(高清版)GBT 40420.3-2021 基于公用电信网的宽带客户网关虚拟化 第3部分：实体家庭网关技术要求

基于公用电信网的宽带客户网关虚拟化第3部分：实体家庭网关技术要求国家标准化管理委员会IGB/T40420.3—2021 2规范性引用文件 13术语和定义 24缩略语 25网络定位 45.1网络架构与定位 45.2设备功能组成 46接口要求 56.1网络侧接口要求 56.2用户侧接口要求 66.2.1以太网接口 66.2.2WLAN接口 66.2.3Z/Za接口(POTS接口) 66.2.4USB接口(可选) 66.2.5物联网接口(可选) 67功能要求 67.1总体要求 67.2设备功能要求 97.2.1传送功能 97.2.2QoS功能 97.2.3安全功能 97.2.4隧道功能 7.2.5地址功能 7.3LSL功能要求 7.3.1概述 7.3.2LSL状态检测 7.3.3LSL中断时本地DHCPServer功能(可选) 7.4特定VRG业务流识别 8性能要求 8.1路由转发性能要求 8.1.1吞吐量 8.1.2地址学习 8.1.3连接数量要求 8.1.4TCP会话可靠性 8.2WLAN无线性能要求 ⅡGB/T40420.3—20218.2.1WLAN吞吐量性能要求 8.2.2WLAN覆盖性能要求 8.2.3WLAN接收灵敏度要求 9管理功能要求 9.1总体要求 9.2本地管理(可选) 9.3EMS远程管理 9.4其他远程管理要求 10其他要求 10.1供电要求 10.2环境要求 10.3电气安全 10.4电磁兼容 ⅢGB/T40420《基于公用电信网的宽带客户网关虚拟化》已发布以下部分：——第1部分：总体要求；——第2部分：语音虚拟化技术要求；——第3部分：实体家庭网关技术要求；——第4部分：实体企业网关技术要求；——第5部分：虚拟家庭网关功能技术要求；——第6部分：虚拟企业网关功能技术要求；——第7部分：管理要求；——第8部分：接口要求。本部分为GB/T40420的第3部分。本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本部分由中华人民共和国工业和信息化部提出。本部分由全国通信标准化技术委员会(SAC/TC485)归口。本部分起草单位：中国移动通信集团有限公司、中国联合网络通信集团有限公司、中国信息通信研究院、中国电信集团有限公司、烽火科技集团有限公司、中兴通讯股份有限公司、上海诺基亚贝尔股份有限公司。1基于公用电信网的宽带客户网关虚拟化第3部分：实体家庭网关技术要求GB/T40420的本部分规定了宽带客户网关虚拟化后的实体家庭网关部分的网络定位、接口要求、功能要求、性能要求及管理功能的要求。本部分适用于公用电信网环境下，宽带客户网关虚拟化后的实体家庭网关设备，专用电信网可参考使用。注：如无特别说明，本部分中所出现的宽带客户网络均指基于公用电信网的宽带客户网络，电信网络均指公用电信网络；网关均指实体家庭网关。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T32403.1—2015基于公用电信网的宽带客户网络设备技术要求第1部分：家庭用户宽带客户网关GB/T40420.1基于公用电信网的宽带客户网关虚拟化第1部分：总体要求GB/T40420.7基于公用电信网的宽带客户网关虚拟化第7部分：管理要求YD/T983—2018通信电源设备电磁兼容性要求及测量方法YD/T1054—2000接入网技术要求——综合数字环路载波(IDLC)YD/T1082—2011接入网设备过电压过电流防护及基本环境适应性技术要求和试验方法YD/T1244—2002数字用户线(xDSL)设备电磁兼容性要求和测量方法YD/T1475—2006接入网技术要求——基于以太网方式的无源光网络(EPON)YD/T1949.1—2009接入网技术要求——吉比特的无源光网络(GPON)第1部分：总体要求YD/T2274—2011接入网技术要求10Mbit/s以太网无源光网络(10G-EPON)YD/T2402.1—2012接入网技术要求10Mbit/s无源光网络(XG-PON)第1部分：总体要求ITU-TG.9807.110Mbit/s的对称无源光网络[10-Gigabit-capablesymmetricpassiveopticalnetwork(XGS-PON)IEEE802.1DMAC桥接[MediaAccIEEE802.3LAN/MAN特定要求第3部分：CSMA/CD访问方法和物理层规范[Localandmetropolitanareanetworks—Specificrequirements—Part3:CarrierSenseMultipleAccesswithColli-sionDetection(CSMA/CD)AccessMethodandPhysicalLayerSpecifications]IEEE802.3azLAN/MAN特定要求第3部分：CSMA/CD访问方法和物理层规范修订5:能效以太网的媒质接入控制参数，物理层及管理参数(Localandmetropolitanareanetworks—Specificrequirements—Part3:CSMA/CDAccessMethodandPhysicalLayerSpecificationsAmendment5:MediaAccessControlParameters,PhysicalLayers,andManagementParametersforEnergy-EfficientEthernet)IEEE802.1laLAN/MAN特定要求第11部分：无线介质访问控制和物理层规范：5GHz高速2物理层[Localandmetropolitanareanetworks—Specificrequirements—Part11:WirelessLANMedi-umAccessControl(MAC)andPhysicalLayer(PHY)Specifications:High-speedPhysicalLayerinIEEE802.llacLAN/MAN特定要求第11部分：无线介质访问控制和物理层规范修订4:6GHz以下频带超高速吞吐量增强[Localandmetropolitanareanetworks—Specificrequirements—Part11:WirelessLANMediumAccessControl(MAC)andPhysicalLayer(PHY)Specifications—A-mendment4:EnhancementsforVeryHighThroughputforOperationinBandsbelow6GHzAmend-ment6:EnhancementsforveryhighthroughputWLANs]IEEE802.11bLAN/MAN特定要求第11部分：无线介质访问控制和物理层规范：2.4GHz更高速物理层[LocalandMetropolitannetworks—Specificrequirements—Part11:WirelessLANMediumAccessControl(MAC)andPhysicalLayer(PHY)specifications:HigherSpeedPhysicalIEEE802.11gLAN/MAN特定要求第11部分：无线介质访问控制和物理层规范：2.4GHz甚高速物理层[Localandmetropolitanareanetworks—Specificrequirements—Part11:WirelessLANMediumAccessControl(MAC)andPhysicalLayer(PHY)Specifications:?FurtherHigherDataRateExtensioninthe2.4GHzBand]IEEE802.11nLAN/MAN特定要求第11部分：无线介质访问控制和物理层规范修订5:更高吞吐量的增强[Localandmetropolitanareanetworks—Specificrequirements—Part11:WirelessLANMediumAccessControl(MAC)andPhysicalLayer(PHY)SpecificationsAmendment5:Enhance-IETFRFC2663IP网络地址转换术语及思考[IPNetworkAddressTranslator(NAT)Termi-nologyandConsiderations]IETFRFC3022传统IP网络地址转换[TraditionalIPNetworkAddressTranslator(TraditionalNAT)]IETFRFC3027IP网络地址转换的协议兼容性(ProtocolComplicationswiththeIPNetwork3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。在宽带客户网关虚拟化场景下部署在宽带家庭客户侧的网关设备。虚拟家庭网关virtualresidentialgateway在宽带客户网关虚拟化场景下部署在网络侧的家庭网关功能集合。