EPON與PPPOE混合接入的校園網(wǎng)設(shè)計(jì)方案

校園網(wǎng)是為學(xué)校師生提供教學(xué)、科研和綜合信息服務(wù)的寬帶多媒體網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，當(dāng)今的校園網(wǎng)功效已經(jīng)不再局限于只向師生提供網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)，許多弱電工程項(xiàng)目也融入到校園網(wǎng)建設(shè)當(dāng)中。南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院校園信息化建設(shè)重要涉及：

（1）校園樓宇房間內(nèi)部提供電話和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接入業(yè)務(wù)，會(huì)議室與賓館區(qū)域增加電視業(yè)務(wù)。

（2）公共場(chǎng)合覆蓋校園無(wú)線網(wǎng)。

（3）視頻監(jiān)控校園全覆蓋。

基于EPON技術(shù)的校園網(wǎng)建設(shè)方案，通過(guò)PPPOE合同對(duì)上網(wǎng)顧客進(jìn)行認(rèn)證與計(jì)費(fèi)，該方案不僅解決了校園信息資源共享中的安全問(wèn)題，并且通過(guò)與中國(guó)電信或中國(guó)聯(lián)通合作共建的方式，實(shí)現(xiàn)電話、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與電視業(yè)務(wù)的融合。

方案設(shè)計(jì)

1.樓宇內(nèi)部采用綜合化布線方案。

在綜合布線系統(tǒng)中，信息插座和管理子系統(tǒng)(即中間配線架)之間的連接實(shí)現(xiàn)是水平子系統(tǒng)的功效，水平干線的設(shè)計(jì)涉及水平子系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)與部件集成。選擇水平子系統(tǒng)的線纜，要根據(jù)建筑物內(nèi)具體信息點(diǎn)的類型、容量、帶寬和傳輸速率來(lái)擬定。從系統(tǒng)的兼容性和信息點(diǎn)的靈活交換性角度出發(fā)，水平子系統(tǒng)考慮采用同一種布線材料。

超五類雙絞線用于語(yǔ)音傳輸和最高傳輸速率為1000Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，由于電話和網(wǎng)絡(luò)接口都執(zhí)行RJ原則(RegisteredJack：注冊(cè)插孔，是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)和電信工業(yè)協(xié)會(huì)確立的一種以太網(wǎng)連接器的接口原則)，設(shè)計(jì)語(yǔ)音(電話)信息點(diǎn)與數(shù)據(jù)信息點(diǎn)均采用非屏蔽超五類雙絞線，從而方便樓宇內(nèi)部語(yǔ)音與數(shù)據(jù)端口功效的靈活切換。

2.與中國(guó)電信合作共同建設(shè)，校園網(wǎng)寬帶接入采用EPON鏈路與PPPOE認(rèn)證相結(jié)合。

傳統(tǒng)交換式局域網(wǎng)采用三層模型架構(gòu)。在校園網(wǎng)改造過(guò)程中，運(yùn)用原有校園網(wǎng)構(gòu)建校園業(yè)務(wù)網(wǎng)，重要提供認(rèn)證計(jì)費(fèi)服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)、服務(wù)器與存儲(chǔ)、聯(lián)網(wǎng)打印機(jī)資源和校園IP視頻監(jiān)控資源等。

EPON接入部分

EPON(以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò))是一種新型的光纖接入網(wǎng)技術(shù)，其典型的拓?fù)錁?gòu)造為樹(shù)型，它采用點(diǎn)到多點(diǎn)構(gòu)造、無(wú)源光纖傳輸，在以太網(wǎng)之上提供多個(gè)業(yè)務(wù)。在物理層采用了PON(無(wú)源光網(wǎng)絡(luò))技術(shù)，在數(shù)據(jù)鏈路層使用以太網(wǎng)合同，運(yùn)用PON的拓?fù)錁?gòu)造實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)的接入。因此，它綜合了PON技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：低成本、高帶寬、擴(kuò)展性強(qiáng)、靈活快速的服務(wù)重組、與現(xiàn)有以太網(wǎng)的兼容性和方便的管理等特性，是現(xiàn)在以太網(wǎng)最佳的組網(wǎng)方式。

圖為EPON鏈路與PPPOE認(rèn)證拓?fù)錁?gòu)造上圖是設(shè)計(jì)的校園網(wǎng)新的拓?fù)錁?gòu)造圖，其中，EPON鏈路重要由OLT(光線路終端)、POS(無(wú)源分光器)和ONU(光網(wǎng)絡(luò)單元)和構(gòu)成。

