小区宽带以太网接入设计方案.doc

摘要随着宽带网络应用的发展,宽带接入技术成为目前比较活跃的技术领域一些接入技术已经开始应用,如ADSL 、HFC 等但是,这些技术的成本较高,不易被广泛采用本文主要讨论广泛应用且成本低廉的以太网技术,以及如何将其应用于宽带接入网络最后提出解决方案并得出相应的结论以太网是现在使用最广泛的局域网技术由于其简单、成本低、可扩展性强、和IP网能够很好地结合等特点,以太网技术的应用正从企业内部网络向电信网领域迈进以太网接入是指将以太网技术和综合布线相结合,作为电信网的接入网,直接向用户提供基于IP的多种业务的传送通道以太网技术的实质是一种二层的媒质访问控制技术,能够在五类线上传送,也能够和其他接入媒质相结合,形成多种宽带接入技术以太网和无源光网络相结合,产生EPON技术光纤传输无疑是目前最理想的传输手段本文的设计方案就是利用光纤传输技术与以太网接入技术,将二者结合得到光以太网EPON并将其应用于城市小区的宽带接入关键字：以太网,宽带,接入,EPON目录1 以太网宽带接入的现状及走向11.1 宽带以太网的发展现状1宽带以太网接入的优势11.1.2宽带以太网接入存在的问题21.2 新技术将推动以太网接入的发展41.3 宽带接入对以太网设备的要求61.4 宽带接入对以太网管理的要求71.4.1 安全管理71.4.2 用户管理81.4.3 业务管理81.5 宽带以太网接入的发展前景92 以太网宽带接入的原理112.1 概述112.2 宽带以太网的关键技术12以太网新业务122.2.2 以太网新业务的关键技术132.3 宽带以太网的相关协议标准152.3.1 IEEE 802.3协议介绍152.3.2 IEEE 802.3ah协议163 光以太网EPON193.1 概述193.2 EPON的系统结构203.3 EPON的协议模型233.4 EPON的技术难点243.4.1 系统同步243.4.2 ONU的自动识别243.4.3 EPON中TDM业务的传输253.4.4 EPON中的信息安全的考虑253.4.5 EPON中的以太网管理253.5 EPON的特点254 小区宽带以太网接入设计方案274.1 问题的提出及规划设计原则274.2 设备选型274.3 设计方案284.4 功能实现314.5 安全性研究32致谢37致谢37参考文献38..1 以太网宽带接入的现状及走向1.1 宽带以太网的发展现状宽带以太网接入的优势以太网是现在使用最广泛的局域网技术。

由于其简单、成本低、可扩展性强、和IP网能够很好地结合等特点,以太网技术的应用正从企业内部网络向公用电信网领域迈进以太网接入是指将以太网技术和综合布线相结合,作为公用电信网的接入网,直接向用户提供基于IP的多种业务的传送通道以太网技术的实质是一种二层的媒质访问控制技术,能够在五类线上传送,也能够和其他接入媒质相结合,形成多种宽带接入技术以太网和铜缆上的VDSL相结合,形成EoVDSL技术；和无源光网络相结合,产生EPON技术；在无线环境中,发展为WLAN技术从接入成本来看,ADSL利用铜制线传输数据,可以利用现有的铜线资源,但存在出线率的问题,网络总成本不低利用HFC网络构建宽带IP接入网,可以利用原有的HFC线路和机房,但是需要对其进行双向改造,初期投资较大另外由于HFC采用模拟频分复用的方式传输,光网部分需要超线性激光器和大量的解调器,因而其设备费用昂贵以太网接入可以利用已有的光网部分和新建小区的五类线资源,或者重新布线,但是无论是用户终端设备还是用于接入的交换机设备,其价格都比ADSL和HFC设备的价格便宜得多,网络建设和维护的费用也较低总体而言,以太网接入方式在网络成本上占有优势。

