用以太网技术实现FTTB宽带IP接入

在因特网高度发展的今天，上网已迅速成为人们日常生活内容的一部分，但上网速度慢的呼声日益升级，如何为用户提供高速上网通道，是摆在我们面前迫切需要解决的问题。目前，固定方式接入因特网的方式主要有拨号接入、ＡＤＳＬ接入、Ｃａｂｌｅ Ｍｏｄｅｍ接入等方式。拨号接入包括通过普通电话线或通过ＩＳＤＮ电话线的接入。最高接入速率分别为５６Ｋ和１２８Ｋ。接入距离可达１０公里。



　　ＡＤＳＬ的最大特点是无须改动现有铜缆网络设施就能提供宽带业务并有服务等级保证和ＶＰＮ功能。其不足之处主要包括对线对的苛刻要求，目前国内双绞线只有不到１０％的线对可以开ＡＤＳＬ；用户端ＡＤＳＬ Ｍｏｄｅｍ的安装比较复杂，价格也较高等。


　　电缆调制解调器（Ｃａｂｌｅ Ｍｏｄｅｍ）依赖于有线电视网。通过Ｃａｂｌｅ Ｍｏｄｅｍ访问因特网，不需要拨号和登录过程；数据传输速率与ＡＤＳＬ相当。但Ｃａｂｌｅ Ｍｏｄｅｍ也存在一些问题，如原来的单向ＣＡＴＶ网络需要改造为双向网络；用户端Ｃａｂｌｅ Ｍｏｄｅｍ的安装比较复杂，且价格高等。
　　对于目前被认为是主流宽带接入技术的ｘＤＳＬ和Ｃａｂｌｅ Ｍｏｄｅｍ，均存在有下列问题：原有网络需要改造、价格高、用户侧设备复杂、维护成本高。这些方案都是从发达国家提出的，针对中国实际情况，有没有更适合中国国情的更经济、更成熟的接入方案呢？


　　目前，国内各大城市光纤用户接入网建设已进入ＦＴＴＢ和ＦＴＴＺ阶段，在ＦＴＴＨ未成熟前，这"最后几百米"仍需利用电缆来解决。接入网最后是"一公里"、"几百米"，还是"一百米"，对于中国的普通住宅用户和大型写字楼，应该说是"一百米"，而这"一百米"正好是以太网通过５类电缆所能达到的距离。
　　光纤到用户（ＦＴＴＨ）是宽带接入的目标，建设一个能够顺利过渡到ＦＴＴＨ的ＦＴＴＢ（光纤到大楼）接入网，对于中国来说，可以节省大量建设费用。在ＩＰ技术得到蓬勃发展的今天，建设一个纯ＩＰ的ＦＴＴＢ网络也是潮流所趋。ＦＴＴＢ宽带接入技术非常适合我国特有的国情，这是因为：


　　１．城市人口几乎８０％以上的人群居住在公寓单元套房中，各居民小区相对集中，这与国外经济发达国家中产阶级以上人群都居住在自己的别墅，相距较远有根本区别，而这种差异在今后几十年内不可能发生根本改变，因而象国外流行的宽带接入技术ｘＤＳＬ等在国内由于目前成本较高推广较难。


　　２．我国的大部分中小公司都集中在写字楼内办公，一个写字楼内可能有几十甚至上百家公司。这些公司的高速上网的要求更为迫切。


　　３．在前期建设电话网时，中国电信公司等已经敷设了大量的光缆到小区和楼道。在这个基础上再建设ＦＴＴＢ，把光纤从小区或楼道通过采用成熟的技术（如以太网技术），用电缆引入到家庭，其建设成本将会很低。


　　４．我国的上网人群目前大多集中在大中城市的具备大专学历以上的人群中，而这部分人群的收入水平较低。因此国内的ＩＳＰ就必须提供低消费高带宽接入方案。



ＦＴＴＢ 接入方式


　　图１为ＦＴＴＢ宽带ＩＰ网络的结构图。从边缘路由器到小区中心采用单模光纤，从小区中心到楼道接入设备可以采用单模光纤（利于顺利过渡到ＦＴＴＨ）或多模光纤。从楼道接入设备到家庭采用５类电缆（ＵＴＰ ５）。


　　目前，对于我国发达地区的大中城市（大部分上网人员集中在这些城市），城域网（ＭＡＮ）和光纤到小区已经基本建成，并有大量的小区建设有局域网。对于已经有局域网的小区，布线是现成的；对于没有局域网的小区，要建设一个局域网，其成本也是非常低的。所以采用ＦＴＴＢ方式用以太网实现最终一百米铜线接入的方案是一种低成本的，能解决大部分人员上网要求的，成熟的方案。



