IPoE部署優(yōu)化方案

王云芳 趙霞 任念群

（廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司海南分公司 ?？?570203）

1 寬帶接入認(rèn)證分析

目前電信運(yùn)營商的寬帶接入認(rèn)證方式主要有PPPoE、IPoE（IPoE 擴(kuò) 展 有 DHCP+Web/Portal、DHCP+客戶端、802.1x）等。

PPPoE（Point to Point Protocol over Ethernet）可以使以太網(wǎng)的主機(jī)通過一個(gè)簡單的橋接設(shè)備連到一個(gè)遠(yuǎn)端的接入集中器上。通過PPPoE協(xié)議，遠(yuǎn)端接入設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)每個(gè)接入用戶的控制和計(jì)費(fèi)。PPPoE目前已被電信運(yùn)營商認(rèn)可并廣泛采用。

但隨著電信運(yùn)營商對(duì)網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)的精細(xì)化管理、精細(xì)化控制的要求越來越高及IP網(wǎng)絡(luò)已從提供簡單的上網(wǎng)業(yè)務(wù)快速向提供視頻、語音等媒體流的實(shí)時(shí)增值業(yè)務(wù)（如VoIP和IPTV等關(guān)鍵業(yè)務(wù)）發(fā)展，電信運(yùn)營商紛紛在業(yè)務(wù)接入認(rèn)證方式上做出新的嘗試。因此，DSL工作組于2006年定義了WT-146用戶會(huì)話控制機(jī)制，設(shè)計(jì)規(guī)劃了以DHCP技術(shù)為核心，緊密結(jié)合當(dāng)今PPPoE通用的RADIUS協(xié)議，建立了一種基于“IP用戶會(huì)話機(jī)制”，“IP數(shù)據(jù)流的分級(jí)機(jī)制”及“IP會(huì)話鑒權(quán)和管理機(jī)制”的IPoE認(rèn)證機(jī)制。IPoE通過擴(kuò)展信息的加入和識(shí)別在網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備上提供用戶Session的接入認(rèn)證授權(quán)計(jì)費(fèi)及控制，并實(shí)施各種用戶策略（如QoS等）。

IPoE（IP over Ethernet）的認(rèn)證方式既通過DHCP+OPTION擴(kuò)展字段進(jìn)行認(rèn)證。OPTION字段主要 為 OPTION60 （RFC 2132） 和 OPTION82 （RFC 3046）。其中OPTION60中帶有Vendor和Service Option信息，是由用戶終端發(fā)起DHCP請(qǐng)求時(shí)攜帶的信息，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備只需要透傳即可，其在應(yīng)用中的作用是用來識(shí)別用戶終端類型，DHCP服務(wù)器可以依賴于此分配不同的業(yè)務(wù)IP地址。OPTION82信息是由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備插入在終端發(fā)出的DHCP報(bào)文中，主要用來標(biāo)識(shí)用戶終端的接入位置，DHCP OPTION82信息可以由DHCP Snooping或DHCP Relay設(shè)備進(jìn)行插入。

IPoE和PPPoE都是技術(shù)較成熟的認(rèn)證技術(shù)，在標(biāo)準(zhǔn)化程度、安全性、精確計(jì)費(fèi)、帶寬/端口的控制 方面都有相似的優(yōu)點(diǎn)，它們之間的不同點(diǎn)比較如表1所示。

經(jīng)過表1比較，可以看出隨著多播業(yè)務(wù)的發(fā)展、隨著運(yùn)營商對(duì)業(yè)務(wù)的精確管理要求越來越高，IPoE接入技術(shù)完全可以取代PPPoE技術(shù)，成為寬帶業(yè)務(wù)接入的首選。

表1 IPoE和PPPoE的比較

2 IPoE應(yīng)用場景分析

目前電信運(yùn)營商的用戶采用IPoE的寬帶接入主要認(rèn)證場景為大客戶專線接入認(rèn)證、IPTV等。

IPoE和PPPoE的交叉場景就是IPTV，下面就IPTV應(yīng)用PPPoE和IPoE的場景進(jìn)行分析。

2.1 場景1：使用PPPoE認(rèn)證方式

使用PPPoE認(rèn)證，IPTV的多播復(fù)制點(diǎn)只能是BRAS。

如圖1所示，多播復(fù)制點(diǎn)為BRAS，BRAS面向每個(gè)IPTV用戶都要復(fù)制一份數(shù)據(jù)。這種場景對(duì)BRAS下行鏈路（BRAS—匯聚交換機(jī)）的帶寬，園區(qū)交換機(jī)、OLT的上行鏈路（園區(qū)交換機(jī)、OLT—匯聚交換機(jī)）的帶寬及IP城域網(wǎng)帶寬資源造成很大的壓力。

2.2 場景2：使用IPoE認(rèn)證方式

使用IPoE認(rèn)證，IPTV的多播復(fù)制點(diǎn)可以靈活選擇在OLT、IP DSLAM、匯聚交換機(jī)、園區(qū)交換機(jī)、接入交換機(jī)。

