【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 0Gbps 。Gbit/s 速率的EPON 系統(tǒng)也常被稱為 GEPON。GEPON 系統(tǒng)的關(guān)鍵問題和技術(shù)1．GEPON 系統(tǒng)采用 WDM 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)單纖雙向（三向）傳輸。數(shù)據(jù)下行用 1490nm、上行用1310nm；CATV 用 1550nm。寬帶網(wǎng)絡(luò)需求分析及解決方案 第 13 頁 共 50 頁 1490nmCATV1550nm1310nmOLTONU為了分離同一根光纖上多個(gè)用戶的來去方向的數(shù)據(jù)信號(hào)及 CATV 信號(hào)，下行數(shù)據(jù)流采用廣播技術(shù)，采用 WDM 技術(shù)與 CATV 下行信號(hào)復(fù)用；上行數(shù)據(jù)流采用 TDMA 技術(shù)。，如下圖所示：ONU1ONU2ONU3終端用戶終端用戶 1終端用戶終端用戶 2終端用戶終端用戶 3OLT在 ONU 注冊(cè)成功后分配一個(gè)唯一的 LLID（logical link identification） ；在每一個(gè)分組開始之前添加一個(gè) LLID，替代以太網(wǎng)前導(dǎo)符的最后兩個(gè)字節(jié)；ONU 接收數(shù)據(jù)時(shí)，僅接收符合自己的 LLID 的幀或廣播幀。數(shù)據(jù)上行采取 TDMA 方式，如下圖所示：ONU1ONU2ONU3終端用戶終端用戶 1終端用戶終端用戶 2終端用戶終端用戶 3OLT任一時(shí)刻只能有一個(gè) ONU 發(fā)送上行信號(hào)，系統(tǒng)才能正常工作；不同的 ONU 分配不同的寬帶網(wǎng)絡(luò)需求分析及解決方案 第 14 頁 共 50 頁 時(shí)隙，輪流發(fā)送上行數(shù)據(jù)；每個(gè) ONU 發(fā)送上行數(shù)據(jù)的時(shí)隙可以是動(dòng)態(tài)的，時(shí)隙的大小和多少在宏觀上表現(xiàn)為帶寬的大??；分配的時(shí)隙（通過測(cè)距技術(shù)）補(bǔ)償了各個(gè) ONU 距離的差距，避免了各個(gè) ONU 之間的碰撞。測(cè)距技術(shù)是 TDMA 方案中的一個(gè)關(guān)鍵問題。它實(shí)質(zhì)上是上行信號(hào)的同步問題。由于各ONU 距 OLT 的光纖路徑不同和各 ONU 元器件的不一致性造成 OLT 與各 ONU 間的環(huán)路時(shí)延不同，而且由于環(huán)境溫度的變化和器件老化等原因，環(huán)路延時(shí)也會(huì)發(fā)生不斷的變化。因此必須引入測(cè)距技術(shù)對(duì)上述原因引發(fā)的時(shí)延差異進(jìn)行補(bǔ)償，以確保不同 ONU 所發(fā)出的信號(hào)能夠在 OLT 處準(zhǔn)確地按時(shí)隙復(fù)用在一起，避免由于上行時(shí)隙間的不同步而導(dǎo)致在 OLT 上發(fā)生信號(hào)碰撞的現(xiàn)象。GEPON 中采用的同步技術(shù)是絕對(duì)時(shí)標(biāo)(ATS)技術(shù)，包括 ATS 的插入和提取等。 OLT 有一個(gè)本地時(shí)鐘計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器對(duì)時(shí)間顆粒計(jì)數(shù)。當(dāng) OLT 發(fā)送 MPCP 幀時(shí)，它就將本地時(shí)鐘計(jì)數(shù)器的值，即絕對(duì)時(shí)鐘插入到其時(shí)間標(biāo)簽域中。ONU 中也有一個(gè)本地時(shí)鐘計(jì)數(shù)器。這個(gè)計(jì)數(shù)器也是對(duì)時(shí)間顆粒計(jì)數(shù)。但是。ONU 無論何時(shí)接收到 OLT 發(fā)送的 MPCP 幀，就要將這個(gè)幀所攜帶的新的時(shí)間標(biāo)簽值來刷新自己的本地時(shí)鐘計(jì)數(shù)器的值。