QinQ技術(shù)及在IP城域網(wǎng)中的應(yīng)用

趙鈞鋒

【摘要】 隨著以太網(wǎng)技術(shù)在運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模部署，傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)已無法滿足運(yùn)營商對(duì)業(yè)務(wù)精細(xì)化控制的需要及用戶需求的多樣性，于是QinQ技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。本文章先對(duì)QinQ技術(shù)進(jìn)行了介紹，后闡述了QinQ 技術(shù)在IP城域網(wǎng)優(yōu)化改造中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 QinQ技術(shù) IP城域網(wǎng) 應(yīng)用

一、前言

隨著互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模迅速膨脹、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用日益增多、“三網(wǎng)融合”的逐步推進(jìn)，IP城域網(wǎng)面臨著越來越多的挑戰(zhàn)和壓力，如何充分利用已有的網(wǎng)絡(luò)資源，通過網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和資源的合理管理，以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)創(chuàng)新、運(yùn)營創(chuàng)新和管理創(chuàng)新，如何滿足用戶需求多樣性及對(duì)業(yè)務(wù)精細(xì)化控制是當(dāng)前亟待解決的問題。

為在一根光纖線路上同時(shí)傳送互聯(lián)網(wǎng)、語音、IPTV業(yè)務(wù)，需要由IP 城域網(wǎng)設(shè)備對(duì)用戶的不同應(yīng)用（業(yè)務(wù)）進(jìn)行標(biāo)記，通過城域網(wǎng)邊界，送入不同的業(yè)務(wù)平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)的分離和保障。要求IP城域網(wǎng)具有有效的業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)和隔離能力，而VLAN技術(shù)是目前最有效的業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)和隔離技術(shù).是實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)開展的基礎(chǔ)。而傳統(tǒng)的802.1Q VLAN因?yàn)镮EEE802.1Q中定義的VLAN tag域只有12個(gè)比特，僅能表示4K個(gè)VLAN，對(duì)用戶進(jìn)行隔離和標(biāo)識(shí)受到很大限制，已無法滿足快速發(fā)展的IP 城域網(wǎng)需要，急需在IP 城域網(wǎng)中采取一種新的標(biāo)識(shí)用戶和業(yè)務(wù)的技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化改造，于是QinQ技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，該技術(shù)對(duì)VLAN數(shù)量進(jìn)行了有效的擴(kuò)展，有效地解決了此問題，滿足了運(yùn)營商對(duì)業(yè)務(wù)精細(xì)化控制的需要。

二、QinQ技術(shù)介紹

802.1Q 協(xié)議擴(kuò)展的QinQ，又稱VLAN 堆疊。QinQ 做為一種VLAN 隧道技術(shù)，通過在原有傳統(tǒng)的802.1Q VLAN標(biāo)簽外再增加一層VLAN 標(biāo)簽，從而將內(nèi)層VLAN 標(biāo)簽屏蔽起來，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行透明傳輸，到達(dá)網(wǎng)絡(luò)邊緣交換機(jī)時(shí)，再去除外層的VLAN 標(biāo)簽，從而構(gòu)成多點(diǎn)到多點(diǎn)的虛擬專業(yè)局域網(wǎng)透明傳輸服務(wù)，并為用戶提供一種較為簡單的二層VPN隧道。

2.1 QinQ技術(shù)的特點(diǎn)

QinQ 技術(shù)使網(wǎng)絡(luò)最多可以提供4K*4K 個(gè)VLAN[11]，滿足城域網(wǎng)對(duì)VLAN 數(shù)量的需求，為小型城域網(wǎng)或企業(yè)網(wǎng)提供一種較為簡單的二層VPN 解決方案，緩解日益緊缺的公網(wǎng)VLAN ID 資源問題。運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的變化不影響用戶網(wǎng)絡(luò)，用戶可以規(guī)劃自己的私網(wǎng)VLAN，不會(huì)導(dǎo)致和公網(wǎng)VLAN 沖突。QinQ VLAN特性主要是為了滿足私網(wǎng)VLAN和業(yè)務(wù)能直接透明傳輸?shù)綄?duì)端。接入設(shè)備接收到底層私網(wǎng)VLAN 的報(bào)文后，對(duì)該報(bào)文按照分配原則統(tǒng)一封裝公網(wǎng)VLAN ID，并傳入上層網(wǎng)絡(luò)。報(bào)文在城域骨干網(wǎng)絡(luò)根據(jù)公網(wǎng)VLAN ID 傳送。報(bào)文到達(dá)骨干網(wǎng)另一側(cè)的邊緣設(shè)備后，將公網(wǎng)VLAN ID 進(jìn)行剝離，還原出原有的用戶報(bào)文后，傳送給用戶側(cè)設(shè)備。在骨干網(wǎng)中傳遞的報(bào)文具有兩層802.1Q tag，一個(gè)是公網(wǎng)tag（即外層tag），一個(gè)是私網(wǎng)tag（即內(nèi)層tag）。這樣私網(wǎng)VLAN 直接透明傳輸?shù)綄?duì)端，大大節(jié)省了公網(wǎng)VLANID 資源。

