xxxxFTTx+LAN宽带接入网规划设计.docx

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xxxxFTTx+LAN宽带接入网规划设计

北京邮电大学网络学院

毕业设计

设计题目:

东莞蔚蓝星湖小区FTTH+LAN宽带接入网规划设计

班级：

学号：

xxx

姓名：

xxx

指导教师：

完成日期：

2012年03月12日

摘要

目前通信需求除了传统的话音、TDM专线等窄带业务外，对宽带数据业务的需求迅速增长，更多用户开始关注基于宽带的新业务如3D网络游戏、远程教育、视频会议、可视电话、视频点播和IPTV等。

对于接入层网络的光纤化工程方面有多种方式可以实现，有基于IP+TDM多业务总线的综合接入网方式，以及目前正在兴起的以EPON和GPON技术为代表的FTTX的宽带接入网方式，包括FTTB＋LAN、FTTO和FTTH等多种组网方式。

FTTO/H是接入层网络的最终发展目标，采用光纤直接到户或到办公室实现接入层网络的全光纤化，可以为用户提供更加高的带宽，为用户提供语音、数据、多媒体等多种体验的业务；而FTTB＋LAN是一种更适合目前网络发展状况的低成本解决方案，采用光纤到大楼，再通过五类线接入用户家中，为用户提供包括宽带上网在内的多种业务需求。

本次设计是FTTH技术在东莞市蔚蓝星湖小区上的应用。

本论文详细的说明了包括蔚蓝星湖小区FTTH工程的用户需要使用的网络带宽预计，端口以及速率估算，设备和ONU的选择，网络安全设施。

有具体的网络拓扑结构，设备的选择和指标等。

关键词：

FTTHONU接入网

一、宽带接入网概述

所谓接入网是指骨干网络到用户终端之间的所有设备。

其长度一般为几百米到几公里，因而被形象地称为"最后一公里"。

由于骨干网一般采用光纤结构，传输速度快，因此，接入网便成为了整个网络系统的瓶颈。

接入网的接入方式包括铜线接入、光纤接入、光纤同轴电缆混合接入、无线接入和以太网接入等几种方式。

二、建设宽带接入网的必要性

1.业务发展的必然要求。

用户对宽带新业务的需求。

干线上的SDH和ATM技术的推广应用。

要求接入网提供宽带传输通道。

业务需求的宽带化，数字化和综合化。

2.市场竞争的需要。

网络贴近用户，快速提供多种业务。

邮电独家垄断的局面已经被打破。

扩大和保持网络优势，大力发展接入网是网络建设发展的战略举措。

三、几种常用的宽带接入网技术

1.ADSL

ADSL是一种新的数据传输方式。

目前的应用十分广泛，主要是电信为主。

费用不高，信号较为稳定。

它因为上行和下行带宽不对称，因此称为非对称数字用户线环路。

它采用频分复用技术把普通的电话线分成了电话、上行和下行三个相对独立的信道，从而避免了相互之间的干扰。

即使边打电话边上网，也不会发生上网速率和通话质量下降的情况。

通常ADSL在不影响正常电话通信的情况下可以提供最高3.5Mbps的上行速度和最高24Mbps的下行速度。

2.FTTX+LAN

FTTX+LAN技术目前正在快速普及，以东莞为例，2012年全面推广FTTB光进铜退。

FTTH是一种利用光纤加五类网络线方式实现宽带接入方案，实现千兆光纤到小区中心交换机，中心交换机和楼道交换机以百兆光纤或五类网络线相连，楼道内采用综合布线，用户上网速率可达10Mbps，网络可扩展性强，投资规模小。

另有光纤到办公室、光纤到户、光纤到桌面等多种接入方式满足不同用户的需求。

FTTX+LAN方式采用星型网络拓扑，用户共享带宽。

适用于住宅小区、智能大厦、现代写字楼等地点。

3.HFC

HFC是一种经济实用的综合数字服务宽带网接入技术有线电视网目前在全世界已有超过9.4亿的用户，我国有线电视网自90年代初发展至今，全国覆盖面已达50％，电视家庭用户数有8000多万，成为世界上第一大有线电视网。

