ＦＴＴＢ中多業(yè)務承載及ＱｏＳ技術探討

周映虹

摘要:FTTB是FTTx的主流建網模式。在建網過程中,FTTB面臨著多業(yè)務承載以及QoS的挑戰(zhàn)。本文針對FTTB的GPON技術,詳細闡述了多業(yè)務承載以及保證QoS的實現方案。

關鍵詞:QoS;多業(yè)務;GPON;FTTB

中圖分類號:文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)22-pppp-0c

近年來,隨著高寬帶需求的互聯網增值業(yè)務的迅速發(fā)展,寬帶化成為了電信產業(yè)發(fā)展的潮流所向。就寬帶接入而言,傳統(tǒng)的銅線接入方式由于傳輸距離和帶寬的限制已經無法滿足當前及后續(xù)新業(yè)務發(fā)展的需求,光接入日益成為運營商建網的首選模式。 光接入網絡根據光纖到用戶的距離來分類,可分成FTTCab(Fiber To The Cabinet)、FTTCurb(Fiber To The Curb)、FTTB(Fiber To The Building)及FTTH(Fiber To The Home)等形態(tài),統(tǒng)稱FTTx。由于新建成本、現網資源以及CLEC的競爭,國內和海外大多運營商都選擇以FTTB作為當前主流的建網模式。

FTTx成功實施的關鍵在于對著各種各樣的業(yè)務提供良好的承載[1]。一方面,由于窄帶業(yè)務仍然是運營商利潤的重要來源,FTTx網絡仍需對傳統(tǒng)銅線時代的窄帶業(yè)務提供良好承載。另一方面,對于帶寬需求大的新業(yè)務,如IPTV、高清電視等,也必須在同一個網絡內實現。因此,這不僅要求接入網絡能夠實現各種接入技術,更要很好地承載各類業(yè)務,并保證其QoS。下面就以FTTB模式下一種典型的接入技術GPON[2]為例,闡述多業(yè)務承載方式及其QoS解決方案。

1 多業(yè)務承載方式

寬帶接入網絡可以使用VLAN TAG、802.1P、TOS等多種方式來區(qū)分不同業(yè)務類型,其中VLAN可區(qū)分業(yè)務類型和安全隔離用戶信息,是組網時關注的重點問題之一,實際應用中常采用內外層VLAN的方式。一種典型的多業(yè)務承載模式是:ONU完成不同業(yè)務的VLAN映射,針對同一ONU下不同用戶不同業(yè)務都分別采用不同的VLAN標識。比如針對用戶1的VOIP和用戶2的VOIP業(yè)務分別用VOIP1VLAN和VOIP2VLAN來表示,高速上網也分別用HSI1VLAN和HSI2VLAN來區(qū)分用戶1和用戶2。由于組播業(yè)務的特殊性,對所有用戶的組播采用相同的VLAN。OLT側針對不同ONU的不同用戶的同類業(yè)務增加一層外部VLAN代表業(yè)務類型,內層VLAN用來表示用戶信息。不同類型的業(yè)務流在上級網絡中可以通過外層VLAN來針對不同的業(yè)務類型進行不同路由處理或Qos控制等。這種模式對于業(yè)務分流和用戶定位都非常方便,當業(yè)務出現故障時,很容易根據內層VLAN進行用戶定位,進行快速定位,并恢復業(yè)務。但這種模式對ONU設備要求高,必須支持足夠多的VLAN數量,在實際的業(yè)務布放中每增加一個用戶或一種業(yè)務都要增加VLAN配置,維護成本比較高。

另一種典型的多業(yè)務承載方式針對ONU下同一個用戶的不同業(yè)務采用相同CVLAN來標示,如圖1所示。同時通過COS來區(qū)別不同的業(yè)務類型。由于組播業(yè)務的特殊性,對所有用戶的組播采用相同的VLAN。OLT根據COS來區(qū)分不同的業(yè)務類型,并相應增加外層VLAN,不同用戶的信息在內層VLAN來體現。上級設備通過外層VLAN來進行業(yè)務的分流。這種承載模式最大的好處是節(jié)省VLAN資源,VLAN的規(guī)劃比較簡單。同時,在ONU和OLT之間針對所有的用戶業(yè)務通過VLAN實現完全隔離,安全性比較高。

在實際的業(yè)務運營中,隨著布放用戶的增加,第一種方案對VLAN的總數需求龐大,資源消耗大。相比而言,更推薦圖1的方案,節(jié)省VLAN資源,一步到位實現,后續(xù)增加新業(yè)務,VLAN無需重新規(guī)劃,網絡側VLAN配置無需改動,可

擴展性更好。

2 多業(yè)務承載的QoS探討

寬帶接入網中,除了多業(yè)務承載方式,需重點關注QoS保證這一問題。語音、數據、視頻等業(yè)務對傳輸時延、帶寬要求、丟包等有不同要求。為了能更好地支持各種不同服務的QoS要求,寬帶網絡首先要能夠設別區(qū)分不同的業(yè)務類型,進而為之提供相應的服務質量[3]。針對IP網絡,已經有很多傳統(tǒng)的QoS方式,比如IntServ、IP優(yōu)先級、TOS優(yōu)先級以及DSCP等方式,這些方式都是IP網的通用技術。除了這些方式,還有幾種在網絡設備中非常重要的QoS技術,比如CAR,隊列調度等。下面就以OLT+ONU系統(tǒng)為例,分析這幾種QoS在設備上的實現思路,其中OLT和ONU之間采用GPON技術。

