1 接入网技术接入网技术第 3章 以太网接入技术
2 接入网技术第 3章 以太网接入技术
本章教学重点
工作组以太网的主要特点
基于工作组以太网的接入存在的问题
两种以太接入模式,PPP0E和 802.1X
以太接入网标准 802.3ah概要
本章要求
掌握 工作组以太网作为接入面临的问题，以及采用接入控制措施
掌握 以太接入网 802.3ah的几种接入模式和特点
3 接入网技术第 3章 以太网接入技术本章主要内容
3.1 引言
3.2 以太网知识回顾
3.3 工作组以太网接入
3.4 802.3ah以太接入网
4 接入网技术
以太接入主要基于以下两种情况
基于工作组以太网的接入方式
基于现有其他基础技术的以太接入（ 802.3ah）
以太网正在成为主流的宽带接入技术
以太网组网灵活、简单、易于实现、技术成熟
已是园区网接入的主流
针对电信运营商开发的以太网接入网标准已经出台
IEEE802.3ah，也叫第一公里以太网 EFM
以太网作为一种接入技术，许多问题有待解决
3.1 引 言
5 接入网技术
3.2.1 以太网的诞生
3.2.2 以太网的标准
3.2.3 早期的以太网
3.2.4 现今的以太网
3.2 以太网知识回顾
6 接入网技术
Bob Metcalf & David Boggs
1973年 5月 22日 @PARC/Xerox
Metcalf在备忘录中命名了 Ethernet
1976年 6月,Metcalf & Boggs发表著名论文
以太网：局域网的分布式信息分组交换
1977年底,Metcalf等获得 CSMA/CD等 4
项专利
具有冲突检测的多点数据通信系统
3.2.1以太网的诞生
7 接入网技术
DIX标准,DEC/Intel/Xerox
早期标准，便于使用但权威性不足
Ethernet Ⅰ (1980),Ethernet Ⅱ (1982)
IEEE 标准
当今标准，由 IEEE 802.3工作组负责
1982年 12月,802.3标准草案宣布
IEEE 802.3-1985：标准的第一个版本
必须与 LLC子层一起使用
IEEE802.3-2002：正式标准第二版（现行）
可以直接通过 MAC向高层提供服务（可不需 LLC）
3.2.2 以太网的标准
8 接入网技术
共享信道、专用网络
主要拓扑与介质
总线 /树形拓扑，同轴缆介质
星形拓扑（逻辑总线），双绞线介质
MAC协议,CSMA/CD
通信方式：半双工
MAC只能为 LLC提供服务
小范围网络
适用于大楼、办公室
主要用于用户互连、资源共享
3.2.3 早期的 以太网
9 接入网技术
经过 30多年的发展，以太网发展了很大变化
主流介质：双绞线和光纤介质
传输速率：
10Mbps/100Mbps/1000Mbps/10Gbps
通信方式：全双工为主
MAC协议,CSMA/CD已失去作用
组网方式与拓扑
交换机组网、全双工、独享信道
复杂结构 —— mash（网状）
VLAN应用
MAC摆脱 LLC，直接为多个高层协议提供服务
突破距离的限制，向城域、广域进军
3.2.3 现今的 以太网
10 接入网技术
3.3.1 工作组以太网的特点
3.3.2 接入面临的问题
3.3.3 以太网馈电（ 802.3af）
3.3.4 用户接入控制与管理
3.3.5 用户的隔离
3.3.6 以太网接入协议模型
3.3.7 应用趋势
3.3 工作组以太网接入
11 接入网技术
工作组以太网的根本目的是：
将本地各站互连起来，实现互连互通
长期以来，以太网都是作为一种专用网络使用
内部网络，基于用户之间的彼此信任
安全问题不是特别突出，一般不考虑身份认证问题
不会对站点进行刻意的管理
更不会对每个站点进行记帐和收费
工作组以太网提供了很好的 IP承载能力
工作组以太网技术可以直接用作可以运营的以太接入吗？
3.3.1 工作组以太网特点
12 接入网技术
以太网作为接入与工作组方式有很大不同
作为接入是一个公共网络，需要面临并解决：
用户的接入控制与管理问题
用户的身份认证（用户合法？）
用户接入与提供服务授权
记帐与计费
流控问题
安全性问题