随着计算机技术、通信技术、网络技术、有线电视技术及多媒体技术的飞速发展，尤其在Internet的推动下，用户对信息交换和网络传输都提出了新的要求，希望融合CATV网络、计算机网络和电信网为一体的呼声越来越高。

利用HFC网络结构，建立一种经济实用的宽带综合信息服务网的方案也由此而生。

4.无线接入技术

无线接入技术RIT无线接入技术是无线通信的关键问题。

它是指通过无线介质将用户终端与网络节点连接起来,以实现用户与网络间的信息传递。

无线信道传输的信号应遵循一定的协议,这些协议即构成无线接入技术的主要内容。

无线接入技术与有线接入技术的一个重要区别在于可以向用户提供移动接入业务。

无线接入网是指部分或全部采用无线电波这一传输媒质连接用户与交换中心的一种接入技术。

在通信网中,无线接入系统的定位:

是本地通信网的一部分,是本地有线通信网的延伸、补充和临时应急系统。

5.选择FTTX+LAN的理由

比较后不难发现。

FTTX+LAN技术是一种利用光纤加五类网络线方式实现宽带接入方案，实现千兆光纤到小区（大楼）中心交换机，中心交换机和楼道交换机以百兆光纤或五类网络线相连，楼道内采用综合布线，用户上网速率可达10Mbps，网络可扩展性强，投资规模小。

另有光纤到办公室、光纤到户、光纤到桌面等多种接入方式满足不同用户的需求。

FTTX+LAN方式采用星型网络拓扑，用户共享带宽。

适用于住宅小区、智能大厦、现代写字楼等地点。

光纤用户网是用户接入网技术的发展方向，是指局端与用户之间完全以光纤作为传输媒体的接入网。

用户网光纤化有很多方案，有光纤到路边、光纤到小区、光纤到大楼、光纤到家庭、光纤到桌面，即FTTX。

因FTTX接入方式成本较高，就我国目前普通人群的经济承受能力和网络应用水平而言，并不适合。

而将FTTX与LAN结合，大大降低了接入成本，同时可以提供高达100Mbps的用户端接入带宽，是目前比较理想的用户接入方式。

FXXT+LAN作为在世界范围内已经基本成熟的接入技术，依然具有一些尚需要进一步加强是问题：

1、网络安全性：

恶意用户通过修改IP或MAC地址等方式攻击网络，造成网络瘫痪或影响其他用户正常开展业务。

2、隔离用户数据：

社区中用户之间的计算机通信量一般不大，所有数据均送往小区接入网（ZAN）侧的多层交换机处理。

3、用户管理（包括认证、授权和计费）。

　　利用虚拟局域网的功能并灵活设计其结构，可以改善FTTX+LAN由于以太网的共享性所带来的这些问题。

局域网LAN通常被定义为单一的广播域，而VLAN技术允许网络管理者将LAN从逻辑上划分为几个不同的广播域，同一个VLAN上的用户可以分布在不同的地方。

这样，通过控制VLAN的大小和组成可以限制同一广播域的用户数量，提高工作组和网络的安全性；广播、多播通信局限于VLAN内部，在小区建立千兆以太网交换机（ZAN设备），楼宇内设立的二层以太网交换机通过100Mbps光接口连ZAN设备，目前采用以太网交换机芯片设计的宽带接入设备需要依靠多层VLAN技术实现隔离；在同一VLAN中移动终端不需要改变其在网络管理工作站上定义的特征；ZAN侧设备通过以太网每一帧标签中每个端口分配到的不同VLANID识别数据包的来历查询ZAN设备中端口、MAC、IP地址的绑定关系表，对用户实现接入控制、计费和管理。

