BRAS的基本原理和组网技术

BRAS的基本原理和组网技术

摘要本文介绍了目前城域网汇接／分配层中的核心设备BRAS（宽带接入服务器）。阐述了BRAS的基本原理并具体介绍了Juniper公司的ERX边缘路由器。最后对BRAS的组网技术进行了介绍。

关键词BRAS ATM IP DSLAM

第一章 BRAS的基本原理

第一节概述

自2003年以来，我国互联网用户接入市场成长迅速，其中宽带接入方式进入爆炸式增长阶段，见表1。同时，随着宽带接入收费方式多样化带来的实质上宽带门槛的降低，窄带用户加速转向宽带。

在宽带接入方式中，ADSL又成为主流。到2003年底，我国ADSL市场规模已超过了700万线。ADSL迅猛的发展势头，得益于宽带上网费用大幅下调，有些地区的宽带上网费用甚至低于窄带拨号。2004年我国宽带接入用户数预计将增加800万～1000万，其中ADSL用户将增加700万线，LAN用户将增加100万线，GPRS接入用户将增加25万。预计在今后的2～3年里，结合成本下降等因素，投资增长率将保持在20％～30％的水平，继续放量增长。在新一轮的宽带建设中，不但更加注重网络建设成本的降低，而且在服务质量、增值业务方面的竞争也会更加激烈。B-RAS作为用户终结和业务提供的核心节点，其重要性越来越凸现出来。

第二节宽带接入服务器原理

宽带接入服务器（Broadband Remote Access Server,BRAS）是面向宽带网络应用的新型接入网关。它位于骨干网络的汇接层或边缘层，可以完成用户带宽的（或高速的）IP/ATM网的数据接入（目前接入手段主要基于xDSL/Cable modem/高速以太网技术/无线宽带数据接入等），实现多种业务的汇聚和转发，解决不同用户对传输容量﹑带宽利用率的要求,为用户提供VPN服务、构建企业内部Intranet、支持ISP向用户批发业务等应用，以达到对各种宽带数据网络的综合管理。

图1－1为宽带接入服务器的网络定位参考图。

图1－1宽带接入服务器的网络定位参考图

BRAS是IP城域网骨干层中的重要设备，是联系宽带接入网和骨干网络之间的桥梁。它承担着宽带接入网络的管理工作，完成宽带IP/A TM网的数据接入，实现网络的IP接入一体化，解决宽带用户在业务上、流量上和管理上的汇聚，达到了用户终端只通过一条网络连接便可以灵活、自主、方便地选择服务网络的目的，是目前城域网汇接／分配层中的核心设备。

第三节宽带接入服务器系统介绍

硬件设计结构

宽带接入服务器具有高速、高效的包转发特性，在性能上有效地解决宽带网络高性能、高负荷、高突发所带来的问题，具有至少2G以上的交换背板容量，100Kpps以上的独立包转发性能。从硬件系统结构上看，宽带接入服务器已从早期低效的集中式包处理结构向当前分布式处理结构演变，前后插板（接口板和处理板）的设计思路成为主流。采用这样的系统结构，处理模块可以直接处理来自同一槽位接口模块的用户流量，而且对于输出在同一槽位上的网络流量能够不经过系统背板和交换矩阵模块直接进行转发，从而有效减轻系统负荷。另一方面，为了理想地实现在不同槽位间的包转发，系统结构必须提供高容量、相对独立、有冗余备份能力的系统交换矩阵模块和相应容量的背板总线，保证宽带接入服务器总体性能随接口模块增加呈线性增长的态势。

接口类型和接入方式

为了实现对各种宽带接入类型的支持，宽带接入服务器提供了丰富的接口类型。如今，在用户侧方面，宽带接入服务器已经可以提供：

☆DS3/OC3/OC12的ATM光接口,实现纯ATM接入或DSLAM（DSL的用户集中器）的接入

☆提供100/1000M快速以太网接口,实现局域网用户和HFC用户的接入

☆提供高密度信道化或非信道化E1/T1/DS3的帧中继接口,实现帧中继用户的接入

在网络侧方面, 宽带接入服务器已经可以提供：

☆ 100/1000M快速以太网接口

☆OC3/OC12的ATM接口

☆ OC12的POS接口，实现流量的汇聚转发

与以往窄带拨号服务器不同的是，宽带接入服务器接入过程依托于底层（数据链路层，主要是ATM层和以太网层）对数据包的封装重组。利用底层的技术特点，不仅在接入组网方式上灵活多变，而且可以有效地捆绑上ATM和以太网自身的技术优势，实现服务质量保证。具体来说：

