小区宽带设计.docx
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小区宽带设计
XXX小区宽带
接入网的安全与管理的设计
一、宽带接入网概述
随着智能小区的出现,人们渴望在家中就能上网享受视频点播(VOD)、远程教育、远程医疗、网上购物、电视会议、网上电子商务等业务。
而这一切,均需要宽带多媒体通信网的支持。
ITU—T对接入网的定义是:
由业务节点接口到用户网络接口之间的一系列传送实体组成,为传送电信业务提供所需传送承载能力的实施系统。
直观地说,接入网是整个网络中直接与用户相连的最末端的网络设备,为用户提供一个端到端的连接,使用户能通过一条线路、一个接口得到网络提供的各种服务。
接入网具有以下特点:
A、主要完成复用、交叉连接和传输功能,一般具备交换功能。
B、可实现与任何种类的交换设备连接。
C、光纤化程度高。
D、能提供各种综合业务。
E、对环境的适应能力强。
F、组网能力强。
G、可采用多种接入技术。
H、可独立进行升级。
I、提供功能全面的网管系统。
宽带接入是相对于普通拨号上网方式而言,拨号上网速率因受模拟传输限制最高只有56Kbps,根本无法浏览实时传输的网上多媒体信息,连一般的网页浏览也需较长的等待时间,更不用说网上信息的下载。
宽带的定义,即按接人的带宽分类,带宽传输速率>2Mbps,而窄带传输速率<2Mbps。
宽带网分为三个层次,分别是核心层、汇聚层、接入层。
核心层主要负责IP业务汇接包括广域ATM网、宽带骨干IP网等汇聚层主要包括分DDN宽带专线接入,100M/1000M(快速千兆以太网)接入,Ip路由寻址等接入等,接入层是直接对用户的最终接入。
宽带多媒体通信网的建设是一项系统工程,不仅要建设宽带、超高速的骨干交换网、传输网,还需要建设宽带用户接入网。
宽带用户接入网(AN)是指在业务节点接口(SNI)与用户网络接口(UNI)之间实施传送承载功能的实体,业内称为“最后一公里”接入,它已成为制约用户端高速接入的一个瓶颈。
由于从窄带到宽带不可能是一个突变,只能逐步实现光纤到户(FTTH),因此在现阶段为实现向家庭用户提供宽带业务,专家们提出了多种解决方案,其中较成熟的方案主要有10M/100M(LAN)以太网ADSL(非对称数字线路)、FTTX+LAN、HFC、无线接入技术。
这几种技术各有长处,下面就分析各接入方式的特点,以选择XX小区宽带接入的最佳方案并做设计。
二、建设宽带接入网的必要性
1、业务需求
随着通信技术的发展,人们对智能小区的需求主要有:
(1)电话业务需求(IP/DDD/IDD);
(2)宽带上网需求(高速上网、远程教育、视频点播、网上资讯、购物、娱乐等);
(3)区内信息化建设(信息网站、视频等);
(4)区内智能化管理系统、安全管理系统等。
其中,宽带上网需求是人们重点关注的。
目前小区存在如互联网接入带宽不足,经常出现“塞车”现象;区内的带宽分配不足,同一时段内上网速度缓慢;区内部网向用户提供的信息服务内容不充分等诸多问题。
因此,随着传输、交换等技术的迅猛发展,解决小区宽带接人的手段也日渐增多和成熟。
2、市场需求
进入二十一世纪,全球宽带接入市场迎来了前所未有的发展契机,主要表现在:
全球宽带用户总量的迅速增长、多种宽带接入技术的快速市场化、宽带增值业务类型增加且增值收入的稳步提高。
据Computer Industry Almanac统计,截止到2005年全球共有宽带用户达到2.15亿,宽带已成为历史上增长最快的电信业务之一。
预计到2009年底,全球宽带接入用户将超过4亿。
我国宽带业务自1999年开始起步,2003年宽带接入市场进入快速成长期,并在短时间内形成了规模用户市场。
2005年,中国宽带接入用户达到3750.4万户,2004年增加1262.9万户。
中国正在迅速成长为宽带大国,截止2005年底,中国的宽带用户已达到3750.4万,其用户规模仅次于美国。
