什么是以太网宽带访问？以太网宽带访问简介[详细]

什么是以太网宽带访问

以太网是1980年发的局域网技术. 由于它的易用性，低价格和高速度，它迅速成为局域网的主流. 随着千兆以太网（GbE）的成熟和10千兆以太网（10GbE）的出现，以及在光纤上低成本直接构建GbE和10GbE技术的成熟，以太网已开始进入城域领域网络和广域网. 如果接入网也采用以太网，它将形成从局域网，接入网，城域网到全都是以太网的广域网的结构. 使用与IP一致的统一以太网帧结构，网络之间的无缝连接，而无需在它们之间进行任何格式转换，将提高运营效率，简化管理并降低成本.

基于以太网技术的宽带接入网络由局端设备和用户设备组成. 中心局设备通常位于社区或商业建筑物中，而用户设备通常位于住宅建筑物中；中心局设备具有IP骨干网的接口，用户端设备提供与用户终端计算机相连的10,100BASe-T接口. 用户端设备与以太网交换机不同. 以太网交换机隔离单播数据帧，并且不隔离广播地址的数据帧. 用户端设备的功能仅仅是以太网帧的复用和解复用；中心局设备与路由器不同. ，路由器维护端口-网络地址映射表，而中心局设备维护端口-主机地址映射表. 用户端设备仅具有链路层功能，工作在多路复用器模式下，用户在物理层和链路层彼此隔离，以确保用户数据的安全. 中心局设备支持用户认证，授权和计费以及用户IP地址的动态分配，还具有汇总用户端设备网络管理信息的功能.

以太网是当前使用最广泛的LAN技术. 由于其简单，低成本，强大的可伸缩性以及与IP网络的良好集成，以太网技术的应用正从企业内部网络转移到公共电信网络领域. 以太网访问是指将以太网技术和集成布线相结合的公共电信网络的访问网络，直接为用户提供基于IP的多种服务的传输通道.

以太网技术的本质是两层媒体访问控制技术，该技术可以在5类线路上传输，也可以与其他访问媒体组合以形成各种宽带访问技术. 电话铜缆上的以太网和VDSL的结合形成了EoVDSL技术. 与无源光网络结合产生EPON技术；在无线环境中，它发展成为WLAN技术.

以太网访问中的主要技术问题

但是，由于访问网络是公共网络环境，因此其要求与诸如局域网之类的专用网络环境有很大不同. 它仅借用了用于本地以太网的帧结构和接口，并且其网络结构与工作原理完全不同. 由于以太网本质上仍然仍然是局域网技术，因此使用该技术来提供对公共电信网络的访问并建立可操作和可管理的宽带接入网络需要适当地解决一系列技术. 问题包括身份验证和计费以及用户管理，用户和网络安全性，服务质量控制，网络管理等.

身份验证和计费: 以太网作为一种局域网技术，没有身份验证和计费机制，而是将其用作可操作且可管理的用户访问方法，用户身份验证，授权和计费（AAA）.

AAA通常包括四个链接: 用户终端，AAA客户端，AAA服务器和计费软件. AAA Client和AAA Server之间的通信采用RADIUS协议. AAA服务器与计费软件之间的通信是内部协议. 在计费方面，根据业务方法的需要，可以考虑各种方法，例如持续时间，流量，频率，应用程序和带宽. 用户终端与AAA Client之间的通信方式通常称为“认证方式”，目前的主要技术如下

①PPPoE标准和设备已经成熟；承载数据和认证数据都需要通过PPPoE封装，对用户的控制力很强，但是网络性能和设备处理效率很低，很容易形成流量瓶颈. 设备价格高.

②DHCP+ WEB方法没有特殊的封装. 认证通过后，携带的数据可以直接转发. 网络性能和设备处理效率较高，但用户控制能力较弱；无论是否通过认证，IP地址都被占用. 此外，太高的身份验证级别会影响身份验证的效率，并给某些网络资源的安全性带来某些隐患.

③最近，IEEE 802.1x技术发展迅速. 这样，数据承载通道与认证通道分离，网络性能和设备处理效率更高. 认证通过后分配IP地址；认证效率较高；更重要的是，它以以太网为核心，实现相对简单，可以很好地与以太网设备集成，设备成本低. 简而言之，这三种方法各有特点，应根据具体应用条件进行合理选择.

用户和网络安全性: 用户和网络安全性是整个电信网络（尤其是数据通信网络）的主要问题. 在以太网接入网中，主要体现在用户通信信息的机密性，用户帐号和密码的安全性，用户IP地址的防盗，重要网络设备（如DHCP服务器）的安全性等.

