（计算机应用技术专业论文）天津市西青区宽带综合信息网设计与实现.pdf

摘要 本文讨论天津市西青区宽带综合信息网络的设计与实现。浚网络的建设 目标是建立一个集视频、语音和数据业务于一体的多功能、宽带多媒体网络， 这个网将成为覆盖全区的信息基础设施，该网络是一个基于交换e t h 。r n e t 和 双向h f c 网络的宽带网络。 本文首先阐述了宽带综合信息网络建设的意义和现实性以及宽带i p 接入 网技术，介绍了双向h f c 网络，i s d n 接入，a d s l 接入，光纤接入，以太网接 入等技术。综合各种因素，h f c 网络是当前最佳的宽带接入网络，因此，本 文选择h f c 网作为宽带综合信息网的接入网络。 论文给出了西青区宽带信息网的总体方案，提出了该网络的三期实施方 案，从有线电视网的双向改造，i n t e r n e t 接入平台建设( 包括i n t e r n e t 接 入平台设备的选型和软件的选择) ，前端设备( c m t s ) 和线缆调制解调器 ( c a b l em o d e m ) 产品选型，以及路由器和交换机的配置等方面介绍了西青宽 带综合信息网的建设。 本文还介绍了网络安全策略，重点介绍了防火墙的基本原理、体系结构和 关键技术，提出了西青宽带综合信息网络的防火墙解决方案。 论文最后，阐述了西青宽带信息网络建设的改进方案和今后的工作展望。 关键词：接入网，h f c 网络，线缆调制解调器，安全策略，防火墙。 a b s t r a c t i nt h i st h e s i s ，t h ea u t h o rd i s c u s s e st h e d e s i g n a n d p r o j e c t a c c o m p l i s h m e n t o fb r o a d b a n d i n t e g r a t e d i n f o r m a t i o nn e t w o r ko f x i o i n g d i s t r i c to ft i a n j i n t h ef i n a l g o a l i st os e t u p am u l t i f u n c t i o n a l 、 b r o a d b a n di n t e g r a t e dn e t w o r kb a s e do nv i d e o 、a u d i o 、d a t a t h en e t w o r k w i l lb e c o m ea ni n f o r m a t i o nb a s i cf a c i l i t i e s ，w h i c hc o v e rt h ew h o l ex i q i n g d i s t r i c t ， i ti sab r o a d b a n dn e t w o r ko nt h eb a s i so fe x c h a n g ee t h e r n e ta n d b i d i r e c t i o n a l 盱cn e t w o r k f i r s t l y ，t h e a u t h o re l a b o r a t e st h e s i g n i f i c a n c e a n dr e a l i z a b l eo f b r o a d b a n di n t e g r a t e di n f o r m a t i o nn e t w o r kp r o j e c ta sw e lla st h et e c h n o l o g y o fb r o a d b a n di pa c c e s sn e t w o r k ，i n t r o d u c e sb i d i r e c t i o n a lh f cn e t w o r k ， i s d na c c e s s t e c h n o l o g y ，a d s l a c c e s st e c h n o l o g y ，f i b e ra c c e s s t e c h n o l o g y ， a n de t h e r n e ta c c e s