预计到2006年,中国宽带用户数将历史性的超越美国,成为世界第一宽带大国。
根据MII公布的数据及预测,到2010年中国宽带接入用户将达到1亿900万。
目前,宽带接入涉及的接入技术包括xDSL接入、LAN接入、光纤接入、Cable Modem接入和电力线上网接入。
从全球范围来看,xDSL依然领先于cable modem,是世界上应用最广泛的宽带接入技术。
伴随着宽带接入的迅猛发展,宽带增值业务也在稳步增长。
以2004年初的发展水平估计,全球宽带增值业务的收入大约为50亿美元。
从整个大环境来看,宽带接入的市场需求的扩展是不可逆转的趋势,宽带业务开始成为全世界所有电信运营商普遍服务的目标。
3、建设宽带接入网的必要性
智能住宅、小区在国外历经了80年代初的住宅电子化、80年代中的住宅自动化到90年代美国的“智慧屋”(WISEHOME)、欧洲的“聪明屋”(SMARTHOME)的住宅智能化这样三个阶段。
这三个发展阶段,表明了智能住宅与智能大楼由于服务对象的不同而形成了不同的发展道路。
住宅电子化使采用大量电子技术的产品进入家庭;住宅自动化使家用电器、通信设备与安保防灾等设备在家庭中的功能综合一体化;而住宅智能化使家庭中的家电、安保防灾和各种通信(语音、数据、图像)设备通过总线技术进行监视、控制和管理。
其中,家庭总线技术是住宅智能化技术的核心。
目前美国、欧洲和日本都有了各自的家庭总线标准。
美国、日本、新加坡都有根据这些标准建立的智能住宅和小区的示范工程。
中国智能住宅小区的发展与国外有所不同,是借助于智能建筑技术的引进和发展并借鉴国外家庭总线技术。
趁住宅产业蓬勃发展之机而兴起的。
1997年,我国在《小康住宅电气设计(标准)导则》的编制中对小康住宅小区电气设计提出了如下要求:
高度的安全性、舒适的生活环境;便利的通讯方式;综合的信息服务;家庭智能化系统。
同时也对小康住宅与小区建设在安全防范、家庭设备自动化以及通讯与网络配置等方面提出了理想目标、普及目标和最低目标等三级设计标准,这标志着我国智能小区的规划设计开始朝着标准化、规范化的方向发展。
这一期间,全国许多大城市纷纷将房地产业与IT产业结合起来,开发具有一定智能化特征的住宅,成为房地产业的一大热点。
1999年底,建设部信息产业中心颁布了《全国智能化住宅小区系统示范工程建设要点与技术导则》(试行稿),导则规定了智能化住宅小区建设中的目标和原则,并拟从2000年起,用5年左右的时间,组织实施全国智能化住宅小区系统示范工程,以此带动和促进我国智能化住宅小区建设。
其总体目标是:
通过采用现代信息传输技术、网络技术和信息集成技术,进行精密设计、优化集成、精心建设和工程示范,提高住宅高新技术的含量和居住环境水平,以适应21世纪现代居住生活的需要。
这项导则的颁布有力地推进了智能化住宅小区在我国的普及和建设。
2000年上半年,国家信息产业部负责编制了《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》(GB/T50311-2000)以及《建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范》(GB/T50312-2000),结束了多年来中国智能建筑设计无章可循、无标准可依的状况,这无疑为我国智能建筑健康有序的发展奠定了基础。
同年8月,国家经贸委又组织四川长虹电子集团公司、青岛海尔集团公司、清华同方股份有限公司等全国11家在家用电器和相关产品领域有影响和知名度的企业和单位成立了家庭信息网络的联合体,重点研究家庭网络的技术标准、基本框架和终端产品的开发与研究。
这一举措使得我国的家庭网络技术研究得到了空前发展,为智能化小区发展提供了可靠的网络技术保障。
2001年底,国家建设部住宅产业中心又着手对《全国智能化住宅小区系统示范工程建设要点与技术导则》进行了修改。
