光纤接入方案

光纤接入 北京邮电大学网络教育学院 毕 业 设 计 设计题目:新住宅小区宽带接入设计方案 入学年月_ _ 姓 名 学 号 专 业 所属总站 指导教师_ 完成日期 2009年 5 月 目 录 摘 要--------------------------------------------------------------------------4 前 言 -------------------------------------------------------------------------5 第一章 几种宽带技术的介绍----------------------------------------------------6 1.1 XDSL技术----------------------------------------------------------------6 1.2 以太网技术----------------------------------------------------------------9 1.3 HFC技术---------------------------------------------------------------- 13 1.4 光纤接入技术------------------------------------------------------------14 1.5 宽带固定无线接入技术------------------------------------------------15 1.6 VLAN技术---------------------------------------------------------------16 1.6.1 VLAN的含义------------------------------------------------------18 1.6.2 VLAN的作用------------------------------------------------------18 1.6.3 VLAN的划分------------------------------------------------------19 1.6.4 VLAN的特点------------------------------------------------------19 1.6.5 VLAN间的通信---------------------------------------------------19 1.6.6 IP地址规划与分配-----------------------------------------------19 第二章 闽侯县各类住宅小区概况---------------------------------------------22 2.1 新兴的高尚住宅小区------------------------------------------------22 2.2 次新小区---------------------------------------------------------------22 2.3 老旧小区---------------------------------------------------------------23 第三章 闽侯县各类住宅小区宽带接入方案--------------------------------22 3.1 新兴的高尚小区(以绿洲家园为例)-------------------------22 3.1.1 FTTX+LAN接入方式-------------------------------------23 3.1.2 ADSL+LAN接入方式-------------------------------------26 3.1.3 LAN+WLAN接入方式--------------------------------------27 3.2次新小区(以金桥花园为例)-------------------------------------29 3.2.1 ADSL接入方式---------------------------------------------------29 3.2.2 ADSL+WLAN接入方式---------------------------------31 3.3老旧小区(以福龙新村为例)-------------------------------------31 3.3.1 ADSL接入方式 -------------------------------------------31 第四章 闽侯县目前各种接入方式比较分析、使用费用的比较------32 第五章 结束语-------------------------------------------------------------------34 主要参考文献、资料-----------------------------------------------------------34 新住宅小区宽带接入方案 摘要: 住宅小区的智能化,已经成为住宅小区生态化之后的又一重要发展趋势,房产开发商以智 能化来作为新建楼盘的卖点,而购房者也在各种广告传媒的影响下,把小区智能化作为购房的 考虑因素之一。虽然在沿海经济发达地区,智能化作为房产商的炒作题材已不再新鲜,但智能 化却正在成为新建住宅小区的基本功能。随着政府相关部门对智能化小区规范工作的加强, 智能化小区的建设已逐步趋于理性化， 作为一名闽侯县电信分公司的维护技术员，本人结合日常维护工作实际，对闽侯县的住宅小 区情况进行调查、分析，提出几种适用的宽带接入方式，并进行对比分析，以便营销人员提供给用户进行选择。 第一章简单对xDSL技术、以太网接入技术、HFC技术、光纤接入技术、宽带固定无线接入技术、VLAN技术等进行介绍这几种技术。重点在以太网、VLAN方面进行介绍 第二章对闽侯县的住宅小区进行情况分析。 第三章针对三类不同的住宅小区提出不同的接入方案，FTTX+LAN方式接入、ADSL+LAN方式、LAN+WLAN接入方式、ADSL接入方式四种，并分别进行分析及设计接入方式、设备选型。