s t e c h n o l o g y ， a n ds oo n s y n t h e t i c a ll y c o n s i d e r i n g v a r i o u sf a c t o r s ，h f cn e t w o r kist h eb e s tb r o a d b a n da c c e s sn e t w o r ka t c u r r e n t ，t h e r e f o r ec h o o s e sh f cn e t w o r ka st h ea c c e s sn e t w o r ko fb r o a d b a n d i n t e g r a t e di n f o r m a t i o nn e t w o r k t h ea u t h o rp r o v i d e sw h o l ep r o j e c tp l a no fx i q i n gb r o a d b a n di n t e g r a t e d i n f o r m a t i o nn e t w o r k ，a n dp u t sf o r w a r dt h r e ep h a s e s e x e c u t i v e p l a n ，t h e a u t h o ri n t r o d u c e s x i q i n g b r o a d b a n d i n t e g r a t e d i n f o r m a t i o nn e t w o r k c o n s t r u c t i o nf r o mb e l o wa s p e c t s ：t h eb i d i r e c t i o n a l t r a n s f o r m i n go fc a t v n e t w o r k ：t h ec o n s t r u c t i o no f i n t e r n e ta c c e s sp l a t f o r m ( i n c l u d i n gi n t e r n e t a c c e s sp l a t f o r ma n da p p l i c a t i o ns o f t w a r es e l e c t i o n ) ：c m t sa n dc a b l em o d e m p r o d u c t ss e l e c t i o n ：t h ec o n f i g u r a t i o no fr o u t e ra n ds w i t c h ：a n ds o o n m o r e o v e r ，t h e a u t h o ri n t r o d u c e st h e s a f e t y t a c t i c so fn e t w o r k ，a n d e m p h a t i c a l l y i n t r o d u c e st h ep r i n c i p l e 、a r c h i t e c t u r e 、k e y t e c h n o l o g y o f t h e f i r e w o r k ， a n d p u tf o r w a r d t h ef i r e w a l ls o l u t i o no fb r o a d b h n d i n t e g r a t e di n f o r m a t i o nn e t w o r ko fx i q i n gd i s t r i c t i nt h ef i n a l ，t h ea u t h o re l a b o r a t e st h ec e n t i n u e i m p r o v i n gp r o g r a m a n dt h ep r o s p e c t so ft h ef u t u r ew o r k k e y w o r d s ：a c c e s sn e t w o r k ，耶cn e t w o r kc a b l e m o d e m 。