一系列法律性文件的制定与修订,为智能化小区的建设和发展提供了充足的法律依据和保障,推动了智能化小区在我国的进一步发展。
目前智能化住宅小区示范工程遍布全国;用于住宅、小区的智能化产品的研究和开发也方兴未艾。
纵观目前国内外智能化小区的设计和建设,都具有如下共同的功能特征:
1、住宅内部具备综合安防、防灾措施,与小区和社会之间具有一定的信息交互能力。
2、小区内部具备比较完善的安防措施、公用设施监控管理和信息化社区服务管理。
3、小区内住户可以享受多种信息服务。
总的来讲,住宅小区智能化系统是智能小区实现的必要条件,只有实施了智能化系统工程,并真正发挥出智能化系统功能和效用的住宅小区才是成功的智能小区。
三、几种常用的宽带接入网技术
1、ADSL
ADSL是AsymmetricalDigitalSubscrlberLine的缩写,即非对称式数字用户线路,该方案不需要改造电话信号传输线路,它只要用户端有一特殊的Modem。
即ADSLModem,它接到用户的计算机上,而另一端接在电信部门的ADSL网络中,将用户和电信部门相连的依然是普通电话线一般来说ADSL方案的传输速度大约是ISDN方案的50倍,同时它又不需要改造原有的线路,ADSL使用普通电话线作为传输介质。
虽然传统的Modenl也是使用电话线传输的,但它只使用了0—4kHz的低频段,而电话线理论上有接近2MHz的带宽,ADSL正是使用了26kHz以后的高频才能提供如此高的速度。
采用ADSL方案后,从理论上来讲,ADSL在双绞铜线上支持的上行速率640k~lMbps,下行速率为1M~8Mbps,有效传输距离为3~5km。
但在实际应用中,它还可以根据双绞铜线的质量优劣和传输距离动态调整用户访问速度。
用户所能享受的下行实际速度,是根据所使用的Modem型号不同,用户端到通讯中心的距离长短,线缆尺寸,以及干扰等多种因素来决定的,从10k~640kbps不等。
传输速率的提高给用户带来的撮直接利益就是节省的大量时间和金钱。
当然ADSL也不是十全十美,它也有自己的缺点。
首先是现有ADSL调制解涸器价格昂贵,再就是合理收费制度的建立是ADSL所面临的最重大问题。
还有ADSL对于不同质量的线路,其表现也有较大的差异,例如在质量较差的线路上,其下行速率可能只达到lMbps。
这种接入方式的传输介质均采用普通电话线,适用于用户宽带需求较分散的已有住宅小区,的地方。
ADSL的上行信道有25个4kHZ信道,最高上行速率可达864kbps,一—般为640kbps,下行信道有249个4kHZ信道,最高下行速率为8Mbps,由于与普通模拟电话占用不同的区段(模拟电话:
20HZ-3.4kHZ,XDSL25kHz-3.4kHZ),所以可在—对电话双绞线上同时传输语音和数据信号,只需加装—个分离器和ADSLMODEM即可,但采用此技术需建成一批ADSL市话端局,其接人商只有中国电信一家,其接人方案主要有ADSL直接接入及ADSL+LAN方式,ADSL直接接入需在电信局设置DSLAM(DSLAcessMux即DSL多路复用器),因多路复用器价格较高,所以此种接人方式成本较高,不适宜推广,而ABSL+LAN的方式,数据从住宅楼到小区直至电信局仍采用光纤以太网方式,楼内则采用MINIADSL为ADSL端局,既可省去繁杂的入户线路改造,又降低了DSLAM的造价,而目传输距离长,是ADSL接入的发展方向。
但因电信局不同意此接入方式,而只同意采用直接接入的方式。
所以尽管ADSL+LAN有诸多优点,但仍未能得到推广。
2、FTTX+LAN
FTTX+LAN是光纤+局域网的英文简称,无论是FTTB(FibertoTheBuilding,光纤到楼)还是FTTZ(光纤到小区)其都被统称为FTTx光纤接入方式。
有别于虚拟拨号或专线接入,FTTx+LAN接入方式利用FTTx(光纤到小区或楼)+LAN(网线到户)的宽带接入方式实现“千兆到小区、百兆到大楼、十兆到家庭”的宽带接入方案,小区内的交换机和局端交换机以光纤相连,FTTB+LAN接入方式技术的实质是采用一种二层的媒质访问控制技术,直接向用户提供基于IP业务的传送通道。