重点在于FTTX+LAN接入方式的设计方案分析。 第四章列对比四种接入方式比较分析、使用费用等对比。以便用户能直观的进行选择使用。 第五章在结束语中，本人根据对四种不同的接入方式的比较后，推荐使用FTTX+LAN的接入方式。 关键词: 以太网接入技术、VLAN、FTTX+LAN接入方式、ADSL+LAN接入方式、LAN+WLAN接入方式、ADSL接入方式 前 言 进入二十一世纪，时代的脚步已跨入网络信息社会，丰富的网络信息资源及网上应用(视频点播、网上电影、网上音乐、网络游戏、远程医疗、各类大型软件下载…)给人们的生活和工作带来了极大的方便与乐趣。据预测2004年中国互联网接入用户将达7963万户,到年底接近1亿5百万。可以说网络已与人们的生活息息相关，随着社会对信息需求的日益增长，人们对网络的带宽要求也正以几倍乃至几十倍的速度增长。从目前的网络来看:核心网上，由于波分复用的应用，网络链路容量有了新的突破性进展，单对光纤的实际商用系统传输容量己达320Gb/s以上，实验室已完成1Tb/s(l00×10Gb/s)的试验。另外网络节点(无论是交换机还是高性能路由器)的吞吐量均已突破60,80Gb/s，总吞吐量超过1Tb/s的高性能路由器也已问世。从用户侧看，用户终端的速率也在突飞猛进，尤其进入21世纪以后，其CPU的速率每12个月就翻一倍，现在已到奔腾四3G以上。而唯独中间的接入网仍停留在窄带水平和以电路交换为基础的框架之内，与网络侧和用户侧的发展趋势很不协调, 使种类繁多、精彩纷呈的网上应用无法很好的实现。显然，接入网带宽的不足已成为制约中国互联网发展的最大瓶颈, 接入网的宽带化和IP化将成为未来接入网发展的主要技术趋向。近年多种宽带接入技术正是基于这种现状为全面解决“最后一公里的瓶颈”而蓬勃发展起来的。 2002年年底，闽侯县电信分公司顺应这种需求向广大用户推出几种宽带接入业务，用户反应良好。下面我根据这几年来的宽带维护经验，阐述社会上较常见的几种宽带接入技术，并结合我县住宅小区的特点，设计几种住宅小区宽带接入方案，以更好的适应用户的需求。 第一章 几种宽带接入技术介绍 近几年来，宽带接入技术发展势头较为强劲的有以下几种:xDSL技术、以太网接入技术、HFC技术、光纤接入技术、宽带固定无线接入技术、VLAN技术等，下面简要介绍这几种技术。 1.1第一节 xDSL技术 (x是“泛指”的意思) DSL(Digital Subscriber Line，即数字用户线路)是一种先进的调制技术，它是在双绞铜线(即普通电话线)的两端分别接入DSL调制解调器，利用数字信号的高频宽带特性，进行高速传送数据。 我们知道，计算机处理和传输的信号是数字化信息，而传统的拨号电话线却是模拟线路，只能传输语音之类的模拟信号，要通过电话线上网就必须借助调制解调器，将电脑的数字信号转化为模拟信号，然后在电话线上传输，接收端再解调，这是传统Modem工作的基本原理。从中我们不难注意到:先将数字信号转换为模拟信号，然后传输再解调实在麻烦，如果直接进行数字信号传输则当如何,这正是DSL技术所提供的服务～因为DSL直接将数字信号调制在电话线上，免去A/D转换之劳，所以可获得比传统Modem高得多的带宽和速率，这，正是DSL技术的迷人之处。 DSL技术按上行(用户到网络服务端)和下行(网络服务端到用户)的速率是否相同可分为速率对称型和速率非对称型两种类型,目前主要有以下几种技术: (1) 速率对称型: 高速数字用户线HDSL(High-data-rate DSL)，它利用两到三对双绞铜线提供全双工的1.544Mbps(T1)或2.048Mbps(E1)传送速率，传输距离3~5公里。 HDSL的优点是充分利用现有电缆实现扩容，并可以解决少量用户传输384Kbps和2048Kbps宽带信号的要求。其缺点是目前还不能传输2048Kbps以上的信息，传输距离有限，目前在县一级使用较少。 (2)速率非对称型: 速率非对称型DSL的上下行信道的速率则不同，由于人们在网上冲浪时，下行带宽的需求一般远大于上行带宽，所以从速率分配上，非对称型DSL技术更适合Internet高速接入。常见的速率非对称型DSL技术有: ? ADSL(Asymmetrical DSL)非对称数字用户线 在各种xDSL技术中，ADSL技术表现最引人注目，受到了技术厂家和网络运营商的广泛关注。它充分利用现有的巨大双绞线铜缆网来开放宽带业务是电话公司的主要竞争策略，ADSL技术是一种比较理想的双绞线铜缆宽带接入技术。这是一种采用离散多频音(DMT)线路码的数字用户线(DSL)系统，上行速率512Kbps~ 1Mbps，下行速率1Mbps~8Mbps，为了实现高速度，ADSL使用频分多址复用(FDM)和回波抵消这两种办法来把一个电话线路可用的带宽划分成多个信道。不管是频分多址复用还是回波抵消，均有一个滤波器从ADSL线路中分出4KHz的带宽用于普通的话音电话服务(POTS)，其余的带宽则用于数据通信。这意味着POTS和ADSL可以在同一条电话线路上同时使用，而不必为POTS单独分配一个线路来用于话音通信。这样，ADSL技术不但具有速率高的巨大优势，而且它还可以实现话音/数据混合传输。是目前xDSL系列中应用范围最广的一种形式。目前已能在0(5芯径双绞线上将6Mb,s信号传送3(6km之远，可以为基于因特网的应用带来更高的接入带宽，大大提高Web浏览、文件下载、Web视频、音频等应用的速率，无疑是用户高速上网中很具吸引力的技术。 我国也已开始进行一定规模的商用，初步反映不错，发展势头良好，其主要缺点是线对的苛刻要求，目前国内双绞线只有不到10,的线对可以开ADSL，另外，价格仍偏高。ADSL系统发展趋向是进一步提高系统的下行带宽，即演变成所谓甚高速数字用户线(VDSL)系统。 ? VDSL(Very-high-rate DSL)甚高速数字用户线 VDSL(甚高速数字用户环路)技术是鉴于现有ADSL技术在提供图像业务方面的带宽十分有限以及经济上成本偏高的弱点而开发的。VDSL是xDSL技术中最快的一种，采用DMT线路码。在一对铜质双绞电话线上，下行速率为13Mbps,52Mbps，上行速率为1.5Mbps,2.3Mbps。但VDSL的传输距离较短，一般只在几百米以内。 有趣的是由于传输距离的缩短，码间干扰大大减小，对数字信号处理要求大为简化，收发机成本可望比ADSL降低一半。