以太网宽带接入的现状及走向

杨炳瑛

（北京全向电子技术开发公司 北京 100032）

　　摘 要 本文分析了以太网宽带接入目前存在的问题，提出应制定相关标准来规范网络建设、运营商和服务，然后对以太网技术的发展趋势进行了介绍，结合运营商面临的计费方式、网络设备维护、安全性等问题提出了相应的解决方案，最后就运营商对设备的特殊要求进行了讨论。

　　关键词 以太网 宽带接入 运营 安全

1 宽带网的发展现状

　　根据赛迪公司提供的统计数字，2001年中国只有1.17%的用户使用LAN宽带接入上网，0.53%的用户使用ADSL上网，90%以上的用户仍在使用传统的拨号方式上网。从以上数字可以看出，宽带上网的用户比例非常低，宽带接入市场还有广阔的发展空间。

　　作为宽带接入的一种重要方式——以太网接入，前一段时间一直是宽带运营商关注的焦点，然而迄今为止，采用以太网接入技术的宽带运营商却发展得并不顺利，基本都无法盈利，原因可能是多方面的，但大体可以归纳为以下几点：

　　（1）用户开通率低

　　根据多家宽带运营商提供的数据，目前所有提供宽带服务的小区中，用户开通宽带接入上网的还不足3%，但是，运营商已经在铺设线路、安装设备等方面投入了大量资金。

　　（2）收费不合理

　　目前基于以太网接入的服务基本上都是采用包月制收费，如目前一家著名的宽带运营商的收费标准就是：“包月制收费，70~130元/月不等，根据每个地区的消费状况和宽带的接受程度确定”。但这种方式很不合理，如有些用户每天仅仅是上网看看新闻，数据流量很小，而另外一些用户如美术设计人员等，每天使用网络传送大量的图片数据，流量非常大，而他们每月所付的费用却都一样。这种计费方式不利于运营商实现盈利，也限制了许多偶尔上网的窄带用户转向宽带。

　　（3）内容缺乏

　　随着网络经济泡沫的迅速消退，内容服务商无暇顾及用户稀少的宽带内容，而内容的缺乏又严重影响了宽带接入的普及。

　　（4）网络不够稳定

　　由于在设备选用、布线施工、网络维护等方面不够完善，目前采用以太网宽带接入的网络不太稳定，常常会出现上网速度慢，带宽没有保证，甚至网络中断的现象。

　　（5）存在潜在安全性问题

　　现在有些宽带小区所采用的以太网设备不能物理隔离各个用户端口，无法防止互相访问，导致用户的信息安全存在隐患，如可以通过网上邻居看到其他用户的资料等。

2 网络建设、运营、评价应标准化

　　目前，由于以太网技术在宽带接入应用方面没有任何的国家标准，导致了宽带小区建设和运营的不统一、不规范。在设备采用方面，宽带网运营商往往根据资金等因素，来随意选用网络设备，如：在全向科技的网络设备客户中，有的运营商使用10/100Mbit/s傻瓜式交换机(Dumb Switch)，有的使用VLAN交换机，有的使用智能型交换机。这些网络设备在可靠性、信息安全性、可维护性、扩展性方面大相径庭，采用不同的网络设备构建的宽带小区对用户提供的服务当然也各不相同。在运营方面，有的只能提供上网业务，有的社区除了提供高速上网以外，还向用户提供许多增值服务。在提供带宽方面，虽然到用户的家里都是10Mbit/s的接口，但是网络的出口带宽却差异巨大，有的整个小区公用一个2Mbit/s的出口，有的提供几十Mbit/s的出口带宽，当然用户上网的速度也就不可同日而语。因此，目前这种复杂的状况迫切需要一个标准来规范网络建设、运营商和服务：

　　*技术标准规范设备应用。有必要建立一个有关设备和网络建设的技术规范，推荐或强制性地采用某种技术，保障网络的畅通和安全。

　　*评价标准给消费者以明示。在这个标准中，可以按照一定的技术尺度，对宽带小区的设备与新技术采用情况做出评判，给消费者以明示。

　　*运营标准规范运营商。相应地，运营商也应该受到标准的约束，规范服务，例如必须提供多大的带宽，必须保证故障的恢复时间，提供什么样的安全保证机制等。

3 新技术将推动以太网接入的应用和发展

　　（1）带宽限制技术

　　众所周知，以太网不同于传统的其它连接方式，在速度上，只能选择10 Mbit/s或100 Mbit/s，这是由于它的技术实现决定的。对于运营商来讲，目前采用单一的包月计费方式也是迫于10 Mbit/s或100 Mbit/s速度的无奈。实际上，以太网的带宽限制技术目前已经成熟，支持带宽限制技术的交换机，可以提供以kbit/s为单位递增的任意带宽，而且，这种技术兼容普通的网卡，它通过在数据包的传送间隙增加暂停来实现带宽的限制，因而在设备成本方面非常具有优势。

　　通过这种技术，可以针对不同需求的用户提供不一样的数据带宽，改变单一的包月制计费方式，符合“用得越多，付费越多”的原则。运营商可以针对上网浏览的用户，开通500 kbit/s的带宽，针对网上视频等需要大量带宽的用户，提供4 Mbit/s左右的带宽，这样，可以降低宽带接入的门槛，能带来更多的收益。