2.2 QinQ的實(shí)現(xiàn)方式

2.2.1基本 QinQ

基本 QinQ是基于端口方式實(shí)現(xiàn)的。開啟端口的基本QinQ功能后，當(dāng)該端口接收到報(bào)文，設(shè)備會(huì)為該報(bào)文打上本端口缺省 VLAN的 VLAN Tag。如果接收到的是已經(jīng)帶有VLAN Tag的報(bào)文，該報(bào)文就成為雙 Tag的報(bào)文；如果接收到的是不帶 VLAN Tag的報(bào)文，該報(bào)文就成為帶有端口缺省VLAN Tag的報(bào)文。

2.2.2靈活 QinQ

靈活 QinQ 是對(duì) QinQ 的一種更靈活的實(shí)現(xiàn)，它是基于端口與 VLAN 相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)的。除了能實(shí)現(xiàn)所有基本QinQ 的功能外，對(duì)于同一個(gè)端口接收的報(bào)文還可以根據(jù)不同的 VLAN做不同的動(dòng)作，可以實(shí)現(xiàn)以下功能：為具有不同內(nèi)層 VLAN ID的報(bào)文添加不同的外層 VLAN Tag，指定外層標(biāo)簽的802.1p 優(yōu)先級(jí)（可否根據(jù)內(nèi)層映射待確定）指定外層標(biāo)簽的TPID。

三、QinQ部署的目的

對(duì)IP 城域網(wǎng)進(jìn)行靈活QinQ 技術(shù)改造和部署是在現(xiàn)有城域網(wǎng)的基礎(chǔ)上，通過一定的軟硬件升級(jí)，按照統(tǒng)一的策略部署QinQ 技術(shù)，為每一個(gè)端口的每一種業(yè)務(wù)分配唯一的雙層VLAN，提供帳號(hào)和端口的唯一對(duì)應(yīng)關(guān)系，提升端口資源的準(zhǔn)確率，實(shí)現(xiàn)寬帶端口的精確定位，保護(hù)寬帶帳號(hào)的安全使用。同時(shí)通過內(nèi)外層VLAN 對(duì)不同的業(yè)務(wù)進(jìn)行標(biāo)記，經(jīng)過城域網(wǎng)邊界送入不同的業(yè)務(wù)平臺(tái)，是吸納多業(yè)務(wù)的分離和保障，對(duì)城域網(wǎng)不同業(yè)務(wù)進(jìn)行精細(xì)化控制，為IP 城域網(wǎng)向IP 承載網(wǎng)轉(zhuǎn)型提供技術(shù)基礎(chǔ)。