为便于用户漫游和提供用户等级服务，需要进行身份认证。

采用DHCP方式的广播开销较多，大型以太交换网配置管理困难，无法解决用户自行配置IP地址的问题。

为实现网络的最佳性能，可以采用改进的DHCP+Radius协议。

目前的VLAN主要技术有3种--基于交换机端口、基于节点MAC地址和基于应用协议。

现有小区多采用一户一个VLAN的形式。

据中国在线新技术新体验网站2001年3月25日报道，CISCO的网络交换机理论上已可同时支持8096个VLAN。

比较而言，FTTX+LAN有以下优点：

1、高速：

用户上网速率达10-100Mbps

2、稳定可靠：

小区/大厦/写字楼交换机与局端交换机之间以光纤相连，系统采用虚拟局域网技术简化用户管理、在一定程度上保证用户安全并控制网络广播风暴。

3、价格便宜，投资少：

用户通过带网卡的个人电脑直接上网。

4、安装方便：

综合布线后用户端即插即用。

5、应用广泛：

高速上网、远程办公、H.323会议电视、视频点播、虚拟专用网。

但也具有不足之处：

1、仅能提供基于IP协议的业务，无法提供综合宽带业务；

2、多层VLAN技术提供给用户的必须是无标记（untagged）端口，对今后发展基于802.1Q不同优先级的多业务接入，实现高QOS有一定影响。

3、用VLAN实现数据隔离使交换机设置、管理复杂化。

但是总体来说，FTTX+LAN方式适应我国绝大地区宽带发展的需要，可以成为经济实用的宽带接入方式之一。

四、东莞市蔚蓝星湖FTTH工程案例

I设计说明

1.1设计分册

本设计为《2011年中国广东东莞市蔚蓝星湖FTTH新建工程》。

1.3设计范围

本设计为2011年东莞市蔚蓝星湖FTTH新建工程一阶段设计，设计范围包括用户需要使用的网络带宽预计，端口以及速率估算，设备和ONU的选择，网络安全设施等。

1.4参建单位分工

与线路专业分工：

ONU设备至光分路器之间的皮线光缆及尾纤，ONU至信息终端插座之间的电缆，线路侧ODF至ODN光分路器的光缆由线路专业负责。

新增ONU设备为交流电源，ONU电源线的引入和布放由本设计线路专业负责。

与厂家的分工：

本工程新增设备的安装由本设计负责；设备的调测、督导及安装所需光跳线、五类双绞线以及电源线由厂家负责提供。

与建设方的分工：

装机场地及必要的装机条件准备，协调和配合整个工程的实施由建设方负责。

2网络现状

2.1IP城域网现状

东莞市蔚蓝星湖IP城域网网络现状拓扑图如下图所示：

目前东莞市蔚蓝星湖IP城域网逻辑上可分为核心层和汇聚层。

（1）核心层

目前东莞市蔚蓝星湖有两台华为的NE5000E作为IP城域网核心层设备，两台核心路由器各通过一条POS接口链路连接到城域骨干网。

两台设备之间通过2.5G互连，实现互为备份，保障了系统的高可靠性和不间断的运行。

（2）汇聚层

汇聚层由2台三层交换机和9台BAS设备组成。

汇聚层设备均采用分布式方式组网，汇聚层中的BRAS、L3-Switch和其他SR设备地位平行，按地域划分以双星形拓扑GE链路上联到所属地域核心层汇聚路由器，符合路由型网络的组网要求。

另外有14台三层交换机作为边缘汇聚层设备，以解决网络覆盖问题。

2.2NGN网络现状

东莞NGN网络现状拓扑图如下图所示：

电信在东莞东区、西区分别建设有2台NE40E设备，作为东莞地区NGN的出口核心路由器；在日报社建设有两台配对S8505汇聚交换机，S8505汇聚交换机分别采用两条GE电路连接两台核心路由器；S8505下挂有两台配对的S3528边缘交换机，汇接各综合业务接入区的业务；在各个综合业务接入区建设有配对的两台S3552G接入交换机，配对的两台交换机采用不同的物理路由分别上联至蔚蓝星湖NGN边缘汇聚交换机S3528G，配对的两台交换机互为备份，保证了网络的安全性。

2.3PON接入网现状

PON接入网组网图如下所示：

OLT上行端口的流量中包含三类业务信息：

互联网、VOIP语音、PON设备网管信息。

对于不同业务流量的路由如下：

互联网业务通过业务控制点的BAS控制后进入城域网核心；VOIP语音通过NGN网络，接入至软交换平台；网管系统安装在维护中心所在地，设备的网管信息通过城域网管VPN发送到网管服务器，如果城域暂不能实施MPLSVPN的话，可采用带内网管方式。