　　与流量计费技术相比，带宽限制技术无需额外的设备，成本更低；对用户来说，更直观，不会像流量计费那样导致用户的不理解或争执等。

　　（2）吉比特以太网技术

　　目前有一种论调，说现在的宽带小区根本不需要吉比特技术，因为小区的出口带宽不到100Mbit/s，小区带宽再大也没有用。事实上，宽带经济的支撑点并不是运营商收取的一点点带宽服务费，真正的宽带经济强调的是在宽带模式下的增值服务，像VOD、可视电话、互动游戏、虚拟现实、网上多媒体教学等业务需要消耗大量的网络带宽，但是不是所有的带宽需求都要通过外部的Internet，像VOD、网上多媒体教学等完全可以在一个社区内实现，这代表着一种新的生活方式，这才是真正的宽带经济。采用吉比特技术为这一切铺平了道路。

　　（3）智能网络设备的普及解决设备的维护和运营服务的问题

　　宽带运营商现在面临的最头疼问题，就是运营服务。当用户无法与网络连接上时，运营商无法直接判断是网络有问题，还是用户的电脑出现故障，这种情况往往需要技术人员上门，才能解决问题。设备工作是否正常，流量是否有拥堵等问题往往需要到现场才能判断。而采用智能交换机构建宽带网络，可以通过Web浏览器远程监控网络的运营情况，随时在网络中心对网络进行配置，类似像绑定MAC地址、设定用户带宽等工作都可以在网管中心完成。当用户反映问题时，可以远程诊断问题产生的原因，大大降低宽带运营商的维护成本。

　　（4）三层交换的普及提供更加完善、安全的网络拓扑结构

　　在宽带社区采用三层交换技术，可以完全隔离二层广播数据包，保护用户的MAC地址、IP地址等信息，避免泄露到Internet上。对于网络管理而言，不同的VLAN之间可以通过三层交换机的监管进行通信。在宽带社区的骨干采用三层交换技术，可以实现多种业务数据包的智能分流。三层交换技术的另外一个好处，就是宽带社区可以有多个宽带出口，通过三层交换机，自动选择和分配网络带宽。

　　（5）IP多播技术解决视频点播的数据流量问题

　　采用支持IP多播技术的交换机构架宽带网络，可以在传送同步视频的时候大大降低网络的带宽负载，为在宽带网络上提供电视转播、在线教学等业务提供硬件平台。IP多播技术侦测服务器发出的数据包，如果该数据包属于多播，则自动复制该数据包到所有需要该包的端口，这样，服务器仅仅需要发出一次数据流，所有的客户端都可以收到，这大大降低了网络的负荷，可以有效利用网络带宽，减少服务器数据流量。这种技术为在宽带社区内开展各种增值视频业务提供了支持。

　　（6）Tag VLAN技术解决网络安全

　　现在的许多宽带社区建设时采用普通的VLAN技术来解决社区内的安全性问题，避免用户之间互相访问。这种技术对于防止交换机之间的用户互访无能为力，而且无法隔离广播数据包，容易造成网络广播风暴的形成。利用Tag VLAN技术，可以非常方便地将宽带小区出口和每一个用户所在的端口划分为一个VLAN，保证每两个用户都不可以互相访问，不会有广播等数据包对网络性能造成影响。

　　（7）优先级控制，有效支持多媒体业务

　　宽带网络不仅仅是传送数据业务的网络，今后将向三网合一的方向发展，伴随语音业务(VoIP)、视频流媒体业务(VOD、可视电话、网上教育)的开展，对网络上业务传送的规则有着不同的要求：网络上的数据传送要求精确，而流媒体等却要求实时性好。
数据业务对准确性有要求，不准丢包，可以延迟；流媒体对实时性有要求，可以丢包，但是不准延迟。优先级控制技术可以保证以太网交换机在处理不同的数据包时，采取相应的策略，满足各种要求。

　　（8）802.1x网络身份认证技术，提供更加完善的安全性

　　802.1x技术在以太网的链路层对用户的身份进行识别，解决了用户权限和移动的矛盾，最初这种技术被应用于无线网络的身份验证。事实上，802.1x类似于手机的SIM卡，用来标识每一个访问网络的用户的身份，只有符合要求的用户才可以访问网络的资源。在以太网接入中使用这种技术，可以实现非常灵活的计费方式，增加用户的安全性，为在宽带小区开展电子商务等宽带增值服务提供良好的安全性保障。

　　作为最底层的安全性验证协议，如果用户不能通过验证，就相当于计算机的网卡没有连接网线，连最简单的数据包都收不到，不可能使用黑客等手段侵入系统，所以802.1x协议在保障网络安全方面具有特殊的优势。

4 宽带接入对以太网设备的要求

　　宽带接入对以太网设备提出了更新、更严格的要求，由于设备放置在建筑物的楼道、外墙等位置，不可能像传统电信设备那样工作于机房环境。

　　因此，首先要求设备对环境的适应性要好，我国幅员辽阔，温差很大（40℃以上到零下－30℃以下），湿度的变化也比较大，有些地区在梅雨季节湿度甚至达到95%以上，以太网设备必须能够适应这些变化，另外对设备的噪音、抗雷击等方面也应有比较全面的考虑。

　　其次，稳定性也很重要。由于设备工作在现场，必须具备相当高的稳定性，否则将造成极大的维护工作量。

　　第三，安装必须简单，运营商的技术力量有限，因此设备必须易于操作控制。

　　第四，以太网宽带接入正在不断发展之中，用户规模在逐渐扩大，网络设备必须提供足够的扩展性，才能满足日益增长的用户的需求，例如应支持光纤模块扩展、支持吉比特扩展、支持链路聚合等功能。

摘自《电信科学》2002.7