从接入速率来看,ADSL可以达到下行8Mbit/s、上行1Mbit/s的传输速率,但是由于线线路质量参差不齐,实际应用中很难达到的这一传输速率HFC作为接入网,其下行速率可以达到40Mbit/s,为光节点小区内用户共享,上行最高可达2Mbit/s由于每个光节点小区内的用户数在1000或2000以内,即使只有小部分用户使用IP接入服务,每个用户拥有的带宽依然很有限以太网接入方式利用先进的路由器、交换机等设备将10Mbit/s、100Mbit/s甚至1Gbit/s的接口送到大楼、楼层和家庭,用户可以独享10Mbit/s甚至100Mbit/s的带宽另外,10Gbit/s以太网产品也陆续投放市场,以太网接入方式在传输速率上具有很好的可扩展性以太网接入可以充分利用以太网技术应用的优势,为用户提供灵活方便的宽带接入全球企事业单位的以太网用户已达1亿多,目前以每年3000万的数目增长对用户而言,特别是原来的企业网或者校园网用户而言,以太网是他们最为熟悉的组网技术,用户很容易接受以太网接入的方式目前流行的操作系统与以太网都有很好的兼容性,在这些操作系统上还有大量与以太网技术兼容的应用软件可供使用以太网技术能够支持多种拓扑结构和结构化布线,有利于接入网的施工建设。

结构化布线有利于降低网络建设的成本和缩短建设时间,从而促进以太网接入方式的推广应用以太网技术当初就是针对IP网络应用设计的,因此与IP有很好的适应性,有利于提高IP接入网的网络利用率和对多业务的承载能力总之,在IP接入网中采用以太网技术,符合我国城市小区化聚居、人口密度高的特点,可以用较低的成本、较快的速度建设宽带IP接入网络,实现网络管理、用户服务选择及用户策略控制和网络安全等功能,实现真正的宽带接入宽带以太网接入存在的问题作为宽带接入的一种重要方式——以太网接入,前一段时间一直是宽带运营商关注的焦点,然而迄今为止,采用以太网接入技术的宽带运营商却发展得并不顺利,基本都无法盈利,原因可能是多方面的,但大体可以归纳为以下几点：〔1用户开通率低根据多家宽带运营商提供的数据,目前所有提供宽带服务的小区中,用户开通宽带接入上网的还不足3%,但是,运营商已经在铺设线路、安装设备等方面投入了大量资金〔2收费不合理目前基于以太网接入的服务基本上都是采用包月制收费,如目前一家著名的宽带运营商的收费标准就是："包月制收费,70~130元/月不等,根据每个地区的消费状况和宽带的接受程度确定"但这种方式很不合理,如有些用户每天仅仅是上网看看新闻,数据流量很小,而另外一些用户如美术设计人员等,每天使用网络传送大量的图片数据,流量非常大,而他们每月所付的费用却都一样。

这种计费方式不利于运营商实现盈利,也限制了许多偶尔上网的窄带用户转向宽带〔3内容缺乏随着网络经济泡沫的迅速消退,内容服务商无暇顾及用户稀少的宽带内容,而内容的缺乏又严重影响了宽带接入的普及〔4网络不够稳定由于在设备选用、布线施工、网络维护等方面不够完善,目前采用以太网宽带接入的网络不太稳定,常常会出现上网速度慢,带宽没有保证,甚至网络中断的现象〔5存在潜在安全性问题现在有些宽带小区所采用的以太网设备不能物理隔离各个用户端口,无法防止互相访问,导致用户的信息安全存在隐患,如可以通过网上邻居看到其他用户的资料等〔6用户信息隔离的问题在把当初以信息共享为目的的以太网技术用于多用户环境的电信级接入时,需妥善解决用户信息隔离的问题,这是达到接入网可运营的基本要求具体可以通过采用物理隔离、VLAN等技术手段实现,以保证用户信息的安全基于端口划分VLAN的方式可以在逻辑上实现用户信息的隔离,但是VLAN功能首先会增加网络管理的负担,并且端口之间物理信息通道依然存在,用VLAN实现信息隔离的安全性还有待验证端口物理隔离使不同用户端口之间无法直接通信,来自不同用户端口的信息的交互必须通过网络侧设备的转接,可以较好地解决用户信息隔离的问题。

