EPON_EOC组网

EPON+EoC组网
1、前言
2007年，国家广电总局发布《有线电视网双向化改造指导意见》指出 [1]，“光进铜退”是有线电视网络宽带化、双向化的发展趋势，有线电视网络双向化改造应将光纤进一步向用户端推进，基本实现光纤到楼，逐步向光纤到户发展。

接入分配网的双向化改造应依据各自的业务规划，充分利用入户线路的同轴电缆资源，采用适合当地的宽带双向接入技术，使有线电视网络具备承载模拟和标准清晰度数字电视节目、高清晰度电视、广播、视频点播、宽带数据接入、语音服务等多种业务的能力。

对于大多数的现有小区，广电EPON+EOC方式充分利用了HFC的铜缆资源，无需双向改造，业务投放快，带宽控制灵活，每发展一户才增加一户的EOC终端，建设成本投入符合渐进原则，是面向广电NGB三网融合全业务演进的主要双向化接入网技术之一[2]。

与传统的HFC单向广播式业务承载相比，NGB的多业务和IP化演进对广电接入网的建设和运营提出了更高的要求，包括接入网的QoS 能力、 VLAN及带宽管理能力等等。

本文从EPON+EoC接入网的端到端VLAN规划设计的角度对广电NGB接入网的精细化运营支持进行具体分析，使其能够满足NGB三网融合多业务开展的需要。

2、NGB对广电全业务接入网的需求
相对于现有广播电视网，下一代广播电视网(NGB)在带宽、服务方式、业务类型和管理方式等方面都将发生深刻的变化。

目前，NGB涉及的网络架构、演进方向以及相关技术已经有了比较明确的思路[3]。

归纳而言，NGB承载网的建设目标就是在现有网络基础之上，平滑地向全程全网、互联互通、可控可管方向演进，最终实现高性能、高带宽、高附加值的业务应用网络。

在进行整网规划时，需要从全网的建设、运营、维护、升级角度统筹考虑。

作为面向NGB演进需求的广电双向接入网主要技术之一，广电EoC网络应具备灵活性强、高性能带宽、统一网管等运营需求[4]；从协议性能要求，EPON+EoC 接入技术提供的业务速率需要满足当前和未来一段时期业务发展的带宽需要，需要很好的解决服务质量（QoS）保障问题，提供包括实时流媒体等各种业务所需的QoS，支持多业务的端到端QoS保障：QoE,Jitter,Delay,Bandwidths，等等。

除高带宽之外，电信级多业务接入支持是NGB对接入网的另一项关键要求。

从实现NGB三网融合全业务接入需求的角度，广电EPON+EoC接入网必须满足以下网络建设需求：
· EOC终端支持多端口，可构建家庭网关,同时可支持针对不同端口限速以为多业务提供支持
· EOC局端产品同时提供8级优先级，为互动电视、IPTV、互联网、VOIP 服务等多业务的不同时延要求提供最可靠的保障
· EOC终端可支持RJ11接口，以提供更高话音质量的VOIP应用
· EOC局端支持IGMP协议，为IPTV提供支持
· VLAN管理、 VLAN优先级数：各种业务数据根据质量要求和带宽需要，分别置于不同优先级别的VLAN ，确保各种业务都获得满意的服务质量。

例如，互动电视信令传输、网络管理、IP电话具有高优先级，分别独立VLAN传输。

宽带数据业务数据可以处于低级的 VLAN
总之，带宽管理限制、组播功能是NGB全业务经营管理的重要功能。

与VLAN 功能结合，是构成广电NGB多业务经营的必要技术条件。

与传统的广电下行广播业务相比，需要特别指出的是实现NGB三网融合之后双向化点对点业务的用户标识和溯源问题：一方面，可溯源性提供了网络管理者在网络遭到攻击或者恶意使用时的用户定位能力。

