Nəzəri əsaslar və memarlıq

Genişzolaqlı şəbəkə arxitekturası abunəçiləri magistral MPLS nüvəsinə bağlayır və 3 səviyyədən ibarətdir: 1. Access Layer: FTTB kommutatorları və GPON OLT cihazları, bura abunəçi modemləri (ONT/CPE) qoşulur. 2. Aggregation Layer: Metro Ethernet halqaları, QinQ (802.1ad, ikiqat VLAN: xarici S-VLAN və daxili C-VLAN) ilə yüzlərlə OLT-dən gələn trafiki toplayır. 3. BNG (Broadband Network Gateway və ya BRAS): bütün abunəçilər üçün default gateway rolunu oynayan mərkəzi sərhəd routeri. BNG istifadəçi sessiyalarını sonlandırır, RADIUS ilə autentifikasiya və tarif tənzimləməsini aparır, sürət limitlərini (Policing) tətbiq edir və abunəçi trafikini birbaşa MPLS VRF-lərinə ötürür.

Giriş şəbəkəsinin üç səviyyəsi və BNG-nin rolu

Abonent (ONT/CPE) OLT-yə (GPON/XGS-PON) və ya Ethernet giriş kommutatoruna (FTTB) qoşulur; bunlar aqreqasiya halqasına və ya ulduzuna (Metro Ethernet, 10/100G) toplanır və yalnız orada BNG yerləşir - abonent üçün ilk L3 nöqtəsi. Giriş və aqreqasiya L2 səviyyəsində işləyir: onlarda abonent marşrutları yoxdur, yalnız çərçivələri etiketləyir və broadcast sahəsini məhdudlaşdırırlar. BNG abonenti terminasiya edir (IP ünvanı, sessiya, siyasət, uçot), ona görə də onda vəziyyət MAC ünvanları ilə yox, on və yüz minlərlə sessiya ilə ölçülür. PPPoE/IPoE növbəti dərsdə, RADIUS isə ondan sonra izah olunur; burada sessiyadan aşağıda olanlara baxırıq: etiketlər, izolyasiya və MPLS ilə birləşmə.

Q-in-Q: 802.1Q, 802.1ad və etiket tutumu

VLAN ID 12 bitdir, yəni 4094 işlək qiymət: yüz minlərlə abonenti olan şəhər üçün bu azdır. İkiqat etiketləmə 4094 x 4094 kombinasiya verir. Xarici etiket (S-VLAN, Service/Provider VLAN) OLT-ni, aqreqasiya portunu və ya xidməti müəyyən edir; daxili etiket (C-VLAN, Customer VLAN) abonenti və ya xidməti müəyyən edir. IEEE 802.1ad-da xarici etiketin TPID-si 0x88A8, daxili etiketin isə 0x8100-dür; praktikada giriş avadanlığının bir hissəsi xarici etiketdə də 0x8100 istifadə edir ("legacy Q-in-Q" adlanır), ona görə OLT - aqreqasiya - BNG sərhədində TPID açıq şəkildə yoxlanmalıdır: uyğun gəlməsə, BNG çərçivəni ikiqat etiketli kimi tanımır. Hər əlavə etiket 4 bayt artırır: abonent MTU-su 1500 olduqda aqreqasiyada Ethernet səviyyəsində ən azı 1508, PPPoE (+8) və nüvədəki MPLS etiketləri ilə daha da çox lazımdır, ona görə giriş şəbəkələrində adətən bütün uplink-lərdə 9000+ jumbo MTU təyin olunur.

1:1 və N:1 (TR-101 üzrə VLAN modelləri)

1:1 modelində hər abonentin öz S+C cütü (və ya portda öz C-VLAN-ı) var: abonent quruluşuna görə L2-də izolyasiya olunur, BNG isə xətt identifikatorunu birbaşa etiketlərdən alır. Qiyməti BNG-dəki subinterfeyslərin sayı və çoxlu konfiqurasiyadır (ona görə etiketli interfeyslər əllə yox, ilk çərçivə ilə dinamik yaradılır). N:1 (service VLAN) modelində çoxlu abonent xidmət üçün bir VLAN-ı bölüşür (Internet, IPTV, VoIP); izolyasiyanı kommutatorların özləri təmin edir: giriş portlarında split horizon/private VLAN, müştəri portları arasında yönləndirmənin qadağası, DHCP snooping + IP source guard + dynamic ARP inspection, MAC forced forwarding. N:1 BNG resursları baxımından qənaətlidir, lakin MAC/IP saxtalaşdırması, ARP spoofing və yad DHCP serveri yalnız giriş səviyyəsindəki intizamla bloklanır. Xidmətlər üçün adətən Internet, IPTV (multicast) və VoIP-ə ayrıca C-VLAN (və ya S-VLAN) götürülür ki, müxtəlif QoS və VRF tətbiq olunsun.