因而如果配线或引入线的质量尚可，此时将FTTC，特别是AP0N与VDSL技术相结合可以使光纤敷设成本、电子设备成本和提供的带宽能力方面达到最佳平衡，是一种比较现实 理想的宽带混合接入方案。 ? RADSL (Rate Adaptive DSL)技术 RADSL(速率自适应非对称数字用户环路)是自适应速率的ADSL技术，可以根据双绞线质量和传输距离动态地提交640Kbps,22Mbps的下行速率，以及从272Kbps到1.088Mbps的上行速率。 ? UADSL (Universal Asymmetrical DSL) 技术 UADSL技术由Compaq、Intel和Microsoft等公司提出，上行速率为384Kbps，下行速率可达1.5Mbps，UADSL的特点是性能价格比高，比较适合目前的线路质量，但1.5Mbps的速率总感拮据。 以上几种DSL技术中,目前得到最广泛应用的是ADSL,其优势是它的上下行速率能基本上满足目前商业或家庭用途,也充分利用了现有网络面积最广的双绞线铜缆网(普通电话线),主要的限制是对线对质量的要求较高，ADSL用户与普通用户的连接网络比较图如图一所示。 图一 ADSL用户与普通PSTN用户连接网络比较图 1.2 第二节 以太网技术 (一)、以太网是一种物理层和数据链路层，传统以太网技术不属于接入网范畴，而属于用户驻地网(CPN)领域。由于其简单、低成本、可扩展性强、与IP网能够很好结合等特点，其应用领域正在向包括接入网?城域网在内的公用电信网领域扩展。以太网接入是指将以太网技术与综合布线相结合，作为公用电信网的接入网，直接向用户提供基于IP的多种业务的传送通道。采用以太网作为企事业用户接入手段的主要原因是已有巨大的网络基础和长期的经验知识，性能价格比好、可扩展性、容易安装开通以及高可靠性等。目前所有流行的操作系统和应用也都是与以太网兼容的。 以太网接入采用异步工作方式，很适于处理，,突发数据流，技术已有重要突破(LAN交换，星型布线，大容量MAC地址存储以及管理性等)，与传统以太网相比，除名字外，仅剩的特征只有帧结构和简单性仍保留，其余特征已有根本性变化。容量分为1O,100,1O00Mbit/s 三种等级，可按需按64Kbit/s的带宽颗粒逐步提供所需的带宽直至1Gb,s，用户真正实现按需付费。特别是1Gb,s和10Gb,s以太网技术直接与光技术结合后，由于省掉了中间的ATM层和SDH层，可以使投资成本减少30,。目前全球企事业用户的90,以上都采用以太网接入，成为企事业用户接入的最佳方式。 然而，由于认证计费、服务质量、可管理性、信息安全、可靠性以及实装率低等多种因素，以太网作为公用电信网接入方式尚需进一步改进。主要问题是目前以太网还没有机制保证端到端性能，无法提供实时业务所需的QOS和多用户共享节点和网络所需的计费统计能力。其次，以太网尚不能提供电信级公用电信网所必须的硬件和软件可靠性，特别是由于以太网交换机的光口以点到点方式直接连接，省掉了传输设备，不具备内置的故障定位和性能监视能力，使以太网中发生的故障难以诊断和修复。第三，以太网也不能象SDH那样分离网管信息和用户信息，安全性不如SDH网。事实上以太网原来就根本没有也无需安全机制，而一旦用于公网，安全机制就成为不可缺少的关键要求。第四，以太网原来主要用于小型局域网络环境，OAM&P能力很弱，只有网元级的管理系统，其管理工具也不足以支持公用电信网所必须的网络范围的管理和视野。而在公用电信网中，必须有效的运行和维护大规模的地理分散的网络，需要很强的OAM&P能力和网络级的管理能力和视野。 但是，随着以太网技术向通信领域的渗透，国内的通信标准研究组也逐渐开始制定一系列与以太网技术关系密切的通信行业标准。目前已经发布的有: YD/T 1148-2001 《网络接入服务器(NAS)技术要求——宽带网络接入服务器》; YD/T 1160-2001 《接入网技术要求——基于以太网技术的宽带接入网》; YD/T 1239-2002 《接入网技术要求——甚高速数字用户线(VDSL)系统》; YDN 078-1998 《接入网技术要求——不对称数字用户线(ADSL) 》; YD/T 1064-2000 《接入网技术要求——无话音分离器的低速不对称数字用户线(ADSL.lite)》; YD/T 1188-2002 《接入网技术要求——基于ATM方式的不对称数字用户线(ADSL)用户端设备》; YD/T 1185-2002 《接入网技术要求——单线对高比特率数字用户线(SHDSL)》; YD/T 1099-2001 《千兆比以太网交换机设备技术规范》。 还有一些与以太网相关的技术，标准组正在研究起草相应标准的过程中，包括: 三层交换机设备技术要求; 虚拟局域网(VLAN)技术要求和测试方法; 接入网技术要求——基于以太网的无源光网络(EPON); 接入网技术要求——增强型不对称数字用户线(ADSL+); 以太网交换机集群管理技术要求; 宽带网络接入服务器技术要求(修订); AAA服务器认证计费接口标准——宽带网络接入服务器。 (二)、 以太网的发展展望 1( 安全问题 以太网接入方式被大家质疑的一个主要问题是网络的安全问题。因为接入网是一个公用的网络环境，而以太网原本是面向一个私有的局域网来设计的，这样在用户的安全与计费方面存在一些缺陷。目前有以下技术可以解决这方面的问题。 用交换机代替共享式集线器在减少网络冲突的同时避免了单播包网络侦听。采用VLAN技术隔离ARP、DHCP等携带用户个人信息的广播消息，可以使用户的安全性得到进一步的提高。为对用户进行有效的管理，需要对用户进行认证和计费的方法。目前应用比较多的方法有PPPoE和IEEE 802.1X等，接入服务器一般采用Radius协议与AAA服务器交互实现对用户的认证和计费。在认证后可以将已认证用户的MAC地址，分配给他的IP地址、他所在的VLAN捆绑在一起提供更佳的安全保障。 2( 基于以太网技术的宽带接入网 鉴于目前的解决方案和设备还不能完全满足接入网这样一个公用网络环境的要求，接入标准组提出了基于以太网技术的宽带接入网。基于以太网技术的宽带接入网由局侧设备和用户侧设备组成。局域设备提供与IP骨干网的接口，用户侧设备提供与用户终端计算机相接的10/100BASE-T接口。局侧设备具有汇聚用户侧设备网管信息的功能。 在基于以太网技术的宽带接入网中，用户侧设备只有链路层功能，工作在MUX(复用器)方式下，各用户之间在物理层和链路层相互隔离，从而保证用户数据的安全性。