周映虹

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

關(guān)鍵詞:QoS;多業(yè)務(wù);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(lián)網(wǎng)增值業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展,寬帶化成為了電信產(chǎn)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(jīng)無法滿足當前及后續(xù)新業(yè)務(wù)發(fā)展的需求,光接入日益成為運營商建網(wǎng)的首選模式。 光接入網(wǎng)絡(luò)根據(jù)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(xiàn)網(wǎng)資源以及CLEC的競爭,國內(nèi)和海外大多運營商都選擇以FTTB作為當前主流的建網(wǎng)模式。

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

1 多業(yè)務(wù)承載方式

寬帶接入網(wǎng)絡(luò)可以使用VLAN TAG、802.1P、TOS等多種方式來區(qū)分不同業(yè)務(wù)類型,其中VLAN可區(qū)分業(yè)務(wù)類型和安全隔離用戶信息,是組網(wǎng)時關(guān)注的重點問題之一,實際應(yīng)用中常采用內(nèi)外層VLAN的方式。一種典型的多業(yè)務(wù)承載模式是:ONU完成不同業(yè)務(wù)的VLAN映射,針對同一ONU下不同用戶不同業(yè)務(wù)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(wù)分別用VOIP1VLAN和VOIP2VLAN來表示,高速上網(wǎng)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(wù)的特殊性,對所有用戶的組播采用相同的VLAN。OLT側(cè)針對不同ONU的不同用戶的同類業(yè)務(wù)增加一層外部VLAN代表業(yè)務(wù)類型,內(nèi)層VLAN用來表示用戶信息。不同類型的業(yè)務(wù)流在上級網(wǎng)絡(luò)中可以通過外層VLAN來針對不同的業(yè)務(wù)類型進行不同路由處理或Qos控制等。這種模式對于業(yè)務(wù)分流和用戶定位都非常方便,當業(yè)務(wù)出現(xiàn)故障時,很容易根據(jù)內(nèi)層VLAN進行用戶定位,進行快速定位,并恢復業(yè)務(wù)。但這種模式對ONU設(shè)備要求高,必須支持足夠多的VLAN數(shù)量,在實際的業(yè)務(wù)布放中每增加一個用戶或一種業(yè)務(wù)都要增加VLAN配置,維護成本比較高。

另一種典型的多業(yè)務(wù)承載方式針對ONU下同一個用戶的不同業(yè)務(wù)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(wù)類型。由于組播業(yè)務(wù)的特殊性,對所有用戶的組播采用相同的VLAN。OLT根據(jù)COS來區(qū)分不同的業(yè)務(wù)類型,并相應(yīng)增加外層VLAN,不同用戶的信息在內(nèi)層VLAN來體現(xiàn)。上級設(shè)備通過外層VLAN來進行業(yè)務(wù)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(wù)通過VLAN實現(xiàn)完全隔離,安全性比較高。

在實際的業(yè)務(wù)運營中,隨著布放用戶的增加,第一種方案對VLAN的總數(shù)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(xiàn),后續(xù)增加新業(yè)務(wù),VLAN無需重新規(guī)劃,網(wǎng)絡(luò)側(cè)VLAN配置無需改動,可

擴展性更好。

2 多業(yè)務(wù)承載的QoS探討

寬帶接入網(wǎng)中,除了多業(yè)務(wù)承載方式,需重點關(guān)注QoS保證這一問題。語音、數(shù)據(jù)、視頻等業(yè)務(wù)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(wù)的QoS要求,寬帶網(wǎng)絡(luò)首先要能夠設(shè)別區(qū)分不同的業(yè)務(wù)類型,進而為之提供相應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量[3]。針對IP網(wǎng)絡(luò),已經(jīng)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(wǎng)的通用技術(shù)。除了這些方式,還有幾種在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中非常重要的QoS技術(shù),比如CAR,隊列調(diào)度等。下面就以O(shè)LT+ONU系統(tǒng)為例,分析這幾種QoS在設(shè)備上的實現(xiàn)思路,其中OLT和ONU之間采用GPON技術(shù)。

ONU上針對不同優(yōu)先級業(yè)務(wù)的CAR和優(yōu)先級調(diào)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(wǎng)絡(luò)擁塞的時候被丟棄。針對每種不同的業(yè)務(wù)類型可以設(shè)置不同的CIR和PIR,以達到對不同業(yè)務(wù)的區(qū)分服務(wù)。實際上可在ONU上支持3種或更多的業(yè)務(wù)類型,每種業(yè)務(wù)類型的數(shù)據(jù)經(jīng)過CAR以后,進入自己的隊列當中。

對于上行的業(yè)務(wù)報文,在進入GPON模塊前,還可以通過不同的調(diào)度算法來實現(xiàn)對不同優(yōu)先級業(yè)務(wù)的發(fā)送控制,當前最典型的調(diào)度方法主要有SP(嚴格優(yōu)先級),WRR(加權(quán)循環(huán))或SP+WRR的方式。在隊列調(diào)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(wù)非常有用。WRR 在計算報文調(diào)度次序時增加了優(yōu)先權(quán)方面的考慮,優(yōu)先權(quán)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(wù)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(wù)類型設(shè)定不同的優(yōu)先級隊列,同樣采取SP/WRR調(diào)度的方式實現(xiàn)下行的QoS控制。

GPON模塊針對不同業(yè)務(wù)類型采用不同的承載策略

GPON通過DBA實現(xiàn)精細化帶寬分配機制,而TCONT是GPON流量調(diào)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(wù)流對時延、抖動、丟包率等。針對不同的業(yè)務(wù),通過采用不同的TCONT或者設(shè)置為不同的TCONT類型,配合GPON的DBA調(diào)度策略就可以在OLT和ONU之間實現(xiàn)不同QoS控制效果。因此在OLT和ONU之間的TCONT的對業(yè)務(wù)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(shù)量等于ONU的用戶數(shù);針對每種COS設(shè)置不同的TCONT,這種模式下ONU對TCONT的支持數(shù)量等于COS類型的數(shù)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(wù)類型設(shè)置一個TCONT承載,這樣通過GPON的DBA調(diào)度可能得到更精細的的QoS調(diào)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(jù)實際業(yè)務(wù)的需要進行選擇。

OLT針對不同業(yè)務(wù)類型進行隊列調(diào)度

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

不管是ONU上的CAR隊列調(diào)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(xiàn)整體系統(tǒng)的最優(yōu)QoS效果。

3 結(jié)束語

實現(xiàn)“光進銅退”是寬帶網(wǎng)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(wù)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(shè)FTTx網(wǎng)絡(luò)。在FTTB的建設(shè)過程中,勢必要面臨多業(yè)務(wù)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(wù)承載方式和QoS的幾種可選方案。事實上,多業(yè)務(wù)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(xiàn)有資源、維護習慣、業(yè)務(wù)布放便利性、業(yè)務(wù)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(wù)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(wù)的技術(shù)探討. 電信網(wǎng)技術(shù),2008,(6).