基于QINQ技术的IP城域网优化方案的实现

皖西学院本科毕业论文（设计）

设备 业务 内层VLAN 标签 1001-2000 2001-3000 3001-4000 1001-2000 2001-3000 3001-4000 外层VLAN 标签 1001 2001 3001 1002 2002 3002 流分类原则 VLAN 标签区间 VLAN 标签区间 VLAN 标签区间 VLAN 标签区间 VLAN 标签区间 VLAN 标签区间 DSLAM1 宽带上网 DSLAM1 VOIP DSLAM1 IPTV DSLAM2 宽带上网 DSLAM2 VOIP DSLAM2 IPTV 如上所示，DSLAM支持三PVC接入，每个用户分配三个VLAN ，每VLAN 对应一个PVC并对应一种业务，比如DSLAM1下的用户甲，分配三个VLAN ,VLAN 标签值分别为1001，2001，3001，VLAN 1001对应宽带上网，VLAN 2001对应VOIP业务，VLAN 3001对应VOD业务，在业务进入S85交换机的下行端口后，下行端口启用灵活QINQ功能，根据用户VLAN ID分别打上不同的外层标签，如果用户数据外层标签为1001，直接在外层增加一层标签1001（该标签在公网唯一），业务进入S85（现在使用的是S9300）上的宽带上网VLAN 1001，数据分流到BAS设备，如果标签为2001，根据流规则，外层增加VLAN TAG2001，业务分流到SR设备，同理，标签为3001的数据会增加一层外层标签3001，然后分流到SR。同理，在DSLAM2下的乙用户，其不同的业务可以分配不同的VLAN 标签，注意，这里分配的VLAN 标签可以和甲用户分配的标签相同，在进入S85后根据内层标签增加一个外层标签，注意，外层标签和甲用户分配的不同，主要是为了区分DLSAM的位置，也是为了最终定位用户。 在这种组网方案中，内外两层标签很好的区分了业务定位了用户，内层标签+外层标签可以定位到一个用户，外层标签标识了DLSAM位置，内层标签标识了DSLAM上用户的位置，外层标签也标识了业务。S85交换机进行业务区分及分流，BAS或SR设备进行业务决策和QOS控制。

在支持多PVC接入的DSLAM设备中，华为公司的DSLAM5600本身即支持灵活QINQ功能，在5600参与组网的情形下，灵活QINQ实现过程如下：三个PVC分别对应不同的业务，同一用户的不同业务全部对应接入一个VLAN ，同时根据不同的PVC属性打上不同的COS标记，在DSLAM的上行出口，根据不同的COS打上不同的外层业务VLAN 标签，这样，数据流到S85后，只需按照规划把不同的业务分向BAS或SR即可。在BAS或SR上进行集中的用户业务策略控制，实施H-QOS。

支持灵活QINQ的DSLAM参与组网与上述普通DSLAM组网的区别主要有两点，一是最终用户可以使用的VLAN 数量，普通DSALM情况下每DSLAM只能使用4096/3个VLAN （假设

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存在3种业务），支持灵活QINQ的DSLAM组网每DSLAM可以使用4096个VLAN （和业务种类没有关系）,二是普通DSLAM组网下上层设备必须支持灵活QINQ，以便对业务进行区分，支持灵活QINQ的DSLAM组网情况下，如果没有其他特殊需求，上层设备可以不需要支持灵活QINQ，只进行正常的转发即可，因为，进入的数据流已经是两层标签，外层标签代表业务和位置，内层标签代表用户。

DSLAM单PVC接入解决方案，如图2.2所示：

图2.2

设备 业务 内层VLAN 标签 2-4095 2-4095 2-4095 2-4095 外层VLAN 标签 则 流分类原DSLAM1 宽带上网（PPPOE) DSLAM1 IPTV（IPOE) 1001 协议号 2001 协议号 1002 协议号 2002 协议号 DSLAM2 宽带上网（PPPOE) DSLAM2 IPTV（IPOE) 如上图所示，当前运营商网络里有大量老的DSLAM设备或MODEM仅支持单PVC上行，所有用户业务全部在一个用户VLAN 上行，s85根据协议号进行业务区分及分流(根据协议号给报文打上相应的VLAN )，在这种组网方案中，外层标签标识DSLAM位置和业务，内层标签标识用户在DSLAM上的位置，这种应用情况可以解决目前大量的MODEM支持单PVC的情况，这种用户在运营商网络里很多，在S85分流后，与BAS或SR结合实施H-QOS，可以很好的满足不同业务的QOS需求。

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3 BRAS及相关协议

在宽带城域网中，为了提高对网络的管控能力，实现多种计费策略，支撑多样化的应用业务，引入了宽带远程接入服务器(BRAS)。本章介绍了BRAS的产生和它在城域网中的作用。重点介绍分析BRAS中的两个重要协议：PPP协议和PPPOE协议。 3.1宽带远程接入服务器

