摘要： 隨著三網融合的逐步深入，廣電NGB接入網絡承載的業務正在從傳統的Single Play、Double Play向Triple Play、Multiplay演進。伴隨著廣電的全業務演進，廣電的接入網建設需要滿足全業務承載的需求。本文重點從接入網的QoS、多業務分流、VLAN規劃、可運營可管理等方面對廣電全業務雙向接入網建設的幾個關鍵問題進行探討，以期為廣電的全業務接入承載網規劃和設計提供面向未來的具體建議。
關鍵詞： NGB，EPON+EoC接入網， QoS，三網融合
1 引言
作為全業務運營商，廣電未來的接入網需要解決NGB的全業務承載需求。按照帶寬、時延、抖動以及丟包等業務傳輸特性需求來區分，未來廣電NGB的業務類型應該包括：(1)盡力而為業務：要求網絡提供雙向支持，用戶通過競爭請求獲取系統剩余帶寬，網絡盡最大努力來傳輸業務。例如互聯網訪問、郵件收發、文件下載等業務；(2) 保證下行帶寬的非實時業務：要求網絡提供雙向支持，保證下行帶寬，支持恒定帶寬，對傳輸時延和抖動要求低。例如VPN 業務、需要大帶寬的FTP、在線游戲等業務；(3) 保證上下行帶寬的非實時業務：要求網絡提供雙向支持，保證較高的上下行帶寬和較低的丟包率，對傳輸時延和抖動要求低。例如基于P2P 技術的文件下載及相關應用業務；(4) 保證下行帶寬的實時業務：要求網絡提供雙向支持，保證較高的下行帶寬和較低的傳輸時延及抖動，支持恒定帶寬或可變帶寬，對上行帶寬要求較低。例如視頻點播、互動電視、IPTV、時移電視和錄播電視等業務種類；(5) 保證上下行帶寬的實時業務：要求網絡提供雙向支持，保證較高的上下行帶寬和非常低的傳輸時延及抖動，支持恒定帶寬或可變帶寬。例如VoIP、視頻電話、視頻會議、即時通信IM、視頻監控等新通信業務。
針對各種業務的分組化承載需求，為實現面向三網融合的全業務運營，廣電的NGB接入網應提供以下相關核心功能：
- DBA功能，針對用戶端設備不同的業務配置CIR、PIR等參數，因而在網絡擁塞時能實現靈活的統計復用和帶寬調度；
- 高并發功能：通過TDMA等方式真正支持點對多點的接入網應用場景，在存在強交互業務的多業務混合場景下真正解決CSMA帶來的多用戶沖突問題；
- 滿足時延和抖動需求；
- 其它：如組播需求，面向NGB的百兆入戶高帶寬需求等等。
廣電基于最后100米同軸入戶的雙向接入網的技術路線可以分為DoCSIS和EoC兩大類，其中基于EoC技術的雙向接入技術在國內廣電的發展速度最快，全業務組網能力也隨著NGB的建設而持續演進。因此，本文著重以EPON+EoC技術為例來分析廣電面向NGB的全業務接入及運營管理相關的關鍵技術，結合UT斯達康在國內廣電行業的實際建設經驗討論廣電全業務可運營雙向接入網絡建設中需要關注的技術重點。
2 UT斯達康EoC支持三網融合全業務接入的關鍵技術
NGB的技術發展需遵循業務驅動原則。從全業務支持的角度，廣電三網融合接入網絡需要具備端到端的 QoS 保證能力，能滿足多業務承載的 QoS 要求。 對多種業務的承載，除了要承載傳統寬帶上網、VoD 視頻點播、NGN 業務和 網絡電視上行信號傳輸，還要實現廣電內部 DCN 業務和大客戶 VPN 等業務的承載。從協議性能要求，廣電雙向接入技術提供的業務速率需要滿足當前和未來一段時期業務發展的帶寬需要，需要很好的解決服務質量（QoS）保障問題，提供包括實時流媒體等各種業務所需的QoS；具體到設備層面，帶寬管理限制、組播功能是業務經營管理的重要功能。與VLAN功能、VLAN優先級三項功能結合，構成多業務經營的必要條件，如圖所示。
