薛沛林
(中国电信集团广州研发中心 数据网络部 广州510620)
摘 要 宽带接入热潮正在兴起,各大电信运营商广泛铺设ADSL接入网络。在ADSL网络中能否开展多播这种增值业务一直是令人关注的课题。本文从宽带接入网的结构和认证方式入手,分析开展多播业务的可行性,并对多播在ADSL网的未来应用前景作了展望。
关键词 ADSL网络 多播 DSLAM BRAS PPPoE DHCP+Web
1 引言
在宽带接入网领域,LAN接入和ADSL接入相互结合为各种用户提供宽带接入业务。从实际发展情况看,由于ADSL技术日益成熟,具有使用已经铺设的电话线作为接入线路的天然优势,已经成为一种主要的,最具前景及竞争力的宽带接入手段。以广东电信为例,在2001年,全省22个本地网已对ADSL网络进行了20几万线的大规模扩容,但不到一年,再次大规模扩容,达到50多万线,翻了一倍,估计2003年还要翻倍。
随着人们对带宽需求的急剧增加和各种新应用的不断开展,不再满足于简单的高速上网了,多媒体视频应用逐渐成为新的业务需求。多媒体视频应用往往需要流媒体来传输,如果采用点对点方式,那么有多少个目的地就得传输多少份流媒体,所需的网络带宽与目的地的数目成正比,但如果采用多播方式,那么流媒体在源端只需传输一份,多播组内的所有客户端应用均可以接收到,减少不必要的重叠发送,大大降低了网络带宽的占用。
基于ADSL网络的迅猛发展,在ADSL网络中能不能开展多播业务,如何开展多播业务一直是电信运营商极为关心的研究课题。
本文主要针对在现有的ADSL网络上,根据多播技术的特点,探讨ADSL网络上多播技术开展的可行性,并分析了典型的认证接入协议对多播的支持能力,最后提出在ADSL网络上开展多播业务的技术意见。
2 组网可行性研究
在网络结构方面,ADSL网接入设备DSLAM(DSL接入复用器)有ATM上行和以太网上行两种方式。ATM上行的DSLAM是早期的技术产品,以太网上行DSLAM是后期新兴的设备。在组网方面,考虑到两种设备技术的互补性,一般以ATM上行的DSLAM为主的,在没有ATM网络或ATM网络不可达的地方,采用以太网上行的DSLAM连接到城域网。
随着ATM资源逐渐短缺和IP城域网的发展,以及采用以太网上行的DSLAM日趋完善,估计将来主要以以太网上行的DSLAM为主,它可以直接接入到采用以太网技术的IP城域网上,为用户提供ADSL宽带接入。
下面,我们首先对传统ATM上行的DSLAM和以太网上行的DSLAM两种技术原理进行分析,再进一步探讨对多播业务开展的可行性。
2.1 传统的ATM上行DSLAM接入
传统的ATM上行方式的ADSL网络是通过ATM交换网络及BRAS(宽带接入服务器)接入到IP骨干网为用户提供业务的。
由于现有网上的ADSL设备和ATM网络设备都不支持多播功能,它们是靠PVC来建立连接的。因此,如果通过现有的ADSL网络向用户提供广播式视频业务,只能通过单播来进行,每个单播流对应一个视频用户,这对ATM网的带宽要求很大。我们可以假设IP骨干网和BRAS是支持多播功能的,其中有3个ADSL用户申请的是同样的视频业务,这样,从视频业务源至BRAS之间只需要一个视频流的带宽,而从BAS至ADSL设备之间必须同时发送3个相同的单播流给用户,这对ATM的网络带宽造成了很大的压力。对于目前的情况,一个DSLAM节点的容量大概有200个用户,如果每个用户提供1.5Mbit/s的视频带宽,则所需带宽达300Mbit/s,这显然是不现实的。
因此,我们认为,在目前传统的ADSL网络上提供多播视频业务是不可行的。
2.2 以太网上行的DSLAM接入
随着IP城域网的发展,为了配合与城域网的无缝连接,一些设备厂家纷纷推出了以太网上行的DSLAM设备,即DSLAM的上联口直接出以太网口,而不是传统的ATM接口。由于以太网上行的DSLAM设备没有统一的技术标准,因此,各个厂家在实现方式上也不同。从目前发展情况来看,以太网上行的DSLAM技术主要有以下两种实现方式:一种是仅仅通过以太网接口模块实现2层桥接;另外一种DSLAM彻底改变原来ATM总线核心,以2/3层交换为核心。
对于2层桥接方式的以太网上行DSLAM,由于其总线仍然采用ATM方式,多播信息必须在每一条VC上进行同时复制,占用了很大的总线带宽,而且给以太网板的处理能力造成很大的压力,因此不适宜开展多播。
