什么是以太网宽带接入

以太网是20世纪80年代发展起来的一种局域网技术。由于其使用简单、价格低廉、速度快等优点，迅速成为局域网的主流。随着千兆以太网(Gbes)和万兆以太网(10Gbes)的成熟，以及直接建立在光纤上的低成本千兆以太网和10Gbes的成熟，以太网开始进入城域网和广域网领域。如果接入网也采用以太网，就会形成从局域网、接入网、城域网到广域网的以太网结构。采用与IP一致的统一以太网帧结构，无需进行格式转换，实现了网络的无缝连接，提高了运营效率，方便了管理，降低了成本。

基于以太网技术的宽带接入网由办公终端设备和用户终端设备组成。办公终端设备一般设在住宅小区或商厦，用户终端设备一般设在住宅小区。办公设备提供到IP骨干网的接口，客户端设备提供到用户终端计算机的10100base - t接口。与以太网交换机不同，以太网交换机隔离的是单播数据帧，不隔离广播地址的数据帧，而客户端设备的功能只是对以太网帧进行复用和去复用。与路由器不同，办公设备维护端口到网络的地址映射表，而办公设备维护端口到主机的地址映射表。用户设备只有链路层功能，且工作在多路复用模式。用户之间通过物理层和链路层隔离，保证用户数据的安全。本设备支持用户认证、授权、计费、用户IP地址动态分配、网管信息聚合等功能。

以太网是应用最广泛的局域网技术。由于其结构简单、成本低、可扩展性强，且能与IP网络很好地结合，以太网技术的应用正从企业内部网，向公共电信网领域迈进。以太网接入是指将以太网技术与布线技术相结合，作为公共电信网的接入网，基于IP传输通道直接向用户提供各种业务。

以太网技术的本质是一种两层介质接入控制技术，可以在五类线路上传输，也可以与其他接入介质结合，形成多种宽带接入技术。以太网与电话铜缆上的VDSL相结合，形成EoVDSL技术。结合无源光网络产生EPON技术；在无线环境下，WLAN技术得到了发展。

以太网接入中的主要技术问题

但是，由于接入网是一个公共网络环境，它的需求将与局域网等私有网络环境有很大的不同。它只是借用了局域网以太网所使用的帧结构和接口，网络结构和工作原理完全不同。由于以太网本质上仍然是一种局域网技术，利用这种技术提供对公共电信网的接入，要构建一个可操作、可管理的宽带接入网，就必须妥善解决一系列技术问题，包括认证、计费和用户管理、用户和网络安全、服务质量控制、网络管理等。

认证和计费：作为一种局域网技术，以太网没有认证和计费机制。但是，在将该技术用作可操作和可管理的用户访问模式之前，必须考虑用户身份验证、授权和计费(AAA)。

AAA一般包括用户终端、AAA客户端、AAA服务器和计费软件。RADIUS协议用于AAA Client和AAA Server之间的通信。AAA服务器与计费软件之间的通信是一种内部协议。计费方式可根据业务模式的需求，包括时长、流量、频率、应用、带宽等。用户终端与AAA Client之间的通信模式通常称为认证模式。目前，主要有三种技术

PPPoE的标准和设备已经成熟。承载数据和认证数据必须通过PPPoE进行封装，对用户具有较强的控制能力。但网络性能和设备处理效率较低，导致流量瓶颈。设备的价格很高。

(2) DHCP+WEB模式没有特殊的封装。通过认证后，数据可以直接转发。该模式具有较高的网络性能和设备处理效率，但对用户的控制相对较弱。无论是否通过认证，都会占用IP地址。另外，高级别的认证会影响认证的效率，也会给一些网络资源的安全带来一定的风险。

(3)近年来，IEEE 802.1x技术发展迅速。这样，承载数据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。认证效率高；更重要的是，它基于以太网内核，实现相对简单，与以太网设备可以很好地集成，设备成本低。总之，三种方法各有特点，应根据具体应用情况合理选择。

用户和网络安全：用户和网络安全是整个电信网，特别是数据通信网的一个重要问题。在以太网接入网中，主要体现在用户通信信息的安全、用户账号和密码的安全、用户IP地址的安全、重要网络设备(如DHCP服务器)的安全等方面。

