通信學論文-智能化住宅小區(qū)通信網絡平臺設計.doc

通信學論文-智能化住宅小區(qū)通信網絡平臺設計隨著信息技術、計算機網絡技術的迅猛發(fā)展和廣泛普及，越來越多的家庭通過Internet或Intranet來獲得信息和資訊。作為現(xiàn)代化的智能化住宅小區(qū)向社區(qū)內的廣大住戶提供寬帶多媒體綜合信息資訊服務，是智能化住宅的重要體現(xiàn)，也是信息社會發(fā)展的客觀需要。智能化住宅小區(qū)通信網絡是小區(qū)內綜合信息服務、小區(qū)與外界廣域網連接、小區(qū)智能物業(yè)管理的物理平臺。構建小區(qū)通信網絡平臺，要考慮網絡提供綜合信息與資訊服務的能力，網絡的先進性、擴展性、性價比以及開發(fā)商（用戶）對投資費用的承受能力。綜合考慮各方面因素，小區(qū)寬帶通信網絡平臺采用以大網或有線電視HFC網，也可采用兩者結合的方式。1.以太高坡同構建小區(qū)寬帶通信網1.1以太網技術以太網是目前應用最為廣泛的局域網絡，它采用基帶傳輸，通過對絞線和傳輸設備，實現(xiàn)10Mbps100Mbps1000Mbps的數(shù)據(jù)傳輸。由于應用廣泛，各大網絡設備生產商均投入極大精力于這類技術產品的研究和開發(fā)，技術不斷創(chuàng)新，從最初的同軸電線上的共享10Mbps傳輸技術，發(fā)展到現(xiàn)在的在對絞線和光纖上的100Mbps甚至100OMbps的傳輸、交換技術。目前，大部分局域網絡均采用以太網，在大型網絡系統(tǒng)中的各個子網也多數(shù)構成以太網。從應用來看，辦公室自動化、證券、校園網、控制系統(tǒng)等各類應用均以以太網為主要的通訊傳輸方式，應用非常廣泛，而且仍保持很猛的發(fā)展勢頭，可以預見，將來的局域網仍將以以太網為主流技術?？傊?，以太網是目前網絡技術中先進成熟，實時性強，應用廣泛，性能穩(wěn)定，價格低廉的通訊技術，是智能化住宅小區(qū)通訊網的理想選擇。千兆以太網繼承了傳統(tǒng)以太網的特點，并極大地拓寬了帶寬，與101OOMbps以大網保持良好的兼容性，增加了對Qos的支持，以高帶寬和流量控制的策略來滿足應用的需要，是智能化住宅小區(qū)局域骨干網的理想選擇。1.2智能化住宅小區(qū)局域以太網方案設計(1)功能說明和設計要求智能住宅小區(qū)局域網一般涵蓋若干標用戶住宅樓、小區(qū)管理控制中心、小區(qū)公共會所、小區(qū)物業(yè)管理公司以及區(qū)內各類集團用戶，并通過一定的方式與小區(qū)智能控制網連接。網絡設計要求采用可靠、先進、成熟的技術；所有信息點具有交換能力；支持虛網劃分；支持多媒體應用；能進行良好的網絡管理；具有良好的擴充性和升級能力。（2）網絡系統(tǒng)整個網絡包括廣域網（Internet、各專業(yè)網）接入、小區(qū)網絡系統(tǒng)及小區(qū)網絡智能控制中心。小區(qū)網絡系統(tǒng)采用星型拓撲結構，分為系統(tǒng)中心（小區(qū)管理控制中心）、區(qū)域中心、住宅樓棟和用戶四級。根據(jù)小區(qū)的規(guī)模和用戶樓棟的分布情況，為便于網絡設計和管理，可將整個小區(qū)分成若干個區(qū)域，每個區(qū)域設一個區(qū)域中心，管轄若干個相近的樓棟。根據(jù)小區(qū)網絡設計要求，小區(qū)局域主干采用千兆以太網，在系統(tǒng)中心設一千兆以太網核心交換機，在各區(qū)域中心設置工作組交換機，各工作組交換機配置1000MbpsFX上聯(lián)端口，通過光纖與核心交換機連接，構成智能化住宅小區(qū)千兆以太骨干網。