s a f e t y t a c t i c s f i r e w a l l 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特i i i i 以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨鲞盘茎或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：印鸱伙签字日期：汩年8 月，7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解墨生盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权墨洼盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名 立体饮 签字日期：d 哪a 年8 月7 日 导师签名：嗣 万 签字日期：州咿2 年占白，7 日 第一章绪论 第一章绪论 1 1 组建宽带综合信息网的现实性 当今社会，“信息高速公路”正在迅速地在世界各地兴建、延伸、交织。 信息技术的发展正处于通信、计算机和有线电视三大技术的相互渗透、相互交 融阶段。组建宽带综合信息网，实现业务的综合化和数字化是未来网络发展的 必然趋势。 “窄带”和“宽带”是对传播数据而言的，目前每一对光纤每秒传送1 g ( i g = 1 0 0 0 兆) 比特以上的数据定义为“宽带”。随着人们对各种信息的需 求量越来越大，“窄带”网必然要变成“宽带”网。“宽带”网己成为人们社 会生活的重要组成部分，也必然在市场上成为追逐的热点。 宽带网由两部分组成，即干线网和接入网。目前我国全国性的、联系千家 万户的大网络有两家，并有6 家授权的宽带信息骨干线运营商。两个大网是电 信网和有线电视网。中国电信规模大，网络覆盖全国，但设备陈旧，传送速率 一般为6 2 2 兆，基本不属于宽带网，目前正在进行宽带改造；有线电视网属于 宽带网，目前己拥有接入网，主干线正在建设之中，6 大运营商是指除电信、 广电之外的联通、网通、吉通、铁通，他们基本拥有或正在建设自己的干线 网，但没有接入网。其中，中国联通的运行速率能达到现行宽带网的要求，但 区域有限：1 9 9 9 年成立的网通公司，至2 0 0 0 年1 0 月已完成全长近1 万公里 的全光缆互联网一一中国网通高速互联网，2 0 0 1 年还将铺设1 5 万公里的光 缆。但仍无法与中国电信相抗衡。真正的竞争对手是电信与广电。 目前，我国广电己拥有世界上规模最大的有线电视网，用户近9 0 0 0 万， 比美国还多2 0 0 0 多万户，而且已覆盖全国7 0 以上的城市，并以每年5 0 0 万 户的速度递增。中国有线电视网已从各自独立分散的小网络向各省、市为中心 的干线网发展。全国有线电视网分为5 个层次，其中第一个层次为国家干线 网，分东南沿海环、西南环、西北和东北环；第二层次为省级干线网；第三层 为地市级干线网：第四层次为县级网；第五层次为h f c 接入网。 广电部门建设的有线电视干线网络第一期工程现已于2 0 0 0 年6 月顺利完 成，最终目标是将全国各省市区的有线电视网联为一体。与此同时，各地市县 乃至乡镇、最后到村落之间的联网也都在迅速铺开。世界上任何一个大国都没 有一个贯通全国的有线电视网，而中国则拥有这样一个网。通过有线电视网上 网，只需在计算机上加一个电缆调制解调器( c a b l em o d e m ) ，然后由一根线 第一章绪论 与电视机相连接即可，且计算机与电视互不冲突。利用有线电视网上网，速度 快、价格低。有线电视网能以目前电话网1 1 0 的价格、1 0 倍的速度、传送 1 0 倍于电话网的信息量。目前，这种入网方式己在许多地方开始使用。如深 圳、广州、大连、青岛等。 上海市正在进行“三网合一”的试点。目前已经取得了阶段性的进展， “三网合一”标志着上海已进入多层宽带多媒体网络建设阶段。 北京有线广播电视光缆网络工程项目按照环行数字超干线h f c 结构布局， 采用先进技术和设备，建成光缆网络系统。北京宽带社区网络一期工程项目在 基于i p 技术的骨干数据传输网络的基础上，采用综合布线技术实现市区的宽 带数据交换功能。宽带社区网络在拥有传统互联网功能的同时，还可以开展与 图像和数据相关的各种业务的服务。