四、靈活QinQ實(shí)施方案

4.1改造原則

考慮到IP城域網(wǎng)現(xiàn)有業(yè)務(wù)VLAN使用情況、設(shè)備硬件現(xiàn)狀，兼顧VOIP、IPTV等新業(yè)務(wù)，網(wǎng)管、設(shè)備管理、互聯(lián)網(wǎng)專線、VPN專線采用單層VLAN，PPPOE上網(wǎng)按照接入方式及用戶類型劃分不同VLAN、DSLAM接入用戶由于設(shè)備硬件不支持QinQ仍然采用SVLAN+VBAS方式、XPON接入用戶采用QinQ雙層VLAN方式，VOIP、IPTV業(yè)務(wù)采用QinQ雙層VLAN方式。QinQ 外層VLAN 用于識(shí)別不同的接入設(shè)備：在單邊緣網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，原則上一臺(tái)接入設(shè)備（如DSLAM、LAN 交換機(jī)、OLT 等）對(duì)應(yīng)一個(gè)外層VLAN 標(biāo)簽，終結(jié)于BRAS；在多邊緣網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，原則上一臺(tái)接入設(shè)備對(duì)應(yīng)兩個(gè)外層VLAN 標(biāo)簽，分別終結(jié)于BRAS 和SR；同時(shí)，L2 匯聚設(shè)備依據(jù)外層VLAN 標(biāo)簽進(jìn)行業(yè)務(wù)的分流。QinQ 內(nèi)層VLAN（或VBAS） 用于識(shí)別不同的用戶/業(yè)務(wù)，不同的用戶/業(yè)務(wù)對(duì)應(yīng)不同的VLAN 標(biāo)簽。

既有DSLAM接入方式通過單層VLAN（標(biāo)示唯一DSLAM設(shè)備）+VBAS協(xié)議方式實(shí)現(xiàn)用戶精確定位。MDU及FTTH接入方式通過QINQ 技術(shù)SVLAN+CVLAN實(shí)現(xiàn)用戶精確定位及隔離。用戶精確識(shí)別方法為：BRAS節(jié)點(diǎn)IP+QinQ外層VLAN+QinQ內(nèi)層VLAN（或VBAS協(xié)議下DSLAM設(shè)備板卡端口信息）

4.2方案要點(diǎn)

4.2.1 業(yè)務(wù)控制點(diǎn)BRAS/SR

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需要配置QinQ 模式，終結(jié)各類業(yè)務(wù)VLAN；在PUPSPV+PSPV 的VLAN 模型下，配置基于VLAN 的QOS策略。

4.2.2匯聚設(shè)備OLT

配置QinQ 時(shí)，每臺(tái)接入設(shè)備應(yīng)配置不同的外層VLAN，并通過外層VLAN 標(biāo)識(shí)對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行分流：上網(wǎng)/管理/VOIP/IPTV業(yè)務(wù)上行到BRAS或多邊緣專用SR設(shè)備。根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展情況，逐漸將OLT 作為一級(jí)匯聚設(shè)備組建網(wǎng)絡(luò)，其上行分別直連BRAS 和SR。

4.2.3匯聚設(shè)備匯聚交換機(jī)

在匯聚交換機(jī)配置DSLAM接入時(shí)，根據(jù)不同的物理接入接口每臺(tái)接入DSLAM設(shè)備應(yīng)配置不同的外層VLAN，并通過外層VLAN 標(biāo)識(shí)對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行分流。

4.2.4接入設(shè)備和終端設(shè)備

家庭網(wǎng)關(guān)/CPE和MDU/DSLAM 間通過VLAN或PVC實(shí)現(xiàn)連接，二層網(wǎng)絡(luò)對(duì)業(yè)務(wù)的識(shí)別和區(qū)分依賴于接入VLAN/ PVC 的差異。其對(duì)應(yīng)的優(yōu)先級(jí)和VPI/VCI。

五、結(jié)束語

QinQ 技術(shù)已成為IP 城域網(wǎng)中必不可少的關(guān)鍵技術(shù)，其有效地解決了IP城域網(wǎng)VLAN資源日益匱乏的問題，滿足了電信運(yùn)營商對(duì)用戶精確管理、網(wǎng)絡(luò)安全、業(yè)務(wù)精細(xì)化控制的需要。隨著IP 城域網(wǎng)多業(yè)務(wù)承載的發(fā)展及業(yè)務(wù)的多樣性和靈活性等特點(diǎn)的增加，QinQ 技術(shù)將在IP城域網(wǎng)中有更廣闊的應(yīng)用空間。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] QinO技術(shù)白皮書.華為公司.

[2]陳小龍. QINQ 技術(shù)在十堰IP 城域網(wǎng)中的部署及應(yīng)用.南京郵電大學(xué)，2013（06）.

[3] 李馥娟.QinQ技術(shù)在城域以太網(wǎng)精細(xì)化運(yùn)營中的應(yīng)用[J].江蘇警官學(xué)院公安科技系，2009（5）.

[4] 中國鐵通河北分公司IP 城域網(wǎng)VLAN 規(guī)劃與管理指導(dǎo)意見（2013版）.鐵通公司.