OLT放在中心機(jī)房，是EPON整個(gè)鏈路的控制中心，OLT首先承載多個(gè)業(yè)務(wù)的信號(hào)在局端進(jìn)行匯聚，按照一定的信號(hào)格式送入接入網(wǎng)，方便向終端顧客傳輸，另首先將來(lái)自終端顧客的信號(hào)按業(yè)務(wù)類型分別送入多個(gè)業(yè)務(wù)網(wǎng)中。POS(無(wú)源光纖分支器)，是一種連接OLT和ONU的無(wú)源設(shè)備，它的功效是分發(fā)下行數(shù)據(jù)和集中上行數(shù)據(jù)。

POS的布署相稱靈活，由于是無(wú)源操作，幾乎能夠適應(yīng)于全部環(huán)境，普通一種POS的分線率為8和16，并能夠進(jìn)行多級(jí)連接。

ONU(光網(wǎng)絡(luò)單元)位于遠(yuǎn)端接入側(cè)，EPON中的ONU采用以太網(wǎng)合同，在通信過(guò)程中不需要進(jìn)行合同轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)ONU對(duì)顧客數(shù)據(jù)的透明傳送，保障從OLT到ONU之間高速的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。校園網(wǎng)采用EPON網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)：

（1）在原有交換式三層構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上易于升級(jí)改造。在南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生宿舍原先沒(méi)有布置局域網(wǎng)的狀況下，設(shè)計(jì)直接建設(shè)EPON網(wǎng)絡(luò)；在辦公、教學(xué)等原先已經(jīng)按照三層構(gòu)造布置局域網(wǎng)的狀況下，原有接入層交換機(jī)能夠繼續(xù)使用。

（2）相對(duì)成本低，維護(hù)簡(jiǎn)樸，容易擴(kuò)展，易于升級(jí)。從OLT端到ONU端之間僅有光纖、POS等光無(wú)源器件，無(wú)需租用機(jī)房、無(wú)需配備電源、無(wú)需有源設(shè)備維護(hù)人員，可有效節(jié)省建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)成本。采用單纖波分復(fù)用技術(shù)(下行1490nm，上行1310nm)，僅需一根主干光纖和一種OLT。

（3）能夠提供比較高的帶寬。EPON現(xiàn)在能夠提供上下行對(duì)稱的1.25Gb/s帶寬，并且隨著以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展能夠升級(jí)到10Gb/s。

（4）服務(wù)范疇大。EPON作為一種點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，以一種扇形的構(gòu)造節(jié)省有限的光纜資源，能夠服務(wù)大量顧客。

PPPOE接入部分

PPPOE(基于以太網(wǎng)的點(diǎn)到點(diǎn)連接合同)，能夠使以太網(wǎng)主機(jī)通過(guò)一種簡(jiǎn)樸的橋接設(shè)備連接到一種遠(yuǎn)端的接入集中器上。

通過(guò)PPPOE合同，遠(yuǎn)端接入設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)每個(gè)接入顧客的控制和計(jì)費(fèi)。PPPOE由BRAS(寬帶接入服務(wù)器)配合Radius(遠(yuǎn)程顧客撥號(hào)認(rèn)證系統(tǒng))服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)顧客的認(rèn)證、計(jì)費(fèi)。

使用PPPOE合同，BRAS設(shè)備必須位于顧客子網(wǎng)中或同一種VLAN(虛擬局域網(wǎng))中，以確保二層廣播能夠?qū)Φ氖褂?，在圖2中BRAS作為RadiusClient位于OLT與核心路由設(shè)備之間，到顧客之間是純二層鏈路。Radius服務(wù)器位于校園業(yè)務(wù)網(wǎng)中，設(shè)計(jì)校園每個(gè)顧客有一種上網(wǎng)顧客名，顧客名背面能夠跟不同域名，同一種顧客名加上不同域名構(gòu)成賬號(hào)(顧客名@域名)進(jìn)行認(rèn)證，認(rèn)證通過(guò)后根據(jù)域名采用虛擬路由技術(shù)進(jìn)行不同的網(wǎng)絡(luò)路由。

采用PPPOE認(rèn)證，由于網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備只有在認(rèn)證通過(guò)后來(lái)才干上網(wǎng)，AP(無(wú)線接入點(diǎn))未經(jīng)認(rèn)證與無(wú)線控制器之間數(shù)據(jù)不能交互，設(shè)計(jì)在認(rèn)證計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中設(shè)立，將全部AP設(shè)備設(shè)立為“直通”即免登錄的聯(lián)網(wǎng)方式。采用PPPOE方式認(rèn)證的優(yōu)點(diǎn)：

（1）有效控制網(wǎng)絡(luò)廣播風(fēng)暴：PPPOE上網(wǎng)方式由于采用二層認(rèn)證，全部鏈路設(shè)備都工作在二層，故不存在網(wǎng)絡(luò)第三層廣播風(fēng)暴的問(wèn)題。