北京有线电视网电视会议系统项目是一种 交互式信息业务，可在不同的多个地点之间实现图像、声音及数据的交互式通 讯。一期工程完工后，通过与北京有线电视网络城域骨干传输网相连接，在京 中央及北京市所属的行政、事业单位均可使用本系统。 广州有线电视网目前的用户数仅次于上海和北京。为充分利用有线电视这 一宽带网络资源，广州也有步骤地开始了宽带综合信息网的建设工作。广州市 l o o 多万户市民中，约有2 0 的家庭配置了电脑。为此，广州有线台首先在 网上开发了“犀牛证券网”股票交易系统，并开展了准视频点播业务。 深圳市目前的“宽带”市场竞争激烈，中国电信、长城宽带、聚友网络、 联通、网通等都在奋力抢占宽带用户。中国电信建成了深圳市的宽带i p 城域 网，而长城宽带则与深圳万科、吉林亚泰、华新国际、和记黄埔等房地产商签 订了战略合作协议。广电已建成覆盖珠江三角洲和香港部分地区的无线广播电 视网和连接罗湖、福田、南山等深圳大部分地区的有线电视大容量光缆同轴 电缆混合( h f c ) 宽带传输网，已经具备了和全国数据广播电视信息网联网的 技术条件。 2 0 0 0 年6 月成立的重庆市信息港宽带网络有限公司，注册资本2 亿元， 其主要任务就是重庆信息港的建设，预计总投资1 0 亿元。 在h f c 有线电视网的基础上升级改造为宽带高速综合信息网，是业内许 多人士的共识。 1 2 西青区宽带综合信息网项目介绍 西青区早在8 0 年代就在全国率先建起了有线电视村，并在全国引起了很 第一章绪论 大的反响。9 8 年又投入了近千万元建设了光纤同轴电缆有线电视网( h f c ) 。 2 0 0 1 年4 月，西青区广播电视局与天津大学合作在西青区有线电视网的基础 上建设西青区宽带综合信息网。该网络的晟终目标是建立一个集视频、数据、 语音于一体的宽带化、多媒体化、数据化、智能化的宽带综合信息网。 西青宽带综合信息网计划用三年左右的时间，建成一个覆盖全区的光纤千 兆以太网及百兆、十兆的以太接入网，可使全区大部分地区的单位和个人实现 高速上网( 1 0 f f b p s 到户) 。 西青区宽带综合信息网建设分三期进行并以滚动方式发展，随着网络的建 设，丰富的网络服务即将推开： 区政府可实现电子办公( 即电子政府) 、政务公开、会议电视。 各机关企事业单位如教育、医疗、公安、工商、税务、银行等可通过 虚拟专用网实现系统内互连。 全区的大部分居民可实现高速上国际互联网，查阅、发布各种信息、 收发电子邮件、使用可视电话、网上教学、网上医疗、网上炒股、网 上电子商务、视频点播等。 1 3 本文作者所做的工作 本文作者从西青区宽带综合信息网络项目设立开始，就一直参与该项目的 方案论证、设计和实施。在广泛考察、论证的基础上，设计了西青区宽带综合 信息网的总体方案，提出接入网建设方案，参与了西青网络中心的建设工作。 参加了路由器、交换机、前端设备和c a b l em o d e m 、网络中心服务器的选型 以及服务器软件的选择与安装，并完成了路由器和交换机的设置工作。对网络 安全策略、防火墙进行了较为深入的探讨，并提出该网络的防火墙解决方案， 鉴于资金等方面的原因，该方案尚未完全实施，准备二期工程以后应用到系统 中去。 第二章宽带m 接入网络技术 第二章宽带i p 接入网络技术 随着i n t e r n e t 的爆炸性发展，网络技术正在发生深刻的变革，通信业务 正在逐渐从以电话为主的窄带业务向集语音、高速数据和图像为一体的多媒体 宽带业务发展。多媒体通信已成为建立宽带网的主要动力。传统的电话网将不 可避免的要过渡到以数据业务，特别是以i p 业务为中心的下一代通信网，这 些都对通信网的宽带化提出了迫切的要求。 宽带网络就是依靠宽带技术为基础构建的网络体系。宽带网依其功能以及 所在的位置，又可分为传输网、交换网和接入网三个子网。随着传输网的主要 技术一一同步数字系统的推广和交换网的主要技术一一异步传输模式的发展， 主干网( 传输网) 及交换网都已经迈向宽带化和数字化，而原有的非宽带用户 线路( 即接入线路) 已成为整个通信网络发展的屏障。为了克服这个屏障，运 用宽带接入技术改造接入网是最佳的解决方案。从应用方面来说，市场对高速 数据通信、高质量视频及声音传输、多媒体服务的要求越来越严格，使用原有 的用户线路难以提供这些服务，所以必须要采用宽带接入网。 