针对下一代 DSL 接入架构的先进流量管理芯片组
当今针对高速因特网接入的DSL架构是基于异步传输模式(ATM)的。静态提供的ATM固定虚拟连接(PVC)可提供从用户端设备(CPE)、经数据链路控制(DLC)或数字用户线接入复用器(DSLAM)到宽带远程接入服务器(BRAS)的连接。高速因特网接入通常是一种在任何时候都依赖网络使用情况的“尽力而为的服务”。
图 1 TR-059架构
图 2 METRO-BRAS(集成了整合式ATM交换机)的参考拓扑图
为了与有线及卫星公司进行有效的竞争，DSL提供商正在考虑支持新的服务，如付费VoIP及视频、互动游戏、视频聊天和电影下载。要大规模进行部署，这些新一代的服务需要动态的提供、区分流量传输、可变的速度和服务质量(QoS)的保证。
传统的基于ATM的接入架构是与静态提供绑定在一起的。服务是通过固定的上行和下行速率提供的，没有对动态可变带宽的支持。大多数DSL连接是尽力而为的未定比特速率(UBR)的连接，没有区分数据流量传输或按需QoS的概念。该架构的设计按一个单一的ISP或端对端协议(PPP)进行处理(并按其收费)，而并不了解其承载的应用。在同一个固定虚拟电路(PVC)上的多个PPP无法分发给不同的服务提供商。
DSL已经为上百万的用户提供了服务，大规模替代现有架构以支持新的服务，在经济和运营方面都不太可行。为了给ADSL提供一个改进的方案，DSL论坛发布了TR-059。这个结构可通过一个可升级的DSL架构提供新的服务。在这个架构中(见图1)定义了新一代远程宽带接入服务器，一个新的IP已知的中央处理单元，和一个负责管理服务逻辑和配置设备的规则和自动配置服务器。TR-059还讨论了从DSL到更新技术的移植方法。
在TR-059规范中，BRAS对运营商实行左侧开放，这形成了两种BRAS：一个是METRO-BRAS，另一个是CO-BRAS。METRO-BRAS部署在城域中，为大量的用户服务，CO-BRAS部署在CO中(DSLAM旁边)，为少量用户服务。
发布TR-059的同时，DSL论坛还公布了TR-092，它可捕获部署在一个大型CO中的BRAS需求。大型CO-BRAS通常支持64K和128K的用户会话，以及总计2.5Gbps的下行带宽。TR-092虽然是针对大型CO-BRAS，但除了缩放属性，其特性需求可应用于任何类型的设备。
CO-BRAS和METRO-BRAS的流量管理功能是相同的，包括：提供与用户数量和每个用户的应用数量相当的IP QoS，精确地调整每个用户的汇聚流量速率、建模能力和高达5至6级下行架构的可用带宽，支持管理和基于RED/WRED拥塞控制机制的丢弃、组播和区分业务的级别划分。
DSLAM及其流量管理功能
由于大规模的部署和保持低成本的需要，DSLAM传统上一直是无声设备。为促进“三重”服务，这些DSLAM正在转变为更加智能化的设备。诸如IP DSLAM和以太网DSLAM等新型DSLAM已经出现。IP DSLAM扮演了IP路由和其它第三层功能。它们通常具有有限的BRAS功能，如PPP和AAL5(ATM适配第5层)终端。以太网DSLAM在第二层运行，还扮演了IGMP侦测的角色。它对第二层MAC地址的流量进行交换，仅使用VLAN映射和802.1p进行流量区分。它通常位于多用户单元(MTU)和多住宅单元(MDU)，通过电话线或Cat5/6 (本地以太网)线缆为以太网用户(ADSL/VDSL/SHDSL以太网)提供接入服务。
为了配合视频发布，ATM DSLAM增加了混合组播功能。几乎所有针对电视的住宅CPE都使用IP上的IGMP作为频道选择方法。带有混合组播功能的ATM DSLAM截取相应的CPE生成的IGMP信息，利用这些信息来完成适当的PVC交叉联接。上行BRAS维持组播树，并在正确的PVC上执行电视频道组播。