在企业内部使用以太网技术时，不同的用户需要交换信息，这反映在设备中. 在传统的第2层以太网交换机中，单播帧和广播帧可以在不同端口之间进行通信. 当使用以太网技术提供公共电信网络访问时，由于不同用户之间的互不信任关系，有必要实现用户之间的两层隔离和三层受控互通. 这需要以太网交换机来实现端口隔离. 当前的主要方法是划分基于802.1q的VLAN，使用端口隔离芯片或实施其他专有技术（例如仅在此交换机上使用有效的VLAN或其他设置以达到端口隔离的目的，但不会改变802.1q的VLAN标签. ）

用户帐户和密码的安全性取决于相应信息的加密传输. 用户IP地址的防盗可以通过绑定机制来实现，例如将IP地址绑定到MAC地址和用户端口. 为了确保DHCP服务器的安全，应通过更改MAC地址申请IP地址来防止用户耗尽地址资源.

服务质量控制: 就服务质量（QoS）而言，以太网技术仅具有相对简单的机制，例如流控制和CoS（802.1p）. 为了提高服务质量，一方面，应保证网络上有足够的带宽. 另一方面，Diffserv的某些方法可以用作参考，例如整形，管制，分类，队列调度（例如WFQ和其他算法），拥塞控制（例如使用诸如WRED的算法）等. 确保通过以太网技术的服务质量是一个相对复杂的问题，需要进一步研究. 在这方面，当前的基本要求是能够限制用户的最大访问带宽.

网络管理: 由于传统的以太网主要用于企业内部，因此以太网交换机的网络管理功能通常较弱. 为了满足电信网络运营，维护和管理的需求，应该对设备的网络管理功能提出更全面的要求. 当前，以太网访问网络中的设备应支持基于SNMPv2的网络元素级别管理.

以太网接入技术发展的主要原则

以IP和以太网为代表的计算机网络技术以及以PSTN和ATM为代表的传统电信网络技术具有不同的特征，并且它们对网络性能的要求也应有所不同.

对于制造商和运营商而言，技术不应该用于技术，而市场和利益应该成为中心. 只有满足用户需求并适应市场需求，低成本，高效率的技术才能发挥生命力. 因此，以太网接入技术的发展应在保持以太网原有优势的基础上对设备进行改进，在不增加成本和降低性能的前提下扩展功能，并努力寻找技术，市场，效益，功能和性能. 带有成本的平衡点.

以太网技术应用的新进展

以太网技术是数据链路层的一种简单而有效的技术. 以它为核心，它与其他物理层技术结合在一起，形成一个以太网技术访问系统. EoVDSL方法结合了以太网技术和VDSL技术的特点，与ADSL和（5类线）以太网技术相比具有一定的潜在优势. WLAN技术的应用不断发展，EPON技术的研究与发展取得了积极的进展. 随着与“可操作性和可管理性”相关的关键技术问题的逐步解决，以太网技术接入系统将在宽带接入领域得到更广泛的应用.

同时，以太网技术的应用正在扩展到城域网领域. 在保持以太网原有优势的基础上，IEEE802.17 RPR技术引入或增强了自愈保护，优先级和公平算法，OAM等功能. 这是以太网技术的一项重要创新.

简而言之，由于其简单，低成本和易于扩展的优点，以太网技术已在用户桌面系统和企业内部网络中变得非常流行. 随着技术的发展和创新，其应用领域逐渐成为局域网，甚至扩展了广域网/骨干网，形成了基于IP /以太网的端到端无缝连接.

访问方法的比较

开始时，计算机使用数据通信网络进行通信和共享数据；此时，计算机网络基本上使用电信网络作为信息的载体. 例如，Internet通过电信网络中的X.25网络，DDN网络和数据帧中继网络传输IP数据包. 如今，以IP技术为核心的信息网络将成为网络的主体，信息传输和数据传输将成为网络的主要业务. 某些传统的电信服务也将在信息网络上开放，但其业务量仅占信息业务的比重. 一小部分. 作为宽带集成信息服务的承载平台，电信网络，计算机网络和有线电视网络在接入方法，用户成本和可提供的服务内容方面有所不同，应用范围也不尽相同. 因此，几种接入网在技术上也有显着差异.

电信网络

传统的电信网络已有一百多年的历史. 它拥有庞大且良好的用户群. 它使用的传输技术已从公用电话网络的原始调制解调器，DDN和ISDN转换为ADSL. 尽管如此，在电信网络中通常用于用户的访问方法仍然是Modem. Modem的最大传输速率仅为56kb / s. 它不是宽带访问方法，远不能满足网络用户的需求. 为了在传统电信网络平台上传输宽带服务并增加数据流量，电信公司已经在网络上相继应用了DDN，ISDN和其他技术. 但是，这些技术的传输速率远远不能满足用户的需求. 因此，近来，ADSL技术在电信网络平台上得到了广泛的应用，以增加数据流量，并为电信部门未来开发宽带服务铺平道路. ADSL技术可以提供基于ATM的各种应用服务. 宽带IP接入的需求增长迅速，ADSL接入已成为宽带Internet接入的新方法. 由于ADSL仍保持其原始系统和结构，其前端设备DSLAM提供ATM接口，因此最终需要通过路由器连接到Internet才能实现Internet访问.

