IP接入网

随着Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的发展，现有电信网越来越多地用于ＩＰ接入，可利用的传输媒介和传输技术多种多样。与提供电路交换型业务的接入网不同，ＩＰ接入有一些特殊性：

     随着电信运营业的开放竞争，ＩＰ用户希望有动态选择ＩＰ业务提供者（ＩＳＰ）的权利，而ＩＳＰ的位置可能在电路交换端局的用户侧，也可能在中继侧；

    ＩＰ用户与ＩＰ终端并不固定对应，ＩＰ用户终端的地址是不固定的，随着每一次接入而由网络动态分配，在有些情况下，接入网需提供网络地址翻译（ＮＡＴ）功能；

    ＩＰ接入与电话接入不同之处是接入网（或至少是与接入网相连的网络业务节点）需要对ＩＰ用户进行授权、认证、记帐，对企业用户可能还要求提供加密功能；

      此外，ＩＰ接入通常两个方向是不对称的，这里不仅仅指比特率、帧格式的不对称，有些情况下两个方向使用的传输媒介都不同。

由于上述特殊性，ＩＰ接入网中的接入节点可能有不同的实现方式（即ＩＰ接入网可有不同的层功能），例如ＩＰ接入网内可能含复用器、路由器、第３层交换机等。

１ ＩＰ接入网的定义与体系

    由于ＩＰ接入网与一般接入网不同，ＩＴＵ－Ｔ重新定义了ＩＰ接入网：ＩＰ接入网是在ＩＰ用户和ＩＰ业务提供者之间提供所需的对ＩＰ业务的接入能力的网络实体的实现。其中ＩＰ用户和ＩＳＰ是指终结ＩＰ层和／或与ＩＰ有关的功能的逻辑实体。与ＩＰ接入网相对的是ＩＰ核心网，即ＩＳＰ网络，它可能包含一个或多个ＩＳＰ。

    ＩＰ接入网参考模型中的接入网传送功能是与ＩＰ业务无关的，ＩＰ接入功能是指ＩＳＰ的动态选择；ＩＰ地址动态分配；ＮＡＴ；授权、认证、记帐（ＡＡＡ）等。

     ＩＰ接入网的体系，在某些情况下，接入网与核心网可能是不可分的。ＩＰ接入网与ＰＳＴＮ／ＩＳＤＮ网的关系中的互通功能单元（ＩＷＦ）并不都是必须的。

      ＩＰ作为第三层协议，对ＩＰ业务的运载还需要底层协议支持，ＩＰ ｏｎ ｅｖｅｒｙｔｈｉｎｇ就是指ＩＰ业务可以由多种物理层和链路层技术来运载。

所有支持电路型业务的接入网物理层技术都可用在ＩＰ接入网，包括经Ｍｏｄｅｍ的拨号接入、ＡＤＳＬ、ＰＯＮ、ＨＦＣ、固定无线接入（ＦＷＡ）以及移动接入等。

２ ＩＰ用户终端的链路层协议

     对于ＩＰ用户终端或用户驻地网（ＣＰＮ），ＩＰ层到物理层（ＰＨＹ）之间通常需使用点到点协议（ＰＰＰ）或以太网协议。

     采用ＰＰＰ协议的好处是：成熟、便于实现，可支持多协议，容易与现有ＩＳＰ设施配合，方便Ｌ３地址的自动配置（域名与ＩＰ地址自动分配），支持加密、认证、记帐等功能，支持服务质量（ＱｏＳ）和多业务级别，支持组播，ＰＰＰ协议适于拨号接入和ＡＤＳＬ接入用户。