实施方案


　　１．组建宽带ＩＰ城域网。城域网可以采用路由交换机组建纯ＩＰ网络，或采用ＡＴＭ作为骨干网，用具有ＡＴＭ接口的边缘路由器接入小区网络。为了保证足够的带宽，城域网到小区的接口以千兆以太网接口为佳，也可以采用多个１００Ｍ以太网接口作为中继。


　　２．建设小区以太网网络。将５～１０幢多层住宅楼（５００－１０００户）组成一个信息化小区，每两个住宅单元（２４户左右）组成一个楼道接入点，从城域网将光纤引至信息化小区中心，信息化小区中心到楼道接入点用光纤或电缆连接，从楼道接入点至用户室内用５类布线系统。小区中心安装一台千兆以太网交换机，配置有一个千兆单模以太网光口和２４个百兆以太网光口。在楼道安装快速以太网交换机，配置有一个百兆以太网光口和２４个十兆以太网电口。如图２所示。按此方式组成的网络，可为用户提供１０Ｍ的上网通道。


　　３．开设各种服务。拥有了高速的上网通道后，网上信息缺乏将成为网民们抱怨的重点。因此必须配套建设，提供各种类型的服务。ＶＯＤ（按需电视）、ＫＯＤ（按需卡拉ＯＫ）在ＩＰ网络上已经非常成熟。吸引商场进网开展网上导购并进一步实现网上购物，应该非常具有吸引力。



技术方案


　　对于小区网络，是否可以采用通用的以太网交换机就可以组网呢？答案是否定的。因为以太局域网作为一种传统的局域网技术，它的应用一般局限于一个企业、校园或办公大楼内，实现多用户共享各种设备资源和软件资源。它的产生和应用都是基于网络内部的资源共享，完成网络内部计算机与计算机之间的快速可靠通信，它在传统上是一种工作组内部的计算机网络，其主要特点是实现工作组内计算机之间的高速通信。这种技术要应用到住宅小区的网络建设，还存在很多需要解决的问题：


　　（１）住宅小区网络的特点是住宅小区内部，家庭之间的计算机不需要进行内部通信；如果允许内部通信，则安全性问题和计费问题就变得非常复杂；


　　（２）住宅小区内的网络设备的环境条件比较差，大部分设备将放置在室外或楼道；


　　（３）楼道接入设备的供电问题及其安全问题；


　　（４）由于家庭用户对计算机网络的维护能力差，所以需要考虑设备的自动测试、自动诊断等功能；


　　（５）目前国际上对局域网用户的计费问题考虑得很少，而作为以太网到家庭的住宅小区的网络建设，则必须考虑计费的合理性。那么什么样的设备可以满足要求呢？信息化小区中网络设备应该具有下列特点或功能：


　　１．系统的稳定性。网络中的以太网交换设备，特别是安装于ＢＡＮ点的设备，必须具备性能稳定、低功耗、适应室外的工作条件等特点。


　　２．安全性。需要有效的手段防止小区内部计算机用户之间的恶意攻击和小区外部网络对小区网络用户计算机的恶意攻击。需要有效的手段防止小区内部和外部计算机用户对网络设备的恶意攻击和配置。


　　为了有效地达到这一目的，设备必须：（１）用户端口间不可交换。为了解决网络内部的安全性问题，需要通过特殊的ＶＬＡＮ来实现网络内部各用户间不允许交换。整个小区内每个用户一个ＶＬＡＮ。（２）带外配置。通过其他专有的网络，如电话网（ＰＳＴＮ）或分组交换网或物理上与城域网完全隔离的ＩＰ网，实现系统的带外配置和管理。


　　３．可管理性。应配备完善的管理系统，实现异地配置和管理；多个小区的集中配置和管理；能配置和管理到每个物理端口；故障的自动定位、监测、设置和控制各用户的数据流量。


　　４．能够实现交换机设备的远程自动测试。设备自身应能进行定期的诊断。小区中心与楼道接入点间的１００Ｍ以太网接口和楼道接入设备的１０Ｍ以太网接口应能进行定期测试。


　　５．计费问题。应能采用合理的计费方式，实现合理的计费。建议采用基本月租费加主机使用数量费的形式实现比较合理的计费。


　　采用ＦＴＴＢ和以太网技术实现的宽带ＩＰ接入网，由于其建设成本低，在写字楼集中的社区和高尚住宅小区，将会首先得到应用。采用这种方案，三网合一的问题就会很容易解决。有人预言，在５年后，大部分设备包括家电都将带有以太网接口。也许ＨＤＴＶ（高清晰度数字电视）也会有以太网接口与你的家庭局域网连接，也许家里不停电的冰箱将成为家庭局域网的服务器，它可以控制家里所有的电器设备，并实现在网上自动定购日常用品。