针对下一代DSL接入架构的先进流量管理芯片组

自从数字用户线路（DSL）在几年前成为被广泛采用的技术以来，它已经取得了显著的成功。端到端的每用户设备成本、用户购置成本和服务激活成本的减少，使接入提供商获得了好处。然而，DSL提供商之间，以及DSL提供商与有线（Cable）提供商受到了沉重的压力。DSL提供商面临着严峻的形势，因为营业额的缩减无法通过缩减运营成本（OPEX）来弥补。

仅仅提供“无声”的服务已经降低了利润，增加了用户流失率，并降低了每用户平均收益（ARPU）。为了扭转这一趋势并增加利润率，运营商正在更新其基础架构，以提供基于IP的增值服务、精细和动态分级服务，以及内容发行。同时，他们也在利用更多的方法降低运营支出。转向一系列高速因特网接入以外的新服务，需要传输、管理和服务架构进行相应的演变。

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”。

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的。为了给ADSL的嵌入基础提供一个改进的方法，DSL论坛发布了TR-059 (见图１)。这个结构可通过一个可升级的进化的DSL架构提供新的服务。在这个架构中（见图１）定义了包括对新一代远程宽带接入服务器（BRAS），一个新的IP已知的中央处理单元（CPE），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区域传输到更新技术的移植。

在TR-059规范中，BRAS的实际位置是对运营商实行左侧开放，这导致产生了两种BRAS的：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承认，虽然是针对一个大型CO-BRAS，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，它包括以下功能：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。


图 1: TR-059架构

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的这些新型DSLAM已经出现。IP DSLAM扮演了IP路由和其他第三层功能。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） (MDU的角落，为以太网用户（ADSL/VDSL/SHDSL以太网）通过电话线或Cat5/6 (本地以太网)线缆提供接入。

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。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播。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。如字面所示，它们“监听”主机和路由间的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，BLC还可提供IGMP侦测、IP组播协议和组播操作。

DSLAM的功能也正在变得地点未知。在所有DSLAM和RT中，对ADSL接入来说，每个PVC类型 (UBR、VBR-rt)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，成为合基于信元、基于包和混合接入架构的QoS需求的设计。

89TTM55x插入在靠近一个包处理器的流量通道路径的线路上（流通芯片集芯片组）。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比特级的精确度。它还可提供先进成熟的队列深度优化，以及一个多级门限域值和一个功能强大的加权随机先期检测(WRED)。89TTM552的辅助芯片89TTM553以相同的排序调度、修整整形和拥塞管理机制增加了两个（可选）层级等级。89TTM55x芯片集芯片组是唯一可商用的流量管理器件设备，能够管理拥塞并和对修整上高达百万的并发流量的带宽进行整形，并具有高达大5级的分级排序调度。它可在全线最高网速的情况下保证性能（不受数据包型号的影响不受数据包大小的影响）。

该芯片集芯片组是针对下一代DSL架构的流量管理需要设计的。下面的参考拓扑图(见图2)与是包含了TR-059的附录B.2中的一样。在这个图例子中，BRAS使用一个中央ATM交换机复接到与3个DSLAM。右边的DSLAM后面有一个附加的远程终端（RT）单位元，它采使用一个了T1 IMA集群。 多种路由网关(IP-Aware CPE)设置在ADSL线路后面，以不同的同步速率运行。

图 2: METRO-BRAS(集成了带有整合式ATM转交换)的参考拓扑图

IDT流量管理芯片集芯片组使BRAS能够提供QoS能力，并通过第二层非IP Awae ATM网络维持QoS。该芯片集芯片组利使用自身的分级队列，、拥塞管理技术和修整整形/排序调度机制，以实现这些关键功能。89TTM553的FLQ绑定到FLQ集群(FLQG)中，FLQG聚合成为在89TTM552的汇聚/级类别队列(AFQ)中，而AFQ被映射到端口队列（PortQ）中，组成了与输出队列(OQqs)合并的端口队列（PortQs）中。图3是这个队列层次的图解示意图。


图3：89TTM55x 的队列层级
在图2使用的例子中，提供了以下的5个分级队列提供了如下：
- 高达8个 FLQs 可在每个用户基础上提供实现基于每个订户的每个应用或区分业服务级别。FLQ能以严格的优先次序或加权轮循（WRR）或两者混合的方式进行排序调度。.
- 用户级别映射到以FLQG级别（RG级别）。
- AFQ将RT上的T1映射到DSLAM.。FLQG和AFQ能够配置成完全独立的最小流量、最大流量和为针对额外带宽分配的加权公平排队（WFQ）。
- PQ映射到在DSLAM与ATM交换机之间的表明了DS3上。 PQ可以在一个循环的基础上或利用最大速率流量上进行排序调度。
- OQ 级别映射到在ATM交换机和BRAS之间的OC-3上。OQ响应来自界面接口的反压。
此外，89TTM55x还可提供多播组播，并支持基于每个用户的计费。

总结

一个使用IDT 89TTM55x 芯片组的平台可获得灵活性、可扩展性和颗粒度，这些能力是支持一个运营商今天现在和未来的市场计划所必需要的。该这个芯片组实现了IP QoS，能够按照用户的一定数量用户的、区域会话和应用进行划分比例。 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，先进的调度时序安排和修整整形算法则，一个宽广泛而的高精度粒状的参数范围。成熟的队列深度最佳优化技术，专门的拥塞管理和避免拥塞机制，本地ATM交转换，和高级组播多点传送，所有这些都能实现全线速。
-完-


参考文献：
DSL论坛TR-059技术报告：DSL演进 – 支持可实现允许QoS的 IP服务的体系架构要需求,2003年9月约(Architecture Requirements for the Support of QoS-Enabled IP Services, September 2003)

DSL论坛TR-059技术报告： 宽带远程接入服务器(BRAS) 要求必备条件文件, 2004年8月Remote Access Server (BRAS) Requirements Document, August 2004)

89TTM55X是一个IDT是的用户者手册文件。