Xəttin identifikasiyası: DHCP option 82 və PPPoE Intermediate Agent

Abonent login daxil etmirsə, BNG sorğunun hansı fiziki xətdən gəldiyini bilməlidir. DHCP snooping olan giriş kommutatoru DHCPv4 sorğusuna option 82 (RFC 3046) əlavə edir: sub-option 1 Circuit-ID (port/VLAN), sub-option 2 Remote-ID (giriş qovşağının identifikatoru, çox vaxt MAC və ya hostname). TR-101 formatı belədir: Access-Node-Identifier eth slot/port[:vlan-id], məsələn OLT-05 eth 1/3/7:20. IPv6 üçün analoqlar DHCPv6 option 18 (Interface-ID) və 37 (Remote-ID)-dir; PPPoE üçün PPPoE Intermediate Agent teqidir (PPPoE Vendor-Specific teqində Agent-Circuit-ID/Remote-ID). BNG bu qiymətləri RADIUS-a ötürür (Agent-Circuit-Id/Agent-Remote-Id və ya NAS-Port-Id atributları) və sessiyanı xəttə bununla bağlayır. Vacib tələ: kommutatordan option 82 ilə, lakin giaddr = 0.0.0.0 ilə gələn paketi standart DHCP-relay etibarsız sayıb atır; etibarı açıq şəkildə aktivləşdirmək lazımdır (Cisco-da ip dhcp relay information trust-all).

Abonentin VRF-ə bağlanması və MPLS-ə çıxış

L3VPN nüvəsində BNG adi PE-dir. Statik subinterfeyslər üçün VRF-ə bağlama konfiqurasiya ilə verilir (vrf forwarding, ip binding vpn-instance, routing-instances ... interface). Dinamik sessiyalar üçün VRF RADIUS atributu və ya profil ilə seçilir (ətraflı - RADIUS dərsində). Abonent marşrutları (C-VLAN alt şəbəkəsi və ya sessiyaların /32-ləri) redistribute connected/subscriber vasitəsilə BGP VRF-ə düşür və VPN etiketi ilə MP-BGP üzərindən gedir: BNG PE-yə nəqliyyat etiketini əvvəlki modullarda olduğu kimi LDP/SR müəyyən edir. Xidmət resursları (DHCP, RADIUS, DNS, ödəniş portalı) öz VRF/xidmət şəbəkəsində yerləşdirilir və lazımi RT-lərlə idxal olunur ki, abonent VRF-i üçün əlçatan olsun, abonentlər isə bir-birini görməsin. Abonentin IP paketləri nüvəyə VPN trafiki kimi daxil olur: stek nəqliyyat və VPN etiketindən ibarətdir, ona görə nüvənin MTU-su 1500 + 8 (PPPoE maksimumu) + etiketləri əhatə etməlidir.

Ehtiyatlandırma və miqyas

Üç sxem geniş yayılıb: bir aqreqasiyada fərqli prioritetli iki BNG (VRRP və ya aqreqasiya tərəfində MC-LAG/ESI-LAG ilə active/standby), fərqli S-VLAN-lı iki BNG (abonent qrupları üzrə active/active) və DHCP/PPPoE üçün fərqli ünvanları olan coğrafi ayrılmış BNG-lər (AC-Name, service-name). Nasazlıqdan sonra IPoE sessiyaları müştəri tərəfindən DHCP renew ilə (T1 = icarənin 50%-i), PPPoE isə PADT/LCP-timeout-dan sonra yenidən yaradılır; ona görə icarə müddəti və keepalive abonentin nə qədər tez qayıdacağını müəyyən edir. Hər N:1 həlli şlüz MAC ünvanının hər iki BNG-də eyni olmasını tələb edir (virtual MAC), əks halda abonent ARP yenilənənə qədər əlaqəni itirir.