参考架构组件
在边缘实现元素和服务整合的宽带边缘设计的架构元素包括网络设计、对传统和现代接入协议的支持以及与城域网/聚合网络的无缝互操作性等元素。
本节将介绍从接入层向内到宽带边缘的每个领域，涵盖可以优化设计以实现更高效的运维和成本节约的关键领域。本概述总结了大型宽带网络中架构设计注意事项的要点。
以下各节介绍了参考体系结构的组件：
组件概述
宽带边缘分为几层操作和配置，如图 1 所示。家庭网络和接入层提供用户进入宽带网络的入口点。聚合层用于将用户多路复用为单个链路或链路组，以提高传输效率。宽带边缘是进行大部分服务调配的网络层。订户在网络的这一层实现差异化，并根据其授权服务分配到服务配置文件。通常，这种差异化是通过宽带网络网关 （BNG） 和 RADIUS 服务器之间的交换来实现的，以动态验证和启用每个订阅者的服务。核心提供传输，各种资源提供内容（提供商数据中心、视频头端等）。
瞻博网络宽带网络参考架构支持分布式、集中式和混合 BNG 部署模型。
家庭和接入网络
家庭网络是住宅用户对其宽带体验的控制点。住宅用户通常会购买多种服务产品，这些产品组合成称为多重播放（或三重播放）服务的东西。这些产品通常包括高速互联网、IP 语音 （VoIP）、互联网协议电视 （IPTV） 和视频点播 （VoD）。家庭网络设备包括：
宽带调制解调器：宽带网络的分界线，终止于以太网或同轴电缆、无源光纤网络 （PON）、光纤网络终端/光纤网络单元 （ONT/ONU） 或 DSL。这是电缆/DSL/PON调制解调器。
住宅客户端设备 （CPE） 路由器：这是家用路由器或住宅网关。
Wi-Fi 接入点：住宅用户利用内置 Wi-Fi 或离散接入点提供对家庭客户端（如智能手机、打印机、游戏机和其他电器）的无线访问。Wi-Fi 接入功能通常集成到家庭 CPE 路由网关中。
家庭网络的客户端：家庭中使用宽带服务的设备。这些包括家用电脑、机顶盒、打印机、游戏机、DVR、媒体播放器和摄像机，仅举几例。此列表继续扩大。
家庭网络连接到接入网络。宽带接入存在许多宽带接入技术，包括数字用户线 （DSL）、电缆接入和无源光网络 （PON）。接入网络的关键功能是通过聚合网络对多个用户（数百或数千个）进行多路复用和解复用，并传输到宽带边缘以提供服务交付。
用户通过接入协议访问网络。传统上，以太网点对点协议 （PPPoE） 已被用于允许用户访问，尽管当前的模型越来越倾向于以太网互联网协议 （IPoE），它通常依赖于动态主机配置协议 （DHCP）。PPPoE 和 IPoE/DHCP 均得到宽带论坛的认可。有关面向 WAN 的接口图示，请参阅 图 2 。
面向 WAN 的 IP 接口
传输机制有助于在订户和服务之间建立会话。传输机制使宽带网络的几个关键功能成为可能，包括建立物理链路和会话、身份验证、授权、用户识别和网络监控。然后，会话可用于管理订阅者与网络的连接。
虽然目前同时使用PPPoE和IPoE，但前瞻性设计中使用的方法是IPoE，因为它很容易实现。
在接入网络中，每个用户都有一个连接到宽带网络的离散电路或连接。在某些时候，所有这些订阅者必须聚合到单个服务聚合点（单个设备或设备集群），以便往返于它们订阅的服务。流量必须聚合到单个传输上，同时保持订阅者流量之间的分离。这是通过在接入层使用虚拟 LAN （VLAN） 聚合来完成的。VLAN 设计有多种选择。服务 VLAN （S-VLAN） 为每个服务提供一个专用 VLAN。在此模型中，多个用户共享单独的 VLAN（例如，视频用户将从单个 IPTV VLAN 接收视频服务）。客户 VLAN （C-VLAN） 为每个单独的用户或家庭使用专用 VLAN。这通常称为 1：1 模型，因为每个 VLAN 都与单个客户相关联，如图 3 所示。
的比较
此解决方案架构中的聚合网络采用 1：1 C-VLAN 模型。外部 VLAN 标记表示来自接入节点的所有流量，内部 VLAN 标记表示每个用户家庭。这种设计可在宽带边缘实现最佳的用户规模。
可通过多种方法来配置用于聚合用户流量的 VLAN 类型。带宽要求通常决定了需要同时部署 C-VLAN 和 S-VLAN，而瞻博网络宽带边缘解决方案架构同时支持这两种需求。由于现代多播网络具有广泛的服务和带宽要求，我们建议实施混合 VLAN （H-VLAN） 架构，以优化实时媒体和互联网流量。
聚合网络