另外用户侧设备可以在局侧设备的控制下动态改变其端口速率，从而保证用户最低接入速率、限制用户最高接入速率，支持对业务的QoS保证。对于组播业务，由局侧设备控制各多播组状态和组内成员的情况，用户侧设备只执行受控的多播复制，不需要多播组管理功能。局侧设备还支持对用户的认证、授权和计费以及用户IP地址的动态分配。为了保证设备的安全性，局侧设备与用户侧设备之间采用逻辑上独立的内部管理通道。 在基于以太网技术的宽带接入网中，局侧设备不同于路由器，路由器维护的是端口——网络地址映射表，而局侧设备维护的是端口——主机地址映射表;用户侧设备不同于以太网交换机，以太网交换机隔离单播数据帧，不隔离广播地址的数据帧，而用户侧设备完成的功能仅仅是以太网帧的复用和解复用。 基于以太网技术的宽带接入网还具有强大的网管功能。与其它接入网技术一样，能进行 配置管理、性能管理、故障管理和安全管理;还可以向计费系统提供丰富的计费信息，使计费系统能够按信息量、按连接时长或包月制等进行计费。 3( 应用前景 宽带接入市场现在有多种技术和协议共存，但这些技术在带宽约束、有效性、应用的简便、成本等方面各有不足。同时目前许多所谓的宽带连接实际上并非真正意义的宽带接入，它们只是大多数公司能够得到的最快的连接。宽带接入的要求应该是连接速度快到可以做与浏览网页有根本不同的事情，例如接收高清晰度电视等。 随着光纤网络覆盖范围的延伸，以太网可以更方便地进入城域网市场。由于以太网的成本优势，它已经成为局域网的事实标准，我们可以预见它的成本优势也必然对它在广域网和城域网中的成长起着重要的作用。因此，宽带接入市场如果采用以太网技术结束那些不必要的协议转换，也很有可能取得接入市场的统治地位。 综上所述，我们有理由相信以太网未来将成为一个事实上的全程的数据传输标准。然而，网络运营商有可能担心把一个速度更快而价格更低的技术引入市场会破坏其现有的价格和市场结构，减少其收入。从这一点来看，运营商是否有足够的动机将基于以太网的宽带接入方式迅速推向市场还不是十分明朗。但是随着电信市场的进一步开放，以及EFM市场的急速成长(据媒体预测，全球以太网EFM的家庭用户将会有一个迅速的成长，由2001年的130万户，发展到2006年的3680万户。同时未来亚太地区将是EFM的最大市场，将占有全球63%的份额)，基于以太网的宽带接入在电信市场中的普及只是一个时间问题 1.3 第三节 HFC(Hybrid fiber coax)混合光纤同轴网技术 是宽带接入技术中最先成熟与进入市场的，其巨大的带宽和相对经济性使其对有线电视公司和新成立电信公司很具吸引力。一旦管制放开，对传统电话公司也具有很大吸引力。 HFC在一个500户左右的光节点覆盖区可以提供60路模拟广播电视和每户至少2路电话、速率至少高达10Mbps的数据业务。将来利用其550MHz,750MHz频谱还可以提供至少200路MPEG-2的点播电视业务以及其它双向电信业务。目前HFC主要业务为电视+数据，特别是IP业务誓在必争，少数为电视+电话。我国有线电视部门自然地选择了这一宽带接入技术，网络的双向化改造比例己达10,以上，某些地区的电信部门也开始了较大规模的商用试验。 HFC目前已有多种解决方案可用，其中比较彻底的方案是小型光节点方案，节点采用低成本激光器，应用独立的光纤来传双向业务，同轴网部分为无源网，回传信道则安排在高频端，可解决回传信道干扰问题，用户端接入基本上采用的是树型总线结构,共享带宽资源。有线接入网发展的一个重要趋势是FTTC(光纤到路边)与HFC融合，进而实现光纤到家。如下图所示 图二 HFC解决方案示意图 去年我县广播电视公司已在部分住宅小区推销其HFC宽带接入业务，这种基于CATV网络的技术已经成为与我们中国电信提供的宽带服务竞争的强劲对手。 1.4 第四节 光纤接入技术 光纤接入技术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(FTTC)、光纤到小区(FTTZ)、光纤到办公室(FTTO)、光纤到楼面(FTTF)、光纤到家庭(FTTH)、光纤到桌面(FTTD)等。光纤用户网具有带宽大、传输速度快、传输距离远、抗干扰能力强等特点，适于多种综合数据业务的传输，是未来宽带网络的发展方向。它采用的主要技术是光波传输技术，目前常用的光纤传输的复用技术有时分复用(TDM)、波分复用(WDM)、频分复用(FDM)、码分复用(CDM)等。但由于光纤接入存在技术复杂、成本高昂等制约因素，短期内必将仅仅以骨干网的形态出现，实现光纤到户宽带接入的广泛应用尚需时日。如下图所示: 图三 目前普遍实施的接入方式 1.5 第五节 宽带固定无线接入 宽带固定无线接入技术已有多种形式，下面主要介绍两种。 (1)无线局域网技术 它是利用射频技术来提供传统有线局域网的全部功能，是一种能支持较高速率(2-54Mbit/s),采用微蜂窝或微微蜂窝的自我管理的计算机局域网技术。WLAN主要使用2.4GHZ ISM (工业、科学、医疗)频段，属于开放频段，无需申请牌照。适用于用户流动性大且有较多数据 业务需求的公共区域(如机场、大型会展中心、高级宾馆)以及没有综合布线的住宅小区。目前WLAN在各地呈现良好发展势头，特别是3G的推迟给这种技术的发展和成熟提供了所需的时间。 2003年初福州电信推出了基于WLAN (无线局域网技术)的“天翼通”业务，工作频段:2.4G~2.4835GHZ, ISM频段;发射功率:25,100,W,覆盖半径:室内35,100米，室外:100,150米;带宽达到11M,,,;而且每个接入点(AP Access point)可同时承载40个以上用户。估计在不久的将来随着笔记本电脑价格的下降，WLAN将是各电信运营商竞争的焦点。 (2)LMDS(Local Multipoint Distribut Service本地多点分配业务)技术 LMDS技术是一种微波宽带业务，工作在毫米波波段，主要工作波段有24GHZ、26GHZ、28GHZ、38GHZ。最常用的是28GHZ。LMDS采用一种类似蜂窝的服务区结构，将一个需要提供业务的地区发划分如干个服务区，每个服务区内设基站，基站设备经点到多点微波传输，可提供双向话音、数据及视频图像业务，能实现N×64Kbit/s到2Mbit/s，甚至155Mbit/s的用户接入速率。