白云 杨宏业
内蒙古工业大学信息学院
摘要 不对称数字用户线ADSL技术作为实现宽带接入的解决方案,现阶段技术上已趋成熟、在应用上得到了很大的发展。本文对两种基于不同网络的ADSL高速接入分别做了技术分析,并对其特点进行了对比。
关键词 ADSL IP ATM 网络结构 PPP
1 前言
ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)作为由窄带接入网到宽带接入网过渡的有效电缆改造设备,近年在欧美等国发展迅猛。此发展有其必然性。在市场驱动方面,它得益于Internet网络的高速增长。网上浏览和查询业务急剧膨涨,使得用户对高速宽带的呼声日益高涨,ADSL概念的提出,恰好迎合了市场的需求。同时,使得在Internet网络中骨干是ATM而接入采用ADSL的方案得以顺理成章;在技术原因方面,由于ISDN技术和高速Modem仍基于对称传输,在性能价格比上有一定劣势,而且速率限制是主要发展障碍。同时ISDN技术驱动市场的挫折给ADSL技术市场留下极大的缝隙[1]。
减轻电话网的负荷是导入ADSL的一个重要原因。在相当多的地区,其市内电话用户拨号上网,不少拨号用户长时间一直与Internet相连,占用ISP服务器端口,使用户交换机过负荷运行。采用ADSL技术则可通过分离器将话音和数据分别送入电话交换机和Internet,从而抑制了Internet业务量流入电话网。这也是目前接入网发展的重要优势,实现业务的分流。
我国目前共有3亿多的用户线装机容量,实际用户2.4亿多线的PSTN电话网中,其中60%用户线长度<2.6km ,ADSL潜在用户量巨大。市场上的反应说明,ADSL已经以压倒性的优势超越了前几年曾经热门的ISDN。最新资料表明,宽带ADSL的用户数已经达到1500万户,特别是随着基于G.lite系统的性能价格比提高,ADSL宽带数据接入系统会进一步普及到用户端。鉴于ADSL具有上述优势,能够利用ADSL的用户约占15%-30%。
ADSL技术作为实现宽带接入的解决方案,在现阶段具有广阔的应用前景。在对ADSL接入网进行设计规划时,应从多方面综合考虑。其中包括:投资回收周期;支持的业务类型;操作的简便有效性;对现有的网络设施的改动大小;对服务质量的要求;网络升级等多方面。
2 ADSL接入网的网络结构
从网络构成方式和传输模式上看,ADSL接入网有两种类型:一种是基于计算机网络的IP Over ADSL方式,一种是ATM Over ADSL方式。
2.1 IP Over ADSL系统
IP Over ADSL系统的网络结构
在该结构中,ADSL局端设备具有集中功能,一块ADSL局端用户板上通常有四路用户。ATU和ADSL局端用户板都具有网桥的功能,PPP(Point to Point Protocol)链路起始于ATU,终止于ADSL局端用户板,因此,ADSL局端设备具有接入服务器的功能。ADSL局端用户板通过以太网交换机交换集中后接到路由器上,再到本地宽带网上。接入网通过局域网交换机的10Base-T接口进行网络管理。在用户端,ATU通过10Base-T口与PC(Personal Computer)机的网卡相连。SNM为交换网络管理模块。
2.2 基于ATM Over ADSL的网络结构[2]
下面介绍两种基于ATM Over ADSL的ADSL接入网网络结构,即PPP模式和L2TP模式。
2.2.1 PPP模式
PPP(Point to Point Protocol)的概念:PPP协议广泛应用于拨号上网中,PPP的帧格式在RFC 1661中定义。PPP属于数据链路层协议,它提供了一种将各种高层协议封装打包的方法。PPP由两部分组成,其一是链路协商阶段,称为链路控制协议-LCP(Link Control Protocol);其二是网络协商阶段,称为网络控制协议-NCP(Network Control Protocol)。
在PPP中用到两种重要的认证协议,即PAP(Point to Point Authentication Protocol)和CHAP(Challenge Authentication Protocol)。PAP或CHAP协议的执行在LCP和NCP协商之间。当LCP、PAP或CHAP和NCP协议依次执行完后,PPP可以在链路两点之间对上层协议封装打包传送。
2.2.2 L2PT模式
