DSLAM設(shè)備對IPTV支持能力的分析(郭茂文)

1、DSLAM設(shè)備對IP-TV業(yè)務(wù)支持能力的分析一、DSLAM設(shè)備類型介紹目前，在現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用的DSLAM設(shè)備主要有兩種類型，即ATM-DSLAM和IP-DSLAM。其中，ATM-DSLAM是指傳統(tǒng)的基于ATM核心架構(gòu)，提供ATM網(wǎng)絡(luò)側(cè)（上聯(lián)）接口的DSLAM設(shè)備；IP-DSLAM是指網(wǎng)絡(luò)側(cè)（上聯(lián)）提供FE/GE等以太網(wǎng)接口，具有以太網(wǎng)或路由等二/三層功能的DSLAM設(shè)備。對于IP-DSLAM來說，又存在兩種架構(gòu)，一種是采用ATM交換結(jié)構(gòu)，在上聯(lián)接口板中集中終結(jié)ATM PVC，集中實(shí)現(xiàn)ATM信元與以太網(wǎng)幀之間的轉(zhuǎn)換（即SAR）,稱之為ATM內(nèi)核的IP-DSLAM；另一種是采用以太網(wǎng)交換結(jié)構(gòu)，分別在DS

2、L線路板中終結(jié)ATM PVC，分布式實(shí)現(xiàn)SAR功能的IP-DSLAM，稱之為以太網(wǎng)內(nèi)核的IP-DSLAM。二、IP-TV業(yè)務(wù)介紹目前的IP-TV業(yè)務(wù)基本上可分為兩種類型，一種是視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)，簡稱為VoD；另一種為類似于電視的直播業(yè)務(wù)，主要通過IP組播技術(shù)實(shí)現(xiàn)。對于VoD業(yè)務(wù)來說，DSLAM設(shè)備僅需要對視頻流進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，其支持能力主要體現(xiàn)在帶寬能力。對于直播業(yè)務(wù)來說，有兩種業(yè)務(wù)模式：一種是BRAS實(shí)現(xiàn)組播復(fù)制的業(yè)務(wù)模式，另一種是DSLAM設(shè)備實(shí)現(xiàn)組播復(fù)制的業(yè)務(wù)模式。因此，下面將分別討論IP-TV業(yè)務(wù)不同業(yè)務(wù)類型和模式對DSLAM設(shè)備支持能力的要求及廣東電信現(xiàn)網(wǎng)DSLAM設(shè)備的支持能力情況。三、DS

3、LAM設(shè)備對VoD業(yè)務(wù)的支持能力分析對于單個(gè)用戶來說，其VoD業(yè)務(wù)可以與現(xiàn)有的普通上網(wǎng)業(yè)務(wù)共用同一條PVC通道，因此，DSLAM設(shè)備對VoD業(yè)務(wù)的支持能力主要體現(xiàn)在轉(zhuǎn)發(fā)帶寬方面。假設(shè)一個(gè)用戶同時(shí)只點(diǎn)播一個(gè)視頻流，這樣，對DSLAM設(shè)備來說，所需要的帶寬如下：VoD帶寬單個(gè)節(jié)點(diǎn)的VoD視頻用戶數(shù)×單個(gè)VoD帶寬×集線比按照單個(gè)節(jié)點(diǎn)的平均用戶規(guī)模為400，VoD用戶比例為1：4，一條VoD視頻流需要2Mbps的ADSL帶寬，同時(shí)在線用戶的集線比為1：3。這樣單個(gè)節(jié)點(diǎn)所需要的VoD帶寬能力為67Mbps左右。目前的DSLAM設(shè)備大多數(shù)是采用ATM 155和FE上聯(lián)接口的，VoD業(yè)

4、務(wù)帶寬需要占用一半以上的DSLAM上聯(lián)口帶寬。另外，如果考慮其他用戶的高速上網(wǎng)業(yè)務(wù)，100Mbps的FE接口/ATM 155接口的帶寬能力就不能很好的支持VoD和高速上網(wǎng)業(yè)務(wù)了。 推薦精選因此，如果開展VoD方式的IP-TV業(yè)務(wù)，建議通過擴(kuò)展DSLAM設(shè)備上聯(lián)接口的方式使VoD視頻流和普通上網(wǎng)流承載在不同的上聯(lián)接口上（同時(shí)需要DSLAM和終端采用兩條不同的PVC）。另外，Alcatel的ASAM7300的總線帶寬只有155Mbps，即使通過擴(kuò)展上聯(lián)接口方式也不能很好地同時(shí)支持VoD業(yè)務(wù)和普通上網(wǎng)業(yè)務(wù)。四、DSLAM設(shè)備對BRAS組播復(fù)制方式的直播業(yè)務(wù)的支持能力分析對于BRAS組播復(fù)制方式的直播