由于LMDS提供多点传输技术，新增用户时无需增加基站射频设备，便于快速扩充用户，适用于新的电信运营商。 LMDS系统尚处于试验和小规模商用阶段，能否大规模发展在很大程度上取决于能否开发出低成本的28GHZ的收发机来，同时也尚缺乏统一的标准。因此，总的来看LMDS更适合于提供应急、备份、补充等应用，而非主要应用。 1.6 第六节 VLAN技术 局域网(LAN)通常被定义为一个单独的广播域，主要使用Hub，网桥，或交换机等网络设备连接同一网段内的所有节点。同处一个局域网之内的网络节点之间可以不通过网络路由器直接进行通信;而处于不同局域网段内的设备之间的通信则必须经过网络路由器。 图四(A)所示为使用路由器构建的典型的局域网环境。 图四(A) 图四(A)所示网络中，通过使用路由器划分出不同的局域网段。其中，位于圆形区域之内的部分就是一个个相互独立的局域网段。为了便于在本文中进行说明，我们为不同的网段进行了编号。需要注意的一点就是，每一个局域网所连接的路由器接口都属于该局域网广播域的一部分。 随着网络的不断扩展，接入设备逐渐增多，网络结构日趋复杂，必须使用更多的路由器才能将不同的用户划分到各自的广播域中，在不同的局域网之间提供网络互连。 这样做的一个缺陷就是随着网络中路由器数量的增多，网络时延逐渐加长，从而导致网络数据传输速度的下降。这主要是因为数据在从一处局域网传递到另一处局域网时，必须经过路由器的路由操作，路由器根据数据包中的相应信息确定数据包的目标地址，然后再选择合适的路径转发出去。 VLAN，又称虚拟局域网，是由位于不同物理局域网段的设备组成。虽然VLAN所连接的设备来自不同的网段，但是相互之间可以进行直接通信，好像处于同一网段中一样，由此得名虚拟局域网。相比较传统的局域网布局，VLAN技术更加灵活。为了创建虚拟网络，需要对已有的网络拓扑结构进行相应的调整。 图四(B) 还是连接相同的网络终端，通过如图四(B)所示的交换网络提供了同样的网络连接。虽然图四(B)所示的网络比起图四(A)所示网络在速度和网络时延方面都有了很大的改进和提高，但是同样存在一些不足。其中，最突出的一点就是现在所有的网络节点都处于同一个广 播域内，大大增加了网络中所有设备之间的数据流量。随着网络的不断扩充，很有可能出现广播风暴，导致整个网络无法使用。 1.6.1 VLAN的含义 虚拟局域网(VLAN)技术是一种能将一个物理连接的网络环境，按照用户一定的逻辑关系，通过不同的方式，划分成相互隔离的用户组的技术。为简便起见，VLAN可视为与传统的子网相类似，用于在交换式网络中限制广播和引入等级。和子网一样，VLAN也是通过路由实现相互连接。但VLAN具有更好的稳定性、可扩充性和高性能。VLAN通过限制广播和把网络问题局限在逻辑工作组内，可以使网络资源在整个网络范围内得到最大限度的利用。 1.6.2 VLAN的作用 VLAN技术简化了网络的管理，因为它使管理人员能按照共同的爱好、组织关系或者安全策略来分组用户，而不是按照共同的物理位置来分组。子网地址分配给虚拟局域网，而不是分配给物理的局域网段。由于在大多数部门中，虚拟局域网的数目都大大少于局域网段的数目，所以地址管理变得更为简化。虚拟局域网还可以通过减少广播或多点广播的开销，提高网络效率。一个MAC-Layer(媒体访问控制层)的"多点广播(Muticast)操作"可以从一个站点到达同一虚拟局域网内的其它站点，而VLAN之间的路由器阻止了多点广播进一步到达别的虚拟局域网。这样，站点就无需再浪费资源去处理从其它不相关组发来的多点广播信息包。 1.6.3 VLAN的划分 VLAN的划分主要有基于OSI的第二层的划分和基于OSI的第三层的划分。第二层划分有按端口划分和按MAC地址划分;第三层划分有按网络协议(如IP和IPX)和按子网地址划分等。 基于端口的划分是最简单也是最普通的实现VLAN的方法，它能够进行多种协议的数据通信。其缺点是属于静态VLAN的范畴，当更换端口时须对VLAN的端口重新配置，维护不方便。 基于MAC的划分使用网卡的48位以太网地址，当更换端口时不须对VLAN重新配置，但若网卡损坏并更换新网卡时，由于每块网卡的MAC地址不一样，故须对VLAN重新配置。 第三层划分基于网络协议或IP地址，当更换端口或网卡时，均不须对VLAN重新配置，对VLAN的管理比较方便。 1.6.4 VLAN的特点 虚拟局域网的最大特点就是同一个VLAN里的用户不管其物理位置在哪里，也不管连接在哪里的网络设备(该网络要支持VLAN)，只要是连接在同一个物理网上即可。这样，一个或多个VLAN就可能跨接在多台网络设备上，也可能跨越网络主干，因此网络主干和网络设备就需要支持VLAN的这种跨越。但是，目前网络界还没有一个公认的技术标准支持同一VLAN跨越不同的网络设备，不同厂家有不同的支持方式。例如3Com公司采用VLT(VLAN Trunk)技术支持，而Cisco公司则以ISL (Inter-Switch Link)技术支持。 1.6.5 VLAN间的通信 一般说来，支持VLAN技术的交换机产品只能通过划分VLAN来隔离不同的用户群，而不能提供VLAN之间的通信，要实现VLAN之间的通信，必须通过路由器来实现。 目前，有一些厂家的交换机支持第三层交换，称为第三层交换机。它同时具有第二层交换机和局域网路由器的功能，并且其时延小于传统的局域网路由器。采用第三层交换机可直接实现VLAN间的通信，如Cisco公司的Catalyst 3550、6000等系列交换机等。 LAN内的计算机网络系统由网内多个网络子系统组成，这些网络子系统通过高速主干网进行信息交换。为有效控制广播发送，增加安全性以及便于网络管理，可以安全需求子系统划分成不同的VLAN。 我县根据实际情况将VLAN进行如下划分: VLAN 101---公用用户;VLAN 201---企事业单位 VLAN 301,,网吧用户;VLAN 402――LAN计费用户; VLAN 501――LAN包月用户;VLAN 600,为上街大学城 1.6.6 IP地址的规划与分配 IP地址用于在网络上唯一标识一台机器。根据RFC791的定义，IP地址由32位二进制数组成(四个字节)，表示为用圆点分成每组3位的12位十进制数字(xxx.xxx.xxx.xxx)每个3位数代表8位二进制数(一个字节)。由于1个字节所能表示的最大数为255，因此IP地址中每个字节可含有0,255之间的值。