_j『专题 -马润斌:多重业务的宽带承载 ,TE CoM M UNICAmIoNS 多重业务的宽带承载 TechnoIOgies for Broadband Network to Bear M uIli—pIay S ces 摘要:多重业务的迅速发展和其拥有的多媒体、互动等新特征,使宽带网络难以有效地 马润斌 A Run.bin 《中兴通讯股份有限公司两络事业部.上海 实现统一承载,并进而成为多重业务发展的障碍。要实现在宽带网络中可运营、可管 201203) 理、可增值地承载多重业务,需要全面采用新技术。在各种新技术中,高宽带的网络技 (Network Division of ZTE Corporation. Shanghai 201203,China) 术使网络资源更丰富;服务质量(QoS)技术实现多重业务的差异化服务,从而保证业务 的服务质量;强大的组播技术有效地控制和保障多媒体业务的开展;安全保障技术为 多重业务提供高质量、完善的安全运营机制;高可靠性技术为宽带网络承载多重业务 提供可靠、不间断地运营机制。 关键词:宽带网络;三重播放;多重业务;服务质量;组播;业务路由器 Abstract:With the rapid development of multi—play services with new characteristics like multimedia and interactivity.it iS difficult for the present broadband networks to carry them effectively.The bearer has become a bottleneck for the further development of multi—play services.All—around new technologies are necessary to be used in the broadband network for its operable.manageable and value addable bearing of multi—play services.The network technologies for broad bandwidth help enrich network resources. QoS technologies guarantee QoS by implementing dif『erentiated services.Powerful multicast technologies effectively control and guarantee applications of multimedia 中图分类号: services.Security technologies provide a high quailty and perfect security operation TN915;1N92 system for multi—play services.High reliability technologies provide a reliable and uninterrupted operation system for the broadband network to bear multi—play services. 文献标识码: A Key words:broadband network;triple play;multi-play service:QoS:multicast;service router j 1009—6868 I2006)04一o034一O4 |ntemet的起源是为了通过统一的、 络流量,需要宽带网络来承载。因此 服务质量、安全性等问题得不到解 -简单的IP分组协议构建一个简洁高 电信运营商,尤其是固网运营商投入 决,业务开展并不顺利,同时也使运 效地实现数据传送的计算机通信网 巨资进行数据网和宽带接入的建设, 营商的收入和投入不成比例。另外, 络,最大化地满足人们交互信息的需 使基于互联网的新业务发展很快,如 目前传统语音业务由于受到移动电 求。Intemet的广泛流行使得大量的新 电子商务、即时通讯、搜索引擎等等。 话、IP语音(VoIP)、短信等替代业务的 应用及业务应运而生,每种应用和业 但由于众多的互联网业务并不 影响,不论在话务量还是在收入上都 务都独立运行,尽力而为,共同竞争 受运营商的控制,运营商提供给用户 呈逐年下降的趋势。电信运营商均面 IP网络的传送资源。经过几十年的发 的只是互联网接入业务,或者叫宽带 临从传统基础网络运营商向现代综 展和演进,承载除数据外的语音、视 接入业务,运营商只向用户收取网络 合信息服务提供商转型的压力。 频、多媒体业务成为Intemet新的发展 接入费用。而且在业务传送过程中很 随着家庭网络采用的以太网、无 契机。但这些业务均要占用较高的网 多环节缺乏管理和控制,业务带宽、 线局域网(WLAN)、电力线通信(PLC) 鼍 2006年8月第12卷第4期中兴通讯技术 Aug.2006 Vo1.12 No.4 维普资讯 http://www.cqvip.com