每個區(qū)域內，在各樓棟設備間設置10010Mbps交換式集線器，交換式集線器通過100MbpsTX上聯(lián)端口經五類對絞線與工作組交換機連接，根據(jù)需要也可通過100MbpsFX端口經光纖連接。在樓內，交換式集線器通過10MbpsTX端口經樓內5類綜合布線連接用戶計算機。這樣，核心交換機與工作組交換機之間可提供高達1000Mbps的傳輸速率，工作組交換機向各樓棟提供100Mbps的傳輸速率，每個最終用戶可獨享10Mbps的通信帶寬。小區(qū)管理控制中心是整個網絡系統(tǒng)的中心，系統(tǒng)的主要通信設備集中于此，除網絡核心交換機外，還包括與廣域網連接的路由器、各類服務器以及管理工作站等。小區(qū)局域網通過DDN專線或ADSL與Internet連接，隨著信息化的不斷發(fā)展，今后還可以通過155MbpsATM或通過千兆IP城域以太網與Internet連接，以提高小區(qū)接入帶寬、網絡系統(tǒng)結構如圖1所示。該系統(tǒng)具有良好的開放性和擴展性，可根據(jù)小區(qū)的實際情況靈活組合與配置。區(qū)域中心可以包括若干棟單元樓，也可以只管轄一棟高層住宅，小區(qū)內的集團用戶、公共會所、物業(yè)管理公司以及各應用子系統(tǒng)以適當?shù)姆绞骄徒尤敫髯运诘膮^(qū)域中心網絡，形成一體化的統(tǒng)一網絡。（3）住宅綜合布線設計上文所述，在樓內交換式集線器通過綜合布線與用戶計算機連接，綜合布線系統(tǒng)是智能化住宅的基礎設施，為住宅樓的通訊網絡提供高速信息通道。朗訊、西蒙、阿爾卡特、麗特等國際大公司都相繼推出各自的智能化住宅綜合布線產品。智能化住宅布線系統(tǒng)按功能區(qū)域分為三大部分：住宅單元子系統(tǒng)、樓層管理間和垂直干線子系統(tǒng)以及設備間子系統(tǒng)，各系統(tǒng)布線都采用5類以上對絞線，如圖2所示。住宅單元子系統(tǒng)在每一個住宅單元設置一個家庭布線系統(tǒng)接線箱，作為與戶外布線系統(tǒng)連接的界面，對戶內外布線系統(tǒng)的變動帶來極大的方便。接線箱可安裝各種系統(tǒng)接線模塊，包括數(shù)據(jù)和語音通信模塊、家庭安防系統(tǒng)模塊、可視對講系統(tǒng)模塊等等，根據(jù)需要自由組合安裝。戶內數(shù)據(jù)通信布線采用5類以上UTP（非屏蔽對絞線），信息插座采用RJ45制式接口。樓層管理間和垂直干線子系統(tǒng)垂直主干布線采用新型拓撲方法，由設備間主配線架敷設至各樓層管理間的干線電纜構成，系統(tǒng)采用五類以上4對UTP作為系統(tǒng)主干電纜。樓層管理間設置橋式模塊板通過不同跳線實現(xiàn)水平線纜與垂直干線的連接。設備間子系統(tǒng)設備間子系統(tǒng)內安置交換式集線器和主配線架，所有主干線纜都端接在主配線架上，通過跳線與交換式集線器連接。2、HFC網構建小區(qū)信息傳輸網2.1HFC網絡技術我國有線電視覆蓋范圍廣闊，用戶普及率高，是電信網之外的另一個資源大網。隨著技術的發(fā)展，有線電視網逐步發(fā)展為雙向HFC綜合信息網，除傳送常規(guī)的廣播電視信號外，還可以進行高速的數(shù)據(jù)傳輸，傳送圖像、數(shù)據(jù)和語音等多媒體數(shù)據(jù)。HFC雙向混合光纖同軸電纜傳輸網從有線電視前端中心用光纖將信號送到各小區(qū)的光節(jié)點，從光節(jié)點處通過同軸電纜分配網與住戶連接。