     采用以太网协议的优点是可直接与ＬＡＮ等用户驻地网相连，接口成本低，可扩展性好，适于企业网、校园网用户应用，今后也可推广到住宅用户小区。

     用户终端的链路层也可以采用ＡＴＭ协议，对于２５．６Ｍｂｉｔ／ｓ图像终端，ＡＴＭ是比较合适的协议。对于ＰＣ类终端，当链路层选用ＡＴＭ协议时，接入网内节点的用户侧无需考虑ＡＴＭ的信令、分段装拆（ＳＡＲ）和ＡＴＭ流控功能。如果ＡＴＭ之上不再有ＰＰＰ层协议，那就意味ＰＰＰ会晤的发起点要在接入节点内而不是在用户终端内。当ＣＰＮ内有多个ＰＣ终端时，它们共享由接入网建立的单个ＰＰＰ连接。从这个意义上说，这时发起ＰＰＰ会晤的接入网内节点设备是一个缺省的路由器或轻型的Ｗｅｂ服务器，网络分配ＩＰ地址给它，由它再向ＰＣ分配本地地址。当多于一个ＰＣ需同时接入到节点时，其中一个ＰＣ需作为服务器，仅该ＰＣ被允许直接发送数据到接入节点，其它ＰＣ须经此服务器转发数据，因而效率不高，而且ＰＣ还要求装有ＡＴＭ卡，显然其成本较以太网卡高得多。

３ ＩＳＰ的链路层协议

     对于与接入网局侧相连的网络业务节点（如ＩＳＰ），在ＩＰ层与物理层之间，通常会选用ＡＴＭ层，它的优点是便于与骨干网上已大量采用的ＡＴＭ协议衔接，省去了中间的转换。ＡＴＭ的面向连接特性适于支持电信网所需的安全、计费、维护和操作措施。ＡＴＭ有很强的带宽管理能力，带宽颗粒细，从而可保证业务质量等级和ＱｏＳ级别。因此ＩＴＵ－Ｔ标准化的Ｇ．９９２．２和ＰＯＮ（Ｇ．９８３）都采用ＡＴＭ作链路层?熏ＩＥＥＥ８０２．１４规定的电缆调制解调器（Ｃａｂｌｅ ｍｏ-ｄｅｍ）标准也使用ＡＴＭ作链路层?熏本地多点分布业务（ＬＭＤＳ）虽然未标准化?熏但大多数公司开发的ＬＭＤＳ产品也以ＡＴＭ作为链路层协议。

    一般地说ＩＳＰ链路层除选用ＡＴＭ外，还可以在ＡＴＭ层之上承载ＰＰＰ协议或安全协议以及多协议标签交换（ＭＰＬＳ）协议等，ＩＳＰ节点的ＩＰ层与ＡＴＭ层间选用何种协议需与接入网内节点的局侧协议相对应，它与所选用的接入模型有关。当ＩＳＰ节点ＩＰ层之下有ＰＰＰ协议层时，即ＰＰＰ分组从用户终端（或从接入网内节点的用户侧）起透明穿过接入网到达ＩＳＰ节点，相当于接入网提供了一个ＰＰＰ会晤的隧道，因而称为ＰＰＰ隧道方式。当ＩＳＰ节点内不含ＰＰＰ层时，ＰＰＰ终结在接入网内节点用户侧，这称为ＰＰＰ终结方式，即ＰＰＰ只提供从用户终端至接入网（而不是网络业务节点）的会晤连接。

      需要指出不论ＰＰＰ连接终结在ＩＳＰ或接入网内节点，在终结点内都需要有授权、认证、记帐（ＡＡＡ）的客户功能，它需与外接的ＡＡＡ服务器（例如ＲＡＤＩＵＳ服务器）交互以提供ＡＡＡ功能。图３ 示出ＰＰＰ隧道方式与ＰＰＰ终结方式两种情况。

４ ＩＰ接入方式

    第二层复用方式（如直接ＩＰ接入）。接入网仅提供诸如ＡＴＭ和帧中继（ＦＲ）的第二层复用传送功能，ＰＰＰ会晤透明穿过接入网，属ＰＰＰ隧道方式。这一方式最简单，适于支持拨号ＩＰ接入应用。

