EPON+EOC技术的应用(4)

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滤，限制非法数据流，并且ONU/OLT支持对广播/组播数据流的抑制，能够限制MAC地址，抵抗针对设备的ping of death, syn flood,LAND 和IP cheating 等DOS攻击。ONU支持端口限速和端口物理隔离，限制广播数据和病毒在LAN内传播。

（2） 控制平面的安全特性

OLT可基于厂商ID和MAC地址做ONU认证，拒绝非法ONU注册，ONU/OLT可利用Q in Q实现用户端口绑定和溯源。ONU支持DHCP relay,可修改和添加option 82，添加相关端口信息，并支持受控组播。

（3） 管理平面的安全特性

OLT 支持带内/带外网管，以及独立网管VLAN，并且网管系统支持分级分域管理。ONU利用OAM通道, 使网管信息更安全。 2.3.7 EPON系统的加密和数据搅动技术

在点对多点的模式下, EPON的下行信道以广播的方式发送给与此相连接的所有ONU,每个ONU 都可以接收到OLT发送给所有OUN的信息，但其中包括一些不属于该ONU 接收的信息,这就势必产生安全隐患,所以必须对发送给每个ONU的下行信号进行加密,在EPON系统中采用搅动方案来实现信息安全,这种搅动功能实施信息扰码并能为信息保密提供保护。

EPON系统的加密算法主要有DES(Data Encryp tion Standard) 、AES(Advanced Encryp tion Standard)等,AES具有更为理想的效果。加密和解密可以在数据链路层、物理层或者三层以上进行,即给每个合法的ONU上、下行信息分配不同的密钥, 分别对净负荷、MAC 帧(包括MAC的地址字节、净负荷、校验字节) 、整个比特流(包括帧头和循环冗余校验)等进行加密, EPON的搅动加密是单钥体制(对称密钥) ,即无论加密还是解密都使用同一个密钥。在EPON的下行方向,为了隔离用户数据,OLT侧根据下行数据的目的地的不同采用不同的密钥进行搅动处理;在ONU侧,对接收到的数据的相应字段根据与OLT侧相一致的密钥,进行解搅动处理,恢复搅动之前的数据。在EPON的上行方向,为了防止用户假冒, ONU侧对MAC控制帧和OAM帧进行搅动处理,在OLT侧根据帧类型标识对控制帧和OAM帧的相应字段进行解搅动处理,然后进行FCS校验,如果正确就表明这是合法的控制帧,再进行相关处理,如果出现FCS错误表明这是用户伪造的控制帧或者控制帧在线路上传输错误,作丢弃处理,从而防止合法用户伪造OAM帧或控制帧。 2.3.8 EPON系统的网管

EPON是依托以太网的PON 技术,与以太网类似,具有优化的层网络能力,能够根据需

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要传输不同的业务。为了增强以太网的管理功能, IEEE 802.3ah标准定义了OAM协议: EPON网管中的以太网OAM(Operations, Administration and Maintenance,操作、管理和维护)是一种监控网络问题的工具,它工作在数据链路层, 利用设备之间定时交互OAMPDU(OAMProtocolData Units, OAM协议数据单元)来报告网络的状态,使网络管理员能够有效的进行网络管理。OAM机制不依赖于任何客户层和服务层,可以有效地检测、确认并定位出源于以太网层网络内部的故障,并且可以衡量网络的利用率以及度量网络的性能,能根据与用户签订的SLA (服务水平协议)提供业务,对于运营级网络的管理具有重要的意义。标准中定义的OAM能够管理ONU设备的PON端口,而对ONU用户端口的管理,目前基于PON设备的互操作性方面的标准正在完善之中,OAM管理机制包括链路性能监测、故障侦测和告警、环路测试等,其工作流程包括建立以太网OAM连接、链路监控、远端故障检测、远端环回等环节。 2.3.9 EPON系统的互动性

EPON 系统互通性分为3个层面：传输层、业务层和管理层的互通。必须实现这上个层次互通，才能实现真正意义上的EPON系统的互通。

传输层的互通指在EPON标准体系下，在物理层和数据链路层实现不同厂商的OLT 和ONU 之间的以太网业务的互操作，主要包括PMD、PMA、PCS、RS、MAC、MPCP等子层的互通。另外，DBA（动态带宽分配）、加密、FEC（前向纠错）等功能也属于传输层的功能。传输层的互通是实现其他一切互通的工作基础。