但0和255有特殊含义，255代表广播地址:IP地址中0用于指定网络地址号(若0在地址末端)或结点地址(若0在地址开始)。 根据IP地址中表示网络地址字节数的不同将IP地址划分为三类，A类，B类，C类。A类用于超大型网络(百万结点)，B类用于中等规模的网络(上千结点)，C类用于小网络(最多254个结点)。A类地址用第一个字节代表网络地址，后三个字代表结点地址。B类地址用前两个字节代表网络地址，后两个字节表示结点地址。C类地址则用前三个字节表示网络地址，第四个字节表示结点地址。 网络设备根据IP地址的第一个字节来确定网络类型。A类网络第一个字节的第一个二进制位为0;B类网络第一个字节的前两个二进制位为10;C类网络第一个字节的前三位二进制位为110。换成十进制可见A类网络地址从1,127，B类网络地址从128,191，C类网络地址从192,223。224,239间的数有时称为D类，239以上的网络号保留。 根据IP设计规划要求，综合考虑结点功能需求，将我县IP地址分配如下: 公用用户:218.5.8.1,218.5.8.253 子网掩码:255.255.252.0 企事业单位:218.43.26.1,218.43.26.253子网掩码255.255.252.0 网吧用户:218.66.37.1,218.66.37.253 子网掩码:255.255.252.0 LAN计费用户:218.78.46.1,218.78.55.253 子网掩码:255.255.252.0 LAN包月用户 :218.54.43.1,218.54.52.253 子网掩码255.255.252.0 大学城 :218.57.37.1,218.57.47.253子网掩码:255.255.252.0 第二章 闽侯县住宅小区概况 闽侯县是福州市下属的一个县，人口仅62万，多数乡镇都紧邻福州市，与市区的距离基本上都在25公里以下，县城距离福州也只有25公里。因此多数乡镇相当于福州的郊区。随着福州市的东扩南进，许多高校、工业区、高尚住宅小区向我县乡镇转移，为我县的宽带业务带来了良好的发展机遇。总的来说，我县住宅小区可分为以下几种类型: (1)、新兴的高尚小区。此类小区建筑时间一般在4年以下，居住群体以年轻人、中年人居多，业主的经济条件比较宽裕，小区的户型、环境以及地理位置都比较理想，一般为小高层设计以及独门独户的town house。小区在设计时都已考虑了综合布线，此类小区的宽带消费能力最强，但户数较少。比较典型的如:闽都大庄园、绿洲家园等。 (2)、次新小区。此类小区建筑时间一般在4-8年，居住群体一般以年轻人居多。因为此类小区的价位比较适合刚参加工作不久的年轻人以及新婚夫妇。但由于开发商经济实力的不同，认识上的差异，有的小区有综合布线，有的没有。由于年轻人居多，此类小区的宽带消费能力很强，因此很有必要对其进行布线改造，但须经业主及开发商的同意。比较典型的如:金桥花园、各类集资楼等。 (3)、老旧小区。此类小区一般建筑时间都在8年以上，居住群体一般以中老年人居多，或 山区搬来的家庭以及租住人员。因此经济条件不是很宽裕。由于当时社会发展及经济条件等因素的制约，此类小区一般都没有综合布线，双绞线线对也不是很充足，而且也没有改造的必要。比较典型的如:福龙小区、横屿小区等。 第三章 我县各类住宅小区宽带接入方案 3.1 新兴的高尚小区 此类小区有比较完善的综合布线系统，业主经济条件较宽裕，是各运营商的必争之地。我局也在此类小区内都设有接入点，抢占市场。因此此类小区有多种方案可供选择，下面以绿洲家园为例进行阐述。 绿洲家园始建于2000年，为小高层设计别墅群小区，目前共有488座住宅楼合计780户人家，建筑采用框架结构，每座共有5层，分为左右两个楼梯上楼，2至5层为居民单元套房，底层为杂物间与停车场。对于这类住宅，有以下几种接入方案可供选择: 3.1.1 FTTX+LAN方式接入 这是一种利用光纤加五类网络线方式而实现的宽带接入方案。该方案的核心观点就是让用户用最少的投入得到更多更快的网络资源。方案采用千兆以太网传输技术和高速IP交换技术，充分利用已经接到小区的光纤资源，配合综合布线系统，不仅价格低廉，而且对比ADSL等技术，有显著优势。 我们选取绿洲小区较为核心的地方建立一个机房(利用杂物间或车库),用以放置带光口的思科cisco 3550千兆以太网交换机(该交换机也可设在小区附近的接入点机房内，以利于今后附近其他住宅小区的宽带接入)，该交换机通过光纤以千兆速率上连至ISP接入区域交换机，我们在每两栋单元楼的底层选取地点放置华为S3026E带百兆光口的以太网交换机，通过百兆光纤将小区核心千兆以太网交换机和单元楼百兆以太网交换机连接起来。在每栋楼楼道各放置一个集线器(swith)华为2403H以太网交换机转接，该集线器通过五类线连到百兆口以太网交换机。楼层内部利用综合布线管道，通过五类线将左右楼道的8个用户连到该集线器。每一个用户家庭内部都设有综合布线(建议每户内部均采用多媒体配线盒，所有的布线，如:CATV线、多媒体数据线、电话线、可视对讲线、红外报警探头线等都集中到门口的多媒体配线盒),通过五类线将用户计算机的网卡与集线器连接起来。这样，就可使单段五类线的长度控制在百米以内，符合中国工程建设标准化协会发布的《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》，这样可使用户上网速率达6-10Mbps以上。 整个网络可扩展性强，投资规模小。FTTX+LAN方式采用星型网络拓扑结构，简明接入方式如图五所示: 图五 绿洲家园小区FTTX+LAN宽带简明接入图(A) 图五 绿洲家园小区FTTX+LAN宽带简明接入图(B) FTTX+LAN接入方式在技术上存在以下优势: 1)、 以单模光纤为传输基础,在小区与ISP互通中,采用以 IEEE-802.3Z标准为基础的千兆以太网技术，建立千兆位高速的上连通道。以IEEE-802.3以太网标准和IEEE-802.3U快速以太网标准为基础实现用户的接入。 2)、 接入速率高，为每个最终用户提供独享10M左右的带宽，可为用户提供支持MPEG-1、MPEG-2标准的视频服务，因此如VOD、视频会议、音乐与大型软件下载等一些只有在高速率下才能实现的网络应用在FTTX+LAN方式看来显得较为简单,容易实现。 3)、 可以针对用户需求、网上业务的种类，为不同类型的用户提供不同层次的QOS，保障用户的需求。 