2 1 b f c 网络 有线电视网络是信息化进程中一个重要的基础网络，频率资源丰富，传输 速率高，信息容量大，用户众多，已经在计算机网，电信网和有线电视网三大 网中越来越显示着特殊地位，在人类文明发展进程中发挥着重要的作用。 九届人大二次会议提出了加强水、电、路、通信与广播电视基础设施建 设的计划，无疑对中国的有线电视业及其网络建设与发展提供了极好机遇。 因此，加强有线电视网络的规划建设是摆在各级广电部门面前的重要工作。 2 1 1b f c 网络概述 h f c 的概念最初由美国的贝尔实验室提出，目的在于向有线电视用户提供 宽带综合业务，例如电视、广播、数据、电话和多媒体等。 h f c 网的网络结构是光纤和电缆的混合使用，从前端至光节点之间采用光 纤做干线，在光节点到用户之间采用电缆入户，即光纤到节点、电缆到用户的 光纤电缆混合网。光节点具有双向传输功能，和前端的光的收发设备构成光纤 双向链路，一个节点可以服务若干个居民小区，可覆盖用户5 0 0 2 0 0 0 ，从光 节点到用户的距离，半径不超过1 k m ，放大器最多不超过4 级。网络的拓扑结 构，光纤部分采用星型、环型结构，电缆部分为星树型结构，从前端至光节点 的光纤芯数设置，采用分芯接续方法，每个光节点最低不少于四芯，一芯做信 4 第二章宽带球接入网络技术 号下传、一芯做信号上传、一芯搞多功能开发、另一芯做备份。这种光电混合 结构的有线电视网不仅给广播电视以更高的传输质量和更高的可靠性，更主要 的是形成一个性能良好、双向传输、多功能开发的基础网络结构。它以其特有 的优势，成为网络升级改造的最佳选择。 2 1 2 h f c 网在技术方面的优势 t t f c 网将光纤电缆混合使用，可做到光纤与电缆的优势互补、功能匹配， 它融数字、模拟传输于一体，集光纤电缆于一身。h f c 网的产生和广泛应用， 显示了无比的优越性。 ( 1 ) 可达1 g i t z 的带宽为数字传输和综合业务开展提供了平台 h f c 网带宽可达1 g h z 或更高，其中模拟带宽为7 5 0 m h z 或1 g h z ，可安排 5 0 5 5 0 龋t t z 为模拟信号下传，可传送5 9 套p a l 制模拟电视节目。对 5 5 0 7 5 0 m h z 可做数字信号传送，用来传送h d t v 高清晰数字电视、数字业 务，可容纳2 0 0 个数字压缩频道。对7 5 0 1 d h z 1 g h z 可做预留。这么宽的通道 为网络的综合开发利用奠定了基础，为高速传输多媒体信息创造了条件1 。 ( 2 ) 网络具有双向性，可开展交互式综合业务 h f c 网具有多功能开发前景，它的网络结构为开展双向多功能业务提供了 有利条件，前端至光节点光纤最少四芯设置，可采用空间分割方式，使上、下 行信号分别利用各自独立的通道实现双向传输，提供高质量多频道的模拟、数 字广播电视节目，开展多媒体服务和交互业务。如：数字声音广播( d a b ) 、 数字视频广播( d v b ) 、视频点播( v o d ) 、电视会议、电视购物、家庭影 院、股票交易、计算机连网、网络互连等业务。它的带宽特性可以把大量信息 传送到每个单位、家庭，它的带宽资源可为不断扩展的新业务提供条件。从光 节点到用户部分，因距离较近，放大器级联少，有利于双向传输，便于较好的 解决信号传输的瓶颈问题。 ( 3 ) 传送性能好，安全性、可靠性高 h f c 网从前端至光节点，采用光纤传输。光纤具有频带宽、容量大、低损 耗、双向性、抗干扰、传输信号质量好和保密性能强等特点，是电缆所无法比 拟的，它克服了纯电缆网存在的各种弊端。光纤传送信号损耗极小，采用 1 3 t o n m 波长时，其损耗为0 3 5 d b k m ；l5 5 0 n m 时，其损耗为0 2 0 d b k m ， 这样小的损耗可做到几十公里无中继”1 。各种信息在光纤中是以光信号传播 的，由于光纤是非金属导体，光信号可不受外界电磁波干扰和温度变化的影 第二章宽带i p 接入网络技术 响，各光纤之问不会产生信号相互串扰，不怕雷击。从而，保证了传输质量， 从光节点输出的信号与前端没有太大的差别。h f c 网光纤干线传输不象同轴电 缆那样需要很多的中继放大器，因而没有噪声和非线性失真增加，消除了放大 器级联过多引起的指标劣化和接头开脱、接插件接触不良造成的故障。