ONU上針對不同優(yōu)先級業(yè)務的CAR和優(yōu)先級調度

CAR是最重要的QoS方式之一,其中TRTCM(雙速率三色標記器)是一種典型的CAR算法。雙速率三色標記用于流量監(jiān)管和標記,以進行有效的帶寬管理。TRTCM中有幾個重要的概念。CIR表示承諾速率,PIR表示峰值速率。TRTCM算法針對不同流量下的報文通過不同的著色策略后進行不同的處理。當用戶流量小于承諾速率時(CIR)標記為綠色,全部通過;當超出峰值速率時(PIR)標記為紅色,全部丟棄,處于CIR和PIR之間的流量標記為黃色,這部分流程將在網絡擁塞的時候被丟棄。針對每種不同的業(yè)務類型可以設置不同的CIR和PIR,以達到對不同業(yè)務的區(qū)分服務。實際上可在ONU上支持3種或更多的業(yè)務類型,每種業(yè)務類型的數據經過CAR以后,進入自己的隊列當中。

對于上行的業(yè)務報文,在進入GPON模塊前,還可以通過不同的調度算法來實現對不同優(yōu)先級業(yè)務的發(fā)送控制,當前最典型的調度方法主要有SP(嚴格優(yōu)先級),WRR(加權循環(huán))或SP+WRR的方式。在隊列調度時,SP 嚴格按照優(yōu)先級從高到低的次序優(yōu)先發(fā)送較高優(yōu)先級隊列中的分組,當較高優(yōu)先級隊列為空時,再發(fā)送較低優(yōu)先級隊列中的分組。這對于對時延要求非常高的語音業(yè)務非常有用。WRR 在計算報文調度次序時增加了優(yōu)先權方面的考慮,優(yōu)先權可以包括等待時間,報文大小等。WRR保證每個隊列都得到一定的服務時間,當然也可以同時采用SP+WRR的方式,集中兩者的優(yōu)勢。對于下行報文ONU可以針對每個用戶端口不同業(yè)務類型設定不同的優(yōu)先級隊列,同樣采取SP/WRR調度的方式實現下行的QoS控制。

GPON模塊針對不同業(yè)務類型采用不同的承載策略

GPON通過DBA實現精細化帶寬分配機制,而TCONT是GPON流量調度的基本單位。同時GPON規(guī)定了5種T-CONT,不同類型的T-CONT具有不同的帶寬分配方式,可以滿足不同業(yè)務流對時延、抖動、丟包率等。針對不同的業(yè)務,通過采用不同的TCONT或者設置為不同的TCONT類型,配合GPON的DBA調度策略就可以在OLT和ONU之間實現不同QoS控制效果。因此在OLT和ONU之間的TCONT的對業(yè)務的承載方式也是一種重要的QoS策略。

TCONT主要的承載模式有:ONU為每個用戶采用不同的TCONT來承載,ONU需要支持的TCONT數量等于ONU的用戶數;針對每種COS設置不同的TCONT,這種模式下ONU對TCONT的支持數量等于COS類型的數量。當然還可以有更進一步的方式,比如針對每個用戶的每種不同的業(yè)務類型設置一個TCONT承載,這樣通過GPON的DBA調度可能得到更精細的的QoS調度效果,但同時對ONU的TCONT支持能力提出了很高的要求,具體采用什么模式可以根據實際業(yè)務的需要進行選擇。

OLT針對不同業(yè)務類型進行隊列調度

ONU的報文到達OLT以后,OLT可以根據VLAN TAG/COS等對報文進行流分類,然后對不同的流進行CAR及調度處理,類似ONU上的處理方式。通過這種方式,實現在OLT上的QoS控制。

不管是ONU上的CAR隊列調度、ONU和OLT之間的TCONT承載以及OLT上的CAR隊列管理,整個PON接入系統(tǒng)最終需要在各個節(jié)點上采取統(tǒng)一的QoS策略,實現整體系統(tǒng)的最優(yōu)QoS效果。

3 結束語

實現“光進銅退”是寬帶網今后發(fā)展的主要趨勢。當前的光接入進程中,考慮到直接光纖到戶的成本較高、新業(yè)務對帶寬的需求尚未十分緊迫以及充分利用原有銅線資源等因素,運營商們更傾向以FTTB模式為主、其他FTTx模式為輔來推進建設FTTx網絡。在FTTB的建設過程中,勢必要面臨多業(yè)務承載以及QoS保證等問題的挑戰(zhàn)。本文以GPON為例分析了FTTB下多業(yè)務承載方式和QoS的幾種可選方案。事實上,多業(yè)務承載和QoS控制可以有多種多樣的策略,最終選擇哪種策略是基于現有資源、維護習慣、業(yè)務布放便利性、業(yè)務特點等情況作出的綜合考慮。

參考文獻

[1] 郝寧. 融合趨勢下FTTx的多業(yè)務承載. 2006,32(13).

[2] ITU-T G.984. Gigabit-capable passive optical networks (GPON), 2004.

[3] 陳潔. Pon系統(tǒng)承載多業(yè)務的技術探討. 電信網技術,2008,(6).