☆通过RFC1490和RFC1483第二层的桥接技术，RFC1577第三层的IP路由技术，实现宽带用户的静态IP接入

☆通过PPP Over ATM和PPP Over Ethernet实现用户的动态IP接入

☆通过L2TP的二层VPN隧道技术，实现企业用户和小型ISP的VPN接入要求

宽带接入主流的应用方向是PPP接入方式。而在PPP接入技术中，由于PPPOE 可以适用于多种接入网络，应用灵活，易于实现业务选择，同时又保护目前用户的已有投资。

接入数量

由于以往拨号接入服务器采用TDM技术，系统通过每一个DS0时隙接收来自PSTN网络的数据，系统的最大接入数就是系统可以终结的DS0时隙数，也就是系统可以集成的最大Modem数。这种基于时隙交换的技术，要想扩大系统接入数量在一定程度上只能通过扩大系统的集成度来实现，具有相当的局限性。在宽带网络中，宽带接入服务器由接口处理模块直接完成对各种协议栈的封装重组处理，比如：PPPOE或PPPOA的呼叫。由于ASIC（专用集成电路）技术的引入，系

统包处理能力显著提高，接入实现的时长大大降低（通常要求小于5秒，包括RADIUS认证时间）；系统各处理模块的合理配合使得系统更加稳定，而且能够很好地完成对多用户并发接入情况的调度处理。目前，一台中等规模的宽带接入服务器应能支持8000个以上的并发PPP（包括PPPOA和PPPOE）呼叫，大型的宽带接入服务器可以实现100K个呼叫接入。

宽带接入服务器的扩展功能

业务选择

目前主要采用两种模式：由终端直接进行业务选择模式和统一通过后台服务选择网关模式。

☆终端直接进行业务选择模式：首先是通过拨号软件由用户进行业务选择，然后利用远端RADIUS服务器对用户进行业务授权确认，最后激活接入服务器内部相应的业务模型实现业务的指向。但是，采用这种业务选择方式，终端用户无法直观地、全面地获知宽带接入服务器提供的各种业务类型，增加了终端用户的实际操作，具有一定的局限性。另一方面，用户要实现业务间的切换必须重新进行虚拟拨号，实现上也不方便。

☆后台服务选择网关模式：用户通过PPP或DHCP方式接入并动态得到IP

地址后，被强制访问与宽带接入服务器直连的服务选择网关。在用户终端一般可以通过Web的交互式界面得到可选择业务的相关信息，填入相应的用户数据后，通过远端RADIUS对申请进入这一业务的用户进行授权认证，然后根据业务的不同对用户实行必要的IP覆盖，最后仍然是通过激活接入服务器内部相应的业务模型实现业务的选择。

其实，这两种选择模式的实现内核基本趋于一致，业务选择的核心都是在宽带接入服务器实现，差别仅仅在用户接口形式上。但是，从运营的实际需要出发，采用后台服务选择网关模式不仅大大提高了接入用户操作的透明度，减少了用户终端的配置过程，而且可以起到业务门户的作用，为下一步的服务扩展提供空间。

QoS支持

前面所述，宽带接入服务器支持ATM和FR接入。显而易见，通过ATM或FR 自身的QoS实现机理就可以很好地解决用户的QoS问题。但是不要忘记，在宽带接入服务器中除了ATM和FR接入外，还有各种类型的纯IP接入。对于这一类型的接入流量，可以利用IP报头的服务类型标记（ToS）字段。通过业务发起侧对IP包打上相应的ToS标记，在接入服务器内部进行相应的流量映射或业务映射，区分各种流量等级，实现网络的QoS。