5、業(yè)務(wù)來說，復(fù)制點(diǎn)在BAS或者邊緣路由器，業(yè)務(wù)的控制點(diǎn)和IGMP報(bào)文的終結(jié)也在BAS或邊緣路由器上。如果采用ATM-DSLAM的組網(wǎng)方式，每個(gè)用戶需要兩條PVC跨越整個(gè)ATM城域網(wǎng)，一條PVC用于承載組播視頻流和IGMP控制報(bào)文；另一條PVC用于承載上網(wǎng)業(yè)務(wù)。BAS終結(jié)用戶的IGMP報(bào)文，處理用戶加入/離開頻道請求，視頻源將所有頻道推送到BAS，BAS通過逐條PVC復(fù)制實(shí)現(xiàn)對每個(gè)視頻用戶的視頻轉(zhuǎn)發(fā)和復(fù)制。DSLAM設(shè)備采用單播方式來轉(zhuǎn)發(fā)組播流，這樣，ATM-DSLAM設(shè)備的帶寬能力要求與VoD業(yè)務(wù)是等同的，而且DSLAM設(shè)備必須支持兩倍于用戶量的PVC資源。如果采用IP-DSLAM（包括ATM內(nèi)

6、核和以太網(wǎng)內(nèi)核）的組網(wǎng)方式，無論是PPPoE認(rèn)證方式還是DHCP+WEB認(rèn)證方式，對于DSLAM設(shè)備來說，其帶寬能力要求也是與VoD業(yè)務(wù)等同的。但是，對于DHCP+WEB認(rèn)證方式來說，IP-DSLAM設(shè)備還必須支持IGMP Snooping/IGMP Proxy的組播功能，否則，在同一VLAN域內(nèi)會產(chǎn)生組播流“泛洪”現(xiàn)象。另外，DSLAM至用戶終端之間如果采用一條PVC同時(shí)承載IP-TV和普通上網(wǎng)業(yè)務(wù)，BRAS和DSLAM設(shè)備下行方向區(qū)分IP-TV流和單播流比較困難，需要根據(jù)三層以上的IP地址或端口號來識別并作相應(yīng)的優(yōu)先級處理。因此，建議DSLAM設(shè)備兩條PVC，一條PVC用于承載組播視頻流和

7、IGMP控制報(bào)文；另一條PVC用于承載上網(wǎng)業(yè)務(wù)，IP-DSLAM至BRAS之間也需要通過不同的VLAN域來區(qū)分普通上網(wǎng)業(yè)務(wù)和組播視頻流，IP-DSLAM設(shè)備必須具有針對同一用戶端口建立不同PVC與VLAN之間映射關(guān)系的功能。因此，DSLAM設(shè)備對BRAS組播復(fù)制方式的直播業(yè)務(wù)的支持能力也主要是體現(xiàn)在轉(zhuǎn)發(fā)性能方面。另外，對于BRAS組播復(fù)制方式的直播業(yè)務(wù)，無法精確實(shí)現(xiàn)對用戶組播和頻道權(quán)限的控制，無法防止非法用戶。五、DSLAM設(shè)備對DSLAM組播復(fù)制方式的IP-TV業(yè)務(wù)的支持能力分析1、ATM-DSLAM組網(wǎng)方式推薦精選對于ATM-DSLAM的組網(wǎng)方式，每個(gè)用戶需要3條PVC，其中2條需跨越整個(gè)

8、ATM城域網(wǎng)：（1）視頻PVC：用于單向承載組播視頻流（BAS>ADSL終端）；（2）普通上網(wǎng)PVC：用于承載上網(wǎng)業(yè)務(wù)（BAS<>ADSL終端）；（3）IGMP PVC：用于承載IGMP報(bào)文，該P(yáng)VC只存在于DSLAM和ADSL CPE之間。對于IGMP報(bào)文和視頻PVC，在DSLAM設(shè)備內(nèi)部應(yīng)具有較高的優(yōu)先等級，這可以通過設(shè)置不同的ATM業(yè)務(wù)類型來實(shí)現(xiàn)（如UBR、CBR和rt-VBR等）。ATM交換機(jī)通過P2MP PVC將所有節(jié)目視頻流全部靜態(tài)推送到每個(gè)ATM-DSLAM上，而DSLAM需要終結(jié)IGMP PVC，在內(nèi)部通過逐條PVC復(fù)制的方式實(shí)現(xiàn)對每個(gè)用戶的視頻轉(zhuǎn)發(fā)。對于現(xiàn)有