网络的安全性
用户隔离
接入设备的供电问题
3.3.2 接入面临的问题
13 接入网技术
背景
接入设备的环境，通常不具备正规机房的条件，电源不良
借鉴 PSTN的运行经验，由机房的设备通过以太网线远端馈电
以太网远端馈电标准,IEEE 802.3af-2003
DTE Power via MDI
通过以太网端口 (MDI)对连网设备 (DTE)供电
供电设备、受电设备
PSE,Power Sourcing Equipment
PD,Powered Device
电源输出,48V，功率级别,15/7/4W
简称,PoE,Power over Ethernet
用途
网络终端设备,IP电话机、网络摄像机
网络前端设备,AP、接入交换机前端扩展设备
3.3.3 以太网馈电（ 802.3af）
14 接入网技术基于端口的控制协议 —— 802.1x
在交换机接入端口上进行接入控制
端口控制、中心认证（ AAA服务器）
构成完整的接入控制系统
适合于 802网路的接入控制
3.3.4 以太网用户接入控制与管理以太网核心网交换机
AAA
服务器
802.1X
协议客户端
AAA
服务器
AAA
协议
or
802.1X
服务器端
15 接入网技术
PPP0E协议
在以太网上运行 PPP协议
实现以太网单个用户到运营商之间的端端通信
每个以太网站点与 PPPOE服务器之间似建立一条虚拟通道
用户和 PPPOE服务器之间进行 PPP会话
通过 PPPOE可以实现对以太接入的单个用户进行接入认证、
授权和记帐
3.3.4 以太网用户接入控制与管理以太网核心网以太网交换机
PPPoE
服务器PPPoE协议虚拟拨号 AAA 服务器
16 接入网技术
用户隔离的必要性
HUB组网无法隔离用户，不能作为以太网接入设备
交换机无法隔离广播帧
（广播 帧带有个人重要信息，如 MAC地址）
如用普通交换机组网，不作任何限制时，用户之间彼此通信十分容易，这是接入网用户不希望的
实现用户隔离的措施
用 VLAN交换机实现用户隔离用户数量受限、处理能力下降
使用接入专用交换机（硬件实现隔离）
此种设备市面上已有，但还较少
3.3.5 接入用户的隔离接入端口上连端口
VLAN
17 接入网技术
以太网通常承载 IP业务，典型的模型包括：
IPOE（ IP over Ethernet）
IP Over Ethernet II
IP Over IEEE802.3
PPPOE（ PPP over Ethernet）
（ Ip over PPP over Ethernet）
3.3.6 以太网接入协议模型
18 接入网技术
3.3.6 以太网接入协议模型 —— IPOE
IP Over Ethernet II（ IP Over MAC）
IP Over IEEE802.3 （ IP Over LLC）
IP (IETF RFC 894)
MAC (Ethernet II)
PHY
IP (IETF RFC 1042)
LLC (IEEE802.2)
MAC (IEEE802.3/1985)
PHY
19 接入网技术
802.1x的接入控制模式可能会得到较好应用
以太网接入控制设备（代替交换机）可能会受到设备制造商和运营商的关注
集成：
用户接入控制用户隔离流量控制
………
3.3.7 应用趋势
20 接入网技术
3.4.1 标准概要
3.4.2 802.3ah的 PHY的 MDI
光纤 P2P接入
光纤 P2MP接入
铜缆长距离接入
铜缆短距离接入
3.4.3 802.3ah的 OAM
3.4.4 802.3ah的应用模式
3.4 802.3ah以太接入网
21 接入网技术
3.4.1 802.3ah标准概要
IEEE802.3ah,2004通过
以太接入网 EAN,Ethernet for subscriber access
networks
第一公里以太网 EFM,Ethernet in the First Mile
是一种典型的电信级接入的模式
利用现有基础技术传送以太帧（ PON,XDSL)
将以太技术用于光接入网上
将以太技术用于市话铜缆上
