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通信网络

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浅析IP DSALM

2007-01-26 推荐:8733083 收藏:5650813 评论:0 来源:泰尔网

　　在电信宽带用户的开局试验中，对使用DSLAM的宽带用户进行测试，并使用BTU宽带测试头，对华为DSLAM的MA5100交换机设备进行自动抓线测试，通过具体的运维数据进行说明，分析宽带112系统在实际运行维护中的测试结果，作为衡量宽带用户开通、不达标用户分析和实际故障定位的综合依据。

测试原理

　　测试服务器向DSLAM网管发送抓线／放线命令，DSLAM网管发送抓线命令到DSLAM，DSLAM抓线后发送信息到DSLAM网管，DSLAM网管把抓线信息发送到测试服务器，测试服务器向ADSL宽带测试头发送测试命令。测试服务器与DSLAM设备的网管之间采用TCP/IP接口，通信协议采用行业标准APP协议，查询ADSL线路所在的IP地址、机架号、机框号、槽号和端口号等宽带信息。

　　测试连接

　　ADSL测试可分为局端测试（ATU_C）、线路端测试和用户端测试（ATU_R）3部分，整个测试连接如图1所示。

图1　ADSL测试连接图

　　测试方法

　　本次测试是针对华为DSLAM的MA5 100交换机，利用APP协议进行的自动抓线测试。测试包括DMM测试、负载电感、纵向平衡、频响、噪声、TDR、DMT和网管仿真测试。根据测试数据给出宽带号码的线路窄带质量、线路宽带质量、用户端设备运行状态和测试结论，并根据实际情况，增加ATU_C和ATU_R测试。

　　测试时根据局方报障的宽带号码，使用宽带测试头进行测试，并将测试结果反馈给局方查修员，查修员根据测试结果和查修建议，与实际的故障进行比较，检验ADSL自动测试系统的测试精度和障碍检测的准确性。

测试分析

　　本次测试，通过对测试对象的故障进行精确定位，能明确定位故障的位置是在局端、线路端还是用户端。线路端测试项目有DMM（数字万用表）测试；宽带测试项目有时域反射（TDR）、单端频响（FR）测试、噪音测试、离散多音频（DMT）测试、纵向平衡度（LB）测试、加载线圈（LC）测试；仿真测试项目有ATU_C、ATU_R和网管仿真测试。

　　DMM测试

　　DMM测试主要观察A、B之间的电容值和环阻值是否大于A-地、B-地的数值，分析用户线路的质量。相对窄带用户，宽带用户多了环阻测试，其大小反映了在特定线径下的线路长度，各段线路间接续点连续质量等。开通ADSL业务，要求用户线路导线的直流环阻应不大于1.1kΩ，环阻过大、环路过长会导致ADSL用户可开通速率很低或根本不能激活，容易掉线。测试用户数据分析如表1所示，线路测试正常。

表1　DMM测试

　　负载电感测试

　　该项测试要求用户端Modem不能上电。若测试曲线有一个波峰出现，如图2所示，表明线路上存在加感线圈，即用户家的线路上接有分离器；反之，没有波峰出现，如图3所示，表明没有加感线圈。

图2　有分离器时负载测试

图3　无分离器时负载测试

　　纵向平衡测试

　　双绞线的对地平衡是宽带用户的重要指标，反映线路对共模噪声的抑制能力。从图4中可以看出被测试宽带用户的线路纵向平衡最小值58dB，大于40dB，表明宽带用户纵向平衡测试正常。

图4　纵向平衡测试

　　频响测试

　　线路越长对高频的抑制就越大。从图5可以看出，频响在300kHz衰减时频响为38dB，小于43dB，表明频响测试正常。反之，如在300kHz衰减时频响大于43dB，则频响测试不正常。

图5　频响测试

　　噪音测试

　　从图6可以看出，噪音RMS的最大值（dBm）为-49.1dB，远远小于参考标准43dB，表明噪音测试正常。从图6还可看出在噪音开始时有3个波峰值，表示Modem检测在位。若没有这3个波峰值，表明Modem没有上电，Modem检测不在位，如图7所示。