注：这些功能可能部署在一个网络侧设备上，也可能部署在多个网络侧设备上，这些功能和部署在客户侧的实体家庭网关一起提供宽带家庭网关的功能。4缩略语下列缩略语适用于本文件。ACL:访问控制列表(AccessControlList)3ACS:自动配置系统(Auto-ConfigurationSystem)AN:接入网(AccessNetwork)ARP:地址解析协议(AddressResolutionProtocol)CVLAN:用户VLAN(CustomerVLAN)DDNS:动态域名解析服务(DynamicDomainNameServer)DHCP:动态主机配置协议(DynamicHostConfigurationProtocol)DLNA:数字生活网络联盟(DigitalLivingNetworkAlliance)DoS:拒绝服务(DenialofService)DSCP:差分服务代码点(DifferentiatedServicesCodePoint)EMS:网元管理系统(ElementManagementSystem)FAT:文件分配表(FileAssignmentTable)FAT32:32位文件分配表(FileAssignmentTable32)GPON:吉比特无源光网络(Gigabit-CapablePassiveOpticalNetwork)GRE:通用路由协议封装(GenericRoutingEncapsulation)HGU:家庭网关单元(HomeGatewayUnit)HTTP:超文本传输协议(HyperTextTransferProtocol)ICMP:互联网控制报文协议(InternetControlMessageProtocol)IGMP:互联网组管理协议(InternetGroupManagementProtocol)IP:互联网协议(InternetProtocol)IPv6:互联网协议第6版(InternetProtocolVersion6)LAN:局域网(LocalAreaNetwLSL:逻辑用户连接(LogicalSubscriberLink)MAC:媒质访问控制(MediumAccessControl)MIMO:多输入多输出(MultipleInputMultipleOutput)MTBF:平均无故障时间(MeanTimeBetweenFailure)NAPT:网络地址端口转换(NetworkAddressPortTranslation)NAT:网络地址转换(NetworkAddressTranslation)NTFS:新文件系统(NewTechnologyFileSystem)OAM:操作维护管理(OperationAdministrationandMaintenance)OLT:光线路终端(OpticalLineTerminal)OMCI:光网络单元管理控制接口(ONUManagementandControlInterface)PON:无源光网络(PassiveOpticalNetwork)POTS:传统电话业务(PlainOldTelephoneService)PPP:点到点协议(PointtoPointProtocol)PRG:实体家庭网关(PhysicalResidentialGateway)SSID:服务集标识(ServiceSetIdentifier)SSL:安全套接字协议(SecureSocketsLayer)SVLAN:业务虚拟局域网(ServiceVirtualLocalAreaNetwork)TCP:传输控制协议(TransmissionControlProtocol)ToS:服务类型(TypeofService)4UDP:用户数据包协议(UserDatagramProtocol)USB:通用串行总线(UniversalSerialBus)VID:虚拟局域网标识(VirtualLocalAreaNetworkIdentity)VLAN:虚拟局域网(VirtualLocalAreaNetwork)VRG:虚拟家庭网关(VirtualResidentialGateway)WEP:有线等效保密(WiredEquivalentPrivacy)WLAN:无线局域网(WirelessLocalAreaNetwork)WPA:无线局域网保护接入(Wi-FiProtectedAccess)XG-PON:非对称型10GPON(10-Gigabit-capablePassiveOpticalNetworks)XGS-PON:对称型10GPON(10-Gigabit-capableSymmetricPassiveOpticalNetworks)实体家庭网关在网络中的位置如图1所示。