对 802.3的标准的扩展：
MAC层作了极少扩展 (增加了 OAM子层可选 )
增加了多种 PHY层介质相关接口 MDI的标准
EFM只支持全双工链路
22 接入网技术
3.4.2 802.3ah的 PHY的 MDI
三种 PHY层介质相关接口 MDI
光纤上的 P2P传输 (P2P@fiber)
光纤上的 P2MP传输 (P2MP@fiber)
话音级铜缆上的 P2P传输 (P2P@copper）
注,P2P:点到点 P2MP：点到多点
23 接入网技术光纤 P2P接入 － P2P@fiber
100BASE-LX10,1310nm@2*SMF/10km
100BASE-BX10,1310/1550nm@1*SMF/10km
1000BASE-LX10,1310nm@2*SMF/10km
1000BASE-BX10,1310/1490nm@1*SMF/10km
100Mbps
单纤
1Gbps
单纤
100Mbps
双纤
1Gbps
双纤
24 接入网技术光纤 P2MP接入 － P2MP@fiber
1000BASE-PX10,1310/1490nm@2*SMF/10km
1000BASE-PX20,1310/1490nm@2*SMF/20km
标准距离
>= 10km
长距离
>= 20km
1:16 split ratio/EPON
25 接入网技术铜缆接入 － P2P@copper
10PASS-TS
基于 ITU-T G.993,ANSI T1.424
（ VDSL)
速率为 10Mb/s,距离可达 750m
频分双工 FDD
下行,138kHz～ 12MHz
上行,25～ 138 kHz
数话可同传短距离对称速率：
>=10Mbps
距离 >=750m
长距离对称速率：
>=2Mbps
距离 >=2700m
10PASS-TL
基于 ITU-T G.991 ( G.SHDSL )
速率为 2Mb/s,距离可达 2700m
可多线对捆绑
数话不能同传两者都是在一对市话铜线上传输
26 接入网技术
3.4.3 802.3ah的 OAM
OAM（ 运行、管理和维护）
Operations,Administration,and Maintenance
为提供电信级管理,EFM定义了 OAM
功能
使用 OAM帧来传递管理信息
提供了一种监控链路运行十分有用的机制
链路测试
故障定位
故障通告 （ 指示 ）
故障修复与 排错
维护链路的正常运行
27 接入网技术
3.4.4 802.3ah的应用模式
用于接入主干线路，采用 P2P光纤
用于 分散 的驻地网的接入，采用 P2MP光纤
用于对称业务的接入，采用 P2P市话铜线
（ SHDSL)
用于驻地网内部互连，采用 P2P市话铜缆
（ VDSL)
28 接入网技术
3.4.4 802.3ah的应用模式
用于接入主干线路，高速接入
P2P光纤单 /双光纤
10/20Km
100/1000Mbps
核心网OLT
CPN
ONU
29 接入网技术
3.4.4 802.3ah的应用模式
用于分散 CPN的接入（家庭，单位）
P2MP光纤光纤核心网OLT
CPN ONU
CPN ONU
无源光分离器光纤
30 接入网技术
3.4.4 802.3ah的应用模式
用于对称业务接入（多用于单位）
P2P市话铜缆，可捆绑使用，数话不能同传
2700m
2Mbps/对线核心网2BASE-
TL-O
CPN
2BASE-
TL-R
31 接入网技术
3.4.4 802.3ah的应用模式
用于 CPN内部接入（多用于小区，酒店）
P2P市话铜缆,750m，可数话同传
750m
10Mbps 10PASS-TS-O
Home
Network
CPN
10PASS-
TS-R
32 接入网技术本章思考题
1、工作组以太网的主要特点有哪些？工作组以太网技术是否可直接用于以太网接入？
2、基于工作组以太网接入要解决的关键问题有哪些？
如何解决？
3、以太网接入控制与管理模式有哪两种？
4,802.3ah标准的基本思想是什么？
5,802.3ah有哪几种 PHY的 MDI?各自的特点？
