基于PPPoE的Cable modem有線寬帶網(wǎng)的仿真

崔建濤 胡春暉 趙哲 宋金印

摘?要：受現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備的限制，日常教學(xué)中很難開展等ADSL、HFC等互聯(lián)網(wǎng)接入方面的實(shí)驗(yàn)。為了更好的理解HFC的工作原理，通過PT模擬平臺(tái)，搭建了一個(gè)基于PPPoE的Cable modem有線電視寬帶網(wǎng)的仿真環(huán)境，并介紹了設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)過程。經(jīng)測(cè)試，所設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，成功仿真了在HFC網(wǎng)絡(luò)中傳輸電視節(jié)目、寬帶接入等問題。

關(guān)鍵詞：有線電視;寬帶;仿真

1 研究背景

基于光纖同軸混合網(wǎng)（HFC）的有線電視網(wǎng)（CATV）是目前覆蓋范圍較廣的居民寬帶接入網(wǎng)[1]，除了可傳送電視節(jié)目外，還能提供電話、數(shù)據(jù)和其他寬帶接入服務(wù)。為了使用戶能夠利用HFC網(wǎng)接入到因特網(wǎng)，以及在上行信道中傳送交互數(shù)字電視信息，還需要增加電纜調(diào)制解調(diào)器（CM）。CM只安裝在用戶端，安裝在HFC網(wǎng)頭端的端接系統(tǒng)（CMTS）與因特網(wǎng)連接。

以太網(wǎng)幀格式中沒有用戶名、密碼字段，無法提供用戶身份鑒別的功能，而這又是寬帶接入網(wǎng)所需的功能。為此，利用PPPoE把PPP協(xié)議中的PPP幀再封裝到以太網(wǎng)中來傳輸，可以使以太網(wǎng)的主機(jī)通過一個(gè)簡單的橋接設(shè)備連到一個(gè)遠(yuǎn)端的接入集中器上。目前流行的寬帶接入方式包括FTTx都使用PPPoE協(xié)議接入[2]。

為了更好的理解基于PPPoE的Cable modem有線電視寬帶網(wǎng)的工作原理，熟悉設(shè)計(jì)流程，本文主要以PT為模擬平臺(tái)，介紹該有線電視寬帶網(wǎng)的教學(xué)案例設(shè)計(jì)。

2 案例設(shè)計(jì)

將用戶端PC1經(jīng)由CM接入到同軸電纜分離器（coaxial Splitter0），用戶端TV0也接入到同軸電纜分離器，同軸電纜分離器起分離上網(wǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)和電視信號(hào)的作用。HFC網(wǎng)的上行傳輸使用低端頻段，寬帶為60MHz，通過劃分子頻帶，用于數(shù)據(jù)通信以及對(duì)整個(gè)HFC網(wǎng)的監(jiān)視。下行傳輸使用87-1000MHz頻段[3]，傳送調(diào)頻廣播、模擬電視、數(shù)字電視以及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。同軸電纜分離器通過HFC網(wǎng)絡(luò)接入到網(wǎng)絡(luò)云（Cloud0）。Internet端部署有路由器Router0和服務(wù)器Server0。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1所示。部署完成后，預(yù)期可以實(shí)現(xiàn)用戶端PC1通過PPPoE撥號(hào)上網(wǎng)，TV0可以收看電視節(jié)目。

各設(shè)備、接口及IP地址規(guī)劃，如下表所示。

3 案例實(shí)現(xiàn)

3.1 服務(wù)器Server0

將Server0的IP地址設(shè)置為3.3.3.11/24，網(wǎng)關(guān)為3.3.3.1。

3.2 Cloud0端

將Cloud0的ethernet9端口的Provider Network設(shè)置為Cable類型，配置如圖2所示。

打通Cloud0的Cable連接的端口映射關(guān)系：Coaxial7<->Ethernet9，如圖3所示。

將Cloud0的TV設(shè)置，可以增加若干圖片代表電視畫面，如圖4所示。

3.3 Router0配置腳本如下

Router>en

Router#conf ter

Router（config）hostname RT0

RT0（config）#vpdn enable //啟用虛擬撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)vpdn功能

RT0（config）#vpdn-group mygroup //啟用vpdn組

RT0（config-vpdn）#accept-dialin //接受撥入

RT0（config-vpdn-acc-in）#protocol pppoe //指定pppoe協(xié)議

RT0（config-vpdn-acc-in）#virtual-template 2 //關(guān)聯(lián)一個(gè)虛擬模板

RT0（config）#username cjt password cjt

RT0（config）#inter virtual-Template 2

RT0（config-if）#ip unnumbered fa0/1

RT0（config-if）#peer default ip address pool mypool //為用戶分配IP地址

RT0（config-if）#ppp authentication chap //啟用PPP chap驗(yàn)證

RT0（config-if）#exit

RT0（config）#inter fa0/1

RT0（config-if）#pppoe enable 在fa0/1接口上啟用pppoe

RT0（config-if）#no shu

RT0（config-if）#exit

RT0（config）#inter fa1/0

RT0（config-if）#ip add 3.3.3.1 255.255.255.0 //配置Fa/0接口IP地址

RT0（config-if）#exit

RT0（config）#ip local pool mypool 10.1.1.1 10.1.1.10 //定義地址池IP范圍

RT0（config）#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 fa1/0 //配置到Internet的默認(rèn)路由

RT0（config）#end

RT0#copy run start

4 案例測(cè)試

客戶端PC1通過PPPoE撥號(hào)，地址自動(dòng)從Router0預(yù)置的地址池mypool獲取。在PC1上，打開PPPoE Dialer撥號(hào)器，輸入之前配置的用戶名cjt，密碼cjt，即可撥號(hào)連接成功，如圖5所示。

測(cè)試到Server0的連通性，執(zhí)行ping 3.3.3.11，測(cè)試結(jié)果正常，如圖6所示。

打開電視機(jī)TV0，可以看到電視畫面，如圖7所示。

5 結(jié)論

本文主要以PT為模擬平臺(tái)，介紹了一個(gè)有線電視寬帶網(wǎng)的教學(xué)案例設(shè)計(jì)。經(jīng)反復(fù)測(cè)試，所設(shè)計(jì)的基于PPPoE的Cable modem有線電視寬帶網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，成功解決了在HFC網(wǎng)絡(luò)中傳輸電視節(jié)目、寬帶接入等問題。本案例為廣大學(xué)生和技術(shù)人員學(xué)習(xí)互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)提供了有益的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]杜喆，朱俊，沈成彬，等.PPPoE+技術(shù)在寬帶接入網(wǎng)中的應(yīng)用研究[J].電信科學(xué)，2014（8）：154-158.

[2]鄭英蘭.雙向HFC網(wǎng)絡(luò)若干技術(shù)問題探討[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2012（4）：233.

課題項(xiàng)目：河南省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目“基于Packet Tracer三網(wǎng)融合平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”（編號(hào)：201910462013）

作者簡介：崔建濤（1979-），男，漢族，河南鄭州人，碩士，副教授，研究方向：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。