业务层互通是指为正常开展各种业务（数据、视频、语音等）所必须的协议一致性和功能上的互操作。业务层的互通是与运营商的业务模式相关的，不同的业务模式对EPON的互通性有不同的要求。在针对特定的业务时，可能有不同的实现协议和具体参数，这种实现上的差异性会导致互通问题。因此，在，如何实现多业务综合接入环境下的QoS 保证是影响业务层互通的重要因素。

管理层的互通是指通过某OLT 厂商的网络管理系统，能够对其他厂商的ONU 进行正常的ONU 认证、配置管理、故障管理、性能管理、安全管理等OAM 功能。现有的EPON仅规范了简单的OAM 功能，对其他方面的链路层和更高层的管理功能尚未规范。

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3 EOC技术在有线电视HFC网络中的应用

3.1 EOC技术简介

随着数字电视的全面开展，“三网融合”的步伐不断加快，这就必然要求互动电视（VOD）、宽带业务的数据信号通过HFC 网络传输。但是，由于以太网接口是RJ45，信号是基带方式的数字信号，其信号不能直接在同轴电缆网络传输，用户分配网必须采用五类线布网，对于有线电视HFC网络来说造成了大量的网络资源浪费。因此，必须采用信号转换技术，使数据通信普遍采用IP方式的以太网连接，通过同轴电缆进行传输，实现RF接口，这种转换技术就是Ethernet over cable,简称EOC技术。

3.2 EOC技术原理

3.2.1 Ethernet与CATV比较

在EOC技术中，同轴电缆在传送普通CATV业务的同时，也传输以太网信号，因此在设计中必须考虑很多问题。以太网传信号传输的特点同CATV信号差别很大：CATV系统采用F型或者IEC射频连接器，而以太网系统采用RJ一45连接器；CATV信号属于不平衡信号，采用同轴电缆传输，而以太网信号属于平衡信号，采用两对双绞线传输，一对用以发送数据，另外一对用来接收数据；CATV系统的特性阻抗为75欧，而以太网系统双绞线阻抗为100欧；CATV系统占用40MHz一862MHz，以太网信号的功率谱，主要集中在0.5MHz—15MHz范围内。 3.2.2 EOC技术原理

EOC 是一个广泛的概念，各种利用电话、电力、电视电缆传输数据信号的技术都可以称为EOC技术。EOC技术最早由芬兰的泰来斯特公司推出, 主要局限于电话线、电力线传送数据信号的应用。近几年，EOC 技术的研究开始侧重基于有线电视同轴电缆传送数据信号的技术应用，EOC的发展最初是从无源开始的,后来又有了有源的产品。从某种意义上讲,所谓的各种有源EOC技术实际上是欧洲无源EOC的思想和美国Cable Modem接入技术结合中国有线电视网络的实际情况而诞生的产物。

EOC技术，是将数据信号调制到适合有线电视同轴网传输的某一频段上，然后将有线电视信号和调制后的数据信号混合传输，传输速率较高，对现有的HFC网络不作大的改造，适合广电的各种形式楼栋的分配网络，可利用HFC网络现有的同轴电缆室内电视网络，不必新建网络和二次室内布线。普遍采用多载波正交频分复用（OFDM）技术，系

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统的抗干扰能力强。

3.3 EOC技术的分类及标准

目前EOC技术可以简单分为有源EOC和无源EOC两种。各种EoC 技术虽然研究的切入点和技术方法略有不同，但均可以应用到有线电视网络领域，通过同轴电缆传输数据信号。

3.3.1 EOC技术的分类

无源EOC：通过无源器件对数据信号进行处理，数据信号由双极性(差分)信号(便于双绞线或五类线传输)转换成单极性信号(便于同轴电缆传输)，原有以太网络数据信号的帧格式和MAC层都没有改变，因为信号没有经过调制，通常也称为基带EOC。目前无源EOC数据信号工作频带通常标称在0—25 MHz，按照有线电视频谱规划，65 MHz以下的频带都可以用作数据传输。无源EOC的数据信号只能点到点传输，无法通过分支分配网络，光缆到楼且集中分配的网络可以采用这种模式。但是不能通过分支分配器使无源EOC应用的局限性较大。