L2PT的概念:PPP提供了一种管理两点间会话的有效方法,但是,PPP的一个缺点是没有地址机制,所以两点间的一条逻辑连接只能有一条PPP,即一组PPP不能在同一条逻辑信道上传输。隧道(Tunneling)方法可以做到这一点。
隧道是指这样一条逻辑信道,在这条逻辑信道上,可以传输一组会话,而这些会话通常是单独在一条逻辑信道上传输。三种最常用的隧道技术是PPTP(Point-to-Point Tunneling Protocol)、L2F(Layer Two Forwarding)和L2TP(Layer Two Tunneling Protocol),其中,L2TP是PPTP和L2F的升级,将取代它们。
L2TP通过在隧道的一端对每一条PPP会话分配一个号码以对不同的PPP加以区分,然后对这些PPP会话进行复用。
在LAC(L2PT Access Concentrator)和LNS(L2PT Network Sever)之间只有一条逻辑信道。这样,对于ATM网络来说,一组PPP链接只需要分配一条PVC,对于帧中继来说,一组PPP链接只需分配一个数据链路连接标识(DLCI)。
3 两种类型ADSL接入网的特点
3.1 基于IP Over ADSL系统的特点
基于计算机网络方式的ADSL接入网是基于IP的宽带多媒体信息网,提供IP业务,主要包括高速Internet接入、远程办公、远程LAN互联等。由于不是基于ATM的,不适合提供实时性比较强的业务,如视频点播。但在Internet高速发展的今天,基于IP的业务已经是人们的最大需求,因此,基于计算机网络方式的ADSL接入网结构是符合目前市场需求的。
该系统结构的缺点是系统扩容不太方便,扩容时需要很多以太网交换端口。 总而言之,在ADSL接入网建设的初期,从价格、市场需求、建设周期、对现有设备兼容性等角度出发,ADSL宽带接入网的网络结构采用基于计算机网络的IP Over ADSL方式是一种较好的过渡方案[3]。
3.2 基于ATM Over ADSL 的特点
3.2.1 PPP模式
采用PPP Over ATM协议具有很多优点,主要包括:
a)通过一个建立和释放的会话过程,可在业务管理平面实现精确的计时和计费功能;
b)可通过NCP协议对用户进行动态地址分配;
c)可通过PAP、CHAP等协议进行用户识别、鉴权;
d)不需要对现有的ISP结构进行改造;
e)可支持各种网络层协议,如IP、IPX、APPLE Talk等,从而灵活地支持各种网络业务和应用。
3.2.2 L2PT模式
L2PT除具备PPP的所有特点外,还具有如下自身的特点:
a)如果NSP与接入网之间是通过ATM相连,那么,对于一组PPP,只需分配一个PVC或SVC;
b)建立了端到端的PPP连接,网络安全性更好。
4 结束语
总之,ADSL和ATM的技术结合主要有以下几方面优势:
1. ADSL在初始化过程中根据信道的传输特性确定承载信道的传输速率,ATM可根据ADSL的速率合理分配资源;
2. 由于核心网一般采用ATM,在ADSL上采用ATM信元格式传送,可以直接接入ATM网,接口协议简单,同时也可以和其他类型广域网接口;
3. ATM采用固定信元格式,用户和局端的ADSL 调制解调器可以采用硬件完成信元处理功能,处理比较容易;
4. ATM作为承载多种业务的平台,可为用户提供多种业务,包括飞速发展的IP业务;
5. 在ADSL上采用ATM信元格式传送,可以享受ATM技术带来的一些优点,如服务质量(QoS)好等;
6. 便于将来VDSL取代ADSL。
ATM的缺点就是连到桌面比较困难,网络改造和ATM本身成本较高。
所以,基于两种ADSL接入,可以充分利用两者的长处,充分发挥现有电话线的潜能,向普通用户提供一种成本更低、速率更高和QoS更好的宽带业务。
参 考 文 献
[1] Walter Goralski,刘勇(译). ADSL和DSL技术. 北京:人民邮电出版社,2000:123~124.
[2] 赵慧民,张光昭,余顺争. ATM over ADSL接入网关键技术的研究. 中山大学博士论文集,2001:4
[3] Walter Goralksi. ADSL && DSL technologies. New York Osborne/McGraw-Hill,2002:2
----《中国数据通信》
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