实体家庭网关的网络侧可以通过多种接口与接入网相连，并通过接入网与网络侧虚拟家庭网关相连；用户侧可以直接与用户终端设备相连，也可以通过机顶盒等适配设备与用户终端设备相连。宽带客户网络宽带客户网络用户终端设备1:用户终端设备n网络侧接n辑户接逻用连家庭网关用户侧接门接A城域网适配设备图1实体家庭网关网络定位如图2所示，实体家庭网关主要由6个功能模块组成：——接入功能；——联网功能；——传送功能；——核心功能；——管理功能；接入功能主要实现宽带客户网络与电信网络的连接。联网功能主要实现网关与宽带客户网络内部的适配设备、用户终端设备及宽带客户网络内部的用户终端设备之间的连接。5传送功能主要实现宽带客户网络内部设备与电信网络之间IP包等的传送，同时还需要支持虚拟连接功能，主要实现通过VLAN或隧道创建与虚拟家庭网关之间的连接。核心功能包括：——地址功能，主要实现网关自身IP地址获得以及宽带客户网络内部终端获得IP地址；——QoS功能，主要实现多业务流的分级处理及转发；——安全功能，主要防止外部网络对宽带客户网络的非法访问以及内部网络的非法接入。管理功能包括：——本地Web管理功能，主要实现网关的本地Web登录管理与控制；——虚拟家庭网关远程管理功能，主要实现虚拟家庭网关实时配置实体家庭网关的业务和功能，以及对实体家庭网关进行终端认证、状态监控、故障告警和诊断等功能的管理；——EMS远程管理功能，仅针对PON上行的实体家庭网关，EMS通过OLT对实体网关进行PON相关功能的远程管理；——ACS远程管理，主要实现ACS对实体家庭网关进行终端认证、状态监控、故障告警和诊断管理。业务功能，根据实际部署需求，可按实体家庭网关的设备形态来进行业务功能的部署，实体家庭网关的业务功能主要实现网关内置的传统业务，如VoIP业务功能等。本地Web功能虚拟家庭网关EMS远程管理ACS远程管理传送功能核心功能QoS业务功能)业务功能业务功能联网功能接入功能业务功能安全图2实体家庭网关设备功能组成6接口要求6.1网络侧接口要求实体家庭网关应至少支持下列接口之一作为网络侧接口，接入公用电信网：——GPON接口；——EPON接口；——10G-EPON接口；——XG-PON接口；——XGS-PON接口；——1000BASE-T以太网接口；——移动宽带接入接口，如3G/4GLTE接口。6EPON接口应符合YD/T1475—2006的规定。GPON接口应符合YD/T1949.1—2009的规定。10G-EPON接口应符合YD/T2274—2011的规定。XG-PON接口应符合YD/T2402.1—2012的规定。XGS-PON接口应符合ITU-TG.9807.1的规定。1000BASE-T以太网接口应符合IEEE802.3相关要求，并应支持直连和交叉网线自适应功能。可选支持以太网节能功能，符合IEEE802.3az的规定。移动宽带接入接口应符合相应GB/T32403.1—2015中5.2的接口要求。6.2用户侧接口要求6.2.1以太网接口以太网接口应至少支持一个1000BASE-T接口，对于用户侧提供多个以太网接口的设备，余下的以太网接口建议支持1000BASE-T接口，以上以太网接口功能均应符合IEEE802.3的规定。以太网接口应支持直连和交叉网线自适应功能。可选支持以太网节能功能，符合IEEE802.3az的规定。单频WLAN接口应符合IEEE802.11n或IEEE802.1lac要求，应支持2×2MIMO,其中双频WLAN接口应符合IEEE802.11n和IEEE802.11ac要求，应支持2×2MIMO;WLAN接口应兼容IEEE802.1la、IEEE802.11b和IEEE802.11g。对于10G-EPON、XG-PON、XGS-PON上行的实体家庭网关，应支持2.4GHz802.11n的3×3MIMO,以及5GHz802.1lac的3×3MIMO,建议支持5GHz802.1lac的3×3MU-MIMO。WLAN接口功能应符合GB/T32403.1—2015中6.1.2的要求。Z接口应符合YD/T1054—2000的规定。Za接口应符合YD/T1054—2000的规定。6.2.4USB接口(可选)USB接口应符合USB2.0规范，可选支持USB3.0规范。并应支持FullSpeed速率要求，可选支持Hi-Speed速率要求。USBHost接口支持USBStorage、USB转串口、USBHID三种驱动模式。USBStorage模式下应支持USBMassStorage类下定义的所有的子类及传输协议，应能识别并加载标准的USBMassStorage类设备，应支持FAT、FAT32、NTFS的分区格式。