接入网教案 第3章 术

1、接入网技术第3章 以太网接入技术9/6/20221第3章 以太网接入技术本章教学重点工作组以太网的主要特点基于工作组以太网的接入存在的问题两种以太接入模式：PPP0E和以太接入网标准概要本章要求掌握工作组以太网作为接入面临的问题，以及采用接入控制措施掌握以太接入网的几种接入模式和特点 9/6/20222第3章 以太网接入技术 本章主要内容3.1 引言3.2 以太网知识回顾3.3 工作组以太网接入以太接入网9/6/20223以太接入主要基于以下两种情况基于工作组以太网的接入方式基于现有其它基础技术的以太接入（）以太网正在成为主流的宽带接入技术以太网组网灵活、简单、易于实现、技术成熟已是园区网接入

2、的主流针对电信运营商开发的以太网接入网标准已经出台，也叫第一公里以太网EFM以太网作为一种接入技术，许多问题有待解决3.1 引 言9/6/202243.2.1 以太网的诞生3.2.2 以太网的标准3.2.3 早期的以太网3.2.4 现今的以太网3.2 以太网知识回顾9/6/20225Bob Metcalf & David Boggs1973年5月22日PARC/XeroxMetcalf在备忘录中命名了Ethernet1976年6月： Metcalf & Boggs发表著名论文以太网：局域网的分布式信息分组交换1977年底： Metcalf等获得CSMA/CD等4项专利具有冲突检测的多点数据通信

3、系统3.2.1 以太网的诞生9/6/20226DIX标准： DEC/Intel/Xerox早期标准，便于使用但权威性不足Ethernet (1980)、Ethernet (1982)IEEE 标准当今标准，由工作组负责1982年12月：标准草案宣布：标准的第一个版本必须与LLC子层一起使用：正式标准第二版可以直接通过MAC向高层提供服务（可不需LLC）：正式标准第三版（现行）包含5个部分，整合10G以太网等技术，第5部分是接入网3.2.2 以太网的标准9/6/20227共享信道、专用网络主要拓扑与介质总线/树形拓扑，同轴缆介质星形拓扑（逻辑总线），双绞线介质MAC协议：CSMA/CD通信方式：

4、半双工MAC只能为LLC提供服务小范围网络适用于大楼、办公室主要用于用户互连、资源共享3.2.3 早期的以太网9/6/20228经过30多年的发展，以太网发展了很大变化主流介质：双绞线和光纤介质传输速率：10Mbps/100Mbps/1000Mbps/10G/100Gbps通信方式：全双工为主MAC协议：CSMA/CD已失去作用组网方式与拓扑交换机组网、全双工、独享信道复杂结构mash（网状）VLAN应用MAC摆脱LLC，直接为多个高层协议提供服务突破距离的限制，向城域、广域进军3.2.3 现今的以太网9/6/202293.3.1 工作组以太网的特点3.3.2 接入面临的问题3.3.3 以太网

5、馈电（）3.3.4 用户接入控制与管理3.3.5 用户的隔离3.3.6 以太网接入协议模型3.3.7 应用趋势3.3 工作组以太网接入9/6/202210工作组以太网的根本目的是：将本地各站互连起来，实现互连互通长期以来，以太网都是作为一种专用网络使用内部网络，基于用户之间的彼此信任安全问题不是特别突出，一般不考虑身份认证问题不会对站点进行刻意的管理更不会对每个站点进行记帐和收费工作组以太网提供了很好的IP承载能力工作组以太网技术可以直接用作可以运营的以太接入吗？3.3.1 工作组以太网特点9/6/202211以太网作为接入与工作组方式有很大不同作为接入是一个公共网络，需要面临并解决：用户的接

6、入控制与管理问题用户的身份认证（用户合法？）用户接入与提供服务授权记帐与计费流控问题安全性问题网络的安全性用户隔离接入设备的供电问题3.3.2 接入面临的问题9/6/202212背景接入设备的环境，通常不具备正规机房的条件，电源不良借鉴PSTN的运行经验，由机房的设备通过以太网线远端馈电以太网远端馈电标准：DTE Power via MDI通过以太网端口(MDI)对连网设备(DTE)供电供电设备、受电设备PSE: Power Sourcing EquipmentPD: Powered Device电源输出： 48V，功率级别：15/7/4W简称： PoE，Power over Ethernet

7、用途网络终端设备：IP 机、网络摄像机网络前端设备：AP、接入交换机前端扩展设备3.3.3 以太网馈电(802.3af)9/6/202213 基于端口的控制协议在交换机接入端口上进行接入控制端口控制、中心认证（AAA服务器）构成完整的接入控制系统适合于802网络的接入控制3.3.4 以太网用户接入控制与管理以太网核心网交换机AAA服务器协议客户端AAA服务器AAA协议or802.1X 服务器端9/6/202214 PPP0E协议在以太网上运行PPP协议实现以太网单个用户到运营商之间的端端通信每个以太网站点与 PPPOE服务器之间似建立一条虚拟通道用户和PPPOE服务器之间进行PPP会话通过PP

8、POE可以实现对以太接入的单个用户进行接入认证、授权和记帐3.3.4 以太网用户接入控制与管理以太网核心网以太网交换机PPPoE服务器PPPoE协议虚拟拨号AAA 服务器9/6/202215用户隔离的必要性HUB组网无法隔离用户，不能作为以太网接入设备交换机无法隔离广播帧 （广播 帧带有个人重要信息，如MAC地址）如用普通交换机组网，不作任何限制时，用户之间彼此通信十分容易，这是接入网用户不希望的实现用户隔离的措施用VLAN交换机实现用户隔离 用户数量受限、处理能力下降使用接入专用交换机（硬件实现隔离） 此种设备市面上已有，但还较少3.3.5 接入用户的隔离接入端口上连端口VLAN9/6/20

