基于EPON的多業(yè)務(wù)傳輸技術(shù)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

倪　林,　王　磊

(東華大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 數(shù)字化紡織服裝技術(shù)教育部工程研究中心, 上海 201620)

0　引　言

EPON 是一種新興的寬帶接入技術(shù)，它通過無源的光纖網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音及視頻的綜合業(yè)務(wù)接入，并具有良好的經(jīng)濟(jì)性[1]。EPON接入網(wǎng)還具有傳輸質(zhì)量好、傳輸距離長(zhǎng)、抗干擾能力強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)可靠性高和節(jié)約管道資源等優(yōu)勢(shì)[2]。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，EPON 是一種主流寬帶接入技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)“三網(wǎng)融合”和解決信息高速公路“最后1 km”的最佳解決方案[3]。

網(wǎng)絡(luò)融合主要是通過技術(shù)改造，使其技術(shù)功能趨于一致，業(yè)務(wù)范圍趨于相同，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通、資源共享，能為用戶提供語音、數(shù)據(jù)和廣播電視等多種服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)融合不是意味著三大網(wǎng)絡(luò)的物理合一，而主要是指高層業(yè)務(wù)應(yīng)用的融合[4-5]。因此，研究多業(yè)務(wù)的傳輸以及業(yè)務(wù)開發(fā)和融合具有重要的實(shí)際意義。

本文應(yīng)用華為GPON/EPON一體化接入設(shè)備MA5680T，構(gòu)建了EPON接入網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，如圖1所示[6-8]。根據(jù)社會(huì)的發(fā)展需求，特別針對(duì)高等工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，立足通信專業(yè)系統(tǒng)化工程思維訓(xùn)練、創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，結(jié)合EPON接入網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)論文設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，開展了基于實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的多業(yè)務(wù)傳輸和高層業(yè)務(wù)應(yīng)用融合的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究，包括EPON管理環(huán)境的搭建，建立帶內(nèi)網(wǎng)管與帶外網(wǎng)管；進(jìn)行BRAS的設(shè)置；以及不同用戶ONT注冊(cè)、EPON數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)創(chuàng)建、EPON接入用戶組網(wǎng)研究、EPON組播業(yè)務(wù)創(chuàng)建、EPON安全管理研究、EPON FTTX組網(wǎng)研究、全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)搭建等等系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)[9-11]。

圖1　EPON光接入實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

1　EPON管理環(huán)境搭建

帶內(nèi)網(wǎng)管方式是通過EPON-MA5680T設(shè)備的上行口透?jìng)骶S護(hù)信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的維護(hù)管理工作，這種維護(hù)管理方式是運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)中的主要維護(hù)方式[12]。為此，首先要通過CON口配置好EPON-MA5680T的帶外ETH維護(hù)網(wǎng)口IP地址，并把配置的IP地址和學(xué)生使用的維護(hù)終端及多人操作平臺(tái)“Ebridge”服務(wù)器IP地址設(shè)為同一網(wǎng)段，以便學(xué)生能用多人操作平臺(tái)“Ebridge”對(duì)EPON-MA5680T進(jìn)行配置，以及對(duì)帶內(nèi)網(wǎng)管環(huán)境的配置。

網(wǎng)絡(luò)參數(shù)劃分：Vlan id范圍100～106(以100為例)；ONT編號(hào)范圍0～63；ONT業(yè)務(wù)模板編號(hào)范圍5～10；ONT線路模板編號(hào)范圍5～10；DBA模板編號(hào)范圍10～15。

1.1　EPON-MA5680T帶外網(wǎng)管配置

用維護(hù)串口線把電腦與EPON-MA5680T 的SCUL板上的 CON口連接，然后啟動(dòng)電腦超級(jí)終端，設(shè)置COM屬性，成功登錄EPON-MA5680T，在EPON-MA5680T上配置SCUL板上的帶外網(wǎng)口地址 (默認(rèn)為meth 0)。

輸入命令：

MA5680T(config)#interface meth 0 (進(jìn)入網(wǎng)管ETH口)

MA5680T(config-if-meth0)#ip address 192.168.1.94 255.255.255.0 (配置網(wǎng)管IP信息)

1.2　EPON-MA5680T帶內(nèi)網(wǎng)管配置

EPON帶內(nèi)網(wǎng)管配置命令如下：

Config

vlan 100 smart

interface vlanif 100

ip address 129.9.0.100 255.255.255.0

Quit

port vlan 100 0/19 0

interface giu 0/19

native-vlan 0 vlan 100

quit 。

2　光網(wǎng)絡(luò)終端用戶注冊(cè)

EPON通過MPCP協(xié)議定義ONT向OLT注冊(cè)發(fā)現(xiàn)，OLT向ONT分配時(shí)隙授權(quán)，ONT向OLT報(bào)告帶寬請(qǐng)求等機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了一種高效簡(jiǎn)潔的TDM-PON模型[13]。