4)、 支持IGMP和CGMP等IP组播协议，可以有效地利用网络带宽，防止诸如广播之类带来的网络拥塞。 5)、 FTTX+LAN方式可以提供局域网的接入。只要将直接通过FTTX+LAN方式连上网的那台主机设置成代理服务器，然后本地局域网上的客户机通过该代理服务器访问外部信息资源，这种方法的好处是只需要申请一个账号或一个IP地址，本地客户机可采用保留IP地址。 6)、 楼道交换机和小区中心交换机、小区中心交换机和局端交换机之间通过光纤相连。网络稳定性高、可靠性强。 7)、同时该小区可以利用FTTX+LAN方式的小区宽带网络系统，在未来适合时间将家庭终端与物业管理平台构成整体局域网，为该小区物业管理开展各类网上增值服务提供支持。 设备选型方面,考虑到设备性价比,未来扩容的便利,以及日常维护,局端中心机房采用思科Cisco Catalyst 3550系列智能第三层以太网交换机是思科公司推出的一个新型的、可堆叠的、多层企业级交换机系列，包括Catalyst 3550-24，Catalyst 3550-48，Catalyst 3550-12T，Catalyst 3550-12G等产品。因为具有多种快速以太网和千兆以太网配置，因此Catalyst 3550系列既可以作为一个功能强大的接入层交换机v(如Catalyst 3550-24，Catalyst 3550-48)，可以作为一个骨干网交换机，用于中型网络(如Catalyst 3550-12T，Catalyst 3550-12G),它还能作为城域网接入应用的强大选择。选华为S3026E百兆以太网交换机作为小区中心交换机，支持802.1Q的华为2403H以太网交换机作为楼道交换机。 3.1.2 ADSL+LAN的模式接入 为进一步降低用户端的设备成本，在该类小区中，也可以采用ADSL+LAN的方式(如图三所示)。我们选取小区较为核心的地方建立一个机房(利用杂物间或车库),用以放置带光口的DSLAM设备(该设备也可设在小区附近的接入点机房内，以利于今后附近其他住宅小区的ADSL接入)，DSLAM通过光纤上连至ISP接入区域交换机以及程控交换机，在每栋楼楼道各放置一个ADSL Modem和集线器，ADSL Modem与集线器相连。通过HUB或者Switch，多家用户共享一个ASDL modem，采用PPPOE的方式独立地接入网络，共享一路ADSL的带宽。采用五类线入户，每一户家庭内部的布线方法等同于FTTX+LAN方式中布线方法，推荐采用多媒体配线盒，可以使所有通信进、出线都在该盒体内分路、汇接，并可以在家庭内部组成小型居域网，数据信息口、可视对讲、网络电话信息口、电视信息口、红外报警探头、煤气泄露报警等线路均可由此引申、汇聚。 图六 绿洲家园小区ADSL+LAN接入方式 ADSL+LAN接入方式在技术上的特点: ? 它以双绞线取代光纤可以大幅度降低改造线路的投资，使用户接入费用降低，对经济条件较弱的用户很有吸引力。 ? 扩充性强。只要将DSLAM换成以太网交换机，双绞线取代光纤，就可以向FTTX+LAN方式转变。 ? 由于DSLAM移到小区，靠近用户，线路质量提高，速率也大幅提高，稳定性、可靠性也增强。 ? 速率大幅提高很有前途。当VDSL技术成熟后，ADSL可以转变为VDSL，下行带宽将有10,20倍的提升。 ? 缺点是使用ADSL双绞线这段线路传输距离不能太长，双绞线线对质量要求也较高，否则传输速率将大打折扣。 设备选型方面:ADSL modem 采用带路由功能的上海贝尔6309modem, Switch采用华为 2403H以太网交换机,不带光电模块,以节省投资,也便于今后改为FTTX-LAN方式. 3.1.3 LAN+WLAN(无线局域网)的模式接入 由于此类小区的业主经济实力强，家中的笔记本电脑拥有量也比较高，业主有从桌边解放到阳台或公共绿地休闲上网的需求。因此，采用WLAN接入方式上网将是一种不错的选择。即使是笨重的台式机也可随意搬动而不必考虑繁杂的网络线的束缚。连接的方法十分简单，即将原有的LAN的五类线连上网络桥接器AP(Access Point)，再加上无线网卡即可。连接图如下: 图七 LAN+WLAN接入方式连接图 LAN+WLAN接入方式的特点: ? 不受工作区域限制，自由移动。 ? 无须重新考虑装潢，无须增加布线费用，可重复使用，对房间内线对比较紧张的用户尤为实用。 ? 可随时增减终端数量，因为每个AP可同时承载40个用户接入。 ? 接入速率可高达11Mb/s，发射功率仅为25-100 mW我，绿色环保。 设备选型方面:AP之所以选择是因为UtstarcomWA3001-S支持多种常用协议(IP，IPX，NETBEUI)、多种安全机制和大量用户接入，为网络内部及SOHO等网络环境提供一种高性能、安全的无线解决方案。其卓越的天线设计使其室内覆盖半径高达140米，提供UTP双绞线供电也为网络设计及实施提供了更大的灵活性，同时WA3001-S也是一款性价比极高的AP。无线网卡选用UT斯达康的WNIC2010为PCMCIA ( CardBus )接口的无线网卡，适用于笔记本电脑，是一款节能型高速率的b/g兼容型网卡。WNIC2010提供基于Windows 操作系统的" 连接质量测试" 、"AP搜索" 等功能; 支持自动传输速率选择;提供64/128/152 bits WEP加密;支持多个SSID功能。台式机无线网卡TP-LINK的DWL-120+支持256bit 的WEP加密方式，为用户提供更高级的数据传输安全性。符合USB1.1的接口标准，可使用于配备USB接口的笔记本电脑或者台式电脑，安装方便，易操作。支持Ad-Hoc, Infrastructure 无线网络，无线漫游模式等网络操作模式。 完全兼容2.4GHz IEEE 802.11b标准和Wi-Fi规格高速率的数据传输，可高达22Mbps，在长距离或者复杂环境下，自动调整速率大小采用PBCC的数据调制技术，传输距离比IEEE802.11b产品远约20% 即插即用支持安全认证 802.1x。支持软件升级，支持 WPA ( Q2 03.) 支持Ad-Hoc, Infrastructure 和无线漫游模式使用客户端软件，简单管理和配置。 内置天线的模式可增加其传输功率。 3.2次新小区 此类小区一般是6-8层的框架结构设计，底层为杂物间和车库，一梯两户，因此单位面积上容纳户数较多。