图6　噪声测试时Modem上电

图7　噪声测试时Modem没有上电

　　TDR测试

　　TDR采用在被测线路一端通过发送短脉冲，并探测及分析此脉冲经过被测线路反射回到同一端的变化来判断一个或多个反射点位置，它可以准确地测出线路长度。线路越长，频率越高，噪音越大。它是建立用户健康档案数据库、用户线路是否过长、更换线路和将端口迁移到小区的重要依据。被测用户线路长2866m，小于3200m，表明用户能够正常上网。

　　从线路可开速率和TDR线路长度，也可测出用户实际速率降低的原因。如被测用户可开速率上行为724kbit/s，下行为1724kbit/s，此数据就可解释用户不达标的原因，但这个用户的线路长度为3683m，这也是速率降低不得不考虑的因素，因此改善用户线路长度是首选之举。

　　DMT测试

　　DMT测试反映了频响、噪声、256个子通道可能分配的比特数和上／下行理论速率的依据。信噪比用来衡量线路传输能力，利用线路的频率响应和噪声PSD（功率谱密度）测试结果可以计算对应的信噪比。DMT测试正是利用信噪比结果结合噪声容限等参数计算出线路的信号传输能力。从图8可以看出，DMT的上行速率为876kbit/s，远大于参考标准320kbit/s；DMT的下行速率为3876kbit/s，远远大于参考标准1Mbit/s。测试结论Modem上电，且线路能开通的上行速率最大为868kbit/s，下行速率最大为3808kbit/s。

图8　DMT测试

　　网管仿真测试

　　网管仿真主要是从DSLAM网管采用SNMP、从DSLAM设备的管理信息库提取所需的测试数据，软件测试系统通过TLI／APP接口指令来调用和操作DSLAM网管。从图9可以看出，本次测试的实际上／下行速率、最大上／下行速率和上次测试的上／下行速率、最大上／下行速率等相关参数状态，它们是分析用户开通和是否达标的重要依据。

图9　网管仿真测试

　　如果网管上／下行速率过低，会降低使用的速率。如网管仿真上行速率仅为544kbit/s，则网管仿真的最大速率也仅为544kbit/s。

　　ATU_C仿真测试

　　通过ATU_C测试，可以在宽带测试系统界面上获得Modem接在局端测试时的上下行实际连接速率值、最大可达速率值、上下行衰减值等相关参数，可作为替换Modem和诊断用户实际开通速率的重要依据。从图10可看出用户Modem能实际支持的上行速率为992kbit/s，下行速率为1696kbit/s。

图10　ATU_C仿真测试

　　ATU_R仿真测试

　　从宽带测试头测试界面上获得Modem接在局端测试时DSLAM端口的上下行实际连接速率值，可知在局端测试时DSLAM端口是否可以被激活。如图11所示，测试出局方DSLAM的上行速率是892kbit/s，下行速率是2432kbit/s，可作为综合分析用户实际速率达标的重要依据。

图11　ATU_R仿真测试

　　如果承诺速率是4096kbit/s，实际速率是2048kbit/s，线路测试和用户终端测试都正常，而ATU_R测试速率为2048kbit/s，则为端口设置问题。实际上定位也是端口设置问题。

宽带测试系统的优点

　　和局方原来使用测试仪器相比，宽带测试系统有以下优点：（1）利用宽带BTU测试头，系统能提供窄带DMM的12项参数测试、宽带线路噪声测试、宽带线路衰减测试、线路最大可开通ADSL速率预估、线路长度测试、Modem在位检测、用户分离器在位检测、ADSL局端仿真测试、ADSL终端仿真测试、PPPoE测试、PING测试、网管仿真测试。（2）BTU宽带测试头自动测试功能，效率高；而测试仪为手工测试。（3）利用BTU宽带测试头专家系统，提供从网络到DSLAM端口到线路到用户终端的全方位故障诊断功能。（4）BTU宽带测试头测试用户线路距离大于6～7km。（5）宽带测试系统利用DSLAM可直接抓线测试，而且是单端测试，提高了效率。（6）宽带测试系统有网管仿真功能，而局方测试仪没有。（7）宽带测试系统既有强大的宽带测试功能，也能兼容窄带测试功能。（8）利用INTESS综合测试系统，能完成自动测试、自动管理、自动派单等集成业务管理功能，更利于局方集中管理。