當(dāng) ONU 發(fā)送MPCP 幀時(shí)，它也要將自己的時(shí)鐘計(jì)數(shù)器的值映射到時(shí)間標(biāo)簽域中。OLT 將對(duì)接收到的 ONU的時(shí)間標(biāo)簽進(jìn)行檢查。時(shí)間標(biāo)簽測(cè)距法就是通過時(shí)間標(biāo)簽在 OLT 與 ONU 之間的傳遞，計(jì)算接收的時(shí)間標(biāo)簽值和 OLT 本地時(shí)鐘的之間的差來得到 ONU 的 RTT 值。OLT 只要接收到了 ONU的 MPCP 幀，就要進(jìn)行測(cè)距，利用時(shí)間標(biāo)簽法進(jìn)行測(cè)距的原理如下圖所示：圖中 TR 為 ONU 總的響應(yīng)時(shí)間，TDOWN 為下行傳輸延時(shí)，TUP 為上行傳輸延時(shí)，TWAIT為 ONU 接收到 OLT 的 MPCP 消息(一般為 GATE 消息)到發(fā)送窗口開始之間的等待時(shí)間。OLT在本地時(shí)間為 to 時(shí)，給 ONU 發(fā)送一個(gè) MPCP 幀，它攜帶的時(shí)間標(biāo)簽值為 TS=to。經(jīng)過 TDOWN時(shí)間的傳輸延時(shí)后，這個(gè) MPCP 幀到達(dá) ONU。ONU 將本地時(shí)間計(jì)數(shù)器的值更新為 to，然后就等待。等待 TWAIT 時(shí)間后，這個(gè) ONU 的發(fā)送窗口開始了，它就發(fā)送數(shù)據(jù)和 MPCP 幀，并將本寬帶網(wǎng)絡(luò)需求分析及解決方案 第 15 頁 共 50 頁 地時(shí)鐘計(jì)數(shù)器的值 t1 插入到 MPCP 幀的時(shí)標(biāo)域。ONU 發(fā)出的 MPCP 幀經(jīng)過 TUP 時(shí)間的傳播延遲后到達(dá) OLT。 GEPON 中的 TDMA 技術(shù)面臨著上行信號(hào)的突發(fā)發(fā)送和接收的問題。由于不同的 ONU 到達(dá)OLT 的距離不相等，以及每一個(gè) ONU 的光模塊發(fā)出的光信號(hào)的強(qiáng)度不同，造成了 OLT 的接收機(jī)接收到的信號(hào)功率在每一個(gè)時(shí)隙都不相同，導(dǎo)致 OLT 容易產(chǎn)生誤判。為了解決 OLT 誤判的問題，要求 OLT 動(dòng)態(tài)調(diào)整判決電平，如圖所示： 　　由于 GEPON 下行是一個(gè)共享網(wǎng)絡(luò)，因此用戶安全也是 GEPON 中比較受到關(guān)注的一個(gè)問題。如圖 4 所示，為了確保用戶數(shù)據(jù)的安全，目前主要采用兩種方式，一種是為每個(gè) ONU分配唯一的 LLID，另外一種是采用 AES128 加密技術(shù)對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，ONU 將定時(shí)產(chǎn)生新的密鑰，并發(fā)送到 OLT，OLT 根據(jù)一定算法將 ONU 產(chǎn)生的密鑰轉(zhuǎn)換成真正的加密圖樣，對(duì)下行數(shù)據(jù)流進(jìn)行加密。 問題和 DBA 技術(shù) 寬帶網(wǎng)絡(luò)需求分析及解決方案 第 16 頁 共 50 頁 　　由于以太網(wǎng)中的數(shù)據(jù)流具有很強(qiáng)的突發(fā)性，如果采用靜態(tài)的帶寬分配方案，就會(huì)產(chǎn)生帶寬利用率低下或帶寬分配不公平的現(xiàn)象。因此，為提高帶寬利用率，在 GEPON 中采用動(dòng)態(tài)的帶寬分配機(jī)制。采用 DBA 的好處在于不但可以提高帶寬利用率，還可以采用帶寬調(diào)度算法來保證某些優(yōu)先級(jí)高的業(yè)務(wù)的 QoS。DBA 能確保用戶所簽訂的服務(wù)等級(jí)合同(包括最小帶寬、最大帶寬和延時(shí)敏感性)得到公平的執(zhí)行。在簽訂 SLA 時(shí)可以規(guī)定業(yè)務(wù)和用戶的優(yōu)先級(jí)。高優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)或用戶可以優(yōu)先獲得網(wǎng)絡(luò)資源。