zTE coMMUNICATI专题 ON, ̄ 马润斌:多重业务的宽带承载V 等技术及设备的成熟和多样化,家庭 网络已完全变成为一个局域宽带网 络,可以很好地承载多重业务…。如 何在全网中开展多重业务的重心已 ・提供个性化的点对点通信 (P2P)应用。 ・用户可按需获得充足的动态 耗型业务逐步涌现,提速要求日趋迫 切,不久的将来,每用户需求带宽为 1O一30 Mb/s。 带宽资源。 因此,宽带多重业务最终将表现 为多媒体、互动、点对点、基于IP的全 业务,实现语音、视频、数据业务的完 全融合。宽带业务的发展趋势及其特 f3)接人方式多样化 变为如何结合家庭网络在宽带网络 中实现有效承载了。因此,结合家庭 网络的建设,如何在宽带网络中可运 为了达到每用户的高业务带宽 需求,采用的接人方式将多样化,更 营、可管理、可增值地承载多重业务, 加丰富,如数字用户线(DSL)的接人 方式从原来的对称高密度用户数字 向用户提供多样化、智能化、协作化、 移动化、多媒体化的新业务,并通过 业务的转型来推动网络的转型,是电 信运营商关注的重点。 1多重业务的发展趋势及 基本特征 多重业务的发展经历了不同的 阶段,基于个人计算机终端的宽带业 务初具规模,这些业务主要有:互联 星空、网络电视、在线游戏、即时通 讯、新视通、全球眼等。这些宽带多重 业务有力地推动了中国宽带网络的 快速蓬勃发展。但这些业务存在基于 PC业务的技术壁垒和狭窄的用户群 体问题,即使用这些业务的用户必须 拥有计算机,而且要具有一定的计算 机基本知识。这也就限制了用户数量 永远不会突破计算机用户群体,导致 发展前景和潜力的局限性。 近两年,基于非PC类终端的多重 业务已经启动,这些业务主要有: I V、网络互动游戏、视频通信个人 录播电视(PVR)、时移电视(1、srr、 )、音 乐、互动广告等等121。这些新型业务 避开了以前基于PC业务的技术壁垒 和狭窄的用户群体问题,面向的是更 为广泛的潜在用户群体,即庞大的电 视用户群体。因此基于非Pc类终端的 业务将是宽带多重业务的发展必然 方向。 随着宽带多重业务的不断发展, 多重业务发展趋势为: ・以多媒体、互动形态为主。 ・提供多样化的组合业务、打包 业务,实行捆绑销售。 ・业务统一基于IP(视频、语音、 数据融合)。 Aug.2006 Vo1.12 No.4 征将驱动当前的网络走向由粗放运 营模式转变为以业务为核心的运营 模式,逐步向持续满足不断涌现新型 业务的下一代网络演进。 2承载多重业务所需的 技术 针对宽带多重业务的特征及发 展趋势,宽带网络的建设不仅要支持 当前的各种宽带多重业务,而且要支 持未来不断涌现的新型宽带多重业 务,达到全业务的综合承载能力。因 此承载多重业务需要宽带网络拥有 面向全业务的开放式架构,高带宽的 宽带接人能力,强大的组播控制能 力,高QoS的服务保证能力,高质量的 安全保障能力和高可靠能力,实现视 频、数据和语音业务的统一承载。 这些技术要达到的目标是:有效 地保证多重业务从业务网通过宽带 网络传输到家庭网络,为用户提供有 业务管理、QoS保证、安全保障和高可 靠性的多重业务。很多技术,如QoS技 术、组播技术等,同时也需要在家庭 网络中实施,使得家庭网络能有效地 配合宽带网络,实现业务端到端的服 务保障。 2.1高宽带的网络技术 通过对宽带多重业务的分析和 对下一代网络发展趋势的认识,下一 代宽带承载网的发展趋势将体现为: f1)网络架构扁平化及广覆盖化 网络结构扁平化,接人模块尽量 靠近用户,保障带宽。采用多种接入 手段,广泛接入各类用户。 f2)带宽需求大幅增加 从业务发展现状来看,高带宽消 线(SHDSL)、不对称数字用户线(AD— SL)等方式,发展到能提供更高带宽 的ADSL2/2+,甚高速数字用户线(VD— SL)等方式。 f4)光纤逐步规模化 由于能够提供极高的传输带宽, 因此接人层规模采用光纤是必然趋 势,并将经历一个渐进的过程。以太 网无源光网络/千兆比无源光网络 fEPON/GPON)是接人层光纤化的热点 技术。 (5)固定一无线融合 无线提供了接人方便性,无线接 人可以应用于多种场景,并为用户快 速提供宽带业务。WiMAX将成为无线 接人的热点技术。 (6)逐步实现全业务接人 基于各种网络技术的业务接人 逐步走向融合,要求在统一平台上实 现专线、虚拟专用网(VPN)、视频流、 VoIP、数据等业务接人,能够很好地 承载各类业务,并保证业务质量。 (7)管理和控制能力提升 能为VoIP、3G、VPN等应用做好端 到端QoS质量保证和安全措施。支持 实施带宽资源的精确管理;支持提供 If,Tv业务所需的组播和交换能力;支 持提供宽带用户端口定位等一系列 安全保障功能;能配合骨干网,根据 网络资源的使用情况,完成用户业务 申请的接纳控制机制。 (8)与下一代网络融合 在业务、控制和承载各平面,可 满足下一代网络的要求。 因此,在宽带多重业务的驱动 下,宽带网络将采用多种接入技术, 如更先进的DSL接入技术、更高带宽 的EPON/GPON光纤接入技术、更灵活 2006年8月第12卷第4期中兴通讯技术: 维普资讯 http://www.cqvip.com