IP DSLAM 是第一个来自CPE区域的IGMP信息的可组播路由器。一个IP组播协议，如PIM或DVMRP可用来建立视频资源的组播树。由于IP DSLAM收到单个视频包的拷贝，因而节省了基干带宽。多重拷贝是在本地发生的，并在组播组群的每条线路上传输。MPLS-TE LER的功能是IP DSLAM的另一个主要特性。它用于非ATM上行链路，以区分音频、视频、最佳和“尽力而为”的流量，允许其他LSR提供适当的优先权和带宽。
以太网DSLAM执行IGMP侦测，监听主机和路由器间的IGMP对话。它们对监听到的信息的线路接口进行记录，并将那个接口增加(或删除)到组播群组中。使用IP DSLAM时，以太网DSLAM接收视频包的单个拷贝，并在适当的接口上进行组播。除了组播外，它们还终止ATM (通过ADSL的以太网接入)，并将用户的PVC/VLAN映射到汇聚网络特定的VLAN上。它们执行先进的以太网桥接和过滤功能，修改第二层信息，以保证流量区分、最终用户的安全和优先次序。
为了提高接收能力和速度，DSLAM的功能正在从CO向远程终端(RT)转变。一种称为宽带环路载波(BLC)的RT设备整合了每条线路上的普通老式电话业务(POTS)和DSL功能。除了将ATM音频或VoIP转变为POTS流量以外，BLC还可提供IGMP侦测、IP组播协议和组播操作。
DSLAM的功能也正在向地点未知的方向转变。在所有DSLAM和RT中，对ADSL接入来说，每个PVC类型 (UBR、VBR-rt)都是按照其相应的QoS参数管理的。对本地以太网接入来说，用户VLAN与PVC是相等的，而且每个都将按照其相应的流量管理参数进行管理。
IDT已经开发了89TTM55x流量管理芯片组，可为高达10Gbps的单一带宽提供与服务水平协议(SLA)相当的、可计费的流量管理。这是一个高度灵活和可扩展的解决方案，可以设计在TR-092的METRO-BRAS、CO-BRAS或ATM/IP/以太网DSLAM中，成为基于信元、基于包和混合接入架构的QoS需求的设计。
89TTM55x插在靠近一个包处理器的流量通道路径的线路上(流通芯片组)。89TTM552可提供保证速度、峰值脉冲速率、基于WFQ的额外带宽分配、包头附加/消除补偿等的3级层次调度/整形。所有这些都可以同时达到字节级的精度。它还可提供先进的队列深度优化、多级门限域值和功能强大的加权随机先期检测(WRED)功能。89TTM552的辅助芯片89TTM553以相同的排序调度、修整和拥塞管理机制增加了两个(可选)层级。89TTM55x芯片组能够管理拥塞并对高达百万的并发流量的带宽进行整形，并可实现高达5级的分级排序调度。它可在最高网速的情况下保证性能(不受数据包大小的影响)。
该芯片组是针对下一代DSL架构的流量管理需要设计的，其参考拓扑图如图2所示，BRAS使用一个中央ATM交换机复接到3个DSLAM。右边的DSLAM后面有一个附加的远程终端单元，它采用了T1 IMA集群。 多种路由网关(IP已知的CPE)设置在ADSL线路后面，以不同的同步速率运行。
IDT流量管理芯片组使BRAS能够提供QoS能力，并通过第二层非IP 已知的ATM网络维持QoS。该芯片组利用自身的分级队列、拥塞管理技术和整形/排序机制，以实现这些关键功能。89TTM553的FLQ绑定到FLQ集群(FLQG)中，FLQG聚合在89TTM552的汇聚/类别队列(AFQ)中，而AFQ被映射到端口队列(PortQ)中，组成了与输出队列(OQ)合并的端口队列。
结语
使用IDT 89TTM55x 芯片组的平台可获得更好的灵活性、可扩展性和粒度，该芯片组实现了IP QoS，能够按照用户的数量、区域会话和应用进行比例划分，所提供的QoS或带宽可以按需改变，系统可以调整下行网络的容量和可用带宽。它提供了5个层次的级别，先进的时序安排和整形算法，宽泛且具有高精度粒状的参数范围。