小区内采用综合布线,用户上网速率可达10M/100Mbps,上下行速率对称。
网络可扩展性强,投资规模小。
FTTB+LAN作为一种高速的宽带接入方式比较适合相对集中的住宅小区、智能大厦、现代写字楼使用,常又被俗称为“宽带局域网接入”。
做为一种颇具发展潜力的宽带接入方式,FTTx+LAN接入方式被各地ISP(宽带运营商)广为使用,而目前主流的无线宽带路由器大多都支持FTTx+LAN这种宽带接入方式,可利用FTTx+LAN接入方式实现无线宽带路由共享上网。
开展IPTV宽频业务时简单易用,成本较低,用户无需添加专用的调制解调器,但是缺点我们也应该看到,尤其是其带来的楼内综合布线的问题和采用双绞线造成的传输距离的限制。
在宽带接入的多种方式中,PON是后起之秀。
在PON系统中,下行数据以TDM广播方式从OLT送到所有ONU,而上行数据则采用TDMA(时分多址接入)方式,从各个ONU统一汇聚到中心局端OLT。
而且可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓扑结构(典型结构为树形结构)。
GPON支持多种速率等级,可支持上下行不对称速率,上行不一定要支持1Gbit以上速率。
能在PON网络上传送高速以太数据、视频和TDM业务,同时能获得令人满意的E1抖动和延迟性能。
国内运营商已将GPON技术成功应用于宽带接入网络,证明了GPON技术已经成为一种可靠且具有成本效益的IPTV宽带接入技术。
FTTH是将光纤作为物理媒介实现用户和运营商连接的一种技术。
FTTH这种能够提供高带宽的接入方式则可以轻松提供以上功能,并能够实现对称的双向传输,这是其他接入方式无法相比的。
从技术角度考虑,FTTH采用的技术方案与用户的地理分布有关,通常FTTH可采用两类网络结构。
一是无源光网PON结构,二是点对点PtoP结构。
FTTH的两种实现方式的上下行都可以达到100Mbit/s。
在未来家庭中,IPTV以及高清晰度数字电视对接入带宽都有着明确的高要求,实现100Mbit/s接入将是很有必要的,要达到这样的高带宽,别的手段都难以实现,唯有FTTH。
然而目前有关试验的结果表明,用户通过FTTH方式使用IPTV等宽带多媒体业务的成本还比较高。
3、HFC
HFC(HybridFiberCoax)是由光纤干线和同轴电缆分配网络组成的接入网络,使用电缆调制解调器进行数据传输。
HFC是宽带接人技术中最先成熟和进入市场的,这种接入方式对已有的有线电视网络进行改造,使HFC网具备承载双向交互式宽带业务的能力,其巨大的带宽和较好的经济性具有很强的吸引力。
HFC系统采用CM(CableModem)技术,系统主要性能分为上行通道和下行通道两部分。
下行通道的频率范围为88~860^d口Hz,每个通道的带宽为6MHz,采用64QAM或256QAM调制方式,对应的数据传输速率为30.342Mb/S或42.884Mb/S。
上行通道的频率范围为5~65MI-Iz,每个通道的带宽可为200、4O0、800、1600、3200kHz,采用QPSK或16QAM调制方式,对应的数据传输速率为320~5120kb/s或640~10240kb/s。
系统的每一个下行通道可支持500~2000个CableModem用户,工作时每个CableModem用户实时分析下行数据中的地址,通过地址匹配确定数据的接收。
当用户数量较多时,下行数据量增大,每个用户的平均速度下降。
CableModem系统包括前端设备CMTS和用户端设备CableModem(CM),两设备通过双向HFC网络连接。
典型HFC接入网络系统结构如图所示。
HFC网络结构的提出不仅解决了传统的有线电视广播业务,而且通过采用先进的光纤传输技术、数字传输技术和新型的网络拓扑结构,增加了上、下行通道的传输能力。