各种接入节点通常聚合到较少的连接中，以实现到宽带边缘的最佳传输。聚合可以通过多种方式完成。在某些情况下，将接入节点（DSLAM、OLT 等）直接连接到宽带边缘是有意义的。也可以使用双宿主拓扑，其中每个接入节点冗余连接到一个聚合节点;聚合节点本身以完整或部分网状方式连接，每个聚合路由器之间存在多个连接。最后，可以采用环形拓扑结构。在环形拓扑中，聚合节点在环形中以冗余方式相互连接，形成左右冗余路径。某些接入/聚合设计采用光环和密集波分复用 （DWDM） 技术。在这种设计中，接入节点直接聚合到光环上。建议的拓扑由成本和复原能力需求驱动，尽管环形拓扑提供了冗余和成本优化的最佳组合，为流量提供了冗余路径并减少了互连。注重简单性应该推动任何有效的聚合网络设计，因为此网络层仅用于将用户聚合到边缘网络。瞻博网络宽带边缘解决方案可满足所有这些聚合选项。
边缘网络
参考架构的大部分功能都发生在宽带边缘。宽带边缘是使用 BNG 执行用户管理的网络层，包括会话和电路聚合、身份验证/授权/计费 （AAA）、策略和流量管理功能等。BNG 还管理寻址和服务连接，并处理进出单个用户的流量的多路复用和解复用。
本节由以下小节组成：
宽带网络网关
设计考虑的一个重要领域是在网络中放置 BNG;它们的放置方式应优化服务激活和连接。在集中式 BNG 模型中，BNG 放置在靠近核心网络的接入点 （POP） 中。分布式模型将 CO 中的 BNG 放置在更靠近用户的位置。在混合模型中，BNG 放置在靠近用户和 POP 的位置，具体取决于服务办公室的用户密度和带宽要求。这三种模型如图 4 所示。推荐的边缘架构是混合模型，因为它可以实现灵活性和服务影响的最佳组合，并且可以进行定制以比分布式模型或集中式模型更容易适应服务足迹和流量负载。无论如何，瞻博网络宽带边缘解决方案架构和 MX 系列 BNG 都能满足所有这些选项。
这些模型中的每一个都有权衡。分布式 BNG 模型会增加设备数量，因为需要更多的 BNG，但由于分布式 BNG 充当预聚合路由器，最大限度地减少了与聚合层的互连，因此成本可以有所降低。集中式 BNG 模型在网络边缘需要更少的设备;但是，此方法可能会导致聚合层中的潜在成本更高。混合 BNG 模型（其中混合使用集中式和分布式 BNG）的主要好处是灵活性。混合模式允许在低用户密度区域或新市场中有效地使用中央 BNG。在高密度区域，可以使用分布式BNG。混合架构的另一个价值（特别是在涉及无缝 MPLS 时）是，服务边缘可以放置在最适合被终止服务的位置。这样就可以交付统一的城域网架构，该架构可能会在完全相同的基础架构上终止不同模型中的不同服务。例如，可能需要在集中式 BNG 上非常靠近核心的地方终止高速互联网访问，而具有非常严格延迟和高带宽要求的服务（如 IPTV、VoD 和 VoIP）可以在分布式 BNG 上终止，以便直接分发到提供商网络上的相应资源。瞻博网络 MX 系列 3D 通用边缘路由器产品组合支持所有这些型号。此外，它们还支持支持网络整合的移动和商业服务。
逻辑接口
BNG 利用逻辑接口来跟踪订阅者连接。逻辑接口的使用提供了一个句柄或锚点，用于分配策略和控制功能，例如每个订阅者的服务过滤器和服务质量 （QoS） 策略。订阅者逻辑接口通常在成功进行身份验证和授权后创建。由于逻辑接口在线卡级别和平台级别都是有限的资源，因此在 BNG 上终止订阅者的方法会对 BNG 的可扩展性产生影响。
规模测试结果高度依赖于要测试的配置。路由规模、过滤器类型和数量、计费和统计信息以及策略/QoS 等变量可能会影响扩展结果。强烈建议进行实验室和概念验证测试，以验证客户配置并对可实现的扩展进行基准测试。
瞻博网络宽带边缘解决方案使用 VLAN 多路分离接入模型，无论堆栈实施或接入端配置如何，都会使用单个逻辑接口。 表 1 突出显示了各种访问模型之间的差异。
VLAN 架构 |
访问协议 |
BNG 配置 |
逻辑接口类型 |
IP 地址源 |
Aaa |
|---|---|---|---|---|---|
客户 VLAN |
IPoE |
DHCP 本地服务器 |
Vlan |
本地池或 RADIUS |
VLAN 和/或 DHCP |
DHCP 中继 |
Vlan |
外部 DHCP 服务器 |
VLAN 和/或 DHCP |
||
PPPoE |
PPPoE 本地服务器 |
Ppp |
本地池或 RADIUS |
VLAN 和/或 DHCP |
|
PPP 中继 （L2TP LAC） |