具體地，廣電面向NGB三網融合全業務接入的EPON+EoC系統提供的業務速率需要滿足當前和未來一段時期業務發展的帶寬需要；需要能夠很好的解決服務質量（QoS）保障問題，提供包括實時流媒體等各種業務所需的QoS。需要提供完善的信息安全加密功能；需要具備足夠的靈活性，包括支持模塊化設計，用戶可根據實際情況按需配置；需要支持統一網管：確保服務質量，便于系統運營維護，設備可配置、可管理，支持遠端管理和自動升級。
基于EPON+EoC的廣電雙向接入網方案中，EoC的全業務支持能力是重中之重。針對以上全業務承載需求，相應地，EOC終端應提供高速接入，可支持高清視頻；EOC終端可支持RJ11接口，以提供更高話音質量的VOIP應用；EOC終端要能夠支持多端口，可構建家庭網關,同時可支持針對不同端口限速以為多業務提供支持；EOC局端產品則要求能夠同時提供8級優先級，為互動電視、IPTV、互聯網、VOIP服務等多業務的不同時延要求提供最可靠的保障；EOC局端需要支持IGMP協議，為IPTV提供支持；EoC接入網應該提供完善的VLAN管理能力，以根據各種業務數據質量要求和帶寬需要，分別設置不同優先級別的VLAN ，確保各種業務都獲得滿意的服務質量，例如，互動電視信令傳輸、網絡管理、IP電話具有高優先級，分別獨立VLAN傳輸。寬帶數據業務數據可以處于低級的VLAN。
3 服務質量(QoS)保障
3.1 NGB網絡的端到端QoS保障
多業務IP承載網必須能夠區別業務所需的QoS，傳統的IP網絡一般采用過載設計，任容易發生擁塞導致丟包。而視頻（組播）和VoIP等業務無法很好處理丟包，同樣在丟包的情況下，Internet網絡瀏覽可能可能會比較慢，但是語音可能出現中斷，而視頻可能產生圖像和音頻的不連貫。這是由于語音和視頻報文被壓縮，每個Bit包含了重要信息，所以對丟包很敏感，要求對于視頻和語音數據流能夠區分優先級，確保擁塞情況下優先調度。
廣電寬帶骨干網可以帶寬預留保證為主，結合區分服務( DiffServ)等技術實現QoS保障。具體地，核心骨干節點以上可以部署MPLS Diff-Serv技術實現DiffServ PHB。基于業務進行隊列調度和擁塞控制，以確保語音和視頻類業務得到高品質的QoS。
接入層對不同業務類型進行有效標識和標記。基于物理端口、VLAN/PVC或者源/目的IP地址等手段實現業務識別，并對業務加以IEEE802.1p優先級標記和基于用戶的CAR技術。為了降低網絡擁塞的危害，對于語音等高優先級業務可以采用小收斂比設計。
3.2 廣電接入網QoS部署
接入網QoS部署是實現業務端到端QoS的基礎。考慮接入網的建設成本，可以采用相對直接的方式進行多業務接入網QoS部署：接入層采用VLAN隔離不同業務，采用802.1p調度、端口多優先級隊列、端口限速等。家庭網絡采用PUPSPV，多條VLAN與不同業務接入的端口綁定，根據端口對應的業務保證語音/視訊業務優先轉發，同時配置802.1p優先級標記。
在EPON+EoC層面，EPON+EoC網絡的上行方向各層次設備均應在上行鏈路上支持多個優先級隊列，報文可以根據802.1Q/IPv4/IPv6優先級域進行不同的優先級類。經過統一的QoS策略后，上行業務流匯聚到EPON OLT進入交換模塊的接入端口，經過交換后到達OLT的上聯輸出端口，并通過上聯端口接入骨干IP網絡。
在下行方向，下行業務流經EPON OLT的上連端口進入交換模塊，經過交換后到達OLT的下行PON接口。EPON OLT在每個GEPON口下行鏈路上應支持多個優先級隊列，根據報文的802.1Q/IPv4/IPv6優先級域進行分類。EPON ONU和EoC設備在下行方向應支持足夠字節大小的隊列，滿足對突發業務流的支持。