在確保所有的業(yè)務(wù)或者用戶的最小帶寬得到保障的情況下，可以動(dòng)態(tài)地分配剩余帶寬，供突發(fā)性較強(qiáng)的業(yè)務(wù)使用。 技術(shù) MPCP 是一種多點(diǎn)控制協(xié)議，指明了 OLT 和 ONU 之間的控制機(jī)制，如下圖所示： 控制網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)導(dǎo)入過程，即 ONU 的注冊(cè)過程；給終點(diǎn)站(ONU)分配帶寬；詢問來自終點(diǎn)站(ONU)的帶寬請(qǐng)求通過采用 ACE 的 GEPON 系統(tǒng)構(gòu)建了一個(gè)可運(yùn)營、穩(wěn)定可靠的有線雙向網(wǎng)絡(luò)后，便可以逐步建立一些雙向業(yè)務(wù)系統(tǒng)，開展形式多樣的雙向業(yè)務(wù)，發(fā)展用戶，創(chuàng)造收入。PPPOE 技術(shù)全稱是 Point to Point Protocol over Ether（基于局域網(wǎng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊協(xié)議），即基于以太網(wǎng)的 PPP 技術(shù)協(xié)議，這個(gè)協(xié)議是為了滿足越來越多的寬帶上網(wǎng)設(shè)備( 即 ADSL , 無線等 )和越來越快的網(wǎng)絡(luò)之間的通訊而最新制定開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)，它基于兩個(gè)廣泛接受的標(biāo)準(zhǔn)即：局域網(wǎng) Ether 和 PPP 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)撥號(hào)協(xié)議。對(duì)于最終用戶來說不需要用戶了解比較深的局域網(wǎng)技術(shù)只需要當(dāng)作普通撥號(hào)上網(wǎng)就可以了，對(duì)于服務(wù)商來說在現(xiàn)有局域網(wǎng)基礎(chǔ)上不需要花費(fèi)巨資來做大面積改造，設(shè)置 IP 地址綁定用戶等來支持專線方式。這就使得 PPPoE 寬帶網(wǎng)絡(luò)需求分析及解決方案 第 17 頁 共 50 頁 在寬帶接入服務(wù)中比其他協(xié)議更具有優(yōu)勢(shì)。因此逐漸成為寬帶上網(wǎng)的最佳選擇。 PPPoE 的實(shí)質(zhì)是以太網(wǎng)和撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)之間的一個(gè)中繼協(xié)議，他繼承了以太網(wǎng)的快速和 PPP 撥號(hào)的簡(jiǎn)單，用戶驗(yàn)證，IP 分配等優(yōu)勢(shì)。 與傳統(tǒng)的接入方式相比，PPPOE 具有較高的性能價(jià)格比，它在包括小區(qū)組網(wǎng)建設(shè)等一系列應(yīng)用中被廣泛采用，目前流行的寬帶接入方式 adsl 就使用了 pppoe 協(xié)議。 　　Modem 接入技術(shù)面臨一些相互矛盾的目標(biāo)，既要通過同一個(gè)用戶前置接入設(shè)備連接遠(yuǎn)程的多個(gè)用戶主機(jī)，又要提供類似撥號(hào)一樣的接入控制，計(jì)費(fèi)等功能，而且要盡可能地減少用戶的配置操作。 PPPOE 的目標(biāo)就是解決上述問題，1998 年后期問世的以太網(wǎng)上點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議（PPPoverEther）技術(shù)是由 Redback 網(wǎng)絡(luò)公司、客戶端軟件開發(fā)商 RouterWare 公司以及 World 子公司 UUNET Technologies 公司在 IETFRFC 的基礎(chǔ)上聯(lián)合開發(fā)的。