9、的ATM-DSLAM來說，由于大部分廠家設(shè)備不支持PVC的終結(jié)，因此，需要設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的硬件升級。另外，根據(jù)ATM-DSLAM設(shè)備具體實(shí)現(xiàn)情況，其視頻流的PVC復(fù)制方式也不同。目前的ATM-DSLAM一般采用共享總線的時(shí)分交換結(jié)構(gòu)，共享總線結(jié)構(gòu)如下圖所示，它由總線和總線仲裁模塊構(gòu)成，各個(gè)接口模塊都掛在總線上，當(dāng)一個(gè)接口模塊有信元要交換時(shí)，由接口模塊首先發(fā)出總線申請，由總線仲裁模塊決定是否允許發(fā)送，如果允許，則接口模塊把信元發(fā)送到總線上，總線上各個(gè)接口模塊根據(jù)信元攜帶的路由信息判斷是否接收該信元，如果信元的目的地址為本模塊，則從總線上把該信元拷貝下來，這樣就完成了一個(gè)信元交換。共享總線交換結(jié)構(gòu)的

10、特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到多點(diǎn)通信。但是，各廠家具體實(shí)現(xiàn)ATM的點(diǎn)到多點(diǎn)（P2MP）復(fù)制方式有所不同，主要體現(xiàn)在用戶單板是否具有實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到多點(diǎn)（P2MP）的組播復(fù)制能力。如果用戶單板不具有點(diǎn)到多點(diǎn)的組播復(fù)制能力，則需要在主控板至用戶端口之間實(shí)現(xiàn)逐條PVC復(fù)制。這種方式是ATM-DSLAM設(shè)備實(shí)現(xiàn)組播復(fù)制功能的最簡單方法，在DSLAM設(shè)備內(nèi)部只需要保存一份組播轉(zhuǎn)發(fā)表。但是，對于不同端口用戶接收相同視頻流的情況，需要占用大量的總線帶寬資源。具體如下圖所示：推薦精選 如果用戶單板具備點(diǎn)到多點(diǎn)的組播復(fù)制能力，則需要在主控板至用戶端口之間實(shí)現(xiàn)兩級PVC復(fù)制。這種方式實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜，首先要將組播信元復(fù)制到總

11、線上，用戶單板根據(jù)信元的路由信息接收，然后再在用戶單板內(nèi)部完成對組播信元的逐PVC復(fù)制。這樣，DSLAM設(shè)備內(nèi)部就需要保存兩份組播轉(zhuǎn)發(fā)表，一份是主控板到用戶單板的組播轉(zhuǎn)發(fā)表；另一份是用戶單板至各個(gè)用戶端口的組播轉(zhuǎn)發(fā)表。從主控板至ADSL用戶端口之間需要實(shí)現(xiàn)兩次ATM信元交換。對于不同端口用戶接收相同視頻流的情況，只需要在總線上占用一份視頻流帶寬資源。具體如下圖所示：推薦精選 從目前了解到ATM-DSLAM設(shè)備現(xiàn)狀來看，Alcatel ASAM7300 ATM-DSLAM是通過在機(jī)框中增加ISAM板卡在DSLAM設(shè)備內(nèi)部來實(shí)現(xiàn)兩級PVC復(fù)制的，但是，其用戶單板的復(fù)制能力并沒有得到驗(yàn)證和測試。而中

