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接入网络的挑战与转型
——北电网络多业务接入解决方案


(2005-11-03 15:12:55)

一、接入网络的挑战

运营商正面临着重大的技术转型,新业务、新应用的实施是关键。从承载网络的角度来看,不
同类型的关键应用对承载网络的要求不同,目前,城域内的承载网络的品质是新业务实施的阻碍:

NGN接入业务 – 高可靠性和服务质量;大容量接入网络端口密度和覆盖扇出能力;

IPTV业务 – 业务给带宽施加了数十倍的压力,同时引发设备大量端口占用、光纤大量使用;造成IPTV业务成本太高,无法建立赢利的商业模式;

3G - 在核心网络需要相对独立的、可靠的逻辑或虚拟路由承载电路域或交换域;基站部分,初期需要大量的E1 TDM接口进行汇聚,未来会发展为FE端口;

企业专线和专网应用 - 线路的可靠性、业务的独立性的要求没有任何妥协,带宽要求更高,业务覆盖范围更广,以太网接口因相当于传统链路五分之一,用户需求呼声更高;

现有接入网络的质量无法支持多业务的融合,新的业务无法开展:

不具备新业务要求的可靠性和服务质量

传统的接入汇聚由以太网交换机承担,采用星形拓朴、多端口绑定和快速生成树等技术,层次多、延迟大,故障恢复慢,没有有效的业务隔离手段;

不具备新业务要求的扩展性

新业务的开展将会需要大量的端口和业务覆盖能力,现有的结构与设备存在明显的容量限制;带宽的增长、IPTV组播业务将对设备及网络的容量要求成倍提高;

成本控制是前提

城域接入用户量大、业务丰富,网络数量多,将接入网络建设为高品质、高扩展性的网络,最首要的原则是成本控制。以IPTV业务为例,视频业务的单位比特收费比现有业务低很多,特别是在中国低廉的有线电视收费前提下,视频业务对ARPU的提升有限。假设视频业务可以提高ARPU30%的话,留给新组网技术的建网成本只有30%去扩大数十倍的带宽来保持现有盈利水平。

二、接入网络现状与技术分析

运营商的网络可以分为三个部分:接入层、边缘层和核心网络,接入网络目前成为网络多业务融合发展的主要障碍。接入网络又可细分为用户接入和接入汇聚层。接入网络种类丰富,xDSL、以太网、PON、WiFi/WiMAX等各具优势,接入网络一定会“百花齐放”。

瓶颈和难点集中在接入汇聚层。接入汇聚网络方案可以分为两大类:SDH平台演进的方案和数据平台演进的方案。

基于SDH平台的解决方案主要包括MSTP和RPR。基于MSTP和RPR的解决方案比较适合于TDM业务的承载,对纯数据业务的支持成本高。因此,如3G话音业务的承载和广域企业传输业务,而不适合于家庭用户和企业用户以Triple Play为主的汇聚业务。

基于数据平台的解决方案有三种:Q in Q、Mac in Mac 和MPLS出VPLS。

Q in Q,也称为Stack VLAN,通过增加一层Qtag的方式来提高网络的扩展性。技术本身并不复杂,但是在实际的网络实施过程中,由于现网的多数以太网交换机并不能良好支持Q in Q,或存在着交换机之间QinQ的互通问题(EtherType标记不统一)。而如果升级将会是一大笔投资。QinQ的另一个问题是运营商的VLAN标记(P-VLAN)只有4096个,同时MAC地址风暴是个大问题。因此扩展性的限制,使其地位为临时解决方案,并不宜大规模部署。

VPLS作为基于MPLS信令的技术,在服务质量保证、流量工程等方面都有优势;MPLS信令与核心网络的MPLS保持一致。但是,也正由于其基于MPLS的实现,使用三层协议建立信令,设备制造成本高,运维复杂,导致其解决方案成本比较高,因此VPLS比较适合于业务边缘层的应用,近期不适合于下放到接入汇聚层的应用。

801.1ah,即Mac in Mac标准,在用户数据帧之外在封装运营商的以太网帧头,由于Mac in Mac 完全屏蔽了用户侧的信息(如MAC地址,用户VLAN和生成树),提高了运营商网络扩展性,提高了网络的安全性,增强了业务的扩展性。Mac in Mac采用二层技术,没有复杂的信令机制,设备成本、建网和运维成本较低。目前许多厂商都在积极开发基于801.1ah标准的设备,我们相信801.1ah将会成为接入汇聚层的主要技术。采用Mac in Mac, 对下可以接入VLAN和SVLAN,对上可以与VPLS或其它VPN业务互通,具有更强的灵活性。

综上所述,优化或改建当前的接入汇聚网络是运营商的当务之急。而基于以太网的Mac in Mac技术将会是目前解决城域网接入汇聚网络问题的最好解决方案。

三、接入汇聚网络的拓朴分析

星形、网状拓朴是数据网络主要的拓朴应用,而环网在传输网络技术中常被采纳。业界以北电、西门子等厂商为代表都在接入汇聚层面上提出了运营商以太环网的新拓朴结构。星形与环形拓朴各自有着的业务优势:

考虑到用户业务的保护和IPTV组播业务的开展,环形拓朴在接入汇聚网络中显示出强大作用。

四、运营商以太环网杀手应用

北电网络在运营商以太网技术方面一直处于领先地位,北电网络新近推出了城域内基于Mac-in-Mac的以太环网技术提供高效、低成本的Triple Play接入汇聚的解决方案。以下是一个中大型规模的城市接入业务汇聚的应用方案,同一个接入汇聚方案包含了多种宽带的精品业务:

NGN接入(IAD,AG)承载

IPDSLAM汇聚(含IPTV)

FTTH(含Triple Play)

企业专线/专网

由以上方案可以看到,运营商以太环网技术为接入汇聚提供了强大的技术支撑:

(1)利用独特的环网技术,以成本低于传统二层交换机的环网接入单元,实现城域内覆盖上百公里的大范围、大容量以太网接入扇出;

(2)环网技术不仅可以大量节省光纤资源,还可以通过在环网的两个方向实现业务隔离和备份,达到50ms的故障保护;

(3)环网技术特别适合于IPTV组播业务的承载,解决IPTV业务大量耗费带宽给运营商带来的困扰;组播业务相对隔离,不受数据业务突发的影响;

(4)运营商以太环网结合了VLAN/SVLAN管理技术,QoS技术,满足不同业务需求对以太网规划、用户安全隔离和业务分类的需求;

(5)多业务实现,将NGN AG/IAD汇聚、WiFi AP汇聚、IP DSLAM汇聚及企业专线和专网业务一网打尽;

(6)设备成本、建网成本、运营维护成本都相对很低。


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