通過把最經(jīng)濟(jì)的局域網(wǎng)技術(shù)－以太網(wǎng)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議的可擴(kuò)展性及管理控制功能結(jié)合在一起，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商和電信運(yùn)營商便可利用可靠和熟悉的技術(shù)來加速部署高速互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。它使服務(wù)提供商在通過數(shù)字用戶線、電纜調(diào)制解調(diào)器或無線連接等方式，提供支持多用戶的寬帶接入服務(wù)時(shí)更加簡(jiǎn)便易行。同時(shí)該技術(shù)亦簡(jiǎn)化了最終用戶在選擇這些服務(wù)時(shí)的配置操作。PPPOE 具備了以上這些特點(diǎn)，所以成為了當(dāng)前寬帶接入的主流接入?yún)f(xié)議。RADIUS 技術(shù)AAA 和 Radius 概述　　AAA 是驗(yàn)證授權(quán)和記賬 Authentication,Authorization,and Accounting 的簡(jiǎn)稱。它是運(yùn)行于 NAS 上的客戶端程序，它提供了一個(gè)用來對(duì)驗(yàn)證、授權(quán)和記賬這三種安全功能進(jìn)行配置的一致的框架。AAA 的配置實(shí)際上是對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的一種管理，這里的網(wǎng)絡(luò)安全主要指訪問控制，包括哪些用戶可以訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，具有訪問權(quán)的用戶可以得到哪些服務(wù)，如何對(duì)正在使用網(wǎng)絡(luò)資源的用戶進(jìn)行記賬。下面簡(jiǎn)單介紹一下驗(yàn)證, 授權(quán),記賬的作用?！　?驗(yàn)證(Authentication): 驗(yàn)證用戶是否可以獲得訪問權(quán)可以選擇使用 RADIUS 協(xié)議　　 授權(quán)(Authorization) : 授權(quán)用戶可以使用哪些服務(wù)　　 記賬(Accounting) : 記錄用戶使用網(wǎng)絡(luò)資源的情況　　 AAA 的實(shí)現(xiàn)可采用 RADIUS 協(xié)議 RADIUS 是 Remote Authentication Dial In User Service 的簡(jiǎn)稱原來的初衷是用來管理使用串口和調(diào)制解調(diào)器的大量分散用戶?，F(xiàn)在已經(jīng)寬帶網(wǎng)絡(luò)需求分析及解決方案 第 18 頁 共 50 頁 遠(yuǎn)不止這些應(yīng)用了Radius 應(yīng)用介紹RADIUS 業(yè)務(wù)復(fù)合典型的 client/server 模型。路由器或 NAS 上運(yùn)行的 AAA 程序?qū)τ脩魜碇v為服務(wù)器端，對(duì) RADIUS 服務(wù)器來講是作為客戶端。RADIUS 通過建立一個(gè)唯一的用戶數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)用戶名用戶的密碼來進(jìn)行驗(yàn)證。 存儲(chǔ)傳遞給用戶的服務(wù)類型以及相應(yīng)的配置信息來完成授權(quán)。當(dāng)用戶上網(wǎng)時(shí)路由器決定對(duì)用戶采用何那種驗(yàn)證方法。下面介紹兩種用戶與路由器之間(本地驗(yàn)證)的驗(yàn)證方法 CHAP 和 PAP。PAP ( Password Authentication Protocol )： 用戶以明文的形式把用戶名和他的密碼傳遞給路由器，NAS 根據(jù)用戶名在 NAS 端查找本地?cái)?shù)據(jù)庫，如果存在相同的用戶名和密碼表明驗(yàn)證通過,否則表明驗(yàn)證未通過CHAP Challenge Handshake Authentication Protocol：當(dāng)用戶請(qǐng)求上網(wǎng)時(shí)，路由器產(chǎn)生一個(gè) 16 字節(jié)的隨機(jī)碼給用戶，用戶端得到這個(gè)包后使用自己獨(dú)用的設(shè)備或軟件對(duì)傳來的各域進(jìn)行加密，生成一個(gè) response 傳給 NAS， NAS 根據(jù)用戶名在 NAS 端查找本地?cái)?shù)據(jù)庫，得到和用戶端進(jìn)行加密所用的一樣的密碼。