在企业中使用以太网技术时，不同的用户之间需要相互传输信息。在传统的二层以太网交换机上，单播帧和广播帧可以在不同的端口上相互通信。在利用以太网技术提供公共电信网接入时，由于不同用户之间的不信任，必须实现用户间的二层隔离和三层控制通信。这就要求以太网交换机实现端口隔离。目前，主要的方法包括基于802.1q划分VLAN、使用具有端口隔离功能的芯片或使用其他专有技术(例如使用仅在交换机上有效的VLAN或其他设置来实现端口隔离，而无需更改802.1q VLAN标签)。

用户帐号和密码的安全性依赖于相应信息的加密传输。用户IP地址可以通过绑定机制防止被盗，例如将IP地址与MAC地址或用户端口绑定。DHCP服务器安全通过修改MAC地址来申请IP地址，防止用户占用地址资源。

服务质量控制：在服务质量(QoS)方面，以太网技术只有相对简单的机制，如流量控制和co (802.1p)。为了提高业务质量，必须保证网络上有足够的带宽。另一方面，可以参考Diffserv方法，如整形、警务、分类、队列调度(如WFQ)和拥塞控制(如WRED)。如何通过以太网技术保证服务质量是一个复杂的问题，需要进一步研究。目前，这方面的基本要求是限制用户的最大接入带宽。

网络管理：传统的以太网主要应用于企业。因此，以太网交换机的网络管理功能普遍较弱。为了满足电信网络运营、维护和管理的需要，对设备的网络管理功能提出了综合要求。目前，以太网接入网的设备需要支持基于snmpv2的网元级管理。

开发以太网接入技术的主要原理

以IP、以太网为代表的计算机网络技术与以PSTN、ATM为代表的传统电信网技术具有不同的特点，对其网络性能的要求也应有所不同。

对于制造商和运营商来说，他们应该以市场和效率为中心，而不是为了技术而技术。只有满足用户的需求，适应市场的需求，低成本、高效率的技术才有生命力。因此，发展以太网接入技术，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、降低性能的前提下扩展功能，努力在技术、市场和效益、功能、性能和成本之间找到平衡。

以太网技术应用的新进展

以太网技术作为一种简单高效的数据链路层技术，以其为核心，与其他物理层技术相结合，形成以太网技术接入系统。EoVDSL模式结合了以太网技术和VDSL技术的特点，与ADSL和以太网技术(五种在线方式)相比，具有一定的潜在优势。无线局域网技术的应用不断普及，EPON技术的研发也取得积极进展。随着运营管理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向城域网领域扩展。IEEE802.17RPR是以太网技术的重要创新，在保持以太网原有优势的基础上，引入或增强了自愈保护、优先级和公平算法、OAM等功能。

总之，以太网技术由于其简单、成本低、易于扩展的优点在用户桌面系统和企业内部网中得到了很好的应用，随着技术的发展和创新，其应用领域正逐步扩展到接入网、城域网，甚至广域网/骨干网，形成基于IP/以太网的端到端无缝连接。

接入方式比较

首先，计算机通过数据通信网络实现数据通信和共享；此时，计算机网络基本上是以电信网作为信息的载体。例如，Internet通过X.25网络、DDN网络和数据帧中继网络传输IP报文。目前，以IP技术为核心的信息网络将成为网络的主体，信息传输、数据传输将成为网络的主要业务，一些传统的电信业务也将在信息网络上开通，但其业务量只占信息业务的一小部分。电信网络、计算机网络和有线电视网络作为宽带综合信息业务的承载平台，在接入方式、用户承担的成本、所能提供的服务内容、应用范围等方面都不尽相同。因此，几种接入网的技术差异很大。

远程通信网络

传统电信网已有一百多年的历史，它拥有庞大而良好的用户群，它所采用的传输技术已由原来的公用电话网Modem、DDN、ISDN转变为ADSL。尽管如此，调制解调器仍然是电信网络中最常用的接入方式。Modem的最大传输速率只有56kb/s，不是宽带接入方式，不能满足网络用户的需求。为了在传统的电信网络平台上传输宽带业务，改善数据流，电信公司陆续在网络上应用了DDN、ISDN等技术。然而，这些技术的传输速度与用户的需求相差甚远。因此，近年来ADSL技术在电信网络平台上得到了广泛的应用，以改善数据流。为今后电信部门开展宽带多功能业务奠定了物理网络基础。ADSL技术可以在ATM的基础上提供多种应用服务。随着宽带IP接入需求的快速增长，ADSL接入成为宽带互联网接入的一种新方式。由于ADSL仍然保持原有的系统和结构，其前端设备DSLAM提供ATM接口，所以最后需要通过路由器连接到Internet，实现上网。