〔7缺乏管理规范宽带IP接入网的网络管理应具备对设备进行配置管理、故障管理、性能管理和安全管理的功能IP接入网网管信息的传输应具有独立的通道,以保证其可靠性将以太网技术用于IP接入时对网络管理的要求比用于计算机互联的以太网有更高的要求,具体表现在对网管实时性、安全性、功能的完备性等方面目前对以太网接入网的网管还没有形成统一的规范的情况下,不利于技术的发展和应用,因此迫切需要制定一个相应的管理功能规范,为以太网接入的发展铺平道路〔8QoS保证问题电信级IP接入网有一定的QoS要求,目前的以太网接入设备遵照IEEE802.1p标准,可以基于端口、MAC地址、IP地址和应用为业务设定优先级,提供一定的QoS保证以太网接入方式所提供的QoS与电路方式相比,尚有不足如何在IP接入网中更好的提供QoS保证,还有待进一步研究〔9网络建设、运营、评价应标准化目前,由于以太网技术在宽带接入应用方面没有任何的国家标准,导致了宽带小区建设和运营的不统一、不规范在设备采用方面,宽带网运营商往往根据资金等因素,来随意选用网络设备,如：在全向科技的网络设备客户中,有的运营商使用10/100Mbit/s傻瓜式交换机,有的使用VLAN交换机,有的使用智能型交换机。

这些网络设备在可靠性、信息安全性、可维护性、扩展性方面大相径庭,采用不同的网络设备构建的宽带小区对用户提供的服务当然也各不相同在运营方面,有的只能提供上网业务,有的社区除了提供高速上网以外,还向用户提供许多增值服务在提供带宽方面,虽然到用户的家里都是10Mbit/s的接口,但是网络的出口带宽却差异巨大,有的整个小区公用一个2Mbit/s的出口,有的提供几十Mbit/s的出口带宽,当然用户上网的速度也就不可同日而语因此,目前这种复杂的状况迫切需要一个标准来规范网络建设、运营商和服务：l 技术标准规范设备应用有必要建立一个有关设备和网络建设的技术规范,推荐或强制性地采用某种技术,保障网络的畅通和安全l 评价标准给消费者以明示在这个标准中,可以按照一定的技术尺度,对宽带小区的设备与新技术采用情况做出评判,给消费者以明示l 运营标准规范运营商相应地,运营商也应该受到标准的约束,规范服务,例如必须提供多大的带宽,必须保证故障的恢复时间,提供什么样的安全保证机制等在信息产业部正在制定的《基于以太网技术的宽带接入网》行业标准中,提出了基于以太网技术的宽带接入网的网络结构以及用户侧设备和局侧设备应该具有的功能,为解决上述部分问题提供了方案。

标准规定了"用户侧设备不同的UNI端口之间在物理层和MAC层是相互隔离的,即同一用户侧设备不同UNI端口之间的任何通信必须经过局侧设备转接",解决了用户信息的隔离的问题；规定了半双工和全双工方式下的流控方式；用DHCP和PPPoE进行IP地址的动态分配,以充分利用有限的IP地址资源；利用SNMP作为网络管理的协议,规定用独立的网管通道传递网管信息,实现集中网管,但是还没有相应的网管功能的要求1.2新技术将推动以太网接入的发展<1>带宽限制技术众所周知,以太网不同于传统的其它连接方式,在速度上,只能选择10 Mbit/s或100 Mbit/s,这是由于它的技术实现决定的对于运营商来讲,目前采用单一的包月计费方式也是迫于10 Mbit/s或100 Mbit/s速度的无奈实际上,以太网的带宽限制技术目前已经成熟,支持带宽限制技术的交换机,可以提供以kbit/s为单位递增的任意带宽,而且,这种技术兼容普通的网卡,它通过在数据包的传送间隙增加暂停来实现带宽的限制,因而在设备成本方面非常具有优势通过这种技术,可以针对不同需求的用户提供不一样的数据带宽,改变单一的包月制计费方式,符合"用得越多,付费越多"的原则。