　　BTU测试头在自动、批量和单端测试等方面既节省了人力、物力，又降低了维护成本，提高了工作效率、服务水平，对减少投诉、提高时间效率、评估出线率、开通率和建立健康档案等方面发挥了作用。随着IPTV用户收费的出现，BRTU测试更能提高经济效益。

　　由于宽带业务环境，特别是线路和终端环境的复杂性，上述测试只能测出95%的实际故障。当从一个方面看不到用户的实际故障时，需要测试人员从系统的多个方面进行测试、验证、综合定位，最终找出具体的原因。在用户分离器线缆接反和用户线质量差等问题的定位上需要继续增强测试准确性。

　　宽带112系统具有从网络到DSLAM端口、线路、用户终端的全方位故障定位的检测功能，其宽带业务测试的功能非常强大。PING和PPPoE可以检测网络端的故障ATU-R仿真可以检测DSLAM端口端故障DMM/LB/DMT/TDR/NOISE可以检测线路的质量、线路的噪声情况和线路可以开通的最大速率；网管仿真/ATU-C/NOISE/LC可以诊断用户端是否存在Splitter Modem等问题，进而可以判断是否是用户端出现问题，从而能使维护工程师迅速准确地判断和定位故障，减少出勤时间和工作量，迅速解决问题。

----《现代通信》

　　０引言

　　随着Internet网络迅猛发展，人们对宽带接入的需求不断增长。接入网已经成为全网宽带化的最后瓶颈，接入网的宽带化已成为接入网发展的主势。2002年以来，我国宽带接入市场得到了快速的发展，在当前几种宽带接入技术中，数字用户环路（xDSL）技术因能充分利用现有铜线资源，使用户独享稳定带宽，保密性好，性能日趋成熟，已成为宽带接入的主流技术。

　　数字用户线接入复用器（DSLAM）技术作为xDSL的局端设备，也在迅速发展。传统的DSLAM是一个完全的ATM架构的设备。网络侧接口一般采用ATM接口（如STM-1 、E3、 IMA E1等）。上联城域核心网，具有ATM VP/VC交叉连接，提供ATM流量汇聚、通过ATM的QoS技术来实现业务的服务质量及流量控制。比较适合建有ATM城域网的运营商。但由于各大运营商已不再对其已有的城域ATM核心网进行扩容并转而建设IP宽带城域核心网，使现有的ATM城域网端口资源基本耗尽，新建城域网以IP为主。基于ATM的DSLAM已越来越难以适应实际组网的需要，为了解决DSLAM设备接入IP城域网的问题，业界提出了IP DSLAM的概念。

　　1 IP DSLAM概述

　　1.1 IP DSLAM的原理

　　上传的信号经过DSLAM解调后，恢复成ATM信元格式，然后通过AAL5 SAR功能转换成相应的MAC帧（即ATM信号终结）。MAC地址与ATM PVC会建立起相应的对应关系。根据不同设备所提供的不同功能，在MAC帧的基础上做进一步的处理和相关的标记（如当提供VLAN功能时，就会根据实际设置贴上VLAN标记），有三层功能的设备可以处理更高层的协议。最后通过以太网上联口传输到上层设备中。
　　在下行方向，局端从以太网上联接口接收到MAC帧，根据不同设备所提供的不同功能，完成相应的处理。.然后，通过AAL5SAR功能将MAC帧转换成ATM信元，并实现MAC地址到ATM PVC的映射。IP DSLAM通过各个对应的ADSL端口进行ADSL信号的处理和调制，经过线路输出到对端的ADSL CPE中。