另一方面，出于精细化管理的需要，运营商要能对用户进行精确定位，实现可溯源性，便于业务和用户管理。

可溯源性的前提是用户唯一性识别。

目前主要有两类方案解决上行接入设备标志和端口溯源问题：一是借助设备物理地址；二是基于VLAN（Stacking）技术或DHCP Option 82, PPPoE+等业务特定的上层协议技术。

当前，经过大规模的商用部署和协议完善，EPON+EoC网络中，EPON部分的多业务支持能力已经相对完善。

在EoC层面，EOC应支持IEEE 802.1Q协议。

EOC应支持针对用户物理端口划分VLAN，应支持VLAN标记/去标记，VLAN 透传、VLAN Translation、VLAN优先级标记、VLAN过滤等功能。

其中，EoC VLAN的透传模式是指，在该模式下，EOC对接收到上行的以太网帧的处理方式是对以太网帧不作任何处理（无论以太网帧是否带VLAN TAG）透明的向ONU转发；对于下行的以太网帧也是透明转发的方式；EoC VLAN标记模式是指，在该模式下，EOC 对接收到的上行以太网帧的处理方式是为其加上一个网络层VLAN tag；对于下行以太网帧，EOC剥除其VLAN Tag。

其详细处理方式见下表。

表1 透明模式下ONU的处理方式
表2 TAG模式下EOC的处理方式
3、EPON+EoC场景下的端到端VLAN规划设计
广电EPON双向接入网宜从省级FTTx 网络建设的高度统一规范的建设模式，设置统一的VLAN规划和指导思路，在VLAN 设置的总体思路、原则、VLAN ID 范围等方面加以统筹规划，以适应各种FTTx 组网场景。

三网融合业务场景下，用户的上网业务、IPTV业务和VoIP业务等各种业务对网络的要求各不相同。

为了便于QoS和安全策略的部署，必须在接入网将业务
进行区分。

在EPON+EoC组建的二层广电接入网下，通常可以通过如下几种方式来做VLAN规划：
（1）PSPV
PSPV即每业务每VLAN，主要有以下特点：同一EPON OLT端口下的所有用户的同一业务在同一VLAN内；需要在用户侧部署可划分VLAN的家庭网关（如使用双端口EoC终端或者支持VLAN的STB）。

对局端交换机而言，PSPV使得用户业务分别属于不同的VLAN，包括上网VLAN、VoIP VLAN、VoD VLAN和BTV VLAN(组播VLAN，对于采用纯IP组网的NGB接入网，直播的IP视频典型通过组播技术实现)。

这种VLAN划分方式简单明了，占用VLAN资源少，但由于同一业务不同用户都划分到同一个VLAN中，因此无法识别用户信息，实际意义不大。

（2）PUPSPV
PUPSPV即每用户每业务一个VLAN，主要特点如下：每个用户的每种业务一个 VLAN（BTV业务除外，所有BTV业务共用组播VLAN）；需要在用户侧部署可划分VLAN的家庭网关；EPON OLT或汇聚交换机启动基于VLAN灵活QinQ进行业务分类。

适用于各层设备支持足够数量VLAN, 采用BRAS做IPTV业务终结情况的网络。

PUPSPV对于同一业务的不同用户通过VLAN进行细分。

PUPSPV的最大好处在于可以通过VLAN精确识别用户。

对于需要精细化计费的业务（如上网业务）可以通过标识用户物理位置避免资费流失。

这种VLAN划分方式对于网络要求相对较高。

（3）混合组网
混合组网是PSPV和PUPSPV的综合，主要特点如下：Internet业务 PUPSPV，IPTV/VoD和VoIP业务PSPV；需要在用户侧部署可划分VLAN的家庭网关；EPON OLT 或汇聚交换机启动基于VLAN的灵活QinQ进行业务分类，适用于SR做IPTV业务终结情况（双边缘）。