12、興、華為和Nokia還不能在ATM-DSLAM中實(shí)現(xiàn)視頻組播功能。2、ATM內(nèi)核的IP-DSLAM組網(wǎng)方式對于ATM內(nèi)核的IP-DSLAM的組網(wǎng)方式，每個(gè)用戶的組播流與單播流既可以采用不同的PVC，也可以采用相同的PVC，而且，其PVC連接只需要建立在DSLAM至ADSL CPE之間。所有節(jié)目視頻流既可以靜態(tài)推送到每個(gè)DSLAM上（此時(shí)，DSLAM需要終結(jié)IGMP報(bào)文），也可以動態(tài)送抵每個(gè)DSLAM設(shè)備（此時(shí)DSLAM需要實(shí)現(xiàn)IGMP Proxy/Snooping協(xié)議）。DSLAM設(shè)備內(nèi)部組播流的復(fù)制方式也有兩種：一種是針對用戶端口的逐PVC復(fù)制；另一種是組播流在DSLAM設(shè)備內(nèi)部完成兩次PV

13、C復(fù)制。與ATM-DSLAM的組網(wǎng)模式一樣，也取決于DSLAM設(shè)備的用戶單板是否具有組播復(fù)制能力。與ATM-DSLAM組網(wǎng)模式不同的是，對PVC資源的要求降低。但是，在這種情況下，由于ATM信元與以太網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換是通過集中SAR實(shí)現(xiàn)的，組播數(shù)據(jù)流也需要實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的SAR轉(zhuǎn)換。因此，對SAR的性能要求相對較高。無論是通過單PVC還是通過多PVC來承載組播和普通上網(wǎng)業(yè)務(wù)流，DSLAM設(shè)備都必須具有對組播流具有高優(yōu)先級的QoS保證策略。推薦精選另外，為了不影響其它業(yè)務(wù)，并能夠增加組播網(wǎng)絡(luò)的安全性，一般情況下需要為組播業(yè)務(wù)分配一個(gè)獨(dú)立的VLAN域使組播數(shù)據(jù)流的傳播范圍得到控制。這就需要DSLAM設(shè)備必須

14、具備將組播VLAN域的業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)發(fā)到位于不同的用戶VLAN域中的用戶端口，實(shí)現(xiàn)跨VLAN域的組播功能。從目前了解到的ATM內(nèi)核的IP-DSLAM設(shè)備現(xiàn)狀來看：華為MA5100和Alcatel ASAM7300 FENT在DSLAM設(shè)備內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了兩級PVC復(fù)制方式，但是，其用戶單板的組播復(fù)制能力并沒有得到驗(yàn)證和測試；而中興DSL8220和Nokia D500實(shí)現(xiàn)的是一級PVC復(fù)制方式。在QoS處理策略方面，如果是采用多PVC承載方案，所有廠家設(shè)備均能夠支持不同優(yōu)先級的QoS保證策略。如果是采用單PVC承載方案，中興DSL8220也可以支持不同優(yōu)先級的QoS策略；華為MA5100是通過限制單播流大小

15、的帶寬預(yù)留的方法來實(shí)現(xiàn)QoS保證的，這樣就會導(dǎo)致不能共享PVC帶寬，由于ADSL本身下行帶寬偏低，會對普通上網(wǎng)業(yè)務(wù)質(zhì)量影響較大；而Alcatel ASAM7300 FENT和Nokia D500則不支持在單PVC情況下的QoS策略。在設(shè)備的整體SAR轉(zhuǎn)發(fā)性能方面，MA5100下行可達(dá)500Mbps；D500為498Mbps；DSL8220為300Mbps；7300 FENT則只有72.4Mbps（單個(gè)FE上聯(lián)）/144.8Mbps（兩個(gè)FE上聯(lián)）。3、以太網(wǎng)內(nèi)核的IP-DSLAM組網(wǎng)方式對于以太網(wǎng)內(nèi)核的IP-DSLAM的組網(wǎng)方式，與ATM內(nèi)核的IP-DSLAM的組網(wǎng)方式相比較，兩個(gè)最大的不同點(diǎn)

16、在于：一是采用分布式SAR，由各用戶單板分別實(shí)現(xiàn)ATM信元至以太網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換，大大降低了對SAR處理能力的要求；二是DSLAM設(shè)備內(nèi)部對組播流采用兩級復(fù)制方式，并根據(jù)IGMP報(bào)文在上聯(lián)主控板和用戶單板中構(gòu)建兩級組播轉(zhuǎn)發(fā)表。另外，在組播協(xié)議的支持方面，用戶單板最好能夠支持IGMP Proxy，而上聯(lián)板則可以支持IGMP Snooping或IGMP Proxy。從目前了解到的ATM內(nèi)核的IP-DSLAM設(shè)備現(xiàn)狀來看：大部分以太網(wǎng)內(nèi)核的IP-DSLAM設(shè)備的用戶單板下行轉(zhuǎn)發(fā)性能在100Mbps左右，如華為的MA5300、UT的AN2000B-900，而上海貝爾ISAM7302為670Mbps左右，中