以2/3层交换为核心的以太网上行DSLAM一般通过以太网交换机及宽带接入服务器与IP骨干网相连。
这里假定DSLAM设备具有IGMP Snooping功能。在开展多播式视频业务时,对于相同的视频流,从DSLAM设备的以太网出口至视频源之间只需占用一个视频流的带宽。由于DSLAM采用的是以太网背板总线,因此,ADSL用户至以太网出口之间,不必针对每一条VC同时进行视频流的复制,以太网出口只需复制一份视频流到具有多播业务的ADSL用户板上,而没有多播业务的ADSL用户板,以太网出口不需要进行复制。然后,再通过ADSL用户板在有视频应用的每一条VC上同时复制到用户。与2层桥接方式的以太网上行DSLAM相比,它减少了总线带宽的浪费,而且减轻了以太网出口的压力,这种以太网上行的DSLAM比较容易实现多播业务。
3 认证方式可行性研究
在宽带接入中,按用户与网络设备之间的通信方式,目前使用较多的接入认证方式有以下两种:PPPoE和DHCP+Web 认证。
3.1 PPPoE认证接入方式
PPPoE分两个阶段:Discovery阶段和PPP会话阶段。Discovery阶段的目的是要由BRAS产生一个Session ID给主机。它主要包括四个步骤:
1. Host(主机)通过发广播包,等待BRAS的响应;
2. 收到响应的BRAS可能不止一个,所有可以提供服务的BRAS在收到广播包后都会给Host一个响应;
3. Host收到响应后,依据一定的原则(一般由具体实现决定)选择一个BRAS,向其发请求包;
4. 被选中的BRAS收到Host的请求包后,产生一个唯一的Session ID并返回给Host。
有了Session ID后,即进入了PPP会话阶段。PPP会话阶段主要包括RADIUS认证、授权和计费三个步骤。建立起PPP连接后,即可传送PPP数据(PPP先封装IP,再由Ethernet封装PPP)。
PPPoE的实质是在以太网上跑PPP协议,在用户端和宽带接入服务器之间建立了PPP的点对点通道,也就是说,如果在用户主机和BRAS之间启用多播业务,则多播数据必须以BRAS作为接收端复制点,这样会使大量的多播数据穿越ATM网和DSLAM设备,这与ATM上行DSLAM设备接入情况相同,违背了多播的初衷。
因此,PPPoE接入方式限制了多播协议的存在,影响多播视频业务的开展。
3.2 DHCP+Web认证接入方式
DHCP+Web认证需要与DHCP服务器和Web 服务器配合使用,Host首先通过DHCP得到一个IP地址,这个IP地址的目的是与Web服务器通信,也可以使用户只访问一些内部服务器,然后,BRAS将用户强制连接到Web服务器上,并在浏览器中弹出认证页面。在该页面中,用户输入帐号和密码,BRAS收到用户的信息,对用户的合法性进行检查,到RADIUS服务器对用户进行认证。认证通过后,用户可以获得新的合法的IP地址,使得用户可以访问外部因特网或特定的网络服务。
从DHCP+Web认证方式的流程可以看出,用户主机和BRAS之间并没用任何类似PPP的第3层通道,也不存在对多播协议的限制。如果用户主机到BRAS之间的交换机或DSLAM能支持IGMP Snooping,多播很容易开展。
4 总结
基于以上的分析,要在ADSL接入网中很好地开展多播业务,既要考虑组网设备对多播的支持力度,也要结合接入认证方式的技术特点。从目前发展来看,要较好地支持多播,应该采用以2/3层交换为核心的以太网上行DSLAM,与此同时,要采用DHCP+Web的用户认证接入方式。
其实ADSL设计的初衷就是可以支持VOD 业务,只是业务没有良好地开展起来,随着因特网的发展,高速接入渐成为ADSL接入的主流应用。VOD是单播的视频业务,没必要用多播来支持,这也是ADSL网组建当初没有充分考虑多播业务的原因。
随着ADSL业务的不断推广,多播应用业务已经纳入电信运营商的视野,问题能否很好地解决直接关系到宽带业务的开展。电信运营商可以针对具体情况改进其ADSL的组网方式,同时启用新的验证和计费方式,只有这样才能顺利开展多播,增加业务收入,提高自身的竞争力,为适应将来更加激烈的市场竞争环境打下基础。
薛沛林,中国电信集团广州研发中心数据网络部,工程师。1998年毕业于暨南大学通信工程系,获硕士学位。目前主要从事城域网和163骨干网的技术支持工作。
----《中国数据通信》
|