lj『专题 _,TE COMMUNI马润斌:多重业务的宽带承载 CATIONS 的WiMAX无线接入技术等,向下一代 宽带网络实施QoS的最终目标是 网络逐步演进。 实现业务端到端的QoS保证。 2.2 QoS保证技术 2.3组播技术 QoS保证技术致力于达到实现区 组播相对于广播和单播而言,是 分服务、保证服务质量的目的。旨在 点到多点投递或者多点到多点投递。 针对各种应用的不同需求,为其提供 其基本思想是多个接受者可以同时 不同的服务质量。 接收同一个或者一组源所发出的相 在IP网络中实现端到端QoS能力 同数据的一个拷贝。 的标准化方面,ITU—T在Y.1291标准 组播技术中的关键技术有: 中制订的IP QoS网络架构包括3个平 (1)组播管理协议 面,即控制平面、数据平面和管理平 互联网组播管理协议(IGMP)发展 面。其中控制平面包含了与业务流传 到目前已经有3个协议标准:IGMPvl、 输路径相关的机制,这些机制包括了 IGMPv2【 ]和IGMPv3。 访问控制、QoS路由及资源预留;数据 (2)组播路由协议 平面包含了与用户数据流处理相关 组播路由协议可分为3类:密集 的机制,这些机制包括缓存器管理、 模式协议(如DVMRP、PIM—DM)、稀疏 拥塞避免、报文标签、队列和调度、流 模式协议(如PIM—SM、CBT)和链路状 分类、流策略和流量整形;管理平面 态协议(MOSPF)。 包含了与运营、管理相关的机制,这 (3)组播代理 些机制包括服务等级协议(SLA)、业 在一些特定的网络拓扑下不运 务恢复、计量和策略管理。 行组播路由协议,只要学习到组播成 在IP QoS网络架构的基础上,因 员,依据登记的信息进行简单组播转 特网工程任务组(IETF)建议了很多服 发就可以实现组播分发,被称为组播 务模型和机制,以满足QoS的需求。比 代理。 较常见的有:尽力而为服务模型、综 (4)组播侦听 合业务模型(IntServ)、区分业务模型 IGMP协议运行在网络层,而IGMP (DifServ)、多协议标记交换(MPLS)、流 侦听运行在链路层,当设备收到主机 量工程(TE)等。 和路由器之间传递的IGMP报文时, 目前在可运营的电信级IP宽带网 IGMP侦听分析其携带的信息,建立和 络中实施QoS服务机制时,在核心/骨 维护媒体访问控制(MAC1组播地址 干网络中提供Qos服务质量有两种方 表,以后从路由器下发的组播报文就 法:一种是采用流量工程,一种是部 根据该MAC组播地址表进行转发。 署区分服务模型。在汇聚/接入网络 目前正在大力开展的宽带业务 层次,为了能快速、简单、有效地部署 I V一般可分为点播类业务和直播 和实现QoS,一般采用区分服务的思 类业务,对直播类业务,需要采用组 想,即通过流量分类和优先级处理。 播技术。相对于视频服务网络不加控 由于汇聚/接入层次设备的多样 制的传送,宽带接入网络在实现传送 性、复杂性,在部署QoS的区分业务模 功能同时,要赋予网络更多的可运营 型时,要力求简单、有效、实用 。因 特性。 此参考IP QoS的网络架构,汇聚/接人 为了支持I V等增值业务,网络 设备中应该首先考虑实现以下QoS功 设备需要具有强大的组播控制及交 能:数据平面的缓存器管理、拥塞避 换能力,不仅要支持组播的IGMP侦 免、报文标签、队列和调度、流分类、 听、IGMPvl/v2、IGMP代理、组播虚拟 流策略和流量整形,管理平面的计量 局域网(MVLAN)等基本功能,而且也 管理和策略管理。 要支持承载I V业务可运营的频道 鼍 2006年8月第12卷第4期中兴通讯技术 访问控制(CAC)、频道预览(PRV)、呼 叫统计(CDR)、业务管理等功能【5j。 2.4安全保障技术 为了高质量、安全地承载多重业 务,要求宽带网络及设备必须具有的 安全技术包括: ・端口学习数目限定。限定端口 上能够学习到的MAC地址数目。 ・端口隔离。保证在二层的同一 虚拟局域网(VLAN)不同端口之间的 隔离。 ・地址绑定。防止借助非法手段 盗用账号、身份欺骗。 ・广播包抑制。阻挡冲击波等广 播病毒的攻击。 ・二层帧过滤。过滤基于源和目 的MAC地址、回环包、超长包,限制二 层非法帧。 ・端口镜像。设定镜像,允许操 作人员监控其他端口数据流。 ・可控组播。防止非法组播频 道、组播组、组播用户。 ・访问控制列表。对协议层以上 信息进行过滤,保证网络安全。 ・安全日志。将操作人员对配置 的更改进行记录,并形成日志。 ・网管安全。限制各管理员操作 权限,防止非法违规操作。 因此,宽带网络及设备是通过以 上一系列各种安全措施,形成一个有 效整体实现高质量、完善的安全保证 机制,以保证各种业务的安全、顺利 开展。 2.5高可靠性技术 为了高可靠、不间断地运营多重 业务,要求宽带网络及设备必须具有 的可靠性技术包括: (11环网保护技术 在组网应用时,可利用以太环网 保护技术、弹性分组环(RPR)技术、多 业务传送节点(MSTP)技术、SDH技术 等实现网络承载多重业务的可靠性 和高带宽,满足各种业务的可靠顺利 开展。 Aug.2006 Vo1.12 No.4 维普资讯 http://www.cqvip.com
专题 zTE coMMuNlcATloN ▲图1承载三重播放业务的宽带网络 (2)故障自恢复 网络提出了严格的技术要求。为了能 运营多重业务需要在发生故障 够很好地支持三重播放业务,宽带网 时,宽带网络能在几十毫秒内快速实 络及设备必须具备以下能力: 时地自恢复,实现各种业务的可靠不 (1)多业务的统一接入能力 问断运行。 要求宽带网络设备必须是一个 多业务的统一承载平台,具有对话音 3三重播放业务的承载 业务、数据业务和视频业务的同时接 三重播放业务是一种融合了话 入能力。 音、数据和视频业务的服务模式。三 (2)高带宽能力 重播放业务具有两层含义:一是业务 逐步采用EPON/GPON技术为用户 捆绑,二是业务融合。大多数的电信 提供更高的带宽。 运营商通过业务融合的方式提供三 f3)强大的QoS保证能力 重播放业务,在IP网络上提供VoIP、 支持流分类、流策略等能力,实 宽带和I V业务的融合。三重播放业 现对三重播放业务的业务感知和业 务有3个重要的特点:三重播放业务 务识别,保证业务正常运营。 会给宽带接入网络带来大量的IP数 (4)强大的可管理组播能力 据流,每个家庭峰值的带宽可能高达 要求具备强大的可管理组播能 20—30 Mb/s;三重播放业务的数据流 力和组播复制、分发能力。 由多种业务数据组成,各种业务在时 承载三重播放业务的宽带网络 延、抖动、丢包率以及冗余的要求上 如图1所示。 各不相同;三重播放业务具有突发性。 在图1中,宽带网络同时承载数 因此三重播放业务对宽带接入 据流、视频流和语音流,视频流分为 Aug.2006 Vo1.12 No.4 马润斌:多重业务的宽带承载V 点播方式的视频点播(VoD)视频流和 直播方式的BTv视频流。3种业务流 从家庭网络中通过调制解调器连接 到宽带接入网的不对称数字用户线 接入复用器(DSLAM),用不同的永久 虚电路(PVC)或VLAN隔离每种业务, 用二层的业务类型(CoS)优先级来保 证各业务的QoS。3种业务流通过 DSLAM设备的多个快速以太网/千兆 比以太网(FE/GE)上联接口连接相应 的宽带接入远程服务器(BRAS)、SR 等,对于大规模开展I V业务中的 BTV业务时,可以通过构建专门的业 务传输网来承载。在IP骨干网边缘, 通过BRAS、SR等设备将3种业务流打 上对应的三层优先级并使用虚拟专 用网等通道技术传输到对应的上层 业务网中。 4结束语 结合家庭网络的建设,在宽带网 络中可运营、可管理、可增值地承载 多重业务,向用户提供多样化、智能 化、协作化、移动化、多媒体化的新业 务,并通过业务的转型来推动网络的 转型,是当前电信运营商提高竞争力 和运营效益的关键。 5参考文献 …家庭网络的发展趋势及影响【R】.北京:信息产 业部电信研究院通信信息研究所 2006. 【2】中国通信标准化协会IP与多媒体通信技术工作 委员会IPTv业务需求(征求意见稿)【s】2006. 【3】RFC3670 Information model for describing network device QoS datapath mechanisms IS].2004. 【4】RFC2236 Internet group management protocol,Version 2IS].1 999. [5】中国通信标准化协会I P与多媒体通信技术工作 委员会.IPTv对DSLAM设备的技术要求(征求 意见稿)【S】2006 收稿日期:2006—4—30 l_ 0 — 瑟 马润斌,南京理工大学毕 业。中兴通讯股份有限公司 网络事业部高级系统分析 师,主要研究领域为宽带接 入网络。已发表论文5篇。 2oo6年8月第12卷第4期中兴通讯技术:
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