HFC網有效網絡帶寬為850MHz，具有豐富的頻帶資源，將42MHz以下頻段傳輸上行數(shù)據(jù)信號，SO55OMHZ用于傳輸普通廣播電視信號，55O85OMHz用于傳輸下行數(shù)據(jù)信號。HFC網頻帶寬、速度快、性能可靠穩(wěn)定，是智能化住宅小區(qū)理想的信息傳輸網絡平臺。HFC網絡系統(tǒng)主要由位于前端的CMTS、位于用戶端的CableModem（電纜調制解器cm）以及傳輸設備組成。其工作原理；CMTS從網絡接收的數(shù)據(jù)幀封裝在MPEG2TS幀中，通過下行數(shù)字調制成RF信號輸出到HFC網，同時接收上行數(shù)據(jù)，并轉換成以太網的幀傳送給網絡。用戶端的CM的基本功能是將上行數(shù)字信號調制成RF信號，將下行的RF信號解調為數(shù)字信號，從MPEG2TS幀中抽出數(shù)據(jù)，轉換成以太網的數(shù)據(jù)，通過10/100BaseT自適應以太網接口輸出到用戶PC。在HFC網上采用頻分復用，在某一頻率上的信道則是多用戶共享，CM用戶在連接時并不占用一固定帶寬，而是與其它活動用戶共享，僅在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的瞬間，使用網絡資源，它通過MAC控制用戶信道分配與競爭，支持不同等級的多媒體業(yè)務。2.2網絡設計方案基于HFC的智能化住宅小區(qū)信息傳輸網絡如圖3所示，有線電視臺控制中心總前端通過IP主干城域網與各個分前端連接，分前端通過光纖連接各光節(jié)點，光節(jié)點以下是雙向同軸電纜分配網連接到用戶端。若CMTS位于小區(qū)內，則小區(qū)智能控制中心為有線電視的一個分前端，CMTS與CM之間是采用同軸電纜分配網進行連接。在雙向HFC網上構建小區(qū)寬帶信息傳輸網時，根據(jù)網絡結構，在小區(qū)控制管理中心設置電纜調制解調器頭端系統(tǒng)（CMTS）和路由交換機，用戶端設置電纜調制解調器（CM），由此構成雙向HFC網的用戶寬帶接入傳輸平臺。（1）HFC前端HFC前端主要包括路由交換機、CMTS。前端路由交換機通過光纖與千兆IP城域網連接。CMTS用于連接雙向HFC網和寬帶數(shù)據(jù)網，為用戶端的CM提供控制、管理和數(shù)據(jù)傳輸功能，它提供動態(tài)帶寬管理、高速信息流量集中、數(shù)據(jù)網絡資源的接入控制并保證數(shù)據(jù)服務質量。每個CMTS可支持和管理2000個CM。（2）用戶端HFC網用戶端核心設備是電纜調制解調器（CM），用于完成HFC網與用戶PC之間的數(shù)據(jù)格式轉換，使用戶PC通過HFC網絡與前端設備進行全雙工的數(shù)字通信。CM通過標準的10100BAST以太網自適應接口與用戶的PC連接，通過F頭與HFC網連接。根據(jù)小區(qū)用戶的類型和需求，用戶的寬帶接入可采用不同方式，主要包括通過電纜調制解調器接入和局域網高速專線接入。l對家庭用戶，用戶PC通過10-100BASE-T自適應以太網接口直接連接CM，實現(xiàn)上行10Mbps，下行36Mbps傳輸速率的寬帶接入。也可多個用戶通過集線器的寬帶接入。也可多個用戶通過集線器共用一個CM，共享上、下行傳輸帶寬，以降低接入成本。2對小型企業(yè)用戶，企業(yè)內部網通過集線器或路由交換機共用一個CM接入HFC網，以降低接入成本，這時局域網用戶共享上、下行傳輸帶寬。3對小區(qū)內的大型集團用戶，可采用局域網高速