要完成ONT的注冊(cè)發(fā)現(xiàn)，需進(jìn)行EPON數(shù)據(jù)配置?？梢圆捎肊B客戶端或TELNET方式進(jìn)行數(shù)據(jù)配置。

EPON ONT注冊(cè)命令如下[14]：

Config

ont-srvprofile epon profile-id 1

ont-port pots 2 eth 4

commit

quit

ont-lineprofile epon profile-id 1

quit

interface epon 0/1

port 0 ont-auto-find enable

ont add 0 0 mac-auth 5489-9840-3384 oam ont-lineprofile-id 1 ont-srvprofile-id 1

quit

此外，可以通過命令查詢到ONT的狀態(tài)：

MA5680T(config-if-epon-0/1)#display ont info 0 0

3　EPON數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)創(chuàng)建

寬帶接入服務(wù)器(Broadband Remote Access Server,BRAS)是面向?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的新型接入網(wǎng)關(guān)，它位于骨干網(wǎng)的邊緣層，可以完成用戶帶寬的IP/ATM網(wǎng)的數(shù)據(jù)接入[14]。

EPON數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)創(chuàng)建是在ONT設(shè)備( 光網(wǎng)絡(luò)終端) 完成注冊(cè)后進(jìn)行的， 使得ONT下掛 PC終端滿足上網(wǎng)功能。

可以采用EB客戶端或TELNET方式進(jìn)行數(shù)據(jù)配置。

Config

ont port vlan 0 0 eth 1 100

ont port native-vlan 0 0 eth 1 vlan 100

Quit

vlan 10 smart

port vlan 10 0/19 0

interface giu 0/19

native-vlan 0 vlan 10

quit

service-port 0 vlan 10 epon 0/1/0 ont 0 multi-service

user-vlan 100

數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是EPON網(wǎng)絡(luò)提供的最基本業(yè)務(wù)，其他多樣化的業(yè)務(wù)以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為支撐。 EPON技術(shù)中數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)使得用戶的上網(wǎng)需要得到了滿足，并且實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)發(fā)展的多樣性。

4　EPON接入用戶組網(wǎng)

通常情況下，EPON的終端間是相互隔離的，無法實(shí)現(xiàn)二層組網(wǎng)，通過打開EPON的ARP代理功能，實(shí)現(xiàn)二層互通，可以實(shí)現(xiàn)接入用戶的組網(wǎng)。

ARP Proxy是指當(dāng)ARP請(qǐng)求報(bào)文從計(jì)算機(jī)A發(fā)往計(jì)算機(jī)B時(shí)，該請(qǐng)求報(bào)文由連接這兩個(gè)計(jì)算機(jī)的接入設(shè)備進(jìn)行處理。

可以采用EB或TELNET方式進(jìn)行數(shù)據(jù)配置。以下數(shù)據(jù)配置是在完成兩臺(tái)ONT注冊(cè)，以及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)配置后進(jìn)行的。

配置命令如下：

Config

interface vlanif 10

ip address 129.9.0.100 255.255.255.0

quit

arp proxy enable

interface vlanif 10

arp proxy enable

Quit

通過啟用EPON的ARP代理機(jī)制，兩個(gè)ONT的終端用戶IP地址設(shè)置成自動(dòng)獲取，實(shí)現(xiàn)了終端用戶的上網(wǎng)功能，并且手工配置IP地址：129.9.0.1或129.9.0.2，可以實(shí)現(xiàn)終端用戶的組網(wǎng)。

5　EPON組播業(yè)務(wù)的創(chuàng)建

組播(Multicast)傳輸是在發(fā)送者和每一接收者之間實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)連接。如果1臺(tái)發(fā)送者同時(shí)給多個(gè)的接收者傳輸相同的數(shù)據(jù)，也只需復(fù)制1份相同數(shù)據(jù)包。它提高了數(shù)據(jù)傳送效率，減少了骨干網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞的可能性。

IGMP協(xié)議運(yùn)行于主機(jī)和與主機(jī)直接相連的組播路由器之間，主機(jī)通過此協(xié)議告訴本地路由器希望加入并接受某個(gè)特定組播組的信息，同時(shí)路由器通過此協(xié)議周期性地查詢局域網(wǎng)內(nèi)某個(gè)已知組的成員是否處于活動(dòng)狀態(tài)(即該網(wǎng)段是否仍有屬于某個(gè)組播組的成員)，實(shí)現(xiàn)所連網(wǎng)絡(luò)組成員關(guān)系的收集與維護(hù)[15]。

在EPON上注冊(cè)一個(gè)ONT，服務(wù)器端播放電視節(jié)目，ONT下掛的電腦可以同步看到服務(wù)器端播放的節(jié)目數(shù)據(jù)流；