L2TP 会话 |
— |
VLAN 和/或 DHCP |
||
共享 VLAN |
IPoE |
DHCP 本地服务器 |
IP 多路分离或 ACI 集 VLAN |
本地池或 RADIUS |
VLAN 和/或 DHCP |
DHCP 中继 |
IP 多路分离或 ACI 集 VLAN |
外部 DHCP 服务器 |
VLAN 和/或 DHCP |
||
PPPoE |
PPPoE 本地服务器 |
Ppp |
本地池或 RADIUS |
VLAN 和/或 DHCP |
|
PPP 中继 （L2TP LAC） |
L2TP 会话 |
— |
VLAN 和/或 DHCP |
DHCP 增强功能
支持边缘服务整合的宽带边缘设计的架构元素包括网络设计、对传统和当前接入协议的支持以及与聚合网络的互操作性。从网络的接入层开始，新边缘架构的一个要求是支持多种接入协议，包括 PPPoE 和 IPoE/DHCP。
网络识别用户和附加相应服务的能力包括识别用户、对用户进行身份验证和授权，以及通过逻辑接口建立会话。在传统宽带网络中，这些操作是使用 PPPoE 执行的。现在，提供商正更多地转向使用IPoE（依赖于DHCP），特别是在语音和视频服务方面。参见 图 2。
尽管 IPoE 缺少 PPPoE 固有支持的一个关键方面（即 IP 会话监控和激活机制），但它确实为宽带提供商和用户提供了好处，并且在某些情况下是适当的替代品。 宽带论坛TR-146订阅者会议 是更多信息的良好参考。值得注意的是，DHCP 的广泛采用也是由于需要将住宅和企业边缘网络整合到单个通用边缘上。鉴于这一驱动力，支持 DHCP 来处理住宅和商业用户至关重要。
瞻博网络宽带边缘解决方案整合了大量特定于 DHCP 的增强功能，可解决已讨论的许多 DHCP 挑战，包括：
IPoE/DHCP 会话监控和加速会话恢复
与 AAA/RADIUS 和策略层的 DHCP 会话集成，例如，策略和收费规则功能 （PCRF） 以及 RADIUS 授权变更 （CoA）
处理 DHCP 控制消息中编码的用户访问环路信息
多种地址管理部署模型，如 DHCP 本地服务器、DHCP 中继和 DHCP 代理
瞻博网络宽带边缘解决方案还保持对基于 PPPoE 和 DHCP 的用户连接的并发支持。 图 5显示了 Junos OS DHCP 身份验证功能中的数据包流。
服务交付点
另一个架构元素和设计考虑因素是在宽带网络中放置服务交付点。可以使用单边缘或多边缘架构，对于有状态冗余，可以采用虚拟机箱设计。
在多边缘架构中，BNG 是按服务实现的。例如，可以为高速互联网接入实施一个 BNG;另一个可能配置为 IPTV 和 VoD。这样就可以对流量配置文件和需求进行物理分离，但由于每个边缘设备都必须冗余连接到回传/聚合网络，如图 6 所示，这也带来了额外的成本。
或者，在单边缘架构中，单个 BNG 支持所有宽带服务。 图 7 中所示，将多种服务统一到单个边缘平台上的概念简化了网络设计并改善了管理和成本。
MX 系列同时支持单边缘和多边缘架构，建议使用采用虚拟机箱设计的单边缘，以便敏捷、弹性地部署所有服务。这种方法可优化资本支出和运营支出。
核心
核心网络和资源的设计在讨论中有些次要，但它可能会影响设计决策。在许多情况下，MPLS 用作所有核心网络的传输。一个受到青睐的概念是使用无缝 MPLS。无缝 MPLS 使提供商能够设计和运营真正的端到端网络，在每一层利用 MPLS 的优势和功能。瞻博网络宽带边缘解决方案架构完全支持这种方法。
瞻博网络通用边缘
瞻博网络宽带边缘解决方案是更大的通用边缘解决方案的一部分。通用边缘是一种整合的架构，它将多个边缘网络连接到一个统一的边缘设计中。虽然此参考架构仅涵盖宽带边缘细分市场，但在多个业务细分市场中运营的提供商可以将一个细分市场的成本和效率节省成倍增加，并在每个细分市场中利用该优化。尽管许多服务提供商将这些网络作为离散实体来处理，但借助瞻博网络通用边缘，网络边缘可以服务于所有网段，从而减少对冗余网络的需求，并有助于降低运营和资本支出。宽带边缘是许多提供商对通用边缘的介绍。在每个业务部门中看到相同水平的成本和运营优化，并统一边缘网络的运营，可以彻底改变业务。
即使在维护独立边缘网络的情况下，使用单个边缘平台（MX 系列 3D 通用边缘路由器）的能力也会通过简化和精简备用、维护、升级和故障排除任务来降低运营支出。