PON网络中家庭网关远程管理模式的探讨
发布时间：2012-02-03 08:54:04 热度：2774
摘要：介绍了家庭网络在中国的发展现状和家庭网关的业务承载情况，引出了PON上行家庭网关(HGU)这一未来电信运营商开展FTTH建设的主流设备形态。
对PON上行家庭网关的远程管理模式进行了深入的探讨，针对家庭网关网管系统和PON网元管理系统EMS提出了科学合理的切分方案，并给出了初期的临时解决手段。
1 引言
面对激烈的市场竞争，向综合信息服务提供商进行战略转型已成为运营商发展的新方向。通向宽带世界的高速公路入口已经从骨干网、汇聚网延伸到接入网直至用户家庭内部，家庭网络成为运营商业务转型和网络转型的关注焦点。从纯数据、语音的单业务运营，走向应用、视频、语音、数据结合的多业务运营，同时整合优质内容、娱乐资源，提供多重信息娱乐业务，打造家庭综合服务解决方案，寻找新的业务增长点。通过家庭网关的部署及基于家庭网关各类业务的推广，可以更好地提升运营商在家庭客户领域的综合信息服务能力。
2 家庭网关概述
家庭网关是面向家庭用户的智能接入设备，以它为中心建立家庭网络，并在多个设备间共享网络接入，同时为用户提供安全的通讯、娱乐、存储一体化功能的设备。作为整个家庭网络的通信控制中心、业务控制中心，家庭网关在家庭中起到总控、协调所有设备的作用，并对用户提供统一、方便的使用界面。
家庭网关拥有强大的路由和桥接功能，支持NAT/防火墙技术，具有灵活的网络配置和QoS策略，可以为时延敏感的语音业务、丢包敏感的视频业务提供有效的质量保证。配合头端设备，家庭网关可以承载业界主流的业务，具体如下：
(1)数据业务
家庭网关提供了以太网口和WiFi接口，与用户的PC机，笔记本，PDA相连，为用户提供访问Internet的业务。
(2)语音业务
家庭网关提供以太网口，用户可以直接使用IP电话拨打，如果用户使用模拟电话，需要接IAD设备把模拟语音转换为VoIP语音。
(3)IPTV业务
家庭网关提供以太网口，通过机顶盒和用户电视相连，为用户提供IPTV业务。
同时家庭网关可以对其它新业务进行快速的拓展，例如视频监控、点对点视频电话、绿色上网、家庭存储等，便于运营商开展灵活的业务套餐。
对于家庭网关多业务承载，建议桥接和路由混合方式。
各业务和网管实现方式如下：
●数据业务：家庭网关上电时自动发起PPPoE拨号，获取公网IP地址，家庭内部多台PC共享一条PVC/VLAN和对外的IP地址上网，家庭网关内置DHCP Server给家庭内部的PC分配私网IP地址，同时支持NAT将私网IP转换成公网IP。
●IPTV业务：家庭网关采用桥接模式承载，由机顶盒进行PPPoE拨号，对控制流和业务流进行直接转发。
●语音业务：家庭网关采用桥接模式承载，由IAD话机发起PPPoE拨号。
●网管：网管单独PVC/VLAN，采用PPPoE方式在BRAS设备进行本地用户名密码认证，BRAS设备为其分配私网IP地址，使其能够与家庭网关网管系统通信。
3 电信运营商家庭网关部署现状
结合宽带接入网络的现状，目前电信运营商部署的家庭网关有两种类型：ADSL上联型和LAN上联型，分别用于DSLAM下双绞线的接入和楼道交换机下五类线的接入。其中，ADSL上联型家庭网关应用较为广泛，以北京联通为例，现网已安装家庭网关26万台左右，其中ADSL上联型家庭网关所占比例约为97%。
2010年以来，三网融合在我国进入了启动实施阶段。电信运营商获得了进入广电领域的权利，这为运营商提供了施展的机遇，也带来了很多新的挑战。为传送基于IPTV的视频业务流，需要每秒数十兆甚至上百兆的接入带宽，因此加速了“光进铜退”的步伐，EPON或GPON等光纤入楼(FTTB)、光纤入户(FTTH)被广泛采用。
而目前，电信运营商宽带接入网中的FTTH型ONU(也被称为SFU)仅具备承载普通上网业务和语音业务的能力，光纤接入的用户如需使用IPTV，视频电话等新业务或无线接入方式，则需在ONU的一个下联以太网口下挂一台LAN上联型家庭网关，由家庭网关完成QoS调度、机顶盒等头端设备的接入等功能，并为用户提供无线AP(Access Point)，而ONU仅通过trunk方式对各类业务流和控制流进行直接透传。
