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QinQ技术介绍


QinQ 相关技术简介

1、前言

1.1 业务发展对宽带接入网提出新的要求
尽管随着各种IP技术和传输技术的不断发展, 互联网用户数继续保持增长, 但是传统 宽带业务经营模式的问题逐步开始暴露,最突出的表现就是运营商的CAPEX和OPEX的增长 速率远高于用户的增长速率, 并且运营商非常关注的APRU持续下降, 运营商迫切希望

通过 提供差异化、丰富的业务来产生更多的价值。 随着各种应用技术的不断发展, 企业用户越来越依赖网络提供的服务, 希望网络能够 提供安全、可靠的专线、VOIP以及会议电视等业务,从而降低企业的运营成本;同时个人 用户也已经不再满足于简单的通过网络获得Internet冲浪或者FTP下载等简单业务,而是 期望能够从网络中通过多媒体获取更好的体验,包括高质量的IPTV、视频聊天、实时游戏 等服务。 随着NGN/3G的大规模部署, NGN/3G承载网的建设将会得到运营商的重点关注,如果 能够通过宽带接入网来承载NGN/3G业务, 这不仅能够加快NGN/3G的部署, 并且能够大大降 低整网解决方案的成本。 所有这些都要求能够在宽带接入网上承载丰富的业务, 为了能够在单一的接入网上承 载这些具有不同QOS需求的业务, 要求宽带接入网具有有效的业务识别和隔离能力, 而VLAN 技术是目前最有效的业务识别和隔离技术, 是实现多业务开展的基础, 但是随着宽度用户 数量的大规模增加和业务种类的增加,传统的VLAN技术已经不能满足业务开展的需要, QinQ技术应运而生,该技术对VLAN数量进行了有效的扩展,可以支持到4K*4K规模,甚至 更多。

1.2 QinQ有效支持宽带多业务
VLAN的局限和新需求 VLAN的局限和新需求

VLAN最初是一种虚拟工作组概念, 是在同一个交换机上面, 实现不同工作组之间的隔 离,共享一个交换机设备。VLAN内的所有用户是可相互通信的,VLAN有4096的局限,对于 单个接入交换机来说, 4096个完全够用, 但是对于一个庞大的二层网络, 或者完全部署PUPV 的宽带接入网来说,4096个就显得捉襟见肘,而QinQ就正是为解决VLAN局限提出来的。 随着MPLS 二层VPN、 VPLS、 VLL、 CCC等二层 VC专线的应用部署, 也碰到了同样的VLAN 局限。一是VLAN的局限限制了VC的数量,CE用户之间也存在现实的VLAN冲突,这些需求都 需要依托QinQ来解决。 现网BRAS一般可以做到每端口支持4096个VLAN终结,也基本满足了Internet接入需 求, 但是随着电信多业务的推广, 逐渐出现了PSPV概念, 出现了一个用户多种业务多个VLAN 的需求,这样就需要宽带接入网汇聚交换机支持QinQ,BRAS需要支持对QinQ的终结。 什么是QinQ 什么是QinQ QinQ技术〔也称Stacked VLAN 或Double VLAN〕。标准出自IEEE 802.1ad,其实现将 用户私网VLAN Tag封装在公网VLAN Tag中,使报文带着两层VLAN Tag穿越运营商的骨干网 络(公网)。在公网中报文只根据外层VLAN Tag(即公网VLAN Tag)传播,用户的私网VLAN Tag被屏蔽。 带单层VLAN Tag的报文结构如图1所示:

图1 带用户VLAN Tag的报文

带双层VLAN Tag的报文结构如图2所示:

DA

SA

ETYPE(8100)

Nested Vlan Tag

ETYPE

用户

ETYPE

DATA

FCS

(6B)

(6B)

(2B)

(8100)

Vlan Tag

(2B)

(0~1500B)

(4B)

(2B)

(2B)

(2B)

图2

封装了外层VLAN Tag的报文

QinQ技术上完全可以多层堆叠,没有限制,仅受Ethernet报文长度的限制,具有很好

的扩充性。对于QinQ,业界有多种不同的称呼,比如Tag in Tag、VLAN VPN、StackVLAN、 SVLAN。 QinQ每增加一层VLAN标签,就可以将所覆盖的用户VLAN数量增加4096倍,两层VLAN 标签可以支持4K×4K VLAN,一般来说两层VLAN就可以满足绝大多数需求了。 相对基于MPLS MPLS的二层VPN QinQ VPN,QinQ MPLS VPN QinQ具有如下特点: 1) 为用户提供了一种更为简单的二层VPN隧道; 2) 不需要信令协议的支持,可以通过纯静态配置实现; 3) 由于QinQ的实现是基于802.1Q协议中的Trunk端口概念, 要求隧道上的设备都必须 支持802.1Q协议。

QinQ主要可以解决如下几个问题: QinQ 1) 缓解日益紧缺的公网VLAN ID资源问题; 2) 用户可以规划自己的私网VLAN ID,不会导致和公网VLAN ID冲突; 3) 为小型城域网或企业网提供一种较为简单的二层VPN解决方案;

QinQ实现过程如图3 所示: 3 QinQ

图 3

QinQ功能示意图

图3中CE交换机上行报文带有内层Vlan标签,报文到达汇聚交换机后,汇聚交换机可 以根据不同的交换机端口给报文打上相应的外层标签,这样汇聚交换机每端口可以支持 4KVlan的接入。

2 QinQ的实现方式
QinQ实现方式一种是基于端口的QinQ,一种是基于流分类的灵活QinQ。 基于端口的QinQ QinQ的实现机理如下: QinQ 当该设备端口接收到报文,无论报文是否带有VLAN Tag,交换机都会为该报文打上本 端口缺省VLAN的VLAN Tag。这样,如果接收到的是已经带有VLAN Tag的报文,该报文就成 为双Tag的报文;如果接收到的是untagged的报文,该报文就成为带有端口缺省VLAN Tag 的报文。由于基于端口的QinQ比较容易实现,所以业界主流厂家的三层交换机都支持。 基于端口的QinQ的缺点是外层Vlan Tag封装方式死板,不能根据业务种类选择外层 Vlan Tag封装的方式,从而很难有效支持多业务的灵活运营。 基于流分类的灵活QinQ QinQ实现机理如下: QinQ 基于流的QinQ特性(Selective QinQ,选择性QinQ),可灵活根据流分类的结果选择 是否打外层VLAN tag、打上何种外层VLAN tag:如根据用户Vlan tag、MAC地址、IP协议、 源地址、目的地址、优先级、或应用程序的端口号等信息实施灵活QinQ特性。借助上述流 分类方法,实际实现了根据不同用户、不同业务、不同优先级等对报文进行外层VLAN tag 封装,对多种业务实施不同承载的方案。


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