宽带ADSL中的VPI/VCI是什么?

     这几天,有朋友问我在家庭和公司中设置宽带ADSL路由器的时候,所提到的VPI/VCI是什么?和过去的ATM虚拟电路是一回事吗?
  这是一个在我们身边每天都在使用的东西,可是相信很多的网管朋友们却是对此不甚了解,今天我来给大家说一说。
一、宽带ADSL和运营商网的连接
1997年6月阿尔卡特、微软等公司联合发表了ADSL系统规范,给出了利用ADSL设备设计ATM网络的基本方法。图中显示出了ATM终端利用ADSL线路建立永久虚电路(PVC)的实例。通常对各个ATM终端独立地设定VPI(虚路径标识符)和VCI(虚通道标识符),ATM终端设定VCI,VPI作为DSLAM识别各ATM终端(ADSL线路)的标志。
图中简单描述了一个运营商的ADSL网络结构,采用“ADSL+ATM/以太网”的方式,用户端配置ADSL远端设备,局端配置DSLAM(ADSL局端设备),它们之间用普通电话双绞线进行连接。ADSL终端通过设置VPI/VCI和ADSL多业务接入设备DSLAM(数字用户线接入多路复用器)连接,汇聚层一般采用华为公司Ma5200宽带接入设备,对用户的帐号,交费,流量进行审计。
ADSL远端设备为用户PC机提供以太网接口,DSLAM通过ATM或快速以太网与MA5200相连。
交换局端的ADSL Modem产品大多具有多路复用功能(DSLAM:DSL Access Multiplexer)。各条ADSL线路传来的信号在DSLAM中进行复用,通过高速接口向主干网的路由器等设备转发,这种配置可节省路由器的端口,布线也得到简化。目前已有将数条ADSL线路集束成一条10BASE-T的产品和将交换机架上全部数据综合成155 Mbit/s ATM端口的产品。
二、实现原理
VCI、VPI是DSLAM识别各ATM终端的标志,各地可能不同,但一般VPI/VCI值有七组:0/32,0/33,0/35,8/35,8/36,0/100,8/81,最常见的为前4种。不同地区的ISP,其VPI/VCI不同,可以打本地ISP的服务电话资讯。
DSLAM(数字用户线路接入复用器)是ADSL汇聚设备,是ADSL系统中的局端设备,其功能是接纳所有的XDSL线路,汇聚流量,相当于一个二层交换机。DSLAM应用时具有较简洁的网络拓扑结构,可根据用户需要、组网情况以及局端DSLAM到用户端的(ADSL/VDSL)Modem双绞线布放范围不同,选择ADSL/VDSL接入
目前的DSLAM分为ATM-DSLAM和IP-DSLAM。二者的主要区别是:ATM-DSLAM 是全程ATM的连接,而IP-DSLAM则是将ATM连接到DSLAM设备的相关功能板(以太网板)、实现ATM的终结,然后将ATM信元转换为以太网帧进行传输。从组网方式看:ATM-DSLAM和IP-DSLAM都作为接入设备来使用,但ATM-DSLAM是上连ATM汇聚交换机,而IP-DSLAM是上连三层交换机。
从业务应用看:ATM-DSLAM应用PVC实现隧道机制、安全机制和带宽承诺机制,QoS的性能也较好,适合开放×××业务。而IP-DSLAM的PVC由于在局端设备终结,IP在数据安全性及带宽控制方面又有先天的不足,且QoS性能较差,所以更适合访问型的Internet业务。
从用户认证看:ATM-DSLAM的认证是通过将PVC终结在ATM宽带接入服务器(BAS)上实现的。而IP-DSLAM的PVC的映射将VLAN标识符(ID)送给IP-BAS来对用户进行认证(也就是说如果没有VLAN ID送给上层的BAS,就无法对用户进行认证)。因此必须要求IP-DSLAM支持VLAN的数较多,以在PVC和VLAN ID上进行一对一的映射和唯一利用VLAN ID来表示用户。
我们一般都属于小区或者是单位上网,所上连的设备都是IP-DSLAM。BAS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。下行的以太帧从IP城域网经路由器送到BAS,被加上PPPoE的头后送到DSLAM封装成AAL5帧,经过交叉模块发送到ADSL Modem,由其完成AAL5帧重组并解出以太帧发送到客户端,客户端从PPPoE包中取出IP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(永久虚电路)传送到BAS处理。
常说的PPPoE是如何分配到动态公网IP的呢?原来在BAS收到上行的PPPoE包后,首先判别VLAN ID的所属类别(这里是由DSLAM事先分配好的),如果是普通的拨号用户,则确定是Discovery阶段还是会话阶段的数据包,并严格按照PPPoE协议处理。在会话阶段,根据不同的用户类型从不同的地址池中向用户分配IP地址,这样我们就有了一个动态的公网IP,这里所指的动态是指,在我们下一次拨号的时候,所得到的公网IP不同于现在的IP地址,地址池由上层网管配置。如果是已经通过认证的用户的数据包,则根据该用户的服务类型处理,比如,如果是本地认证的拨号用户,且对方也申请有同样的功能,则直接由本地转发。如果是专线用户,则不用经过PPPoE复杂的认证过程,直接根据用户的VLAN ID便可进入专线用户处理流程,接入速度大大提高。此外为了统一网管,在BAS与其他设备之间需要通信,这些数据包是内部数据包,也可根据VLAN ID来辨别。
对于下行数据,由于BAS负责分配和解析用户的IP,兼有网关的功能,它收到数据包的目的IP是用户的,因此以IP为索引查找用户的信息比根据MAC要方便得多,这一点与普通的交换机有所不同,具体过程跟上行处理差不多。
三、实际应用
针对不同类型ADSL接入用户,DSLAM与其他设备配合,如BAS(Broadband Access Server)组网,可提供了灵活多变的计费方式:
   (1)对于普通家庭用户使用PPPoE方式接入对BAS发起呼叫,BAS和Radius服务器、Billing服务器配合完成用户的认证、流量管理和记费等功能。
(2)对于SOHO用户,在Modem上配置PPPoA和NAT,整个办公室共享一个账号,SOHO中的计算机通过Modem访问Internet和其他业务。由Modem对BAS发起PPPoA呼叫,业务选择网关和Radius服务器、Billing服务器配合完成用户认证、流量管理和记费等功能。
    (3)对于公司的分支机构与公司总部的连接,可以通过ATM骨干网和汇聚层的ATM交换机,建立Modem(配置IPoA和NAT,以专线包月形式计费)到公司总部间的PVC连接,这样可以访问公司总部的服务器。以上,介绍了ATM技术在LAN和Internet中的应用