混合组网对于需要精细计费的上网业务采用PUPSPV，而对于目前采用包月计费的IPTV/VoD等业务采用PSPV方式。

在运营商规模开展IPTV/VoD业务时推荐采用这种VLAN划分方式。

（4）PUPV
PUPV即每用户一个VLAN，主要特点是：多类业务共用一个用户VLAN；用户侧无需部署家庭网关；汇聚端局启动基于流的灵活QinQ打不同外层标签，例如PC采用PPPoE、STB采用IPoE，这些终端都通过一个VLAN上行，可以根据 PPPoE 和IPoE报文不同的协议号作为QinQ的分流依据；又如根据报文的目的IP地址分流：对于相同源IP地址，相同报文封装的不同的业务应用报文，比如PC上
的SoftPhone产生的报文，需要根据报文的目的IP地址实施灵活QinQ进行业务分流。

适用于用户侧无法部署家庭网关组网。

以上方案中，无论采用PUPSPV或者混合组网方式，在用户侧都需要实现对不同业务的VLAN 隔离，一般是通过在用户侧部署家庭网关（Home Gateway）设备实现的。

在EPON+EoC场景下，典型地是通过多端口EoC来实现宽带和VOD业务同时接入。

此时要求家庭的EoC终端应支持 VLAN，以实现业务的隔离。

作为一般原则，对于语音、数据以及其它业务，建议分配不同的VLAN，在OLT侧进行业务分流。

对于数据业务，建议给每个数据用户分配不同的VLAN，防止广播风暴，保证网络的安全性。

对于有线电视业务，建议采用相同的VLAN，以节省VLAN 资源。

如以后有语音业务，建议采用相同的VLAN，以节省VLAN资源。

在城域网多边缘组网情况下，上网和IPTV 业务典型地通过BRAS 接入，VoIP 和大客户业务通过SR 接入；单边缘组网情况下，用户所有业务均为大BRAS接入。

单边缘和多边缘对于VLAN 规划方案的影响在于：多边缘下，需要OLT 或汇聚交换机基于外层VLAN 进行业务分流。

对于上网业务而言，由于是PUPSPV模式，可以用两层标签来做用户标识（内层标签标识用户，外层标签标识用户的物理位置），这样可以实现用户的精细化管理，避免用户漫游造成资费流失。

而对于VOD业务，可以用外层标签来标识业务，也可以不打外层标签。

此时要求EPON OLT或汇聚交换机支持灵活QinQ功能，BRAS和SR作为业务控制层设备终结各业务VLAN，并作为QoS策略控制点和MPLS PE设备。

典型地，宽带业务通过BRAS之后即上行为为三层流量。

对于VOD业务，当前可采用PSPV方式组网，即同一个OLT下的所有VOD业务使用同一个VLAN ID （不同的OLT下可以使用不同的VLAN ID），VOD业务可以经过EPON OLT向上，在VOD推流交换机上终结，按照每个OLT一个VLAN，全网VOD业务也只需少量的VLAN即可。

选择哪种思路，既要考虑业务开展的需求，又要考虑网络现状和设备能力。

重点应考虑以下因素：
1)、用户可溯源性。

尤其是上网业务，应遵循每用户每VLAN 的方式，以VLAN 标识用户。

2)、满足用户和业务隔离和区分的要求，如业务安全、组播复制等。

从安全性的角度考虑，上网业务有必要通过每用户每VLAN 进行用户间的安全隔离；而IPTV 业务中，机顶盒作为可信终端，用户间可不进行VLAN 隔离；对于SIP 终端、内置IAD 的A 类ONU 等类型的VOIP 业务，如果用户间不做VLAN 隔离，可能存在恶意攻击扩散的潜在危险，但由于同一PON 口下不同的ONU 天然隔离，且每个ONU 上也可以配置端口隔离功能，因此，即使设置相同的VLAN，也可以达到用户隔离的效果。

3)、VLAN 资源是否充足
在PUPSPV 情况下，按照每用户4 种业务规划，受内层VLAN ID 资源限制，单个PON 口所带用户数需小于1024。

PSPV 则无此限制。

4)、配置的复杂性及后续维护和调整的便利性
混合方式与纯PUPSPV方式相比，配置更简单，且对于非上网业务，增加用户时，无需调整VLAN。

5)、设备能力限制
现网BRAS 能力限制：在纯PUPSPV情况下，按每用户4 种业务、每OLT10000
用户计算，则所需VLAN 数量为40K，即BRAS单板支持的VLAN数量应大于40K。