然后根據(jù)原來的 16 字節(jié)的隨機(jī)碼進(jìn)行加密，將其結(jié)果與 Response 作比較，如果相同表明驗(yàn)證通過，如果不相同表明驗(yàn)證失敗?！　∪绻脩襞渲昧?RADIUS 驗(yàn)證，而不是上面所采用的本地驗(yàn)證，過程略有不同。 * 在端口上采用 PAP 驗(yàn)證　　用戶以明文的形式把用戶名和他的密碼傳遞給路由器，路由器把用戶名和加密過的密碼放到驗(yàn)證請(qǐng)求包的相應(yīng)屬性中，傳遞給 RADIUS 服務(wù)器，根據(jù) RADIUS 服務(wù)器的返回結(jié)果來決定是否允許用戶上網(wǎng)。* 在端口上采用 CHAP 驗(yàn)證　　當(dāng)用戶請(qǐng)求上網(wǎng)時(shí)，路由器產(chǎn)生一個(gè) 16 字節(jié)的隨機(jī)碼給用戶，用戶端得到這個(gè)包后使用自己獨(dú)有的設(shè)備或軟件對(duì)傳來的各域進(jìn)行加密，生成一個(gè) response 傳給 NAS。 NAS 把傳回來的 CHAP ID 和 Response 分別作為用戶名和密碼，并把原來的 16 字節(jié)隨機(jī)碼傳給RADIUS 服務(wù)器，RADIU 根據(jù)用戶名在 NAS 端查找數(shù)據(jù)庫，得到和用戶端進(jìn)行加密所用的一樣的密碼，然后根據(jù)傳來的 16 字節(jié)的隨機(jī)碼進(jìn)行加密，將其結(jié)果與傳來的 Password 作比較，如果相同表明驗(yàn)證通過，如果不相同，表明驗(yàn)證失敗Radius 協(xié)議簡(jiǎn)介寬帶網(wǎng)絡(luò)需求分析及解決方案 第 19 頁 共 50 頁 RADIUS 協(xié)議的認(rèn)證端口 1812 計(jì)費(fèi)端口 1813。由于 TCP 是必須成功建立連接后才能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪@種方式在有大量用戶使用的情況下實(shí)時(shí)性不好 RADIUS 承載在 UDP 上所以 RADIUS 要有重傳機(jī)制和備用服務(wù)器機(jī)制。寬帶網(wǎng)絡(luò)需求分析及解決方案 第 20 頁 共 50 頁 六、小結(jié) NatShell 了解，對(duì)于廣電運(yùn)營商來說，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備只是發(fā)展用戶的必要手段,因此效能及穩(wěn)定性都需要并重。所以我們的產(chǎn)品采用最強(qiáng)效的雙核 64 位處理器，提供各類需要的功能，高效的運(yùn)算處理能力以及產(chǎn)品穩(wěn)定性。再加上歷經(jīng)不同應(yīng)用測(cè)試改善的軟件，提供最穩(wěn)定的功能，讓運(yùn)營商可以專心于業(yè)務(wù)開發(fā)，不用再為技術(shù)支持而傷腦筋。同時(shí)，我們的產(chǎn)品也強(qiáng)調(diào)容易管理。中文配置畫面、遠(yuǎn)端 WEB 管理功能，以及及時(shí)迅速的技術(shù)支持，都讓讓運(yùn)營商安心地收取用戶的月費(fèi)，不再怕訴怨的發(fā)生了。運(yùn)行本套系統(tǒng)，用戶基本無投訴，網(wǎng)絡(luò)速度有極大提高，ARP 等攻擊也完全不會(huì)再出現(xiàn)，網(wǎng)管人員的管理工作大大減輕。而且本套系統(tǒng)具備完善的權(quán)限管理功能,可以根據(jù)不同的管理員分配不同的權(quán)限。寬帶網(wǎng)絡(luò)需求分析及解決方案 第 21 頁 共 50 頁 七、本方案中用到的產(chǎn)品介紹 5000 系列 PPPOE 網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品簡(jiǎn)介　 針對(duì)廣電