3工程建设方案

3.1工程建设方案

（1）东莞城蔚蓝星湖FTTH工程分光器部分：

本程在蔚蓝星湖新装1：

32分光器9台。

（2）东莞城蔚蓝星湖FTTH光缆工程：

配线光缆部分：

本工程采用分散分光的方式进行配线覆盖，固从原有美帝二路机房新出1条48芯光缆沿原管道路由至新立288芯光交内成端，再从新立光交内新出2条12芯光缆对蔚蓝星湖附近小区及居民区覆盖。

（3）东莞二路机房OLT新建工程：

本工程需在蔚蓝星湖二路机房内新增一台OLT设备。

（4）东莞西区美帝广场电缆新建工程：

本工程需从ZSCQ84-DJ0101交接箱新出100配线电缆至广场一期内，进行配线电缆扩容。

3.2带宽，信息流量，端口，速率测算和预算

1）结合经营策略和业务性质，为不同客户群、不同业务分配相应的带宽，下表

是典型业务带宽需求的参考模型；

业务类型下行带宽上行带宽

下行带宽

上行带宽

上网业务

2M

1M

网络游戏

300K

300K

IPTV视频（标清）

2M

IPTV视频（高清）

6M

VOD

3M

语音电话

100K

100K

可视电话

1M

1M

PeertoPeer

4M

4M

TDM专线

N×64K或2M

N×64K或2M

蔚蓝星湖共有14栋楼房，每栋8层，每层4户，所以蔚蓝星湖的带宽预算为：

1.每层的带宽预算为（4M宽带+2MIPTV+电话100K）*4=35M左右

2.每栋的带宽预算为35M*8=260M左右

每户用户的流量大概为4M宽带+2MIPTV+电话100K=大概8M，同时上网的概率大约为0.4，则每栋楼需要（4*8=32户）24口交换机两台，平均后，该交换机的上联端口流量为8M*16*0.4=51.2，所以配置100M的端口，以便拓展。

蔚蓝星湖小区需要的24口交换机总数为2*14=28台

2）充分利用FTTH系统的动态带宽分配（DBA）性能，要保证PON系统内不同性质用户的基本可用带宽，专线接入用户和高优先级业务的带宽要优先保证，同时应对用户的最大可用带宽进行限速；

3）每个PON系统的测算带宽不能超出PON系统的可用带宽，且应考虑一定的冗余，合理分配每个PON系统覆盖的用户数；

4）对于IPTV组播业务，宜将OLT设置为组播复制点。

3.3网管

为了实现新引入接入设备的快速管理，满足运营管理和业务布放的要求，根据近期接入网建设引入的新类型的设备，需建设相应的新设备的EMS系统，并配合业务网网管系统以及支撑系统，实现FTTB/H网络的维护管理。

中山联通已设计安装一套PON网管系统，安装在日报社机房，PON系统通过带内网管连接到网管服务器。

PON网管系统以地市为单位集中建设，目标是管理PON的OLT和ONU设备，实现对PON网络的集中监控、集中操作，并对内置在ONU中的话音处理模块和数据业务处理模块进行集中统一管理；同时提供告警、性能等信息的收敛功能，通过北向接口上传ONU设备的告警、资源配置等维护信息。

用于FTTB/H场景的ONU作为SNMP实体，可同时支持其它业务管理系统（如城域网）对其进行VLAN、QoS等业务信息的远程配置管理。

本期工程设备网管采用带内网管方式，采用宽带业务的上行IP接口传输带内网管信息，网管服务器与城域网相连，实现网管信息通路的互通。

3.4IP地址分配及VLAN划分

1、IP地址分配

IP地址分配与网络拓扑结构、网络组织及路由策略有非常密切的关系，对骨干网的可用性、可靠性与有效有显著影响。

因此，IP地址分配应遵循以下原则：

唯一性：

一个IP网络中不能有两个主机采用相同的IP地址。

即使使用了支持地址重叠的MPLSVPN技术，也尽量不要规划相同的地址。

连续性：

连续地址在层次结构网络中易于进行路由汇总，大大减少路由表，提高路由计算的效率、加速路由收敛。

扩展性：

地址分配在每一层次上都要有合理的预留，在网络规模扩展时能保证地址叠合所需的连续性。

避免网络扩展造成的地址、路由重新规划。

东莞市蔚蓝星湖宽带IP网主要采用静态或者动态地址分配方式，针对不同的用户采用不同的分配方式。

1）普通上网用户（PPPOE拨号用户）

采用动态地址分配，在BAS设置地址池，用户拨号后动态分配公网IP地址的方式。

与现网DSL业务一致。

2）IAD用户IP地址分配

IAD软交换接入层设备，经NGN网络承载至软交换网络，不同IAD用户能够相互通话，则必须要给每个IAD用户分配一个IP地址，如采用公网IP地址，则造成公网IP地址资源紧张。