有源EOC：将数据信号调制后通过同轴电缆传输，并且能够通过分支分配网络实现点到多点传输，数据信号链路损耗过大时，可以增加专门的数据中继设备。有源EOC按调制信号所在频带可以简单分为低频方式和高频方式。目前的有源EOC技术主要有MoCA （Multimedia over Coax）、HomePlug（HomePlug Powerline Alliance）、HomePNA（Home Phoneline Networking Allince）、WLAN （Wi－Fi Alliance） 无线降频电缆传输技术等，有源EOC可以实现点到多点传输，其中HomePNA（4—28 MHz）、HomePlug（2—30 MHz）方式工作在低频段，MoCA（860-1.5GHz）、WiFi（1—2.4GHz） 方式工作在高频段。

3.3.2 有源EOC技术标准介绍

(1) HomePNA（Home PhonelineNetworking Alliance)

HomePNA于2003年推出HomePNA3.0，2005年被批准为ITU-TG.9954标准，传输速率可以到达128Mbps，可扩充到240Mbps。目前市场上HomePNA3.0产品多为128Mbps，2007年3月ITU-T组织正式批准HomePNA3.1标准，传输速率提高到了320Mbps。目前国内使用该技术的厂家相对于HomePlug较少。

① 技术原理和特点：HomePNA 3.0采用FDQAM(FrequencyDiverse QAM)调制技术，使用不同频率的载波反复传送同一数据，降低了传送的误差率，保障了数据传送速率的稳定。HomePNA3.0采用的中心频率有：7MHz、12MHz、18MHz三种；分别对应三种频谱结

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构。MAC层协议为CSMA/CA ,为提供QoS服务，其帧传送方式采用八种不同的优先等级(0-7，7代表最高优先等级)，由检测帧确认是否发生碰撞。并且支持Synchronous与Asynchronous 两种媒体存取协议，即SMAC与AMAC。

② 优劣分析：HomePNA over Coax借用整个Home PNA协议，修改原Home PNA传输介质的耦合接口部分设计。使用低频段（4-28MHz），传输衰减小，目前HomePNA3的一般传输距离为300米(最大电平衰减-61dbm)，传输距离决定应用范围受一定限制，由于HomePNA over Coax为单载波调制，采用4-28 MHz频段的FDQAM调制方式，因此其抗干扰能力上不如OFDM。在网络上的接入节点（接入设备既入户数）越来越多时，影响会相对于其他技术严重一些。

(2) HomePlug（HomePlug Powerline Alliance)

HomePlug 包括HomePlug AV和HomePlug BPL, 其中HomePlug AV标准由HomePlug 组织于2005年8月批准。HomePlug AV标准目前物理层速率可以达到200M，因为在电力线通信领域已经大规模使用，技术成熟，风险较小。

① 技术原理和特点：HomePlug AV的物理层使用OFDM调制方式，OFDM将可使用的频宽划分为多个狭窄的频带，再将高速数据信号转换成并行的低速子数据流在每个子信道上进行传输，在OFDM系统中各个子信道频谱有1/2重叠正交，频谱相互中叠，即减少了子载波间的相互干扰，也提高了OFDM调制方式的频谱利用率。在接收端通过相关解调技术分离出各载波，同时消除码间干扰的影响。HomePlug AV在2-28MHz频段使用多个子载波；功率谱密度可编程，以满足不同国家的频率管制；每个子载波可以单独进行BPSK 、QPSK 、8QAM、16QAM、64QAM、256QAM和1024QAM调制；采用Turbo FEC错误校验；物理层线路速率达到200 Mbps， MAC层为100Mbps，接近电力线信道的通信容量。HomePlug AV支持基于工频周期同步机制的TDMA和CSMA。TDMA面向连接，提供QoS保障，确保带宽预留、高可靠性和严格的时延抖动控制。CSMA面向优先级，提供四级优先级。HomePlug AV基于128位AES严格加密，数据保密性得以保证。

② 优劣分析：HomePlug over Coax完整地借用HomePlug协议，对前端耦合等电路设计进行改进。由于同轴电缆的传输性能要好于电力线，因此，使得原来HomePlug比较难以处理的问题得到很好的解决，如：电磁兼容等。HomePlug AV标准使用低频段（2-30MHz），传输衰减小，可以覆盖大于7米，但在多用户同时通信时会因为堵塞导致速率陡降。

③ HomePlug BPL标准和HomePlug AV标准都属于HomePlug标准联盟，HomePlug BPL标准和HomePlug AV标准主要的区别是：

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