基于PPPoE的Cable modem有線寬帶網的仿真

崔建濤 胡春暉 趙哲 宋金印

摘?要：受現有實驗教學設備的限制，日常教學中很難開展等ADSL、HFC等互聯網接入方面的實驗。為了更好的理解HFC的工作原理，通過PT模擬平臺，搭建了一個基于PPPoE的Cable modem有線電視寬帶網的仿真環境，并介紹了設計、實現過程。經測試，所設計的網絡運行穩定可靠，成功仿真了在HFC網絡中傳輸電視節目、寬帶接入等問題。

關鍵詞：有線電視;寬帶;仿真

1 研究背景

基于光纖同軸混合網（HFC）的有線電視網（CATV）是目前覆蓋范圍較廣的居民寬帶接入網[1]，除了可傳送電視節目外，還能提供電話、數據和其他寬帶接入服務。為了使用戶能夠利用HFC網接入到因特網，以及在上行信道中傳送交互數字電視信息，還需要增加電纜調制解調器（CM）。CM只安裝在用戶端，安裝在HFC網頭端的端接系統（CMTS）與因特網連接。

以太網幀格式中沒有用戶名、密碼字段，無法提供用戶身份鑒別的功能，而這又是寬帶接入網所需的功能。為此，利用PPPoE把PPP協議中的PPP幀再封裝到以太網中來傳輸，可以使以太網的主機通過一個簡單的橋接設備連到一個遠端的接入集中器上。目前流行的寬帶接入方式包括FTTx都使用PPPoE協議接入[2]。

為了更好的理解基于PPPoE的Cable modem有線電視寬帶網的工作原理，熟悉設計流程，本文主要以PT為模擬平臺，介紹該有線電視寬帶網的教學案例設計。

2 案例設計

將用戶端PC1經由CM接入到同軸電纜分離器（coaxial Splitter0），用戶端TV0也接入到同軸電纜分離器，同軸電纜分離器起分離上網數據信號和電視信號的作用。HFC網的上行傳輸使用低端頻段，寬帶為60MHz，通過劃分子頻帶，用于數據通信以及對整個HFC網的監視。下行傳輸使用87-1000MHz頻段[3]，傳送調頻廣播、模擬電視、數字電視以及數據業務。同軸電纜分離器通過HFC網絡接入到網絡云（Cloud0）。Internet端部署有路由器Router0和服務器Server0。網絡拓撲如圖1所示。部署完成后，預期可以實現用戶端PC1通過PPPoE撥號上網，TV0可以收看電視節目。

各設備、接口及IP地址規劃，如下表所示。

3 案例實現

3.1 服務器Server0

將Server0的IP地址設置為3.3.3.11/24，網關為3.3.3.1。

3.2 Cloud0端

將Cloud0的ethernet9端口的Provider Network設置為Cable類型，配置如圖2所示。

打通Cloud0的Cable連接的端口映射關系：Coaxial7<->Ethernet9，如圖3所示。

將Cloud0的TV設置，可以增加若干圖片代表電視畫面，如圖4所示。

3.3 Router0配置腳本如下

Router>en

Router#conf ter

Router（config）hostname RT0

RT0（config）#vpdn enable //啟用虛擬撥號網絡vpdn功能

RT0（config）#vpdn-group mygroup //啟用vpdn組

RT0（config-vpdn）#accept-dialin //接受撥入

RT0（config-vpdn-acc-in）#protocol pppoe //指定pppoe協議

RT0（config-vpdn-acc-in）#virtual-template 2 //關聯一個虛擬模板

RT0（config）#username cjt password cjt

RT0（config）#inter virtual-Template 2

RT0（config-if）#ip unnumbered fa0/1

RT0（config-if）#peer default ip address pool mypool //為用戶分配IP地址

RT0（config-if）#ppp authentication chap //啟用PPP chap驗證

RT0（config-if）#exit

RT0（config）#inter fa0/1

RT0（config-if）#pppoe enable 在fa0/1接口上啟用pppoe

RT0（config-if）#no shu

RT0（config-if）#exit

RT0（config）#inter fa1/0

RT0（config-if）#ip add 3.3.3.1 255.255.255.0 //配置Fa/0接口IP地址

RT0（config-if）#exit

RT0（config）#ip local pool mypool 10.1.1.1 10.1.1.10 //定義地址池IP范圍

RT0（config）#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 fa1/0 //配置到Internet的默認路由

RT0（config）#end

RT0#copy run start

4 案例測試

客戶端PC1通過PPPoE撥號，地址自動從Router0預置的地址池mypool獲取。在PC1上，打開PPPoE Dialer撥號器，輸入之前配置的用戶名cjt，密碼cjt，即可撥號連接成功，如圖5所示。

測試到Server0的連通性，執行ping 3.3.3.11，測試結果正常，如圖6所示。

打開電視機TV0，可以看到電視畫面，如圖7所示。

5 結論

本文主要以PT為模擬平臺，介紹了一個有線電視寬帶網的教學案例設計。經反復測試，所設計的基于PPPoE的Cable modem有線電視寬帶網運行穩定可靠，成功解決了在HFC網絡中傳輸電視節目、寬帶接入等問題。本案例為廣大學生和技術人員學習互聯網接入技術提供了有益的參考。

參考文獻：

[1]杜喆，朱俊，沈成彬，等.PPPoE+技術在寬帶接入網中的應用研究[J].電信科學，2014（8）：154-158.

[2]鄭英蘭.雙向HFC網絡若干技術問題探討[J].數字技術與應用，2012（4）：233.

課題項目：河南省高等學校大學生創新訓練計劃項目“基于Packet Tracer三網融合平臺的設計與實現”（編號：201910462013）

作者簡介：崔建濤（1979-），男，漢族，河南鄭州人，碩士，副教授，研究方向：網絡技術。