在混合方案下，由于上网之外的其它业务所占用的VLAN 数较少，因此不受此限制。

为保证端到端的VLAN应用，EPON和EOC层面的VLAN策略应保持一致。

EPON+EOC系统中，VLAN的设置可以在OLT、ONU和EOC三个层面进行。

为简化配置管理的复杂性，同时考虑到直接面向用户驻地网络的EOC设备的数量巨大，为节省设备成本，EOC层面的设备VLAN需求可以低于EPON设备。

EOC层次的设备可以工作在VLAN透传或VLAN Tag模式中。

在VLAN透传模式下，EOC层次的设备不参与用户VLAN的设置，而是由PON层次的设备来进行VLAN的管理；在VLAN Tag模式下，EOC层次的设备对用户报文进行基本的基于端口的VLAN设置。

EOC层面的设备不要求支持VLAN映射功能。

在EOC层面，可以使用相对简化的固定方式使用VLAN区分业务。

例如所有用户的EOC终端上都统一使用VLAN1-VLAN8来区分不同业务，在PON这一级再通过VLAN映射方式将不同用户的VLAN1-VLAN8转换为运营商定义的可区分的VLAN。

一般情况下，EOC工作于VLAN透传模式时，PON ONU可以工作于VLAN Tag 模式或VLAN映射模式，且认为EOC不对VLAN Tag中的802.1D优先级等字段进行处理；
在VLAN Stacking应用中，为降低成本和配置的复杂性，建议EOC设备仅实现单层VLAN的功能。

由PON系统根据ONU端口号、来自EOC层面的VLAN 业务信息来完成SVLAN和CVLAN的区分和添加设置。

一般情况下， SVLAN映射业务类型， CVLAN映射用户端口。

应此，PON系统应应支持选择性（Selective）SVLAN 的功能，即基于CVLAN ID、TPID或者CVLAN优先级标签等字段灵活映射到SVLAN ID，并支持将CVLAN优先级标签映射到SVLAN优先级标签中。

例如，EOC系统使用优先级标签区分业务，使用VLAN ID区分业务端口时，PON系统可以通过选择性SVLAN的功能来完成端到端的VLAN Stacking映射。

4、典型设计案例分析
以下以一个典型的多业务广电EPON+EoC接入网为例，
采用PSPV+PUPSPV混合规划方案进行端到端的VLAN设计。

案
例网络拓扑如图所示：本案例给出的是多边缘的场景。

实际
部署中，EPON OLT、IP QAM等设备也可能统一通过汇聚交换
机上行，由汇聚交换机将不同业务连接到上行的业务控制点
设备。

另外，在NGB架构中，BRAS和VoD业务路由器等设备
也有统一到融合的大容量ACR设备上的趋势。

这些内容不在
本文的讨论范围之内。

从上图看出，双向回传EPON网络通过OLT进行业务划分，STB点播业务通过灵活QinQ技术到分流到VoD业务路由器分配STB地址，然后到省网络点播中心；PC终端用户通过PPPOE方式承载的HSI 业务流通过QinQ技术打上标签，通过 802.1Q标签走BRAS后经核心路由器上互联网出口。

典型的用户认证过程为：STB用户通过业务路由器旁挂或内置的DHCP 服务器获得IP地址后，在 OLT打上VoD业务的802.1Q外层标签，VoD业务路哟去通过标签识别，将双向点播业务数据报文发送至省网络点播增值业务中心。

PC 终端开机后通过 DHCP获得临时地址，然后通过PPPOE进行业务认证第二次获得IP地址，合法用户在OLT上通过QinQ协议打上外层标签，BRAS通过外层标签的识别，将合法用户数据报文转发到核心路由器，从核心路由器至互联网络。