建议给IAD用户分配私网的IP地址，建立专用MPLSVPN通道连接到NGN网络的BAC设备。

3）网管IP地址分配

OLT、ONU的管理地址应分配管理用静态地址，由地市自行划分。

2、VLANID的划分

PON网络的VLAN设计应与IP城域网相协调，应符合下列要求：

1）系统应支持采用VLAN隔离方式来实现业务类型、区分业务等级，对不同的业务类型通过分配不同的VLAN实现优先等级，VoIP业务的优先级最高，IPTV组播业务次之，互联网业务最低。

2）对于数据业务采用每个用户一个VLAN（1：

1方式）

a）广播域隔离；

b）用户溯源；

c）用户数据与业务的安全。

3）对于语音业务使用一个VLAN（N:

1方式）

a）内置IAD或AG是可信设备；

b）数据流量不大。

4）对于组播视频业务使用一个独立VLAN（N:

1方式）

a）节省VLAN资源；

b）从BRAS连接到接入节点，在接入节点上实现组播复制保障组播复制的高效率。

以多边缘业务接入为例，VLAN方案示例如下图所示。

（注：

VLAN具体实现方案有多种，图中仅为示例方案，不排除采用其他方案。

）

3.5语音组网方案及语音QOS保证

目前蔚蓝星湖软交换核心网络主要有两种承载网络建设方式城域网VPN和NGN专网。

考虑到网络安全和业务业务接入控制的要求，软交换网络中对于电信可信任的AG/TG/SG等设备，采用私有地址，直接连接软交换SS所处的逻辑/物理专网；对于联通不信任的通过公网或者用户私网接入的IAD和软终端等设备，一般通过BAC设备接入到软交换核心网络，解决用户的公私网穿越代理的同时，也在用户和软交换网络之间部署了一套安全防护设备来抵御来自不可信域的攻击。

随着光进铜退的逐步推进，中国XX整个接入网建设模式将出现结构性变化，FTTB和FTTH网络将统一提供话音及其它业务的接入，需结合软交换核网络的现状，考虑FTTB/FTTH场景的话音承载方案。

FTTB场景下的楼内话音设备/模块由中国联通统一建设、运营，是可信任的设备，因此可参考可信任的AG等局端设备的建设，不使用BAC设备，结合本地软交换网络的现状采用IP城域网或者NGN专网进行承载。

FTTB/H场景下的终端话音业务，考虑到核心网的安全性，家庭设备应视为非可信设备，使用BAC设备接入：

家庭终端配置公网或私网地址，作为专线用户接入城域网，通过城域网公网链接到BAC，实施地址转换后进入软交换网络。

两种语音承载方式具体描述如下：

1）IP城域网承载方式：

楼内话音设备通过OLT二层汇聚后，终结到城域网PE设备（SR/BRAS），通过三层MPLSVPN跨域进入软交换网络；

2）NGN专网承载方式：

楼内话音设备通过OLT二层汇总后，直接接入软交换专网SR，进入软交换网络。

目前东莞市蔚蓝星湖已经建设有NGN专网，接入至软交换平台的语音业务采用NGN专网方式承载。

本期工程在ONU上通过VLAN号码区分业务种类，针对不同业务进行QOS标记，ONU针对不同种类的业务进行队列调度，OLT则可以通过LLID进行队列调度，实现了ONU至OLT的QOS保证。