有的小区有综合布线系统，有的没有。没有的小区可以跟开发商和业主商量进行综合布线改造。经过改造和原先就有综合布线系统的，可以采用与新兴的高尚小区同样的接入方式即:FTTX+LAN、ADSL+LAN和LAN+WLAN方式接入(方法如上)。对于担心布线改造破坏装修的业主，则可以以下两种方式接入。 3.2.1 ADSL方式接入 下面以金桥家园为例进行阐述。 金桥家园始建于1998年，距离上街电信局大约在3-5公里左右，正好在ADSL提供的距离之内，因此可以将DSLAM(DSL Access Mux)设备直接放在电信局内。DSLAM通过语音接口连接程控交换机，数据接口连接数据骨干网(IP或ATM)，DSLAM将语音和数字信号同时加载到普通2芯电话线上并直接连接到用户端，用户端需采用POTS分离器对两种信号 进行分频，分别传送给电话和ADSL 用户端(CPE)设备，完全不要对用户线路进行改造。ADSL单用户连接方式如图五所示，整个小区ADSL接入如图六所示。 双绞线 图五 ADSL 单用户连接图 图六 ADSL 接入方式连接图 对于距离超过5公里的小区可利用我们电信原先设置的光纤接入点，将DSLAM设备移至光纤接入点。其余基本上一样。 ADSL接入方式的特点: ? 充分利用原有的双绞线资源，提高了双绞线的使用效率，延长了双绞线的使用寿命。 ? 话音和数据合在同一对线路上传输。 ? 无须重新改造线路，节省投资，能降低接入费用。 ? 传输速率高，用户独享512K-8M bit/s的带宽。 ? 用户端设备安装方便灵活，线路维护与传统电话一样，技术不复杂。 ? 缺点是对线路质量要求高，线对的淘汰率较高，传输距离少于5KM。 设备选型方面:一般的ADSL modem都能使用，例如:上海贝尔、华为、阿尔卡特ADSL modem等均能正常使用，视情况而定。 3.2.2 ADSL+LAN方式接入 Internet/PSTN 电话线 ADSL Modem AP 由于WLAN无须布线，不要改造室内线路，因此对此类双绞线线路资源紧张的小区有很大的用武之地。此种接入方式非常简单，只要将AP网络桥接器接入ADSL线路，再加上无线网卡即可。连接图如图七所示。 图七 ADSL+ WLAN 接入方式连接图 3.3 老旧小区 对此类小区再进行线路改造，投资过大，加上其实装率较低，不利于收回成本，甚至有的小区还面临拆迁改造的问题。因此只要采用ADSL接入方式就可以满足其宽带接入的需求。例如城关的福龙小区，其设备同样使用一般功能的ADSL modem即可。 第四章 四种宽带接入方式、使用费用比较表 项目 FTTX+LAN方式 ADSL+LAN方式 ADSL方式 WLAN方式 根据接入方式不同而速率 独享10M带宽 共享2M~10M带宽 独享512K~6M带宽 不同 简单,只要有五类线用户端条件 同左 ADSL Modem AP+无线网卡 与网卡即可 <1700元/线(按实装建设成本 略低 最低 较高 率为40%测算) 预计2至4年可收回预计2至3年可收回预计2至3年可收回投资回收 当年即可收回成本 (按实装率为40%测投资 投资 算) 根据接入方式不同而统一性 网络清爽流畅 网络略显复杂 网络清爽流畅 不同 可靠性 高 较可靠 较可靠 较可靠 安全性 高 高 高 高 每个AP覆盖半径:无限制,光纤传送数3~5公里,且对线路质3~5公里,且对线路质线路要求 室内:35-100米;室据,质量高 量要求较高 量要求较高 外:100-150米 稳定性 高 较高 较高 较高 应对目前绝大多数应共享使用,有时略显应对目前大多数应用应对目前大多数应用实用性 用绰绰有余 不足 还较满意 还较满意 强,与现有网络可实只要双绞线线对充足，无线部分扩充非常方可扩充性 扩充过程复杂一些 现无缝连接 扩充不成问题 便 需要的时候,可方便用户需求速率超过技术晋级比用户需求速率超过8M无线部分超过11M有 的升到100M以上的8M时要进行大的改较 时要进行大的改造 困难 速率 造 经济合理性 高 高 非常高 高 工程难易 技术单纯,较易 复合技术,复杂一些 技术单纯,较易 复合技术,复杂一些 主要在有线部分略繁维护方面 略繁琐 略繁琐 简单 琐，无线部分方便 月租费(包70/包月 58元/包月 58元/包月 500元/包月 月) 小区未来信较易 较易 较易 较易 息化功能实 现 从以上比较可以看出FTTX+LAN方式技术较先进，享受的带宽较高，扩展性很强，一步到位，一劳永逸，因此对新建小区可以优先考虑使用FTTX+LAN方式;ADSL+LAN可以作为FTTX+LAN的辅助方式。WLAN作为应急或用户有此特殊需求以及线路比较紧张的地方的接入方式。ADSL接入作为已建小区(无综合布线)以及零散用户的首选方式。 第五章 结 束 语 住宅小区的宽带接入方式不是惟一的，以上介绍的宽带接入方式只是众多组网方案中的几种，它们均存在优势与不足，但结合先进性、统一性、可靠性、安全性、实用性、可扩充性、经济合理性等各方面因素来考虑，FTTX+LAN的接入方式将是目前住宅小区较为理想的选择，日后随社会发展与技术进步，广大小区住宅用户对宽带提出更高的要求，其速率在1至2年以内应对也绰绰有余，再往后，升级到更高的速率也是众多接入方案中最简单的方案之一。ADSL、ADSL+LAN方式在建设成本上较低，技术上较为成熟，充分利用现有丰富的铜缆资源，也是一个很好的选择，中国电信集团下属的各个电信部门可充分利用网络优势，以低廉的价格与其他电信运营商竞争。WLAN是新兴的技术，主要迎合了消费者自由移动的需求以及能为热点地区临时解决宽带接入，目前使用范围还不广，但不久的将来将有不俗的表现。 在本篇论文编辑过程中得到我局技术部门人员的大力协助，并受到郑源工程师的细心指导。本人表示衷心的感谢～由于本人处于维护岗位，对与客户群情况、资费情况等方面的资料不能做到很准确，因此文中难免有一些错漏，敬请老师原谅与纠正，谢谢～ 主要参考文献、资料: 1、《电信工程技术与标准化》――――――――――――宽带接入技术 2、《本地电信网宽带化发展策略初探》―――――――――刘占霞 3、《我国高新技术产业发展的必然选择》――――――――江小娟 4、《宽带接入技术新发展》――――――――――――――韦乐平 5、《福建通信科普》―――――――――――――――――福建省通信学会 6、《IP地址管理与子网划分》―――――――――――赵英、师雪霖、黄玖梅