一般而言，考虑到维护和管理的便利性，建议省级VLAN 规划遵循统一的原则。

本案例VLAN ID规划标准为：采用PSPV和PUPSPV混合方式进行业务VLAN 规划：
(1) 上网业务采用每用户每VLAN 的方式进行规划。

若OLT 通过汇聚交换机上联，则汇聚交换机进行VLAN 透传。

ONU 打内层VLAN，标识用户；OLT 根据内层VLAN 打外层VLAN，标识PON 口位置信息和业务信息。

OLT 支持选择性SVLAN 功能，且能通过外层标签实现业务边缘的选择，以适应多边缘场景。

单个BRAS 端口下的外层VLAN ID 不重叠。

(2) 家庭VoIP（SIP 终端、包括FTTH 内置方式在内的家庭IAD 话音）、FTTB ONU 内置IAD 话音、IPTV 点播、家庭网关管理采用PSPV 的方式进行规划，采用单层VLAN 方式，标识业务和PON 口。

在ONU 上打单层VLAN，OLT 进行VLAN 透传。

(3) IPTV 组播、PON 设备管理均采用PSPV 方式，BRAS/SR 单端口下所有用户共用同一VLAN。

在组播复制点下移到DSLAM/ONU 以后，可启用组播VLAN。

在ONU 上打单层VLAN，OLT 进行VLAN 透传。

具体部署时，在网络规模大、EoC设备暂不支持远程自动业务配置时，也可以为每个小区根据楼栋划分vlan即：每栋楼一个vlan id。

在NGB光进铜退的典型应用场景下，一个vlan id 所带用户覆盖数量不得超过50户，高层建筑应以50户上限为标准配置EOC头端设备。

以上VLAN 设置对网络设备的要求包括：ONU 需支持1：1VLAN 转换功能，将EoC预置的默认VLAN ID 进行转换成运营商VLAN空间规划的不同的VLAN ID；OLT 支持SVLAN 和灵活QinQ，根据内层VLAN 打外层VLAN 或进行VLAN 透传；在OLT 直接上联BRAS/SR 的情况下，OLT 能够根据外层VLAN 完成到业务边缘的分流。

汇聚交换机支持VLAN 透传和VLAN TRUNK；支持灵活QinQ，能够对特定VLAN 报文做灵活处理；在多边缘情况下，能够根据外层VLAN 完成到业务边缘的分流。

BRAS/SR 终结SVLAN，并根据内、外层标签或以太网COS 标记IPP 或EXP 位。

例如，可以类似下表进行VLAN ID规划：此时PPPoE上网业务外层SVLAN
定位到分前端机房PON口，内层定位到ONU（楼栋单元）。

其余业务采用单层VLAN，由EPON完成对EoC默认VLAN的转换。

5、结论
作为三网融合推进工作的基础和核心，双向网络的建设成为整个广电三网融合工作的重中之重，广电可以借鉴其他运营商的一些网络建设经验，同时也需要
结合广电网络自身的特点选择合适的技术方案，从而建设一张最适合广电的双向承载网络。

广电具有丰富的铜轴电缆线路资源，EOC技术方案能充分利用现有的铜轴电缆来实现最后“100 米”的宽带接入，该方案目前正趋于成熟。

由于VLAN规划与实际的设备能力、业务规划、现有网络布局等密切相关，本文结合广电业务发展需求重点介绍基于 EPON+EoC场景下混合PSPUPV和PSPV的网络VLAN规划，同时提供一个具体的案例可供其他网络规划作参考。

参考文献：
[1] 《有线电视网双向化改造指导意见》, 国家广播电影电视总局科技司, 2007.07
[2] 《有线电视网络三网融合试点总体技术要求和框架》，国家广播电影电视总局科技司，2010.8.6
[3] 《下一代广播电视网（NGB）示范区实施总体方案》，国家广播电影电视总局科技司，2009.5
[4] 《面向下一代广播电视网（NGB）电缆接入技术（EoC）需求白皮书》，国家广播电影电视总局科技司,2009.04。