窄带语音业务的媒体流经OLT二层汇聚后上行至NGN专网，从而保证了语音业务的QOS。

4ONU设备安装和相关参数

本工程光分路器设置在市场外墙熔接终端框内，需要开通的光路采用光分路器尾纤与熔接终端框内的成端光纤跳接，不需要开通光路的光分路器尾纤则盘留在熔接终端框内备用。

本工程ONU安装在各栋楼第四层中间电井房，应安装牢固。

ONU上行采用皮线光缆与尾纤跳线，ONU下行待用户申请后再跳线。

ONU为1：

32分光，1台ONU端口可带约32户用户，按照蔚蓝星湖规格，每栋楼用户为4*8=32，所以每栋楼配置一台ONU即可。

4.1分光器及ONU机箱安装

（1）壁挂式光分支器机箱

壁挂无源光分路机箱主要完成XPON接入的室外光纤分路器安装、配线及管理等，可以实现1X8，1X16，1X32以及2X4，2X8，2X32等各种分光比的光纤分路器安装，结构设计具有完善的防水、防尘功能，同时提供适配器安装界面及光纤盘绕和管理功能，可以全面的完成楼内光纤的分路及配线管理功能。

安装要求

本箱体主要壁挂式安装，需在机箱的背面用四个膨胀螺栓（Φ10×80）固定。

4.2网络安全措施

防火墙：

checkpoint

反病毒软件：

卡巴斯基

对服务器和主机等加密将网络和设备升级到DOCSIS网管系统进行管理，包括事件报告，配置管理，性能管理，故障管理和安全管理等，也可远程维护。

5具体设备选择以及参数

防火墙：

CheckPointIP295

交换机：

华为S1724G

具体参数：

产品类型：

企业级交换机

应用层级：

二层

传输速率：

10/100/1000Mbps

交换方式：

存储-转发

背板带宽：

48Gbps

包转发率：

35.71Mpps

MAC地址表：

8K

端口结构：

非模块化

端口数量：

24个

端口描述：

24个10/100/1000Mbps自适应以太网端口

网络标准：

IEEE802.3，IEEE802.3u，IEEE802.3ab，ANSI/IEEE802.3Nway，IEEE802.3x，IEEE802.3az

6设计其他说明

（1）所有家庭信息机箱以及光分路器内配置的单头尾纤均不应太长，采用0.5－1M尾纤比较节省空间。

（2）每个ONU分配1芯光纤，应成端1芯。

（3）本期工程中电源的引入不配置电表，ONU均直接从各用户配电箱引电。

（4）施工单位必须与当地城建部门取得联系，确定施工红线后方可施工。

施工中凡涉及当地居民利益要尽量协商解决。

若施工过程遇到困难应及时与建设单位取得联系以便协商解决。

（5）施工时应严格执行操作规程，确保人身、设备安全，杜绝事故发生。

（6）以上未尽事项请按部颁标准《市内通信线路工程施工及验收技术规范》和《市内通信全塑电缆线路工程施工及验收技术规范》等有关规定执行。

五、结论

在没有进行毕业设计前，其实我对FTTX技术的了解仅限于学校内老师们的教授，可以说仅仅是懂的最表面最皮毛的一些知识。

在这次毕业设计和论文的编写中，有限的知识对于编写论文造成了极大的瓶颈和障碍，逼着我不由自主的跑图书馆和上网找资料进行考证和研究。

可以说这次毕业设计让我对FTTX这门先进技术有了全新的认识。

而且我有幸进入了东莞电信机线班进行实习，通过同事的联系我可以翻阅和参观最近在民权路进行的FTTH工程。

可以说是大开眼界，也增长了见识。

也正是多亏了这次工程的实施，让我不仅在理论上对FTTH技术了解透彻，而在实际工程中也得到了最直接的证实。

FTTX虽然可以提供最好的带宽和质量，但是现阶段线路和工程的不成熟导而导致成本太高，普及还需要技术的改进和成熟。

目前，无论是电信网的核心部分还是CATV网的骨干部分都向着高速、高带宽的方向发展。

网络传输的业务种类会越来越多，带宽的需求越来越宽，交互性会越来越强，显然网络的瓶颈部分，接入网也将向着同样的方向发展，只有这样，才能实现网络的现代化和宽带化。

另外，移动通信网络是在不断飞速发展的，因此新技术、新问题将会不断出现，我们只有通过不断学习和经验积累，特别应注意对新技术和新知识的了解和储备。

紧跟技术发展的步伐，才能不断对网络进行优化，使通信网络质量也随之提升。

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