5.1　EPON數(shù)據(jù)配置

可以采用EB或TELNET方式進(jìn)行數(shù)據(jù)配置。

配置命令如下：

Config

vlan 10 smart

port vlan 10 0/19 0

interface giu 0/19

native-vlan 0 vlan 10

quit

ont-srvprofile epon profile-id 1

ont-port pots 2 eth 4

port multicast-vlan eth 2 10

port eth 2 multicast-tagstrip untag

commit

quit

ont-lineprofile epon profile-id 1

quit

interface epon 0/1

port 0 ont-auto-find enable

ont add 0 0 mac-auth 5489-9840-3384 oam ont-lineprofile-id 1 ont-srvprofile-id

1

ont port vlan 0 0 eth 2 200

ont port native-vlan 0 0 eth 2 vlan 200

Quit

service-port 100 vlan 10 epon 0/1/0 ont 0 multi-service user-vlan 200

multicast-vlan 10

igmp mode proxy

Y

igmp version v3

igmp uplink-port 0/19/0

igmp program add name yinjian ip 226.0.0.6 sourceip 129.9.0.100

btv

igmp policy service-port 100 normal

igmp user add service-port 100 no-auth

multicast-vlan 10

igmp multicast-vlan member service-port 100

quit

5.2　業(yè)務(wù)測(cè)試

在測(cè)試終端VLC設(shè)置方法如下：媒體→打開網(wǎng)絡(luò)串流→地址輸入rtp://226.0.0.6→點(diǎn)播放，此時(shí)光貓網(wǎng)口燈狂閃，就可以看到播放的視頻[16]，如圖2所示。

6　基于EPON的 FTTX多業(yè)務(wù)傳輸技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)融合是通過技術(shù)改造，使得網(wǎng)絡(luò)功能趨于一致，業(yè)務(wù)范圍趨于相同，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通、資源共享，能為用戶提供語音、數(shù)據(jù)和廣播電視等多種服務(wù)。三網(wǎng)融合并不意味著三大網(wǎng)絡(luò)的物理合一，而是指高層業(yè)務(wù)應(yīng)用的融合。三網(wǎng)融合應(yīng)用廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共安全、平安家居等多個(gè)領(lǐng)域[17]。

6.1　EPON數(shù)據(jù)配置

可以采用EB或TELNET方式進(jìn)行數(shù)據(jù)配置。配置命令如下：

Config

vlan 10 smart

port vlan 10 0/19 0

interface giu 0/19

native-vlan 0 vlan 10

quit

ont-srvprofile epon profile-id 1

ont-port pots 2 eth 4

port vlan eth 1 100

port vlan eth 2 200

port multicast-vlan eth 2 10

port eth 2 multicast-tagstrip untag

commit

quit

ont-lineprofile epon profile-id 1

quit

interface epon 0/1

port 0 ont-auto-find enable

ont add 0 0 mac-auth 5489-9840-3384 oam ont-lineprofile-id 1 ont-srvprofile-id

1

ont port native-vlan 0 0 eth 1 vlan 100

ont port native-vlan 0 0 eth 2 vlan 200

Quit

service-port 100 vlan 10 epon 0/1/0 ont 0 multi-service user-vlan 200

service-port 0 vlan 10 epon 0/1/0 ont 0 multi-service user-vlan 100

multicast-vlan 10

igmp mode proxy

Y

igmp version v3

igmp uplink-port 0/19/0

igmp program add name yinjian ip 226.0.0.6 sourceip 129.9.0.100

btv

igmp policy service-port 100 normal

igmp user add service-port 100 no-auth

multicast-vlan 10

igmp multicast-vlan member service-port 100

quit

6.2　業(yè)務(wù)驗(yàn)證

業(yè)務(wù)配置完成后，在LAN1、LAN2口的電腦可以正常撥號(hào)上網(wǎng)，LAN2口的電腦可以收看組播視頻流。這里仿真的是三網(wǎng)融合業(yè)務(wù)中的FTTH接入模式，LAN1口接入電腦，LAN2口接入機(jī)頂盒，在有軟交換的情況下，還可以直接承載語音業(yè)務(wù)[18]。

7　結(jié)　語

針對(duì)高等工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，立足通信專業(yè)系統(tǒng)化工程思維訓(xùn)練、創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，本文研究了EPON接入網(wǎng)絡(luò)多業(yè)務(wù)傳輸以及高層業(yè)務(wù)應(yīng)用融合的技術(shù)途徑和技術(shù)方法。研究表明：該技術(shù)在數(shù)據(jù)傳送效率，減少骨干網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞的可能性優(yōu)于其他的方法，是解決“最后1 km”接入的最佳解決方案。在教學(xué)實(shí)踐中，我們注重這種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)傳輸多業(yè)務(wù)的分組化,及安全性和可靠性；注重多業(yè)務(wù)創(chuàng)建、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的軟件可定義性；探索高層業(yè)務(wù)應(yīng)用融合的途徑和方法。為國(guó)家培養(yǎng)創(chuàng)新性人才打好基礎(chǔ)。

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