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·ADSL网络架构  

ADSL网络架构

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"。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"Jetstream"、"SuperWire"、"Me****dem"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,ADSL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ADSL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PPP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163.com),那么我就会使用Jason@163.com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。

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