从节点 到用户部分因服务范围小( 5 0 0 2 0 0 0 户，并根据发展和需要范围逐步缩 小) ，传输距离近，放大器级联少，各项指标容易保证。 2 1 3 h f g 网络在经济上的可实现性 ( 1 ) h f c 网不仅在性能上优越，而且在经济上也是可行的 h f c 网具有优异的性能价格比，近几年光纤技术发展迅速，光纤的广泛应 用为新一代的网络建设奠定了基础，光纤优越的性能已为广大业内人士所共 识。但在价格方面，几年前人们还不敢奢望，随着光纤技术的进步，原材料成 本的降低，使用量的增加及市场经济条件下的竞争机制等因素，使原来昂贵的 光收发设备及光纤的价格在不断的下调，它的综合造价，光干线长度在5 k m 时已经达到与同轴电缆持平的水平，当传输距离在5 k m 以上或更长时其价格 相对更低。 ( 2 ) 起点高，做到一次性投资，防止二次改造 我国城市有线电视网的建设经历了起步一一发展一一成熟的过程，从开始 3 0 0 m h z 传输，到4 5 0 m h z 、5 0 0 m h z 传输几个阶段。但从发展状况看，即使是 己升级为5 5 0 两h z 或7 5 0 m h z ，单向传输、单一功能的电缆网，也难以满足多 种信息和增值业务的需要，将面临再次改造1 。在多次反复改造中必然造成大 量的人力、物力、财力的浪费。而h f c 网起点高，适应性强，它能在较长时 间内随着技术的不断发展，不断地完善网络的性能。网络本身具有的先进性、 稳定性、可靠性、极佳的传输效果、巨大的开发潜力为今后有线电视的发展、 多种业务的开发奠定了基础。它与电缆网相比，虽然一次性投资较大，但它不 需要再次改造。 ( 3 ) 网络建设灵活，可按规划设计、分期投入资金，分步实施逐步到位 h f c 网建设，可做到设计、规划一次到位，然后根据各地的经济状况、实 际承受能力、广播电视技术发展水平和新业务的需要，采取分期分批投入资 金，做到边建设、边收入、边发展、边完善。此种方式投资少、带来风险小、 资金回收快、经济可行，较容易实现。 ( 4 ) 对原有网络可以充分加以利用 6 第二章宽带m 接入网络技术 在不影响网络基本性能的前提下，能保护网络的前期资源，对原网络一些 器材重新分配，充分加以利用，可减少资金投入。 2 2c a b l em o d e m 接入方案 2 2 1c a b i em o d e m 系统介绍 c a b l em o d e m 中文译为电缆调制解调器，是一种基于h f c 网络的接入设 备，用于h f c 网络上进行高速数据传输。主要为一般用户提供上网服务。 c a b l em o d e m 接入系统结构如图2 1 所示。 i 宽带数l 常规模拟电视l _ _ i 据网络r ll 混 数字电视l 合 分 蜘 ，、 卜、一下行、 离 l 服务器“”k 厂上行 图2 1c a b l em o d e m 接入系统结构 c a b l em o d e m 技术的数据传输是非对称的，下行数据传输速率可达 3 0 m b p s ，上行数据传输速率可达l o m b p s 。线缆调制鳃调器的带宽是一种共享 的方式，由同一区域用户共享。 2 2 2c a b l em o d e m 的工作原理 下行采用6 4 0 m ( 正交调幅) 调制，在6 m h z 的频谱宽度内速率可达到 3 0 m b p s 。上行采用q p s k ( 正交相移键控) 调制，可提供l o m b p s 的数据传输 速率。c m t s ( 线缆调制解调器前端系统) 从外界网络接收的数据帧封装在 m p e g 一2t s 帧中，通过下行数字调制和r f 输出到用户端，同时接收上行数 据，并转换成以太网的帧，然后传送给i n t e r n e t 接入路由器。用户端的 c a b l em o d e m 的基本功能就是将上行数字信号调制成r f 信号，将下行的r f 信号解调为数字信号，从m p e g 一2t s 帧中抽出数据，形成以太网的数据，通 过l o b a s e t 的以太网口输出。在h f c 网上采用频分复用，但在某一频率上 的信道则是被很多用户共享，通过m a c 控制用户信道分配与竞争，同时还支 7 第二章宽带m 接入网络技术 持不同等级的业务。通过网络管理系统对h f c 网络中的c a b l em o d e m 进行配 置、状态监控和诊断。