IP接入網與以太網

PC機的普及和Web技術的出現使Inte.net迅猛發展，其應用范圍已經從IT界擴展到社會的各行各業。從電信業本身來看，現有的電信網的框架將從電路交換及其組網技術逐步轉向以分組交換特別是IP為基礎的新框架，電信網承載的業務將從以電話為主轉向以數據業務為主。寬帶化和IP化是核心網發展的趨勢，同時又是接入網發展的方向，并由此提出了IP接入網的概念。

　　根據IP接入網的特殊性，ITU－T對IP接入網定義如下：IP接入網是在IP用戶和IP業務提供者之間提供所需的對IP業務的接入能力的網絡實體的實現。IP接入網需要提供IP接入傳送功能、IP接入功能和IP接入網系統管理功能。接入傳送功能是與IP業務無關的，IP接入功能是指ISP的動態選擇、網絡地址翻譯、授權認證記帳等。

　　IP接入網中所蘊藏的巨大市場空間是各大網絡運營商關注的焦點，如何占領市場，如何在未來的競爭中立足，成為他們考慮的核心。因此，網絡運營商紛紛涉足IP接入市場，其所采用的技術也不盡相同，在各種寬帶IP接入技術中，以太網接入技術因其獨特的優勢，正以前所未有的速度得到應用。

在IP接入網中采用以太網技術

　　以太網，即Ethernet，既是一種計算機接入局域網絡的連接標準，又是一種網絡互聯設備數據共享的通訊協議。以太網采用具有沖突檢測的載波監聽多點接入CSMA/CD技術，主機只有在檢測到線路空閑時才能發送數據，如果檢測到沖突，即其它主機正在發送數據時，它會過一段時間再次試發送直至把數據發送出去。1990年9月，802.3i/10BASE－T標準正式通過，依靠新的10BASE－T中繼器、雙絞線介質（MAU）和NIC網絡接口卡，以太網得到廣泛應用。隨后，快速以太網、交換式以太網等技術的出現是以太網在局域網中占據了主導地位。千兆以太網技術和無碰撞全雙工光纖技術則進一步拓寬了以太網的應用范圍。以太網的普及性、高速的傳輸速度和低成本的特性使其成為事實上的局域網硬件和網絡連接的標準，而且隨著以太網技術的進一步成熟，以太網技術開始在城域網甚至廣域網中得到越來越多的應用。

　　以太網技術本身的優勢加上寬帶IP接入網發展的需求促進了以太網技術在IP接入網中的應用。由于以太網的幀格式和IP數據格式是一致的，用以太網傳輸IP數據業務，中間沒有任何格式轉換問題。隨著快速以太網、千兆以太網技術的發展，傳輸速率可提高到100Mbit/s、1Gbit/s、10Gbit/s。而光纖傳輸技術的進步使得千兆以太網在單模光纖上的無中繼傳輸距離可達100公里以上，各種速率的以太網不僅可以構成局域網也可以構成城域網甚至廣域網。利用現有光纖線路，用各種速率的以太網技術架構寬帶IP接入網，是一種經濟有效的方法。以太網接入方式協議棧

　　IP接入網局側連接到核心網或者IP城域網，其數據鏈路層可以采用ATM或在ATM層上承載其它協議，也可以直接采用以太網協議或者其它合適的數據鏈路層的技術。采用ATM便于直接與核心網上的ATM設備銜接，采用以太網協議則便于與IP城域網上的核心路由器銜接。IP接入網用戶側與用戶終端或用戶駐地網相連，其數據鏈路層協議多為PPP協議或以太網協議。PPP協議支持多協議和IP地址的動態分配，支持加密、認證、記賬等功能，但無法支持組播業務，適于撥號接入和ADSL接入等。以太網協議接口成本低，可擴展性好，支持組播業務，適于企業網、校園網、住宅小區、商務寫字樓等應用。在以太網接入中，用戶側采用的是以太網協議。

　　在IP接入網中采用以太網接入方式的協議棧，其用戶側用以太網接口與用戶相連，局側則采用ATM、幀中繼或者以太網的方式連到核心網或城域網。這種實現用戶接入的方式被稱為以太網接入，它可以充分利用現有以太網協議的優點，為用戶提供便捷高效的寬帶IP接入服務。

以太網接入解決方案

　　采用以太網技術為用戶提供寬帶接入，千兆到小區、百兆到大樓、十兆到家庭是普遍采用的一種模式，也可以是千兆到大樓、百兆到樓層、十兆入戶的方式。這種方案使用戶具有高速接入、平滑升級的能力，網絡運營商也可以降低施工建設和運行維護的成本。