6.2.5物联网接口(可选)建议支持物联网接口，例如Zigbee等。7功能要求7.1总体要求在宽带客户网关虚拟化架构下，实体家庭网关可以为传统的桥接型网关、路由型网关和智能型网7关，基础设备功能要求按照GB/T32403.1—2015的规定。在宽带客户网关虚拟化架构下，按照虚拟化功能的划分，实体家庭网关原则上支持以下两种划分模式：——模式一：将三层转发和三层以上功能上移到VRG,在PRG上仅保留二层功能和部分简单三层功能；——模式二：将管理功能、控制功能上移到VRG,在PRG上仅保留数据转发和相关的二层、三层功能。模式一和模式二的功能要求按照GB/T40420.1的规定，详细的功能划分按照表1的规定。表1实体家庭网关功能划分表模式功能PRGVRG模式一物理接口网络侧接口支持——用户侧接口支持——包处理转发功能二层转发支持——LAN侧三层转发可选支持——WAN侧三层转发(路由、NAT)—支持隧道封装和加密可选支持支持—支持防火墙基于MAC、物理端口支持—基于IP、协议类型、协议端口等—支持基于MAC、物理端口支持—基于IP、协议类型、协议端口等—支持网络控制层IP路由协议—支持组播控制协议，如IGMPsnooping、Proxy等——支持网络附着协议，包括DHCP、PPP等—支持支持WEP、证模式支持802.1x、认证模式业务协调层用户侧协议，如UPnP、DLNA—支持用户侧拓扑发现协议，如DHCPoption—支持应用层网关—支持可选支持支持业务层VoIP支持振铃等功能支持协议处理等功能DDNS—支持的proxy—支持管理层远程管理二层管理(OAM/OMCI等)支持—三层管理(TR069、HTTP等)可选支持支持本地管理可选支持支持8表1实体家庭网关功能划分表(续)模式功能模式二物理接口网络侧接口支持—用户侧接口支持—包处理转发功能二层转发支持可选支持三层转发数据面(路由、NAT、NAPT)可选支持支持隧道封装和加密支持支持可选支持支持防火墙基于MAC、物理端口可选支持支持基于IP、协议类型、协议端口等—支持基于MAC、物理端口支持—基于IP、协议类型、协议端口等支持支持网络控制层IP路由协议可选支持支持三层转发控制面可选支持支持组播控制协议，如IGMPsnooping、Proxy等可选支持支持网络附着协议，包括DHCP、PPP等可选支持支持支持WEP、证模式支持802.1x、模式业务协调层用户侧协议，如UPnP、DLNA支持用户侧拓扑发现协议，如DHCPoption支持应用层网关—支持HTTP服务器可选支持支持业务层支持振铃等功能支持协议处理等功能—支持的proxy—支持管理层远程管理二层管理(OAM/OMCI等)支持—三层管理(TR069、HTTP等)可选支持支持本地管理可选支持支持控制协议VG控制面和PG转发面之间的控制协议支持支持注：“支持”指如果要求支持此功能，在PG或VG上实现；“可选支持”指如果要求此功能，PG或VG可选实现；“—”表示不支持此功能。97.2设备功能要求PRG应支持工作在桥接、路由或桥接/路由混合模式。PRG应支持接收untagged、priority-tagged或tagged报文。PRG应支持对上行untagged报文添加p-bit和/或VID,对priority-tagged报文添加VID,支持丢PRG应支持将下行接收到的tagged报文去掉tag。PRG应支持将上行IPv6组播协议报文(untag)和普通IPv6单播数据报文(untag)划分到同一个模式一PRG应支持以下流分类技术：——支持按物理接口(包括SSID)进行流分类；——支持按源MAC地址、目的MAC地址及IEEE802.1D进行流分类。模式二PRG应支持以下流分类技术：——支持按源IP(包括网段)、目的IP(包括网段)、源端口、目的端口、物理接口(包括SSID)进行流分类；——支持按源MAC地址、目的MAC地址及IEEE802.1D进行流分类；——支持按DSCP进行流分类；——支持按协议类型(TCP/UDP/ICMP)进行流分类；——网关应支持对流分类的结果进行标记或重标记：——应支持使用DSCP、IEEE802.1D标记；——可选支持使用ToS标记。PRG应支持防止PingofDeath、SYNFlood等DoS攻击。模式一PRG应支持防火墙功能，支持对防火墙等级的设置，支持对防火墙规则的配置，并支持基于以下规则对报文进行过滤：——支持根据源MAC地址、目的MAC地址进行报文过滤；——支持根据以太网包的传输层协议类型进行报文过滤，要求有IP/PPPoE/ARP的选项。