　　1.2 IP DSLAM的分类

　　根据AAL5 SAR在IP DSLAM中的物理位置的不同，IP DSLAM分为ATM和IP2种架构。

　　1）基于ATM 架构

　　基于ATM 架构的IP DSLAM 采用ATM 交换总线结构，在上联接口板中终结ATM PVC，并集中适配ATM信元到MAC帧。它存在以下一些问题：

　　a）集中式的数据收敛必然造成集中式的数据处理，大量的数据流涌堵到主控板或是汇聚板上进行ATMSAR分装重组处理，造成了CPU大负荷工作；

　　b） DSLAM在进行ATM与IP转换时需要消耗大量资源，而集中在上行接口板统一处理无疑使上行接口成为了瓶颈，在数据流量较大时很容易导致设备上行端口拥塞；

　　c）数据的收敛处理占用了大量的CPU资源。当系统要增加新的功能需求时（如组播业务、本地认证的实现），同样需要CPU资源。其结果必然是导致系统整体性能的下降。极大地限制了在ADSL上开展宽带IP增值业务的能力和灵活性；

　　d）由于沿用了ATM内核，其级联是通过ATM内部总线采用专用线缆直接级联。在实现级联时由于数据流量更大，上行瓶颈现象更为严重。这使得网络扩容非常困难；

　　e）采用ATM内核，只能支持很少量的VLAN，无法使每条PVC与VLAN一一映射，很难保障专线用户的QoS；

　　f） ATM的机制本身不支持点到多点的传输模式，如果要实现只能通过CPU在每条PVC逐个拷贝，开销巨大且效率低下。所以采用ATM内核的 DSLAM很难支持组播业务。

　　2）基于IP架构

　　基于IP架构的IP DSLAM采用以太网交换总线结构，在各个DSL业务板中分别终结ATM PVC，并适配ATM信元到MAC帧。它有以下的特点：

　　a）在ATM与IP的转换上采用了分布式结构，在每个ADSL业务板上实现了ATM信元的终结和每条PVC与VLANID的一一映射。

　　b）大容量的以太网背板保证了所有端口的无阻塞交换，上行可提供多个GE捆绑，不仅解决了基于于ATM架构的IP DSLAM上行带宽不足的问题，还解决了对于企业级用户的服务品质保障问题。

　　c）在级联方式上采用以太网级联方式，不占用内部总线带宽，采用分布式的ATM与IP转换不会因级联而加重单个设备的负载。可以提供4台以上的级联能力，有的甚至可以提供15台的级联能力，网络扩容非常灵活方便。

　　d）由于采用了纯IP内核，所以它继承了IP丰富的业务特性。通过IP网中的组播协议，可无缝支持视频组播等宽带IP业务。

　　e）它不仅汲取了ATM丰富的QoS特性，同时也继承了IP丰富的业务特性。在建设模式上不需要昂贵的ATM设备与BRAS，使得建网成本大大下降。

　　f）全分布式ATM与IP转换，大大提高设备整体处理能力，分散设备故障风险，提高设备的性能和稳定性；

　　g）全分布式ATM转换，可将ATM PVC直接与VLAN ID相对应，满足专线用户安全性要求，并支持基于VLAN的VPN应用；

　　h）全分布式ATM转换，可充分利用成熟廉价的三层交换架构，提供非常高的背板交换能力，支持ADSL线速转发，消除设备交换瓶颈；

　　i） IP内核设计，可利用大容量交换背板提供高带宽端口支持能力，可支持多个GE/FE接口，消除设备上行带宽瓶颈；

　　j）由于采用IP内核设计，不必受ATM总线扩容的约束，利用高密度的高带宽端口，可实现灵活的级联扩容，并支持比传统方式大7倍以上的单点用户容量；

　　k）当用户迁移时无需对ATM PVC作全程配置，用户端与网络无需作任何改动，即可为用户继续提供服务，大大缩短了业务变更时间，减少业务提供的工作量；

　　l）利用IP内核提供的组播支持能力，可在DSLAM和上行设备上开通组播业务和视频点播业务提升了网络的业务提供能力，并为更多的增值应用奠定了优越的网络基础；

　　m）支持全分布式PPPoE认证，无需集中式BRAS设备即可提供用户的认证、计费和管理能力并与原有运营模式完全兼容，避免集中式BRAS引入的性能、稳定性和业务支持能力瓶颈，提高了整网的稳定性和带宽提供能力；