17、興的ZXDSL9210為190Mbps左右（32線用戶板）。另外，在QoS保證策略方面，以太網(wǎng)內(nèi)核的IP-DSLAM設(shè)備均能夠支持多PVC和單PVC不同情況下的組播QoS處理策略。推薦精選六、DSLAM組播復(fù)制方式的IP-TV業(yè)務(wù)對DSLAM設(shè)備其他方面的要求1、頻道切換時(shí)間IP-TV業(yè)務(wù)要求承載網(wǎng)提供與普通TV業(yè)務(wù)一樣的切換延遲，同時(shí)要求在很多用戶并發(fā)頻道切換的情況下仍能具有較高的切換成功率。用戶的頻道切換延遲是指從用戶發(fā)出切換請求后到收看到下一個(gè)頻道節(jié)目的時(shí)間間隔。頻道切換延遲由線路延遲、用戶端設(shè)備（STB和Modem）處理延遲、接入設(shè)備處理延遲，以及匯聚設(shè)備處理延遲等各個(gè)環(huán)節(jié)的組成。用戶

18、在切換頻道時(shí)發(fā)送一個(gè)IGMP Leave報(bào)文離開前一個(gè)頻道，再發(fā)送一個(gè)IGMP Join報(bào)文加入下一個(gè)頻道。對于DSLAM而言，切換延遲指從DSLAM接收到用戶的IGMP Leave報(bào)文到新的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)從用戶端口發(fā)出的間隔。在組播業(yè)務(wù)直接送抵DSLAM的情況下，頻道切換延遲主要取決于DSLAM設(shè)備對IGMP報(bào)文的處理能力，在這方面，需要通過實(shí)際的測試才能驗(yàn)證DSLAM設(shè)備的頻道切換處理性能。2、基于端口的組播權(quán)限控制IP-DSLAM作為組播業(yè)務(wù)最終的復(fù)制和分發(fā)點(diǎn)，IPTV業(yè)務(wù)要求DSLAM應(yīng)該具有用戶訪問業(yè)務(wù)資源的控制能力。針對每個(gè)用戶的每個(gè)頻道的請求應(yīng)具有允許（無限制訪問）、預(yù)覽（受限制訪問）

19、和拒絕（禁止訪問）三種權(quán)限控制?！邦A(yù)覽”代表用戶頻道訪問中一種特殊的權(quán)限，允許用戶在沒有購買某些節(jié)目的情況下進(jìn)行受限制的觀看。預(yù)覽管理建立和維護(hù)每個(gè)用戶對各個(gè)預(yù)覽節(jié)目的預(yù)覽狀態(tài)，預(yù)覽管理主要控制依據(jù)是管理者指定的每個(gè)頻道的最大預(yù)覽時(shí)間、最大預(yù)覽次數(shù)，以及兩次預(yù)覽間的時(shí)間間隔。對于DSLAM上的用戶組播權(quán)限配置，目前一般是通過DSLAM網(wǎng)管進(jìn)行集中管理的。但是，如果要做到電信級的業(yè)務(wù)運(yùn)營，網(wǎng)管系統(tǒng)必須提供北向邏輯接口有效的融合到運(yùn)營商的IP-TV業(yè)務(wù)管理平臺中。七、小結(jié)從前面的簡要分析中，可以看出，對于VoD方式或BRAS組播方式的IP-TV業(yè)務(wù)，其對DSLAM設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)帶寬能力要求很高，建議通過擴(kuò)展DSLAM設(shè)備上聯(lián)接口的方式使VoD視頻流和普通上網(wǎng)流承載在不同的上聯(lián)接口上（同時(shí)需要DSLAM和終端采用兩條不同的PVC）。另外，個(gè)別廠家的總線帶寬能力有限，即使通過擴(kuò)展上聯(lián)接口方式也不能很好地同時(shí)支持VoD/BRAS組播方式的IP-TV業(yè)務(wù)和普通上網(wǎng)業(yè)務(wù)。對于DSLAM組播方式的IP-TV業(yè)務(wù)，不同類型的DSLAM有不同的要求，對于ATM-DSLAM設(shè)備，除ASAM7300外，現(xiàn)有大部分廠家的ATM-DSLAM不