这种ONU下挂家庭网关的方式，需要向用户发放SFU和HG两台终端设备，不但增加了运营商的建设成本，也提高了后期的维护难度。为解决这一难题，PON上行家庭网关应运而生。
4 PON上行家庭网关
PON上行家庭网关符合SFU与家庭网关融合的发展趋势，是高带宽、多业务的最佳载体，即利用了PON技术的高接入速率，又借助了家庭网关在未来数字家庭中占据的重要地位及其所具有的相对更强的业务开放和运维管理能力。PON上行家庭网关(Home Gateway Unit, HGU)应是未来运营商开展FTTH建设的主流设备形态。
依据业务和布放的实际需求，规划出几种型号HGU的设备形态如表1所示。
表1 PON网关设备形态
一般而言，一种类型的网关只支持一种上行接入方式接入到外部网络。但从长远来看，也可能出现一个网关具备2种以上的上行接口，比如PON，3G，LAN等上联方式并存。
对于PON上行家庭网关多业务承载，建议使用“每个用户每个业务每VLAN”的VLAN规划模式，网管采用一个单独的VLAN。
VLAN的配置方式有以下两种：
(1)网管VLAN出厂时预设置，其他业务(如数据、语音和IPTV)VLAN在HGU安装后第一次加电注册到网管平台时，根据用户业务申请情况进行动态的添加。这种方式需要业务受理系统、宽带资源管理系统和家庭网关网管系统三系统之间的接口互动，优点是VLAN规划比较灵活。
(2)网管VLAN出厂时预设置，其他所有业务VLAN在HGU安装后第一次加电注册到网管平台时一次性全部下发。这种方式不需要涉及到业务受理系统，仅需要宽带资源管理系统和家庭网关网管系统之间的接口互动。这种方式的优点是对支撑系统要求低，缺点是业务灵活扩展性不好，一次性下发浪费VLAN资源。
对于电信运营商，综合考虑到整个宽带网络业务运营流程和现状，可以结合使用以上两种配置方式，前期先采用方式(1)，今后随着新业务的陆续推出，投入资金进行支撑系统的接口建设，最终实现三系统联动的方式(2)。
(来源：电信网技术）
对PON上行家庭网关的远程管理模式进行了深入的探讨，针对家庭网关网管系统和PON网元管理系统EMS提出了科学合理的切分方案，并给出了初期的临时解决手段。
1 引言
面对激烈的市场竞争，向综合信息服务提供商进行战略转型已成为运营商发展的新方向。通向宽带世界的高速公路入口已经从骨干网、汇聚网延伸到接入网直至用户家庭内部，家庭网络成为运营商业务转型和网络转型的关注焦点。从纯数据、语音的单业务运营，走向应用、视频、语音、数据结合的多业务运营，同时整合优质内容、娱乐资源，提供多重信息娱乐业务，打造家庭综合服务解决方案，寻找新的业务增长点。通过家庭网关的部署及基于家庭网关各类业务的推广，可以更好地提升运营商在家庭客户领域的综合信息服务能力。
2 家庭网关概述
家庭网关是面向家庭用户的智能接入设备，以它为中心建立家庭网络，并在多个设备间共享网络接入，同时为用户提供安全的通讯、娱乐、存储一体化功能的设备。作为整个家庭网络的通信控制中心、业务控制中心，家庭网关在家庭中起到总控、协调所有设备的作用，并对用户提供统一、方便的使用界面。
家庭网关拥有强大的路由和桥接功能，支持NAT/防火墙技术，具有灵活的网络配置和QoS策略，可以为时延敏感的语音业务、丢包敏感的视频业务提供有效的质量保证。配合头端设备，家庭网关可以承载业界主流的业务，具体如下：
(1)数据业务
家庭网关提供了以太网口和WiFi接口，与用户的PC机，笔记本，PDA相连，为用户提供访问Internet的业务。
(2)语音业务
家庭网关提供以太网口，用户可以直接使用IP电话拨打，如果用户使用模拟电话，需要接IAD设备把模拟语音转换为VoIP语音。
(3)IPTV业务
家庭网关提供以太网口，通过机顶盒和用户电视相连，为用户提供IPTV业务。
同时家庭网关可以对其它新业务进行快速的拓展，例如视频监控、点对点视频电话、绿色上网、家庭存储等，便于运营商开展灵活的业务套餐。