6,802.3ah典型的应用模式？
2 接入网技术第 3章 以太网接入技术
本章教学重点
工作组以太网的主要特点
基于工作组以太网的接入存在的问题
两种以太接入模式,PPP0E和 802.1X
以太接入网标准 802.3ah概要
本章要求
掌握 工作组以太网作为接入面临的问题，以及采用接入控制措施
掌握 以太接入网 802.3ah的几种接入模式和特点
3 接入网技术第 3章 以太网接入技术本章主要内容
3.1 引言
3.2 以太网知识回顾
3.3 工作组以太网接入
3.4 802.3ah以太接入网
4 接入网技术
以太接入主要基于以下两种情况
基于工作组以太网的接入方式
基于现有其他基础技术的以太接入（ 802.3ah）
以太网正在成为主流的宽带接入技术
以太网组网灵活、简单、易于实现、技术成熟
已是园区网接入的主流
针对电信运营商开发的以太网接入网标准已经出台
IEEE802.3ah，也叫第一公里以太网 EFM
以太网作为一种接入技术，许多问题有待解决
3.1 引 言
5 接入网技术
3.2.1 以太网的诞生
3.2.2 以太网的标准
3.2.3 早期的以太网
3.2.4 现今的以太网
3.2 以太网知识回顾
6 接入网技术
Bob Metcalf & David Boggs
1973年 5月 22日 @PARC/Xerox
Metcalf在备忘录中命名了 Ethernet
1976年 6月,Metcalf & Boggs发表著名论文
以太网：局域网的分布式信息分组交换
1977年底,Metcalf等获得 CSMA/CD等 4
项专利
具有冲突检测的多点数据通信系统
3.2.1以太网的诞生
7 接入网技术
DIX标准,DEC/Intel/Xerox
早期标准，便于使用但权威性不足
Ethernet Ⅰ (1980),Ethernet Ⅱ (1982)
IEEE 标准
当今标准，由 IEEE 802.3工作组负责
1982年 12月,802.3标准草案宣布
IEEE 802.3-1985：标准的第一个版本
必须与 LLC子层一起使用
IEEE802.3-2002：正式标准第二版（现行）
可以直接通过 MAC向高层提供服务（可不需 LLC）
3.2.2 以太网的标准
8 接入网技术
共享信道、专用网络
主要拓扑与介质
总线 /树形拓扑，同轴缆介质
星形拓扑（逻辑总线），双绞线介质
MAC协议,CSMA/CD
通信方式：半双工
MAC只能为 LLC提供服务
小范围网络
适用于大楼、办公室
主要用于用户互连、资源共享
3.2.3 早期的 以太网
9 接入网技术
经过 30多年的发展，以太网发展了很大变化
主流介质：双绞线和光纤介质
传输速率：
10Mbps/100Mbps/1000Mbps/10Gbps
通信方式：全双工为主
MAC协议,CSMA/CD已失去作用
组网方式与拓扑
交换机组网、全双工、独享信道
复杂结构 —— mash（网状）
VLAN应用
MAC摆脱 LLC，直接为多个高层协议提供服务
突破距离的限制，向城域、广域进军
3.2.3 现今的 以太网
10 接入网技术
3.3.1 工作组以太网的特点
3.3.2 接入面临的问题
3.3.3 以太网馈电（ 802.3af）
3.3.4 用户接入控制与管理
3.3.5 用户的隔离
3.3.6 以太网接入协议模型
3.3.7 应用趋势
3.3 工作组以太网接入
11 接入网技术
工作组以太网的根本目的是：
将本地各站互连起来，实现互连互通
长期以来，以太网都是作为一种专用网络使用
内部网络，基于用户之间的彼此信任
安全问题不是特别突出，一般不考虑身份认证问题
不会对站点进行刻意的管理
更不会对每个站点进行记帐和收费
工作组以太网提供了很好的 IP承载能力
工作组以太网技术可以直接用作可以运营的以太接入吗？
3.3.1 工作组以太网特点
12 接入网技术
以太网作为接入与工作组方式有很大不同
作为接入是一个公共网络，需要面临并解决：
用户的接入控制与管理问题
用户的身份认证（用户合法？）
用户接入与提供服务授权
记帐与计费
流控问题
安全性问题
网络的安全性
用户隔离