9、2216以太网通常承载IP业务，典型的模型包括：IPOE（IP over Ethernet）IP Over Ethernet IIPPPOE（PPP over Ethernet） （IP over PPP over Ethernet）3.3.6 以太网接入协议模型9/6/2022173.3.6 以太网接入协议模型IPOEIP Over Ethernet II（IP Over MAC）IP Over IEEE802.3 （IP Over LLC） IP (IETF RFC 894) MAC (Ethernet II) PHYIP (IETF RFC 1042)LLC (IEEE802.2) MA

10、C (IEEE802.3/1985)PHY9/6/202218的接入控制模式可能会得到较好应用以太网接入控制设备（代替交换机）可能会受到设备制造商和运营商的关注集成： 用户接入控制 用户隔离 流量控制 3.3.7 应用趋势9/6/2022193.4.1 标准概要的PHY的MDI光纤P2P接入光纤P2MP接入铜缆长距离接入铜缆短距离接入的OAM的应用模式以太接入网9/6/202220 标准概要， 2004通过以太接入网 EAN，Ethernet for subscriber access networks第一公里以太网EFM ，Ethernet in the First Mile 已归入subs

11、criber access networks是一种典型的电信级接入的模式利用现有基础技术传送以太帧（PON，XDSL)将以太技术用于光接入网上将以太技术用于市话铜缆上对的标准的扩展：MAC层作了极少扩展(增加了OAM子层可选)增加了多种PHY层介质相关接口MDI的标准EFM只支持全双工链路9/6/202221的PHY的MDI三种PHY层介质相关接口MDI光纤上的P2P传输(P2Pfiber)光纤上的P2MP传输(P2MPfiber) 话音级铜缆上的P2P传输(P2Pcopper）注：P2P:点到点 P2MP：点到多点9/6/202222光纤P2P接入 P2Pfiber100BASE-BX10，

12、 1310/1550nm(上/下)1*SMF/10km100BASE-LX10 ， 1310nm2*SMF/10km1000BASE-BX10，1310/1490nm (上/下) 1*SMF/10km1000BASE-LX10，1310nm2*SMF/10km100Mbps单纤1Gbps单纤100Mbps双纤1Gbps双纤9/6/202223光纤P2MP接入 P2MPfiber1000BASE-PX10，1310/1490nm1*SMF/10km1000BASE-PX20，1310/1490nm1*SMF/20km标准距离= 10km长距离10Mbps=100Mbps距离 =2Mbps距离 =

13、2700m 2BASS-TL基于ITU-T G.991 (, Single-Pair High-Speed Digital Subscriber Line)速率可达2Mb/s，距离可达2700m可多线对捆绑数话不能同传 两者都是在一对市话铜线(single copper wire pair)上传输9/6/202225中带以太网新的铜线以太网标准通常还被称作中带以太网它有两种形式：基于VDSL的不对称/对称10Pass-TS基于增强型SHDSL物理层的对称2Base-TL10Pass-TS可以提供100Mbit/s左右的不对称速率50Mbit/s对称速率。2Base-TL原则上提供对称速率在27

14、003600m的距离上速率为，在更短的距离上速率为。如采用多线对捆绑方案能做到在短距离上8线对提供45Mbit/s的速率，在典型服务区范围内提供高达20Mbit/s的速率。故原来在两对线上用E1只能提供2Mbit/s，现在可以提供了。中带以太网现在正开始大步迈入商用，几乎全世界每个国家的传统运营商都在测试此新的技术。 9/6/2022269/6/2022279/6/202228点到多点（P2MP）的拓扑结构EFM同时也给出了EPON支持的点到多点（P2MP）的拓扑结构，其可通过单一splitter拓扑、树型结构拓扑以及混合介质拓扑这三种方式实现，分别如图 1、图 2和图 3所示。其中混合介质拓

15、扑方式结合了点到点（P2P）、P2MP的光连接和铜线链接。9/6/202229混合介质拓扑结构9/6/2022309/6/202231的OAMOAM（运行、管理和维护）Operations,Administration,and Maintenance为提供电信级管理，EFM定义了OAM功能使用OAM帧来传递管理信息提供了一种监控链路运行十分有用的机制链路测试故障定位故障通告（指示）故障修复与排错维护链路的正常运行 9/6/202232的应用模式用于接入主干线路，采用P2P光纤用于分散的驻地网的接入，采用P2MP光纤 用于对称业务的接入，采用P2P市话铜线（SHDSL)用于驻地网内部互连，采用P

16、2P市话铜缆（VDSL)9/6/202233的应用模式用于接入主干线路，高速接入 P2P光纤单/双光纤10/20Km100/1000Mbps 核心网OLTCPNONUOptical Network Units (ONUs)Optical Line Terminal (OLT)Customer Premises Equipment, (CPE)9/6/202234的应用模式用于分散CPN的接入（家庭，单位） P2MP光纤光纤 核心网OLTCPNONUCPNONU无源光分离器光纤Optical Network Units (ONUs)Optical Line Terminal (OLT)Customer Premises Equipment, (CPE)9/6/202235的应用模式用于对称业务接入（多用于单位） P2P市话铜缆，可捆绑使用，数话不能同传2700m2Mbps/对线 核心网2BASE-TL-O CPN2BASE-TL-R2BASE-TL PHY consists of two subtypes: 2BASE-TL-O (network end) 2BASE-TL-R (subscriber end).Customer Premises Equipment, (CPE)9/6/202236的应用模式用于CPN内部接入（多用于小区，酒店） P2P市话铜缆，7