在OLT設備上，不同的業務用不同的VLAN隔離和區分，通過識別不同的VLAN ID進行流分類，將不同的業務流量設置不同的CoS（802.1p）來進行標記，同時，根據需要可針對上網業務流量進行帶寬限制、隊列和調度處理，以保證VOD業務得到足夠的帶寬，并得到優先處理。上網業務的帶寬是通過BRAS來控制的，一般情況下不需要在OLT上進行流量監管（CAR）和排隊、調度，只在當OLT下接入的用戶較多，超過了單個PON口的能力的時候來保證關鍵業務（如VOD）優先轉發時使用。如果OLT的某個PON口長時間出現擁塞情況，就要考慮增加PON端口數量，或者增加OLT設備了。
對于來自OLT上聯匯聚交換機的下行流量的DSCP/ToS/CoS標記，EPON+EoC接入網絡可以采用信任包中攜帶的DSCP/ToS/CoS標記，直接按照這些標記進行QoS隊列和調度處理。一般來說，寬帶上網的下行流量采用默認DSCP/ToS/CoS標記，即優先級為0，VoD下行流量可通過在上級匯聚交換機上設置下行流量的DSCP/ToS/CoS值，OLT上也不需要重新映射。
最后，在接入交換機層面，一般情況下接入交換機采用端口限速、端口隔離、VLAN劃分等措施即可。
4 接入網業務隔離、VLAN規劃和業務認證
4.1 接入網組網模型
廣電EPON雙向接入網宜從FTTx 網絡建設的高度統一規范的建設模式，設置統一的VLAN規劃和指導思路，在VLAN 設置的總體思路、原則、VLAN ID 范圍等方面加以統籌規劃，以適應各種FTTx 組網場景。
在NGB的三網融合業務場景下，用戶的上網業務、IPTV/VoD業務和VoIP業務等各種業務對網絡的要求各不相同。為了便于QoS和安全策略的部署，必須在接入網將業務進行區分。在EPON+EoC組建的二層廣電接入網下，通常可以通過如下幾種方式來做VLAN規劃：（1）PSPV即每業務每VLAN，主要有以下特點：同一EPON OLT端口下的所有用戶的同一業務在同一VLAN內；需要在用戶側部署可劃分VLAN的家庭網關（如使用多端口EoC終端或者支持VLAN的STB）。對局端交換機而言，PSPV使得用戶業務分別屬于不同的VLAN，包括上網VLAN、VoIP VLAN、VoD VLAN和BTV VLAN(組播VLAN，對于采用純IP組網的NGB接入網，直播的IP視頻典型通過組播技術實現)。這種VLAN劃分方式簡單明了，占用VLAN資源少，但由于同一業務不同用戶都劃分到同一個VLAN中，因此無法識別用戶信息，實際意義不大。（2）PUPSPV即每用戶每業務一個VLAN，主要特點如下：每個用戶的每種業務一個VLAN（BTV業務除外，所有BTV業務共用組播VLAN）；需要在用戶側部署可劃分VLAN的家庭網關；EPON OLT或匯聚交換機啟動靈活QinQ功能進行業務分類。適用于各層設備支持足夠數量VLAN的網絡。PUPSPV對于同一業務的不同用戶通過VLAN進行細分。PUPSPV的最大好處在于可以通過VLAN精確識別用戶，例如對于需要精細化計費的業務（如上網業務）可以通過標識用戶物理位置避免資費流失。這種VLAN劃分方式對于網絡要求相對較高。（3）混合組網。混合組網是PSPV和PUPSPV的綜合，主要特點如下：Internet業務采用PUPSPV，IPTV/VoD和VoIP業務則采用PSPV；需要在用戶側部署可劃分VLAN的家庭網關；EPON OLT或匯聚交換機啟動基于VLAN的靈活QinQ進行業務分類。混合組網對于需要精細計費的上網業務采用PUPSPV，而對于目前采用包月計費的IPTV/VoD等業務采用PSPV方式。