接入设备的供电问题
3.3.2 接入面临的问题
13 接入网技术
背景
接入设备的环境，通常不具备正规机房的条件，电源不良
借鉴 PSTN的运行经验，由机房的设备通过以太网线远端馈电
以太网远端馈电标准,IEEE 802.3af-2003
DTE Power via MDI
通过以太网端口 (MDI)对连网设备 (DTE)供电
供电设备、受电设备
PSE,Power Sourcing Equipment
PD,Powered Device
电源输出,48V，功率级别,15/7/4W
简称,PoE,Power over Ethernet
用途
网络终端设备,IP电话机、网络摄像机
网络前端设备,AP、接入交换机前端扩展设备
3.3.3 以太网馈电（ 802.3af）
14 接入网技术基于端口的控制协议 —— 802.1x
在交换机接入端口上进行接入控制
端口控制、中心认证（ AAA服务器）
构成完整的接入控制系统
适合于 802网路的接入控制
3.3.4 以太网用户接入控制与管理以太网核心网交换机
AAA
服务器
802.1X
协议客户端
AAA
服务器
AAA
协议
or
802.1X
服务器端
15 接入网技术
PPP0E协议
在以太网上运行 PPP协议
实现以太网单个用户到运营商之间的端端通信
每个以太网站点与 PPPOE服务器之间似建立一条虚拟通道
用户和 PPPOE服务器之间进行 PPP会话
通过 PPPOE可以实现对以太接入的单个用户进行接入认证、
授权和记帐
3.3.4 以太网用户接入控制与管理以太网核心网以太网交换机
PPPoE
服务器PPPoE协议虚拟拨号 AAA 服务器
16 接入网技术
用户隔离的必要性
HUB组网无法隔离用户，不能作为以太网接入设备
交换机无法隔离广播帧
（广播 帧带有个人重要信息，如 MAC地址）
如用普通交换机组网，不作任何限制时，用户之间彼此通信十分容易，这是接入网用户不希望的
实现用户隔离的措施
用 VLAN交换机实现用户隔离用户数量受限、处理能力下降
使用接入专用交换机（硬件实现隔离）
此种设备市面上已有，但还较少
3.3.5 接入用户的隔离接入端口上连端口
VLAN
17 接入网技术
以太网通常承载 IP业务，典型的模型包括：
IPOE（ IP over Ethernet）
IP Over Ethernet II
IP Over IEEE802.3
PPPOE（ PPP over Ethernet）
（ Ip over PPP over Ethernet）
3.3.6 以太网接入协议模型
18 接入网技术
3.3.6 以太网接入协议模型 —— IPOE
IP Over Ethernet II（ IP Over MAC）
IP Over IEEE802.3 （ IP Over LLC）
IP (IETF RFC 894)
MAC (Ethernet II)
PHY
IP (IETF RFC 1042)
LLC (IEEE802.2)
MAC (IEEE802.3/1985)
PHY
19 接入网技术
802.1x的接入控制模式可能会得到较好应用
以太网接入控制设备（代替交换机）可能会受到设备制造商和运营商的关注
集成：
用户接入控制用户隔离流量控制
………
3.3.7 应用趋势
20 接入网技术
3.4.1 标准概要
3.4.2 802.3ah的 PHY的 MDI
光纤 P2P接入
光纤 P2MP接入
铜缆长距离接入
铜缆短距离接入
3.4.3 802.3ah的 OAM
3.4.4 802.3ah的应用模式
3.4 802.3ah以太接入网
21 接入网技术
3.4.1 802.3ah标准概要
IEEE802.3ah,2004通过
以太接入网 EAN,Ethernet for subscriber access
networks
第一公里以太网 EFM,Ethernet in the First Mile
是一种典型的电信级接入的模式
利用现有基础技术传送以太帧（ PON,XDSL)
将以太技术用于光接入网上
将以太技术用于市话铜缆上
对 802.3的标准的扩展：