对于家庭网关多业务承载，建议桥接和路由混合方式。
各业务和网管实现方式如下：
●数据业务：家庭网关上电时自动发起PPPoE拨号，获取公网IP地址，家庭内部多台PC共享一条PVC/VLAN和对外的IP地址上网，家庭网关内置DHCP Server给家庭内部的PC分配私网IP地址，同时支持NAT将私网IP转换成公网IP。
●IPTV业务：家庭网关采用桥接模式承载，由机顶盒进行PPPoE拨号，对控制流和业务流进行直接转发。
●语音业务：家庭网关采用桥接模式承载，由IAD话机发起PPPoE拨号。
●网管：网管单独PVC/VLAN，采用PPPoE方式在BRAS设备进行本地用户名密码认证，BRAS设备为其分配私网IP地址，使其能够与家庭网关网管系统通信。
3 电信运营商家庭网关部署现状
结合宽带接入网络的现状，目前电信运营商部署的家庭网关有两种类型：ADSL上联型和LAN上联型，分别用于DSLAM下双绞线的接入和楼道交换机下五类线的接入。其中，ADSL上联型家庭网关应用较为广泛，以北京联通为例，现网已安装家庭网关26万台左右，其中ADSL上联型家庭网关所占比例约为97%。
2010年以来，三网融合在我国进入了启动实施阶段。电信运营商获得了进入广电领域的权利，这为运营商提供了施展的机遇，也带来了很多新的挑战。为传送基于IPTV的视频业务流，需要每秒数十兆甚至上百兆的接入带宽，因此加速了“光进铜退”的步伐，EPON或GPON等光纤入楼(FTTB)、光纤入户(FTTH)被广泛采用。
而目前，电信运营商宽带接入网中的FTTH型ONU(也被称为SFU)仅具备承载普通上网业务和语音业务的能力，光纤接入的用户如需使用IPTV，视频电话等新业务或无线接入方式，则需在ONU的一个下联以太网口下挂一台LAN上联型家庭网关，由家庭网关完成QoS调度、机顶盒等头端设备的接入等功能，并为用户提供无线AP(Access Point)，而ONU仅通过trunk方式对各类业务流和控制流进行直接透传。
这种ONU下挂家庭网关的方式，需要向用户发放SFU和HG两台终端设备，不但增加了运营商的建设成本，也提高了后期的维护难度。为解决这一难题，PON上行家庭网关应运而生。
4 PON上行家庭网关
PON上行家庭网关符合SFU与家庭网关融合的发展趋势，是高带宽、多业务的最佳载体，即利用了PON技术的高接入速率，又借助了家庭网关在未来数字家庭中占据的重要地位及其所具有的相对更强的业务开放和运维管理能力。PON上行家庭网关(Home Gateway Unit, HGU)应是未来运营商开展FTTH建设的主流设备形态。
依据业务和布放的实际需求，规划出几种型号HGU的设备形态如表1所示。
表1 PON网关设备形态
一般而言，一种类型的网关只支持一种上行接入方式接入到外部网络。但从长远来看，也可能出现一个网关具备2种以上的上行接口，比如PON，3G，LAN等上联方式并存。
对于PON上行家庭网关多业务承载，建议使用“每个用户每个业务每VLAN”的VLAN规划模式，网管采用一个单独的VLAN。
VLAN的配置方式有以下两种：
(1)网管VLAN出厂时预设置，其他业务(如数据、语音和IPTV)VLAN在HGU安装后第一次加电注册到网管平台时，根据用户业务申请情况进行动态的添加。这种方式需要业务受理系统、宽带资源管理系统和家庭网关网管系统三系统之间的接口互动，优点是VLAN规划比较灵活。
(2)网管VLAN出厂时预设置，其他所有业务VLAN在HGU安装后第一次加电注册到网管平台时一次性全部下发。这种方式不需要涉及到业务受理系统，仅需要宽带资源管理系统和家庭网关网管系统之间的接口互动。这种方式的优点是对支撑系统要求低，缺点是业务灵活扩展性不好，一次性下发浪费VLAN资源。
对于电信运营商，综合考虑到整个宽带网络业务运营流程和现状，可以结合使用以上两种配置方式，前期先采用方式(1)，今后随着新业务的陆续推出，投入资金进行支撑系统的接口建设，最终实现三系统联动的方式(2)。
(来源：电信网技术）
