安装还略显麻烦。在美国，目前运营商一般是通过包月制将Modem租给用户，月租费一般在5O100美元左右。 2）安装复杂，需派高素质的安装人员去用户家中安装，无法做到像传统的Modem一样由用户自己安装，这样也相应地增加了安装成本。 高速ADSL需要在用户家中安装分离器（Splitter）因此需要

29、很多的工程人员到用户家中去安装这些设备。另外，全速ADSL由于速率较高，每线成本比较昂贵，且不同厂商之间的设备难以实现互道。为了克服全速ADSL的这些缺陷，业界提出了一种无话音分离器的G.lite也称为ADSL.lite。通用ADSL或轻型ADSL。它取消了用户家中的分离器，且最高速率为1.5Mbs，从而大大降低了芯片的成本和功耗，便于更大规模地推广ADSL。 目前，许多电信网络运营商、设备制造商甚至IT业界十分关注ADSL.lite，并纷纷看好其良好的市场前景，因此在其市场拓展、设备研发方面做了大量工作。 2、低递的ADSL.lite的技术特点 ADSL.lite由于在用户端不再需要话音分离

30、器，因而其安装简单，用户使用很方便，在一般情况下由用户自己安装相应的Modem，见下图。 ADSL.lite仍采用抗扰性较好的DMT线路编码方式，下行速率为64kbs1.5Mbs，上行速率为32512kbs，信息速率仍为非对称。 由于其传输速率较低，因而技术复杂度也相应减小，有着比高速ADSL更好的价格带宽比。 ADSL.lite的运行环境比ADSL要差，ADSL.lite必须要抵抗来自电话机非线性产物和串入用户室内布线的干扰，同时由于电话机摘挂机阻抗的巨变对其传输也会产生较大影响。 ITU-T SG15已通过了对ADSL.lite的建议G.992.2，因而其标准化程度很高。 ADSL.lite有着更好的兼容性，不同厂家设备的互通性将不存在问题，从而更有利于设备成本