MAC层作了极少扩展 (增加了 OAM子层可选 )
增加了多种 PHY层介质相关接口 MDI的标准
EFM只支持全双工链路
22 接入网技术
3.4.2 802.3ah的 PHY的 MDI
三种 PHY层介质相关接口 MDI
光纤上的 P2P传输 (P2P@fiber)
光纤上的 P2MP传输 (P2MP@fiber)
话音级铜缆上的 P2P传输 (P2P@copper）
注,P2P:点到点 P2MP：点到多点
23 接入网技术光纤 P2P接入 － P2P@fiber
100BASE-LX10,1310nm@2*SMF/10km
100BASE-BX10,1310/1550nm@1*SMF/10km
1000BASE-LX10,1310nm@2*SMF/10km
1000BASE-BX10,1310/1490nm@1*SMF/10km
100Mbps
单纤
1Gbps
单纤
100Mbps
双纤
1Gbps
双纤
24 接入网技术光纤 P2MP接入 － P2MP@fiber
1000BASE-PX10,1310/1490nm@2*SMF/10km
1000BASE-PX20,1310/1490nm@2*SMF/20km
标准距离
>= 10km
长距离
>= 20km
1:16 split ratio/EPON
25 接入网技术铜缆接入 － P2P@copper
10PASS-TS
基于 ITU-T G.993,ANSI T1.424
（ VDSL)
速率为 10Mb/s,距离可达 750m
频分双工 FDD
下行,138kHz～ 12MHz
上行,25～ 138 kHz
数话可同传短距离对称速率：
>=10Mbps
距离 >=750m
长距离对称速率：
>=2Mbps
距离 >=2700m
10PASS-TL
基于 ITU-T G.991 ( G.SHDSL )
速率为 2Mb/s,距离可达 2700m
可多线对捆绑
数话不能同传两者都是在一对市话铜线上传输
26 接入网技术
3.4.3 802.3ah的 OAM
OAM（ 运行、管理和维护）
Operations,Administration,and Maintenance
为提供电信级管理,EFM定义了 OAM
功能
使用 OAM帧来传递管理信息
提供了一种监控链路运行十分有用的机制
链路测试
故障定位
故障通告 （ 指示 ）
故障修复与 排错
维护链路的正常运行
27 接入网技术
3.4.4 802.3ah的应用模式
用于接入主干线路，采用 P2P光纤
用于 分散 的驻地网的接入，采用 P2MP光纤
用于对称业务的接入，采用 P2P市话铜线
（ SHDSL)
用于驻地网内部互连，采用 P2P市话铜缆
（ VDSL)
28 接入网技术
3.4.4 802.3ah的应用模式
用于接入主干线路，高速接入
P2P光纤单 /双光纤
10/20Km
100/1000Mbps
核心网OLT
CPN
ONU
29 接入网技术
3.4.4 802.3ah的应用模式
用于分散 CPN的接入（家庭，单位）
P2MP光纤光纤核心网OLT
CPN ONU
CPN ONU
无源光分离器光纤
30 接入网技术
3.4.4 802.3ah的应用模式
用于对称业务接入（多用于单位）
P2P市话铜缆，可捆绑使用，数话不能同传
2700m
2Mbps/对线核心网2BASE-
TL-O
CPN
2BASE-
TL-R
31 接入网技术
3.4.4 802.3ah的应用模式
用于 CPN内部接入（多用于小区，酒店）
P2P市话铜缆,750m，可数话同传
750m
10Mbps 10PASS-TS-O
Home
Network
CPN
10PASS-
TS-R
32 接入网技术本章思考题
1、工作组以太网的主要特点有哪些？工作组以太网技术是否可直接用于以太网接入？
2、基于工作组以太网接入要解决的关键问题有哪些？
如何解决？
3、以太网接入控制与管理模式有哪两种？
4,802.3ah标准的基本思想是什么？
5,802.3ah有哪几种 PHY的 MDI?各自的特点？
6,802.3ah典型的应用模式？