ADSL接入的优点是：可以利用现有的本地电话网和电话交换室，不需要对网络进行大规模改造，从而大大降低了建设和维护的成本，而且电话业务也不会受到任何影响，因此使用ADSL可以随时上网而不影响电话的使用。

ADSL接入的缺点是对线路质量要求高，当线路质量不高时，很难推广使用。ADSL的实际速度还受电话线长度和用户与电话局之间的电话线质量的影响；而ADSL系统在建筑物内部外部采用非屏蔽双绞线，因此抵抗天气干扰的能力较差；带宽扩展的潜力也很小。因此，ADSL不能满足未来接入率不断提高的需求，只能成为一种过渡性产品，应用于要求较低的老社区单用户宽带接入的改造。

计算机网络

计算机以太网是目前应用最广泛的局域网传输方式，常用的实用协议已经从IEEE802.3 10Base-T到快速以太网100Base-T，它采用基带传输，通过双绞线和传输设备(路由器、交换机等)，实现10M/100M/1Gb/s的网络传输，应用十分广泛，技术成熟。从最初的同轴电缆共享10Mb/s，发展到现在的双绞线和光纤100Mb/s甚至1Gb/s的传输技术、交换技术。以太网技术成熟，结构简单，稳定，可扩展，便于网络升级。同时可以轻松实现实时监控和智能物业管理，提供智能化、信息化的办公和家居环境，满足人们不同信息化层次的需求。目前，全球80 ~ 90%的企业和公共服务用户采用以太网接入，已成为企业和公共服务用户的主导接入方式。企事业单位采用以太网作为用户接入手段的主要原因是现有的网络基础和长期的经验和知识，以及目前流行的所有操作系统和应用都与以太网兼容。由于计费、质量、寻址、管理、安全、接入成本和隐私等诸多因素，以太网作为一种公网接入方式还需要进一步完善。以太网技术固有的机制无法提供端到端的数据包延迟、丢包率和带宽控制能力，难以支持实时的业务质量。同时，以太网不能提供故障定位和多用户共享节点以及网络必要的计费统计能力。而且，由于家庭房屋一般比较分散，以太网接入方式成本较高，家庭宽带接入一般很少采用以太网建设。对于城市地区，如果采用以太网接入方案，需要重新实现结构化数据网络布线，这对于城市地区的普通用户来说是不可接受的。因此，传统以太网要想成功应用于公共接入网，必须对其进行改造。

有线电视网

在我国，由于同轴电缆的家庭普及率较高，充分利用资源发展互联网接入业务是有线电视运营的发展方向。利用电缆调制解调器技术在HFC上传输IP数据将迅速发展，成为互联网接入的有力竞争对手。在HFCS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。CMTS通常位于有线电视网络的前端，并提供与ATM交换机或路由器等公共网络节点的接口。CM位于用户家中，并提供与用户计算机的接口。CMTS与CM之间的通信不同于普通调制解调器与以太网之间的通信。调制解调器之间的通信是点对点和一对一通信，以太网卡之间的通信是共享总线和半双工通信，CMTS与CM之间的通信是点对多点和全双工通信，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址问题，解决方案是采用时分多址(TDMA)。

目前CMTS与CM之间的信息传输方式为：下行为广播，上行为TDMA。在下行方向，发送到特定CM数据帧的CMTS包含标识该CM的信息，因此只有匹配标识的CM将继续处理该数据帧，其他CM将丢失该数据帧。在上行方向上，信道被划分为连续的时间段。CMTS通知下行通道中的所有CM，上行通道的哪个时间段可以由哪个CM发送，因此CM在CMTS指定的可用时间段内发送数据帧。目前HFCS上数据传输采用的标准是MCNS/DOCSIS 1.0/1.1，部分采用DVB/DAVIC ETS300 800，这使得不同厂家的CMTS和CM无法相互通信。目前的趋势是，制造商的特定标准将逐渐消失，而提供不同电缆调制解调器之间互操作性的DOCSIS标准将成为主导标准。