在運營商規模開展IPTV/VoD業務時推薦采用這種VLAN劃分方式。（4）PUPV即每用戶一個VLAN，主要特點是：多類業務共用一個用戶VLAN；用戶側無需部署家庭網關；匯聚端局啟動基于流的靈活QinQ打不同外層標簽，例如PC采用PPPoE、STB采用IPoE，這些終端都通過一個VLAN上行，可以根據PPPoE和IPoE報文不同的協議號作為QinQ的分流依據；又如根據報文的目的IP地址分流：對于相同源IP地址，相同報文封裝的不同的業務應用報文，比如PC上的SoftPhone產生的報文，需要根據報文的目的IP地址實施靈活QinQ進行業務分流。適用于用戶側無法部署家庭網關組網。
無論采用PUPSPV或者混合組網方式，在用戶側都需要實現對不同業務的VLAN隔離，一般是通過在用戶側部署家庭網關（Home Gateway）設備實現的。廣電運營商通過EoC來實現寬帶和VOD業務同時接入時，家庭的EoC終端應支持VLAN，以實現業務的隔離。
4.2 利用靈活QinQ技術實現業務分流
由于城域網內寬帶上網/VOD/專網等業務可能分別在不同BRAS/SR上處理，因此有必要在城域網匯聚層進行業務分流。通過靈活QinQ功能可以很好實現業務分流。對于上網業務而言，由于是PUPSPV模式，可以用兩層標簽來做用戶標識（內層標簽標識用戶，外層標簽標識業務和用戶位置），這樣可以實現用戶的精細化管理，避免用戶漫游造成資費流失。而對于VOD業務，可以用外層標簽來標識業務，也可以不打外層標簽。
可以通過靈活QinQ方式實現多種靈活的分流方案，例如：
- 根據端口的VLAN區間分流：比如PC的VLAN范圍1～1K，STB的VLAN范圍1K～2K，網吧的VLAN范圍2K～3K ...
- 根據報文的協議號分流：比如PC采用PPPoE、STB采用IPoE，這些終端都通過一個VLAN上行，可以根據PPPoE和IPoE報文不同的協議號作為QinQ的分流依據
- 根據報文的目的IP地址分流：對于相同源IP地址，相同報文封裝的不同的業務應用報文，比如PC上的SoftPhone產生的報文，需要根據報文的目的IP地址實施靈活QinQ進行業務分流；
基于靈活QinQ的VLAN部署需要廣電接入網的EPON+EoC網絡支持靈活QinQ功能，并且需要相應的業務路由器（SR）來終結接入和控制VOD業務。此時，BRAS和SR作為業務控制層設備終結各業務VLAN，并作為QoS策略控制點和MPLS PE設備。隨著廣電網絡向大規模全業務網絡演進，將來接入網的組網部署可以向這種方式演進。
4.3 業務認證
目前的接入方式主要包括DHCP和PPPOE兩種，選用不同的接入方式，對業務控制設備和接入效果有直接影響。DHCP接入的優點是STB實現簡單，組播報文在IPOE上承載，不需要對組播報文作PPP封裝處理，采用DHCP方式時，DHCP報文可以攜帶OPTION60/82參數，相關服務器根據OPTION60/82攜帶的信息，進行業務區分，IP地址分配以及認證等工作。隨著運營商未來全業務的IP化演進，廣電寬帶業務通過PPPoE方式接入，STB業務通過DHCP/DHCP+認證是合理的技術選擇。
PPPoE方案的優勢是可以利用運營商成熟的接入認證和地址分配技術，而且安全性非常高，目前大多數運營商寬帶業務均采用PPPoE認證方式，整網只部署一套接入認證和IP地址分配系統，用戶發起的PPPoE認證報文通過BRAS設備終結。結合QinQ技術，廣電運營商能夠通過VLAN精確識別用戶，例如對于需要精細化計費的業務（如上網業務）可以通過標識用戶物理位置避免資費流失。