宽带接入服务器的推出在很大程度上是由于ADSL的大面积推广应用。在城域网建设初期，由于ATM技术和IP技术发展趋势尚不明朗，用户接入城域网的技术有ATM和P两种。以前ADSL要实现宽带接入网络业务通常是通过为每一用户的某一业务创建一条相应PVC连接，然后将这些数目众多的PVC直接终结在路由器上。可以想象，这所带来的问题将是网络结构庞大，用户连接复杂，实际网络维护困难。而且，这种接入网络结构主要以静态IP接入方式为主，会造成网络IP地址的利用率低下且管理困难，根本无法做到有效地用户集中授权、认证和相应的计费管理。这些问题将严重制约宽带接入网络的大规模使用。围绕着宽带接入网络的技术特点和应用要求，效仿窄带拨号接入服务器的作用，宽带接入服务器应运而生。在窄带接入的情况下，用户通常使用PPP协议作为其网络协议的底层，通过PPP协议提供的认证和链路维护功能，依靠接入服务器(NAS)和认证计费软件提供简单而有效的认证和计费功能。这种模式经过长期使用，非常成熟可靠。在宽带接入环境下，由于用户接入的技术手段由模拟拨号转变为以太网、Cable（电缆）Modem、XDSL等手段，在链路层无法提供有效的认证和链路维护支持，也无法进行有效的用户认证管理和计费服务。宽带接入服务器或称宽带接入网关 (BRAS)依靠新标准如PPPOA、PPPOE提供与传统接入解决方案中同样的用户认证和计费能力；此外，提供强制门户站点、QOS、VPN等增值应用。无论用户端到BRAS之间采用ATM技术还是IP技术接入，从BRAS往上都是以IP技术传送。目前城域网中用户认证主流技术是PPPOE，而BRAS是认证过程中终结用户PPPOE呼叫的设备，二者是紧密相连的。以IP接口的DSLAM举例来详细的说，DSLAM是ADSL汇聚设备，BRAS是局端实现PPPOE功能的接入服务器，它终结由用户侧发起的PPPOE进程。下行的以太网帧从IP城域网经路由器送到BRAS，被加上PPPOE的头后送到DSLAM封装成AAL5帧，发送到ADSL Modem，由其完成AAL5帧重组并解出以太网帧发送到客户端，客户端从PPPOE包中取出护数据包。上行的PPPOE包在ADSL Modem中封装成AAL5帧，由ATM信元传输到局端的DSLAM，DSLAM负责终结ATM，，重新组合出PPPOE包，并通过设好的PVC(用久虚电路)传送到BRAS处理。

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从上面可以看出，PPPOE将PPP承载到以太网之上，实质是在共享介质的网络上提供一条逻辑上的点到点链路，对用户而言，在DSLAM和ADSL Modem之间的ATM传输是透明的，如果将中间的DSLAM和ADSL Modem换成有线电视的接入设备，就是典型的HFC（hybird fiber-coaxial）接入，BRAS对PPPOE报文的处理方式不变。因此，宽带接入服务器目前是宽带非IP／IP接入网络向骨干IP网络过渡的网络接入设备，完成如宽带ATM／IP网的数据接入，实现网络的接入一体化。解决了宽带用户在业务上、流量上和管理上的汇聚，达到了用户终端可以灵活、自主、方便地选择网络服务，适应了宽带接入网络应用的发展趋势，成为宽带网络在接入层和骨干边缘层之间重要的网络单元。 3.2 PPP协议

PPP协议(Point to Point Protocol)作为一种提供在点到点链路上承载网络层数据包的链路层协议，在传输多协议数据包上提供了一个标准的方法，处于TCP／IP协议栈的第二层，主要被设计用来在支持全双工的同异步链路上进行点到点之间的数据传输。由于PPP协议具有其它链路层协议不具备的特点，得到了越来越广泛的应用，其扩展支持协议也层出不穷。 PPP定义了一整套的协议，主要有三类协议族：

（1）链路控制协议族(LCP)

主要用于建立、配置、测试和管理数据链路连接。 （2）网络控制协议族(NCP)

协商链路上所传输的数据包格式与类型，建立、配置不同的网络层协议。 （3）PPP扩展协议族。

主要用于提供对PPP功能的进一步支持，实际上就是提供一些特性服务，基于PPP协议框架设计的一些扩展协议。例如，用于网络安全方面的验证协议(PAP和CHAP)。 3.2.1 PPP交互过程

PPP链路的建立是通过一系列的协商完成的。其中，链路控制协议除了用于建立、拆除和监控PPP数据链路，还要在链路层中进行各种参数的协商，如MRU、验证方式等；网络层控制协议族主要用于协商在该数据链路上所传输的数据包的类型以及网络层自身所要用到的一些参数，如IP地址

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