模式二PRG应支持防火墙功能，支持对防火墙等级的设置，支持对防火墙规则的配置，并支持基于以下规则对报文进行过滤：——支持根据源MAC地址、目的MAC地址进行报文过滤；——支持根据源IP地址及范围段、目的IP地址及范围段进行报文过滤；——支持根据IP源端口及范围段、目的端口及范围段进行报文过滤；——支持根据以太网包的传输层协议类型进行报文过滤，要求有IP/PPPoE/ARP的选项；——支持根据IP包的传输层协议类型进行报文过滤，要求有TCP/UDP/ICMP/TCP+UDP/ANY的选项；——支持对匹配规则的报文进行处理模式的选择，对匹配规则的报文的处理模式，有允许和禁止2种，默认为禁止模式。实体家庭网关可支持通过隧道方式建立LSL连接VRG。模式一PRG的隧道模式可选支持GRE、L2TP、VxLAN或其他方式。模式二PRG的隧道模式应支持L2TP或GRE,可选支持VxLAN等其他方式。模式二PRG可选支持NAT/NAPT功能，符合IETFRFC2663、IETFRFC3022和IETFRFC3027的规定。模式二PRG应支持远程或本地配置PortForwarding,支持VirtualServer,用户可选择常见协议HTTP协议进行VirtualServer配置。7.3LSL功能要求PRG应支持通过VLAN或7.2.4中描述的隧道功能创建虚拟连接LSL与VRG进行数据转发及通信。当虚拟连接中断时，实体家庭网关能够检测到断线状态，并可通过WAN指示灯显示。实体家庭网关定期尝试恢复虚拟连接，周期可配置，默认为300s。7.3.3LSL中断时本地DHCPServer功能(可选)当LSL中断时，实体家庭网关原用于虚拟连接功能的WAN连接可选支持本地DHCPServer功能，实现实体家庭网关接入的本地终端之间的互访。7.4特定VRG业务流识别模式二实体家庭网关支持根据业务配置，并基于6.2.2中描述的功能识别出应转发到VRG的业务8性能要求8.1路由转发性能要求在IPv4、IPv4/v6双栈(含DS-Lite)和IPv6协议条件下，GPON/EPON/1000BASE-T以太网上行的实体家庭网关，应支持上网、组播类视频组播类视频(桥接方式，下行60Mbit/s)、语音和管理数据的同时承载。其中，对于上网业务采用路由方式，上下行均不小于600Mbit/s,具有WLAN接口的设备其中的上下行共70Mbit/s通过无线承载；建议支持线速转发。对于组播业务采用桥接方式下行不小于60Mbit/s。对于XG-PON上行的实体家庭网关：——下行吞吐量不小于n×750Mbit/s;——当n≤2时，上行不小于n×750Mbit/s;当n>2时，上行不小于2Gbit/s。对于XGS-PON上行的实体家庭网关：上下行吞吐量均不小于n×750Mbit/s。对于非对称10G-EPON上行的实体家庭网关：—-下行吞吐量不小于n×750Mbit/s;——当n=1时，上行不小于750Mbit/s;当n>1时，上行不小于900Mbit/s;对于对称10G-EPON上行的实体家庭网关，上下行吞吐量均不小于n×750Mbit/s。注：n为LAN侧以太网端口数量。实体家庭网关的MAC地址学习数量应不少于512个。8.1.3连接数量要求GPON/EPON/1000BASE-T以太网上行的实体家庭网关应满足以下要求：a)支持在64字节、512字节、1024字节、1518字节下UDP的会话数不低于4000个。b)在打开防火墙、10条ACL、启用NAT的条件下，模式二PRG应支持每秒新建TCP会话数不低于400个。c)在打开防火墙、10条ACL、启用NAT的条件下，模式二PRG应支持最大并发TCP会话数不低于4000个。对于10G-EPON、XG-PON、XGS-PON上行的实体家庭网关应满足以下要求：a)支持在64字节、512字节、1024字节、1518字节下UDP的session数不低于10000个。b)在打开防火墙、10条ACL、启用NAT的条件下，模式二PRG应支持每秒新建TCP会话数不低于1000个。c)在打开防火墙、10条ACL、启用NAT的条件下，模式二PRG应支持最大并发TCP会话数不低于10000个。在打开防火墙、10条ACL、启用NAT的条件下，每秒新建TCP会话数和流量均为指标要求60%的情况下，模式二的PRG应在7d×24h内的会话成功率应在99.999%以上。模式二的PRG应支持在超负荷运行(用户发起的每秒新建TCP会话数及吞吐量均超过设备实际最大能力)状态下的业务保障能力，做到语音和相关远程管理等高优先级应用正常运行。8.2WLAN无线性能要求8.2.1WLAN吞吐量性能要求本部分中WLAN吞吐量测试的理想环境是指通过射频屏蔽电缆做为WLAN通信媒质的测试环境。2.4