基于PPPoE的Cable modem有线宽带网的仿真
2020-04-15崔建涛胡春晖赵哲宋金印
崔建涛 胡春晖 赵哲 宋金印
摘 要：受现有实验教学设备的限制，日常教学中很难开展等ADSL、HFC等互联网接入方面的实验。为了更好的理解HFC的工作原理，通过PT模拟平台，搭建了一个基于PPPoE的Cable modem有线电视宽带网的仿真环境，并介绍了设计、实现过程。经测试，所设计的网络运行稳定可靠，成功仿真了在HFC网络中传输电视节目、宽带接入等问题。
关键词：有线电视;宽带;仿真
1 研究背景
基于光纤同轴混合网（HFC）的有线电视网（CATV）是目前覆盖范围较广的居民宽带接入网[1]，除了可传送电视节目外，还能提供电话、数据和其他宽带接入服务。为了使用户能够利用HFC网接入到因特网，以及在上行信道中传送交互数字电视信息，还需要增加电缆调制解调器（CM）。CM只安装在用户端，安装在HFC网头端的端接系统（CMTS）与因特网连接。
以太网帧格式中没有用户名、密码字段，无法提供用户身份鉴别的功能，而这又是宽带接入网所需的功能。为此，利用PPPoE把PPP协议中的PPP帧再封装到以太网中来传输，可以使以太网的主机通过一个简单的桥接设备连到一个远端的接入集中器上。目前流行的宽带接入方式包括FTTx都使用PPPoE协议接入[2]。
为了更好的理解基于PPPoE的Cable modem有线电视宽带网的工作原理，熟悉设计流程，本文主要以PT为模拟平台，介绍该有线电视宽带网的教学案例设计。
2 案例设计
将用户端PC1经由CM接入到同轴电缆分离器（coaxial Splitter0），用户端TV0也接入到同轴电缆分离器，同轴电缆分离器起分离上网数据信号和电视信号的作用。HFC网的上行传输使用低端频段，宽带为60MHz，通过划分子频带，用于数据通信以及对整个HFC网的监视。下行传输使用87-1000MHz频段[3]，传送调频广播、模拟电视、数字电视以及数据业务。同轴电缆分离器通过HFC网络接入到网络云（Cloud0）。Internet端部署有路由器Router0和服务器Server0。网络拓扑如图1所示。部署完成后，预期可以实现用户端PC1通过PPPoE拨号上网，TV0可以收看电视节目。
各设备、接口及IP地址规划，如下表所示。
3 案例实现
3.1 服务器Server0
将Server0的IP地址设置为3.3.3.11/24，网关为3.3.3.1。
3.2 Cloud0端
将Cloud0的ethernet9端口的Provider Network设置为Cable类型，配置如图2所示。
打通Cloud0的Cable连接的端口映射关系：Coaxial7<->Ethernet9，如图3所示。
将Cloud0的TV设置，可以增加若干图片代表电视画面，如图4所示。
3.3 Router0配置脚本如下
Router>en
Router#conf ter
Router（config）hostname RT0
RT0（config）#vpdn enable //启用虚拟拨号网络vpdn功能
RT0（config）#vpdn-group mygroup //启用vpdn组
RT0（config-vpdn）#accept-dialin //接受拨入
RT0（config-vpdn-acc-in）#protocol pppoe //指定pppoe协议
RT0（config-vpdn-acc-in）#virtual-template 2 //关联一个虚拟模板
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 //为用户分配IP地址
RT0（config-if）#ppp authentication chap //启用PPP chap验证
RT0（config-if）#exit
RT0（config）#inter fa0/1
RT0（config-if）#pppoe enable 在fa0/1接口上启用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范围
RT0（config）#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 fa1/0 //配置到Internet的默认路由
RT0（config）#end
RT0#copy run start
4 案例测试
客户端PC1通过PPPoE拨号，地址自动从Router0预置的地址池mypool获取。在PC1上，打开PPPoE Dialer拨号器，输入之前配置的用户名cjt，密码cjt，即可拨号连接成功，如图5所示。
测试到Server0的连通性，执行ping 3.3.3.11，测试结果正常，如图6所示。
打开电视机TV0，可以看到电视画面，如图7所示。
5 结论
本文主要以PT为模拟平台，介绍了一个有线电视宽带网的教学案例设计。经反复测试，所设计的基于PPPoE的Cable modem有线电视宽带网运行稳定可靠，成功解决了在HFC网络中传输电视节目、宽带接入等问题。本案例为广大学生和技术人员学习互联网接入技术提供了有益的参考。
参考文献：
[1]杜喆，朱俊，沈成彬，等.PPPoE+技术在宽带接入网中的应用研究[J].电信科学，2014（8）：154-158.
[2]郑英兰.双向HFC网络若干技术问题探讨[J].数字技术与应用，2012（4）：233.
课题项目：河南省高等学校大学生创新训练计划项目“基于Packet Tracer三网融合平台的设计与实现”（编号：201910462013）
作者简介：崔建涛（1979-），男，汉族，河南郑州人，硕士，副教授，研究方向：网络技术。