如圖1所示，多播復(fù)制點(diǎn)為園區(qū)交換機(jī)和OLT，由園區(qū)交換機(jī)、OLT面向每個(gè)IPTV用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)復(fù)制。這種場景大大節(jié)省了BRAS——園區(qū)交換機(jī)、OLT鏈路的帶寬資源，降低BRAS壓力。采用IPoE，播復(fù)制點(diǎn)可選擇最靠近用戶的設(shè)備上，也可采用多級(jí)復(fù)制、逐級(jí)復(fù)制進(jìn)行組播流量的優(yōu)化。

根據(jù)上述比較，在IPTV發(fā)展初期，用戶規(guī)模比較小時(shí)，運(yùn)營商往往采用BRAS接入，通過PPPoE協(xié)議認(rèn)證。隨著用戶規(guī)模的逐步擴(kuò)大，PPPoE的缺點(diǎn)逐漸顯露，聯(lián)帶建設(shè)成本高，因此，在IPTV業(yè)務(wù)快速發(fā)展時(shí)，運(yùn)營商更傾向于采用IPoE方式承載IPTV。

圖1 IPTV使用PPPoE、IPoE的場景

根據(jù)IPoE和PPPoE在技術(shù)和應(yīng)用場景的比較，IPoE更適合用于長時(shí)間/永遠(yuǎn)在線、啞終端的新型語音、視頻等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，電信業(yè)務(wù)未來選擇的認(rèn)證應(yīng)用場景趨勢如表2所示。

表2 電信業(yè)務(wù)未來選擇認(rèn)證方式趨勢

3 IPoE部署優(yōu)化方案

IPoE部署要從運(yùn)營支撐系統(tǒng)、核心層、業(yè)務(wù)控制層、接入層分別進(jìn)行部署。

3.1 運(yùn)營支撐系統(tǒng)改造方案

新建IPoE業(yè)務(wù)的運(yùn)營支撐系統(tǒng)（DHCP系統(tǒng)），該系統(tǒng)能夠提供用戶認(rèn)證、動(dòng)態(tài)分配地址、動(dòng)態(tài)調(diào)整每用戶的帶寬和QoS屬性，針對(duì)預(yù)付費(fèi)、流量、時(shí)長等提供多種計(jì)費(fèi)手段，提供精細(xì)化管理和控制。DHCP系統(tǒng)新增服務(wù)器包括認(rèn)證服務(wù)器、DHCP服務(wù)器、Web/Portal服務(wù)器等。

3.2 網(wǎng)絡(luò)部署方案

3.2.1 方案1：采用多邊緣架構(gòu)進(jìn)行業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)分優(yōu)化（如圖2所示）

（1）城域骨干網(wǎng)的設(shè)備一般都已支持IPoE。核心層的設(shè)備保持不變，在業(yè)務(wù)接入控制層根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求進(jìn)行設(shè)備接入?yún)^(qū)分優(yōu)化。將寬帶接入服務(wù)器(BRAS)作為使用PPPoE上網(wǎng)業(yè)務(wù)的邊緣控制設(shè)備，業(yè)務(wù)路由器(SR)作為使用IPoE的IPTV、流媒體等關(guān)鍵業(yè)務(wù)的邊緣控制設(shè)備，形成多邊緣的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；

（2） 寬帶接入網(wǎng)主要將接入層設(shè)備改造成支持IPoE的設(shè)備。接入層設(shè)備包括OLT、EPON、園區(qū)交換機(jī)和樓道交換機(jī)等，需要支持靈活QinQ、IGMP Snooping、IGMP、IGMP Proxy、 DHCP OPTION 82、 DHCP OPTION 60，并支持對(duì)多播頻道的控制功能。

3.2.2 方案2：采用單邊緣架構(gòu)統(tǒng)一業(yè)務(wù)接入（如圖3所示）

(1) 城域骨干網(wǎng)核心層的的設(shè)備保持不變，在業(yè)務(wù)接入控制層選擇新建全業(yè)務(wù)路由器，或升級(jí)現(xiàn)網(wǎng)BRAS為全業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)來負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)統(tǒng)一接入，具備BRAS和SR的功能，并管理IPoE Session會(huì)話，形成單邊緣的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；

(2) 寬帶接入網(wǎng)主要將接入層設(shè)備改造成支持IPoE的設(shè)備。接入層設(shè)備包括OLT、EPON、園區(qū)交換機(jī)和樓道交換機(jī)等，寬帶接入網(wǎng)接入層網(wǎng)的改造如方案1。

圖2 IPoE優(yōu)化部署組網(wǎng)圖 (方案1)

表3 方案比較表

圖3 IPoE優(yōu)化部署組網(wǎng)圖 (方案2)

方案比較如表3所示。

在一段時(shí)間內(nèi)，IPoE和PPPoE的認(rèn)證方式會(huì)共存并逐步過渡到以IPoE為主。IPoE主要用于IPTV、NGN、大客戶VPN等關(guān)鍵業(yè)務(wù)，為保證IPTV、NGN、大客戶VPN等關(guān)鍵業(yè)務(wù)的承載，運(yùn)營商往往選擇與普通上網(wǎng)業(yè)務(wù)區(qū)分承載層面，因此運(yùn)營商可根據(jù)自身業(yè)務(wù)的發(fā)展情況，在建設(shè)、優(yōu)化IP城域網(wǎng)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)平面的同時(shí)，選擇不同方案統(tǒng)一部署IPoE。