HFC接入网以其频带宽、容量大成本低等优点,已成为有线电视系统的主要模式,同时也是多媒体宽带接入网的最佳方案之一。
4、无线接入技术
无线通信技术有其灵活方便的特点,广泛应用于通信网的各个领域。
下面对无线用户环路(WLL)作简要介绍。
无线用户环路是一种提供基本电话业务的数字无线接入系统,是目前应用最广泛的一种无线接入技术。
其网络侧有标准的有线接入2线模拟接口或2Mbit/s数字接口,可直接与本地交换机相连;在用户侧与普通电话相连,其主要特点是以无线技术为传输媒介向用户提供固定终端业务服务。
无线用户环路上的用户基本上是固定终端用户或移动性有限的终端用户。
无线用户环路的目标是提供与有线接入网相同的业务种类和更广阔的服务范围。
无线用户环路由三部分组成,即控制中心、基站和用户终端设备。
一般,无线用户环路与PSTN网相连作为它的一部分。
它的结构如图所示。
基站
本地交换机
用户终端设备
控制中心
基站
无线用户环路的接入方式很多,可以是频分多址(FDMA),时分多址(TDMA)或码分多址(CDMA)等。
四、XXXX小区宽带接入网的规划设计方案
1、宽带接入网的组网原则
(1)建网原则:
安全性、灵活性、投资合理性。
用户接入网的光纤化不仅增大了单局的网络覆盖面积而且各种业务(如电话、数据、图像等)集中于同一网络、同一光缆甚至同一设备里,因此其对安全性的要求比传统分立业务的电缆接入网更高,应具备多路由设施。
当前我区建设光纤接入网主要解决电话及窄带ISDN业务,但同时必须考虑向宽带业务过渡,因此应加强建网的灵活性以便将来设备能顺利升级避免重复建设。
用户接入网的光纤化还应考虑经济成本及业务增长的因素,并根据用户密度合理选择网络拓补结构。
用户线路长且容量密集区域可优先考虑建设环型网;线路短且较分散区域如有业务需求大的若干重点用户可建星型网;一般用户可继续利用已敷电缆,这样做可增强投资的合理性。
(2)光纤接入网布局形式及光交接点(OLT)和光节点(ONU)的设置:
主干层以环型组网为主,光缆芯数为主干层节点数乘以配线层光缆芯数,节点数最好不超过12个,一般OLT的物理位置即可作为SDH的传输节点,以提高主干光纤的复用度。
基本单元模式暂定为48芯,分主备两个方向,每个OLT可带4—12个ONU。
配线层一般以星型和环型网为主,每个ONU定为12芯,主备两个方向,其中2芯用于话音及窄带数据、移动基站等,另4芯备用于宽带业务。
引入层可以是光纤、布线双绞线(UTP/FTP/SFTP)或音频电缆,长度不应超过50—200米。
接入网光缆应利用局间中继管道,尽量使光纤管道化,并在减少局点的过程中,注意利用原有管道进行接入网组网。
2、接入技术的选择
接入类型
最高到户接入速度
主要优势
主要缺点
基础设备
端接设备与开户费
用户使用费用
ADSL
1M-8M
可与电话并用
不够成熟、无小区局域网
电话网
较低
低
FTTB+LAN
10M-100M
成熟、标准化、速率最高
需布线
计算机局域网网络
较低
低
HFC
1M-2M
利用原有线路
不够成熟、标准化不够、未解决新局面互连网宽带问题
HPC有线电视网
较低
低
无线接入
11M
配置灵活、费用低廉
微波、无遮挡
无线微波
较低
高
通过以上的比较,大家可以看出,FTTB+LAN接人方式无论是接入的传输速率,还是用户使用费都在三种接人方式中占有较大优势,理应为新建小区的首选宽带接人方式。
ADSL接入方式适用于已建成的小区。
HFC+LAN的接入方式因技术上的不完善,所以只能作为一种补充手段。
现阶段三网合一(通讯、数据、电视)已不存在技术问题,只是三网行政隶属不同,所以目前的宽带仅是一个过渡产物,将来必将会实现三网合一。
3、网络拓扑结构的设计
xx小区由3栋24层板楼(480住户)、5栋30层塔楼(240住户)、5栋28层塔楼(224住户)、2栋24层塔楼(192住户)和两栋商务写字楼组成,如下图:
XX小区平面图
3.1网络拓扑结构的选择
光纤网络拓扑结构主要有如下几种形式。
(1)星型结构:
将具有控制和交换功能的星型耦合器作为中心节点(设在前端),中心节点向四周辐射,与各节点以独立链路相连。
信号在数据源实现信号交换,适合大型网络建设,便于网络管理维护和升级改造,易于开展多功能开发及实现网络的交互式功能,业务适应性强。
缺点是光缆含芯数大使得初建费用较大。
(2)树状结构:
这种网络结构中采用了较多的光分路耦合器,因而也叫无源光网络。
信号从前端逐步分向各光节点,因此光纤可以共用,适用与线路紧张的情况下的网络改造建设,树状结构的网络建设费用低,但不利于网络管理维护和开展多功能开发,故障率较高。
(3)环状结构:
这种结构所有结点都共用一条公共链路,自成一个封闭回路,每个节点仅于两侧节点相连,每个节点可实现双向或单向传输。
各节点组成环形,信号从前端出发,依次从一个节点流向下结构节点,最后传回前端。
环状结构便于网络管理维护,开展多功能开发,尤其是数字信号传输,使线路设定的自由度和灵活性大为改善,易于节点的加入与接出。
XX小区网络拓朴图如下:
3.2光节点服务小区的划分
在光纤网络规划中,光节点服务小区的划分直接影响到整个系统的设计,其划分主要有以下几种方式。
(1)超干线(Super、Trunk):
在网络的中心前端和分前端或遥远的分配中心中间铺设光缆,构成光纤超干线,使中心前端的信号直达分前端,并保留线路备用。
这是利用光纤技术改造有线电视网的第一步。
(2)光纤主干线(Backbone):
用光缆连接前端或分前端与分配节点,是用光纤传输技术改造旧有网络的第二步。
保留了原电缆网划分成大约5,000-20,000户地的区域,在每个区域设置光电转换节点,切断原有电缆干线,光接收机置于原主干放站中,将部分干线放大器反转,就可做到每一用户所看到的干线的放大器数目小于8个。
(3)光纤到支线(Vibertotl1eFeeder简称FTF):
这是目前新建和重建的主要模式。
光纤代替全部电缆干线,没有干放主站,从中心前端或分前端按星型辐射方式敷设光缆各个分配节点,在节点进行光电转换。
一个节点的服务区域通常较小,每条分支线通常只有2-3个线路延长放大器,大约覆盖2000—5000用户家庭。
(4)光纤到服务区(Fiber—to—the—ServingAera简称FSA):
进一步缩小FIF模型中一个光节点的服务区域,光纤尽可能的渗透到用户附近,到达一个比FIF的服务区更小的小区,以充分利用光纤传输的优越性。
采用S—CDMA技术可一个小区管辖的范围在500-1000户(如非S—CDMA技术,必须在500户以下),通常只含一级或两级放大器。
这是当前和今后发展宽带综合业务用户网的主要方式。
非广播电视业务都是双向业务,而双向传输的上行信道存在两个基本问题:
上行频带拥塞和反向放大器的汇入噪声。
为了克服这两个问题,采用S—CDMA接入技术是一种较理想的方案。
(5)光纤到最后一个放大器(FibertotheLastAcfive,简称FTLA):
即在光接收机后不再使用放大器,完全依靠无源同轴电缆及元件就能够把RF信号分配到每家每户。
根据现有带有系统放大器的光接收机的携带负载能力(如SA6920,SA6940),只要一个光节点的用户数减少到300户,而由光接收机的三个以上高电平输出口直接携带用户,就实现了FTLA。
3.3XX小区布线方案设计
类似于目前大多数大楼综合布线的方案,每户设一个信息点;每一层或相邻几层在弱电井设一楼层配线箱FD,采用五类/超五类水平电缆与所在楼层的信息点星型连接;每幢楼设一大楼配线箱BD,主干采用多模光缆或大对数电缆与各FD相连;BD以多模光缆连接至小区的楼群配线箱CD,通过
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