具體地，在基于PSPUPV的EPON+EOC網絡規劃中，根據廣電運營商的VLAN規劃，通常在EoC層面實現CVLAN的添加，在EPON層面實現外層SVLAN的添加，通過雙層VLAN的規劃來精確識別業務和用戶位置。以典型的混合組網模式為例，EoC的ETH1可以規劃為VOD業務（例如VLAN ID 3），ETH2為PPPOE上網業務（例如VLAN ID 1000-1999），ETH3規劃為IPTV(例如VLAN 2000)，ETH4規劃為 VOIP語音業務(例如VLAN 3000)。在業務開通受理時，營業廳受理用戶提交的業務受理單，按業務類型所需配EOC終端的，營業員在受理單上詳細登記EOC的S/N碼和MAC地址，并及時歸檔受理單。此時可以為用戶分配一個PPPOE用戶名和密碼。客服中心接到需求后及時通過系統派發工單；客服經理到達用戶現場安裝EOC終端時，將ETH2口連接PC機，進行寬帶業務測試。此時使用營業廳分配的PPPOE賬號和密碼登錄，后臺RADIUS第一次收到信息后，讀取CVLAN并綁定。如果CVLAN更改，將不能再使用該用戶名。這樣，通過RADIUS執行用戶位置與用戶寬帶上網賬號的綁定，能夠有效防止用戶PPPoE賬號漫游。
5 可運營可管理的雙向接入網絡
針對廣電三網融合的全業務承載需求，廣電接入網絡應提供良好的業務管理和靈活的控制能力，實現統一的網絡管理和業務管理，降低網絡運營成本。網絡采用開放式、標準化的結構，設備符合國際標準，可以有利于功能擴充和網絡的互聯互通。
5.1 EPON+EOC統一網管
通過統一的接入網管理系統，廣電運營商可以建立流水線式操作規程，提供網絡管理的效率，從而有助于客戶降低維護成本，為終端用戶提供快速部署和更優質的服務，從而在三網融合的全業務運營中占據競爭優勢。
以UT斯達康EPON+EOC統一網管Netman4000 OMC-A為例，OMC-A的管理構架如圖所示：
如圖，OMC-A提供基于圖形界面的運營商級的網元管理軟件，以幫助提高網絡操作效率。該軟件能夠實時統計總流量，有助于快速配置EPON/EOC，提供全面的網元管理服務，以更快速的處理網絡故障。
5.2 EOC自動發現
以上統一接入網管理架構的一個關鍵點是EoC設備的自動發現。UT斯達康OMC-A網管系統可以實現在一個網管平臺上對EPON設備和EoC的統一網管，解決了接入網管理中兩種設備無法統一網管的問題，符合廣電運營商運營網絡建設和運維需要，方便廣電運維人員的統一管理，符合構建可運營可管理的NGB、承載三網融合廣電新業務的要求。
通過EoC自動發現協議，在EoC頭端上電后，UT斯達康網管系統OMC-A能夠自動發現新上線的EoC掛在網絡的哪一個特定ONU下。基于此功能，OMC-A能夠實時自動呈現整個EPON+EoC雙向接入網的實際拓撲，實現大規模接入網絡的自動維護。
6 結論
作為三網融合推進工作的基礎和核心，雙向網絡的建設是整個廣電三網融合工作的重中之重，廣電可以借鑒其他運營商的一些網絡建設經驗，同時也需要結合廣電網絡自身的特點選擇合適的技術方案，從而建設一張最適合廣電的雙向承載網絡。綜合以上討論，除足夠的帶寬保障能力之外，廣電NGB接入網的組播支持能力、帶寬管理限制、業務隔離、端到端QoS保證、區分優先級的業務調度、合理的VLAN規劃、精細化的業務管理和認證以及融合的統一網絡管理系統等都是構建電信級可運營、可管理的全業務承載能力的關鍵。由于接入網絡的規劃與實際的設備能力、業務規劃、現有網絡布局等密切相關，廣電運營商應根據業務發展的實際需求合理選擇適合自身業務發展需求的全業務承載規劃方案。 