　　國內眾多網絡運營商按照這種實施方案建設的寬帶IP接入網已經覆蓋國內許多城市，并繼續以驚人的速度蓬勃發展。

以太網接入的優點

　　從接入成本來看，ADSL利用銅制電話線傳輸數據，可以利用現有的銅線資源，但存在出線率的問題，網絡總成本不低。利用HFC網絡構建寬帶IP接入網，可以利用原有的HFC線路和機房，但是需要對其進行雙向改造，初期投資較大。另外由于HFC采用模擬頻分復用的方式傳輸，光網部分需要超線性激光器和大量的解調器，因而其設備費用昂貴。以太網接入可以利用已有的光網部分和新建小區的五類線資源，或者重新布線，但是無論是用戶終端設備還是用于接入的交換機設備，其價格都比ADSL和HFC設備的價格便宜得多，網絡建設和維護的費用也較低?？傮w而言，以太網接入方式在網絡成本上占有優勢。

　　從接入速率來看，ADSL可以達到下行8Mbit/s、上行1Mbit/s的傳輸速率，但是由于電話線線路質量參差不齊，實際應用中很難達到的這一傳輸速率。HFC作為接入網，其下行速率可以達到40Mbit/s，為光節點小區內用戶共享，上行最高可達2Mbit/s。由于每個光節點小區內的用戶數在1000或2000以內，即使只有小部分用戶使用IP接入服務，每個用戶擁有的帶寬依然很有限。以太網接入方式利用先進的路由器、交換機等設備將10Mbit/s、100Mbit/s甚至1Gbit/s的接口送到大樓、樓層和家庭，用戶可以獨享10Mbit/s甚至100Mbit/s的帶寬。另外，10Gbit/s以太網產品也陸續投放市場，以太網接入方式在傳輸速率上具有很好的可擴展性。

　　以太網接入可以充分利用以太網技術應用的優勢，為用戶提供靈活方便的寬帶接入。全球企事業單位的以太網用戶已達1億多，目前以每年3000萬的數目增長。對用戶而言，特別是原來的企業網或者校園網用戶而言，以太網是他們最為熟悉的組網技術，用戶很容易接受以太網接入的方式。目前流行的操作系統與以太網都有很好的兼容性，在這些操作系統上還有大量與以太網技術兼容的應用軟件可供使用。

　　以太網技術能夠支持多種拓撲結構和結構化布線，有利于接入網的施工建設。結構化布線有利于降低網絡建設的成本和縮短建設時間，從而促進以太網接入方式的推廣應用。

　　以太網技術當初就是針對IP網絡應用設計的，因此與IP有很好的適應性，有利于提高IP接入網的網絡利用率和對多業務的承載能力。

　　總之，在IP接入網中采用以太網技術，符合我國城市小區化聚居、人口密度高的特點，可以用較低的成本、較快的速度建設寬帶IP接入網絡，實現網絡管理、用戶服務選擇及用戶策略控制和網絡安全等功能，實現真正的寬帶接入。

以太網接入中若干問題的探討

　　在把當初以信息共享為目的的以太網技術用于多用戶環境的電信級接入時，需妥善解決用戶信息隔離的問題，這是達到接入網可運營的基本要求。具體可以通過采用物理隔離、VLAN等技術手段實現，以保證用戶信息的安全?；诙丝趧澐諺LAN的方式可以在邏輯上實現用戶信息的隔離，但是VLAN功能首先會增加網絡管理的負擔，并且端口之間物理信息通道依然存在，用VLAN實現信息隔離的安全性還有待驗證。端口物理隔離使不同用戶端口之間無法直接通信，來自不同用戶端口的信息的交互必須通過網絡側設備的轉接，可以較好地解決用戶信息隔離的問題。

　　寬帶IP接入網的網絡管理應具備對設備進行配置管理、故障管理、性能管理和安全管理的功能。IP接入網網管信息的傳輸應具有獨立的通道，以保證其可靠性。將以太網技術用于IP接入時對網絡管理的要求比用于計算機互聯的以太網有更高的要求，具體表現在對網管實時性、安全性、功能的完備性等方面。目前對以太網接入網的網管還沒有形成統一的規范的情況下，不利于技術的發展和應用，因此迫切需要制定一個相應的管理功能規范，為以太網接入的發展鋪平道路。

　　電信級IP接入網有一定的QoS要求，目前的以太網接入設備遵照IEEE802.1p標準，可以基于端口、MAC地址、IP地址和應用為業務設定優先級，提供一定的QoS保證。以太網接入方式所提供的QoS與電路方式相比，尚有不足。如何在IP接入網中更好的提供QoS保證，還有待進一步研究。

　　在信息產業部正在制定的《基于以太網技術的寬帶接入網》行業標準中，提出了基于以太網技術的寬帶接入網的網絡結構以及用戶側設備和局側設備應該具有的功能，為解決上述部分問題提供了方案。標準規定了“用戶側設備不同的UNI端口之間在物理層和MAC層是相互隔離的，即同一用戶側設備不同UNI端口之間的任何通信必須經過局側設備轉接”，解決了用戶信息的隔離的問題；規定了半雙工和全雙工方式下的流控方式；用DHCP和PPPoE進行IP地址的動態分配，以充分利用有限的IP地址資源；利用SNMP作為網絡管理的協議，規定用獨立的網管通道傳遞網管信息，實現集中網管，但是還沒有相應的網管功能的要求。