     ＰＰＰ隧道方式（例如第二层隧道协议）功能模型，这一方式虽然ＰＰＰ会晤仍然是透过接入网，但ＰＰＰ分组在接入网内被重新包装，ＰＰＰ分组先装到Ｌ２ＴＰ分组，由于Ｉ-ＥＴＦ ＲＦＣ ２６６１目前规范Ｌ２ＴＰ分组是在ＩＰ包内运载，因此Ｌ２ＴＰ分组还需先装进ＩＰ包然后再装进ＡＴＭ信元。这一方式由于使用了Ｌ２ＴＰ，使虚拟专网（ＶＰＮ）可以从核心网延伸到接入网，适于企业和事业单位的接入。

    ＩＰ隧道方式（如ＩＰ安全协议）。与前述Ｌ２ＴＰ方式不同点不仅是用ＩＰ安全协议（ＩＰＳｅｃ）取代Ｌ２ＴＰ来支持ＶＰＮ，而且ＩＰＳｅｃ并不对ＰＰＰ分组重新包装，而是终结并打开ＰＰＰ分组，取出其中的ＩＰ包然后再包装进ＩＰＳｅｃ分组中。因此这是一种ＰＰＰ终结方式，但它构成了穿过接入网的ＩＰ隧道，ＩＰＳｅｃ所提供的ＶＰＮ功能还支持远端拨号接入到ＶＰＮ。

    第三层选路方式（如ＩＰ路由器）。接入网内含路由器功能转发ＩＰ分组，这一方式相当于边缘路由器外移到接入网，当与区分服务（Ｄｉｆｆｓｅｒｖ）结合时，意味着Ｄｉｆｆｓｅｒｖ的域从接入网开始，向提供端对端ＱｏＳ进了一步。利用这一方式用户可方便选择接入多个ＩＳＰ中的某一个ＩＳＰ。

    ＭＰＬＳ方式。ＰＰＰ协议在接入网内ＭＰＬＳ交换机节点终结，打开ＰＰＰ分组取出ＩＰ包贴上标签，然后装进ＡＴＭ信元发到ＩＳＰ。这实际上也是一种ＩＰ隧道方式，接入网内的ＭＰＬＳ路由交换机或交换路由器利用标签以第二层的面向连接功能支持第三层（ＩＰ包）的无连接传送。它与前述路由器方式类似，支持对多个ＩＳＰ的动态选择，但标签交换较路由器选路操作更快捷。需要指出当ＡＴＭ的虚通道标记／虚电路标记（ＶＰＩ／ＶＣＩ）用作ＭＰＬＳ标签时图中用户面的标签（Ｌａｂｅｌ）协议栈是空的。

     以太网接入，这实际上也是一种路由器方式。只不过用户终端的链路层没有用ＰＰＰ而使用以太网协议，它适于连接ＬＡＮ等企业网或校园网应用。

参考文献

１ ＩＴＵ－Ｔ ＳＧ１３．ＴＤ２４（ｐｌｅｎ） Ｄｒａｆｔ Ｎｅｗ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａ-ｔｉｏｎ  Ｙ．１２３１，ＩＰ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆｏｒ Ｄｅ-ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ．Ｋｙｏｔｏ Ｊａｐａｎ，Ｍａｒ ２０００

２ Ｒｅｕｖｅｎ Ｃｏｈｅｎ．Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｐｒｏｖｉｓｉｏｎｉｎｇ ｉｎ ａｎ ＡＴＭ－ｏｖｅｒ－ＡＤＳＬ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ．ＩＥＥＥ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｍａｇａｚｉｎｅ，１９９９，３７（１０）

（收稿日期：２０００－０６－０３）

[摘要] 章给出了IP接入网的定义、功能体系，介绍了IP用户终端和ISP链路层协议，重点讨论了适于支持IP接入的几种方式。

[关键词] IP接入 点到点协议 第二层隧道协议 多协议标签交换

[Abstract] The definition and functional entities of the IP access network are introduced.The link layer protocols used both at the IP user end and by ISP are analyzed,and emphasis is put on the discussion of several technical scenarios that support IP access.

[Keywords] IP access PPP L2TP MPLS