（2）有效避免ARP攻擊行為。ARP攻擊始終是高校傳統(tǒng)局域網(wǎng)的安全威脅，通過(guò)采用PPPOE認(rèn)證上網(wǎng)模式，在顧客認(rèn)證過(guò)程中上網(wǎng)主機(jī)獲取BRAS服務(wù)器(網(wǎng)關(guān))MAC地址不再使用ARP合同，而是通過(guò)在認(rèn)證發(fā)現(xiàn)階段的PADI報(bào)文和PADO報(bào)文的交換獲得MAC地址(物理地址)，從而杜絕ARP攻擊行為的發(fā)生。

（3）避免IP地址沖突。PPPOE接入方采用動(dòng)態(tài)分派IP地址，不存在顧客自行更改IP地址而產(chǎn)生地址沖突的問(wèn)題。

（4）支持QOS(服務(wù)質(zhì)量)，方便管理。采用PPPOE接入方式支持QOS業(yè)務(wù)，對(duì)不同的上網(wǎng)顧客進(jìn)行不同的流量控制和計(jì)費(fèi)方略，能夠?qū)崿F(xiàn)基于時(shí)間或流量的上網(wǎng)計(jì)費(fèi)以及基于帳號(hào)的顧客管理。

（5）有效地制止病毒蔓延和網(wǎng)絡(luò)盜號(hào)的安全威脅。PPPOE合同是把PPP(點(diǎn)對(duì)點(diǎn))合同移植到以太網(wǎng)上應(yīng)用的一種合同，顧客之間在邏輯上互不相通，這種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信可有效防備網(wǎng)上病毒、木馬和蠕蟲(chóng)感染其它顧客的機(jī)器。另外，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽(tīng)軟件普通是運(yùn)用以太網(wǎng)的廣播特性或ARP合同來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)聽(tīng)，而采用PPPOE認(rèn)證接入方式，網(wǎng)絡(luò)顧客間通信是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，不適合監(jiān)聽(tīng)軟件的工作環(huán)境。

IPTV(交互式網(wǎng)絡(luò)電視)是一種集合寬帶有線電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、通訊等多個(gè)技術(shù)于一體，面對(duì)家庭顧客提供的涉及數(shù)字電視在內(nèi)的多個(gè)交互式服務(wù)，顧客在家中應(yīng)用IP機(jī)頂盒加普通電視機(jī)就能夠享有到IPTV所提供的電視業(yè)務(wù)。與傳統(tǒng)的數(shù)字機(jī)頂盒相比，IP機(jī)頂盒實(shí)現(xiàn)了視頻、語(yǔ)音、數(shù)據(jù)三者的融合，即三網(wǎng)融合業(yè)務(wù)。

在會(huì)議室、賓館等區(qū)域，一種房間內(nèi)部最少有三個(gè)RJ-45端口，一種端口接電話，連接PSTN(公共交換電話網(wǎng))；一種端口用于顧客電腦連接，通過(guò)上網(wǎng)賬號(hào)顧客能夠訪問(wèn)Internet或者校園業(yè)務(wù)網(wǎng)；尚有一種端口連接機(jī)頂盒，機(jī)頂盒與電視機(jī)相連，顧客使用中國(guó)電信分派的賬號(hào)(顧客名@ITV)直接受看電視節(jié)目，IPTV的認(rèn)證計(jì)費(fèi)服務(wù)由中國(guó)電信管理。

IP監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

IP監(jiān)控是以IP網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)及其編碼器為硬件核心設(shè)備，視頻信號(hào)從前端便被編碼壓縮，并以網(wǎng)絡(luò)為傳輸載體，基于TCP/IP合同，采用流媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)及軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)用、存儲(chǔ)和控制等功效。IP監(jiān)控系統(tǒng)含有前端一體化、傳輸網(wǎng)絡(luò)化、解決數(shù)字化、管理智能化及系統(tǒng)集成化的特點(diǎn)，能夠滿足大容量、大跨度的應(yīng)用需求。

原有的校園網(wǎng)通過(guò)改造后，運(yùn)用原有二層和三層交換設(shè)備組建的交換式局域網(wǎng)供IP監(jiān)控系統(tǒng)使用。設(shè)計(jì)將IP攝像機(jī)連接接入層交換機(jī)，視頻存儲(chǔ)設(shè)備直接連接核心交換，保障IP攝像機(jī)數(shù)據(jù)能夠快速、實(shí)時(shí)地傳輸?shù)酱鎯?chǔ)設(shè)備上。

校園網(wǎng)安防管理人員通過(guò)EPON鏈路使用user@njcit類型的上網(wǎng)賬號(hào)登陸，訪問(wèn)校園業(yè)務(wù)網(wǎng)的視頻監(jiān)控資源：能夠直接根據(jù)IP視頻攝像機(jī)的IP地址訪問(wèn)指定攝像機(jī)的實(shí)