N-ISDN的新接入技术AO/DI

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华中理工大学 刘军 黄桂金





    随着互联网的快速发展,在WAN范围内,人们越来越多地利用N-ISDN远程接入,但早期N-ISDN协议设计时并没有预料到将它用于互联网接入,这种接入互联网的方式和用Modem的方式都采用电路交换网的拨号连接,其弊端是浪费带宽。



    用户上网时必须首先建立一个电路连接,而用户在浏览、等待网页、收发e-mail时,独占的B信道并没有充分利用,这对ISP、用户以及电话公司来说都是一种浪费。为了提高网络的使用效率,一种新技术AO/DI应运而生。



    AO/DI( Always On /Dynamic ISDN) 是VIA( Vendor's ISDN Association)于1996提出的一种新的接入技术,它的核心思想是利用分组交换网(X.25网)和ISDN的D信道来传送小数据量的互联网业务,比如新闻更新、e-mail的收发,并且随时维持一个X.25的SVC(交换虚电路)连接,当数据量过大以致于超过D信道的容量时,利用BAP/BACP/MLPPP等协议自动分配B信道,以适应大数据量的业务,比如下载文件、图片甚至实时的语音和视频,当数据量峰值过去之后,自动释放B信道。分配和释放B信道的过程对于用户来说是透明的。由于SVC连接总是存在,用户不必每次接入时重新拨号,ISP也可以随时下传数据(如有新邮件的通知),这就是always on的含义。而承载B信道又是按最佳的原则动态分配的,从而提高了资源利用率,这就是Dynamic ISDN 的含义。





    AO/DI的操作





    一般地,现代交换机都有X.25的分组处理模块,BACP(Bandwidth Allocation Control Protocol)是IETF RFC2125制定的PPP带宽分配的控制协议。在AO/DI中,用户利用X.25呼叫ISP。TCP/IP包通过MLPPP封装在D信道的X.25逻辑信道中传送,需要时,承载信道提供备用带宽。承载信道使用MLPPP时,不像D信道那样使用Q.922和X.25封装。ISP与用户之间的电路连接建立在B信道上,IP包通过MLPPP封装在B信道上直接传送。



    虽然X.25协议的效率不高,但AO/DI采用它,可以利用当前交换机上普遍存在的分组处理模块,D信道上的X.25分组连接是MLPPP的主连接。之所以能保持全双工,总处于激活状态,是因为AO/DI即使在没有Q.931的信令信息时,仍保持物理层(2B1Q同步调制)和Q.922数据链路层的激活状态。而少量的分组数据,通过X.25虚呼叫,在ISP和用户之间传送,这种方式也充分利用了分组处理模块,避免使用交换机,减轻交换机的负担。



    一般的操作过程如下:首先,一个X.25的SVC呼叫从用户打到ISP,除非PC机重新启动,通常情况下,这条SVC总是存在的。当需要B承载信道时,用户向ISP发送适当的电话号码,承载信道通过交换机连到ISP,MLPPP统一管理这些B信道连接和SVC连接。



    AO/DI使用BACP控制的MLPPP协议来协商带宽,管理电话号码的交换,组合后继加入的带宽。BACP/MLPPP允许ISP和用户发起或拆除一个B呼叫, 以申请更多的带宽,这种对称的方式使用户和ISP都能发送大量数据给对方。



    AO/DI对传统的PPP X.25封装有许多改进:如物理层使用SVC,而不是PVC呼叫。CUD字段有一个专供AO/DI使用的保留值,DL层把PPP帧头直接封装在X.25帧中,而不用替换的方式。



    由于D信道只有16kb/s,TCP/IP over X.25 / D 信道的应用范围有限。当D信道不够用时,使用BACP申请建立一个B信道连接,这种统计复用方式高效地使用交换机,对电话公司和ISP都有利。值得注意的是,每一个MLPPP的连接都可以发送BACP信令来分配B信道。即使D信道上的X.25连接不存在,AO/DI的接收方也能处理通过B信道发来的BACP信令,这种方式与MLPPP兼容,并且能保证支持BACP的设备和不支持BACP的设备之间的互通。即使BACP不能成功的与对端协商,X.25呼叫也能保持连接状态,以传送PPP负荷。即使没有BAP协商过程,也能分配或释放B信道。BAP协商过程必须具有以下实体:AO/DI服务器,能向客户器发送BAP Callback Request,以发起带宽分配。



    AO/DI客户机能向服务器发送BAP Call Request发起带宽分配,并能处理服务器发送的BAP Callback Request。为了同时支持X.25地址,AO/DI建议采用 Phone Deltas 号码发送方法。





    AO/DI协议堆的组成





    AO/DI协议堆:TCP/IP经MLPPP封装后可选择D信道上的X.25虚连接或B信道电路连接,一般只用前者。BAC是带宽分配控制器,它利用BACP协议在X.25虚连接上动态地分配或释放B信道;拨号器利用Q.931建立呼叫。



    动态分配和释放带宽





    为了动态分配带宽,必须要实时监测和估计数据流量,基于这些估计,可以设置一些触发机制,在适当的时候分配承载信道。当流量大到必须要D信道连续传输5秒钟或队列中的待发送数据大于7500字节时,触发器就会分配一个B信道。B信道建立、协商、初始化需3秒钟,这意味着D信道在这3秒钟内还可传4500字节的数据;在B信道建立后,D信道便处于一种空闲的激活状态(即链路仍然保持,但不传送任何数据)。这种方式效率高,不易出错。但为了兼容,AO/DI要求接收方能同时处理来自D信道(X.25)和B信道的数据。



    触发器的实现有多种方法,举例说明:设上层软件把IP包放入一个缓冲区,MLPPP从该缓冲区获得IP包,或者由X.25通过D信道,或者通过B信道传到ISP。MLPPP每发送一个IP包,就把它从缓冲区中清除,设清空该缓冲区的时间是T秒:



    -当T<5s 时,只利用D信道,不分配B信道;



    -当5s


    如果有一个可用的B信道,则用MLPPP增加连接数;



    如果无可用的B信道,则继续监视缓冲区,并监视B信道是否可用;



    -当10s


    如果有两个B信道可用,则用MLPPP增加连接数;



    如果有一个B信道可用,则用MLPPP增加一个连接,并同时监视缓冲区和另一B信道占用情况;



    如果无可用的B信道,则继续监视缓冲区,并监视B信道是否可用;



    当AO/DI分配B信道时,不影响正在通话的B信道。



    释放B信道:



    当利用B信道传送完数据之后,必须释放这些信道,BACP支持这样的请求,但必须考虑到应用程序的要求,比如一页网页在下载5~10秒后,用户没有动作,可以认为用户正在仔细浏览该页,可以断开B信道连接。在收发完E-mail之后,可以断开B信道连接。当AO/DI占用B信道时,有时正好碰到ISDN入呼叫,或者S/T接口上的其它设备要出呼叫,这时AO/DI应能让出B信道。





    AO/DI的网络结构





    AO/DI对现有的网络结构改动不大,如图2所示,用户设备的D信道直接把X.25分组交给交换机的PH (Packet Handler)分组处理器,PH利用交换网与ISP的设备相连,B信道经TSI(时隙交换),通过ISDN的PRI接口或BRI接口与ISP相连,这一部分是电路交换网。



    尽管AO/DI协议还在完善中,但它越来越引起人们的关注。目前VIA组织已有多家公司推出了支持AO/DI的终端产品和局端产品。


摘自《通讯世界》
   

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