ADSL接入的优点是可以使用现有的本地电话网和电话交换局的机房，而无需进行的网络改造，从而大大降低了建设和维护成本，并且电话业务不会受到影响. 任何影响，因此可以将ADSL的使用连接到网络，而不会影响电话的使用.

ADSL访问的缺点是它要求高质量的线路. 当线路质量不高时，很难促进使用. ADSL的实际速度还受用户与电话分支之间的电话线长度以及电话线质量的影响； ADSL系统在建筑物内外均采用非屏蔽双绞线，抗天气干扰能力差；其带宽可扩展性的潜力不大. 因此，ADSL不能满足未来对接入速度不断增长的需求，只能成为过渡性产品，用于要求较低的老社区中单用户宽带接入的转型.

计算机网络

计算机以太网是当前使用最广泛的局域网传输方法. 通用协议已从IEEE802.3 10Base-T更改为快速以太网100Base-T. 它通过双绞线和传输设备使用基带传输. （路由器，交换机等），实现10M / 100M / 1Gb / s网络传输，具有广泛的应用和成熟的技术. 从最初在同轴电缆上共享10Mb / s，到现在的双绞线和光纤传输技术和交换技术已发展到目前的100Mb / s或什至1Gb / s. 以太网技术已经成熟，结构简单，稳定可扩展，便于网络升级. 同时，可以相对容易地实现实时监控和智能财产管理，可以提供智能化，信息化的办公和家庭环境，以满足不同层次人们的信息需求. 目前，全球80％至90％的企业用户使用以太网访问，这已成为企业用户的主要访问方法. 使用以太网作为企业和机构的访问方法的主要原因是现有的网络基础以及长期的经验和知识，并且所有流行的操作系统和应用程序也都与以太网兼容. 由于计费，质量，寻址，管理，安全性，访问成本和隐私等多种因素，作为公共网络访问方法的以太网需要进一步改进. 以太网技术的固有机制无法提供端到端的分组延迟，分组丢失率和带宽控制功能，并且难以支持实时服务的服务质量. 同时，以太网无法提供故障位置以及多用户共享节点和网络位置. 必要的帐单统计信息；此外，由于家庭住所通常分散并且以太网访问的成本相对较高，因此家庭宽带访问通常很少使用构造以太网的方法. 对于城市地区，如果采用以太网接入解决方案，则需要重新实现数据网络结构的布线，这对于城市地区的普通用户来说是不可接受的. 因此，传统的以太网必须平稳地转换为公共接入网络.

有线电视网络

在我国，由于同轴电缆家庭入门率很高，充分利用这一资源发展互联网接入服务是有线电视运营的发展方向. 使用电缆调制解调器技术在HFC上传输IP数据服务的应用将迅速发展，成为互联网访问的强大竞争者. 在HFC上传输IP数据的主要设备是电缆调制解调器终端系统CMTS和电缆调制解调器CM. 其中，CMTS通常位于有线电视网络的前端，并提供与公共网络节点（如ATM交换机或路由器）的接口. CM位于用户的家中，并提供与用户计算机的接口. CMTS和CM之间的通信不同于普通的调制解调器和以太网. 普通调制解调器之间的通信是点对点，的通信，以太网卡之间的通信是共享总线，半双工，CMTS和CM之间的通信是点对多点，全双工，任何CM之间的通信必须通过CMTS完成. 在HFC上，传输IP数据的点对多点系统存在多路访问问题，解决方案主要是使用时分多路访问（TDMA）.

当前，CMTS和CM之间的信息传输模式是: 下行链路是广播模式，而上行链路是TDMA模式. 在下游方向，CMTS发送一个特定的CM数据帧，其中包含标识CM的信息. 因此，只有符合标识符的CM才会继续处理数据帧，而其他CM则会丢失数据帧. 在上行方向上，该信道被划分为连续的时间片段，CMTS通知下行链路信道中的所有CM在哪个上行链路信道的时间段中哪个CM可以发送数据帧，因此CM在可用时间内发送数据帧根据CMTS的期限. 目前，在HFC上传输数据的设备采用的大多数标准是MCNS / DOCSIS 1.0 / 1.1，其中一些使用DVB / DAVIC ETS300 800，这使得不同制造商的CMTS和CM无法相互通信. 从发展趋势来看，特定于制造商的标准将逐渐消失. DOCSIS标准可以为不同的电缆调制解调器提供互操作性，并将成为主要标准.

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