　　虽然2种架构的适配模块位置不同，但是在功能和性能方面没有明显区别。ATM架构的IP DSLAM更适合大量ADSL接入的应用，而以太网架构的IP DSLAM更适合大量VDSL或ADSL与VDSL混插的应用。

　　3 基于以太网的IP DSLAM 走向成熟

　　国内厂商从2000年开始推广IP DSLAM，经过这几年的发展，IP DSLAM技术基本成熟。目前，各厂商都推出了基于以太网的IP DSLAM产品，在服务客户、新业务提供、网络优化方面都有极大改进。

　　1）服务客户

　　客户可轻松享有电信级的网络可靠性，以及以太网技术带来的灵活的组网模式和低廉的价格。

　　2）增进业务

　　新的千兆多业务平台可面向企业用户和个人用户提供对所有新业务的支持：如高质量实时多媒体业务（视频、音频）的传送、针对企业用户的虚拟专线（E-Line）业务和虚拟局域网（E-LAN）业务等。全业务接入网不仅仅是理想。

　　3）优化网络

　　新的基于以太网的千兆多业务平台的引入，可以在降低成本的同时实现网络的拓展，大大增强网络及业务部署的灵活性，从而切实地实现对网络的优化，以适应多种新型增值业务的需求。

　　例如，西门子推出的Surpass hiX5600 IP DSLAM电信级千兆多业务接入平台对各种新型的实时多媒体业务提供了强大的支持。hiX5600为用户提供了更高的接入带宽（支持ADSL2+、VDSL2、SHDSL），更灵活的接入方式，更高的安全性以及更加完善的QoS保障机制。此外，为保证各种业务可以按用户需求得到有效地部署和管理，从而成为真正的增值业务，为运营商带来实实在在的收益，西门子在hiX5600系列IP DSLAM中注入了更加强大的业务控制功能。在实现完善的二层交换的同时，hiX5600还支持VLAN嵌套、组播控制、生成树协议以及虚拟专线、虚拟局域网业务的部署和控制。

　　为适应用户的不同需求，目前，hiX5600系列DSLAM提供了3种不同规格的产品：

　　a） hiX5620: 适合低密度地区或MDU/MTU用户的小型DSLAM设备；基于千兆背板的紧凑型单板结构；可同时提供24线VDSL/VDSL2或48线ADSL/ADSL2+用户接入；系统提供多GE上行,并支持系统堆叠。用户可根据需求方便、灵活的实现网络扩展。

　　b） hiX5630/5635：是面向主局设计的机架式IP DSLAM，适用于用户密度较大的局点；其用户支持能力分别达到576线和1152线;支持ADSL/ADSL2+、VDSL/VDSL2、SHDSL混插；支持所有板件在不同系统（hiX5630/5635）的混插系统设计基于先进的千兆背板和千兆交换模块，除提供强大的二层交换能力外，还可支持三层路由功能。为方便规模部署，系统支持基于千兆的多级级联。同时，运营商还可根据实际需求灵活的选择环形或星型组网。

　　4 小结

　　2种不同类型的IP DSLAM在技术上各有优、缺点，分别适用于不同的市场应用，近期将会在网上并存。为了提供IPTV等新业务,近两年来，各大运营都纷纷对其ADSL接入网络进行优化和升级。随着全网IP化的推进。IP DSLAM成为IP网络宽带接入的首选方案。具体选择哪一种技术，应该考虑应用环境、业务支持能力、技术成熟度、业务扩展性等重要因素。

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