c a b l em o d e m 系统采用了双向非对称的线缆数据技 术，在下行方向上的6 m h z 模拟带宽内，系统中的用户共享这一传输带宽。但 这种共享技术不会降低传输速度，因为c a b l em o d e m 系统用户在连接时并不 占用一固定带宽，仅在接收和发送数据的瞬间，使用网络资源。如果在网络使 用的高峰期有拥塞，可以通过灵活的分配附加带宽来解决。只需再简单分配一 个6 m h z 的频段，就能倍增下行速率。另一种方法是在用户段重新划分物理网 络，按照访问频率给用户合理分配带宽，甚至专线。 由以上分析可知，c a b l em o d e m 接入系统的上、下行速率明显高于现有的 电话线接入方式。它还具有不占用电话线，在上网时不影响用户正常电话业务 的优点。且此种接入方式无须拨号上网，能永久连接，通过c a b l em o d e m 连 接的用户，就象使用局域网一样，始终在网上，可随时上网，用户进行数据传 输时才收上网费。 2 3i s d n 技术 i s d n ( i n t e g r a t e ds e r v i c e sd i g i t a ln e t w o r k ：综合业务数字网) 虽然 早在二十年前此概念就己诞生，十五年前开始推出产品，但真正得到推广只是 近几年的事，到1 9 9 8 年国内才开始启动。目前也只有北京、天津、上海等大 城市以及部分省会城市开通了i s d n 业务。 2 3 1i s d n 技术概述 i s d n 目前主要提供两种类型服务：一种是b r i ( b a s i c r a t e i n t e r f a c e ：基本速率接口) 服务，另一种是p r i ( p r i m a r y r a t e i n t e r f a c e ：一次群速率接口) 服务。前者适用于个人用户和小型企业；后者 适用于大型企业和集体用户。国内目前所涉及的主要是适合个人用户的b r i 服务。 i s d n 作为专用的全数字化网络，它能以迅速、准确、高效的方式提供各 种通信网络中现有的服务，不论信息是语音、文字，还是图形、图像都可以转 换成数字信息进行传输。即使是如今时髦的多媒体会议电视，i s d n 同样可以 最大限度的给以满足。由此可见，i s d n 的优点在于它可以进行数字信号的交 换和传输，具有完整的数字传输标准，并能根据需要分配带宽。同时将通信技 术和数据处理技术有机结合后，还可以延伸很多以前未曾涉及的新业务领域。 专业人士都知道，利用传统的p s t n ( p u b l i c s w i t t h e d t e l e p h o n e 8 第二章宽带毋接入网络技术 n e t w o r k ：公共交换电话网) 进行数据传输，虽然网络内部也实现了数字化， 但由于电话局到用户这段线路之间采用的仍是模拟传输方式，因而这就不可避 免的会出现噪音积累而引起失真。而采用i s d n 方式，由于用户线路实现了数 字化，因而传输质量得到很大提高。i s d n 比现有的p s t n 传输速度快很多，它 能使未压缩的数字信息在全球范围内以1 2 8 k b p s 的速率进行传输，而且通过 现有的电话线路即可完成这一切工作。i s d n 采用“点对点”协议时，接入 i n t e r n e t 快捷简便，采用“多重链路”时可实现1 2 8 k b p s 的数据传输率。 2 3 2i s d n 的工作方式 目前我国常用的i s d n 线路( b r i ) 工作方式是2 b + d 模式( 它己成为 c c i t t 标准) ，即：两个b 信道( 它是基本数字信道) 和一个d 信道( 控制数 字信道) 组成，每个b 信道可以提供6 4 k b p s 的语音或数据传输，d 信道可提 供1 6 k b p s ( 个别的也有6 4 k b p s 的) 的信令控制作用，因此b r i 总的频宽为 1 4 4 k b p s 。 b 信道就是承载信道，其速率是根据数字化声音的一项被称为p c m ( p u l s ec o d em o d u l a t i o n ：脉冲编码调制) 技术标准得到的。d 信道是信 令控制信道，用户通过它发出建立和终止联系的信息。在2 b + d 模式中，用户 可以在一条电话线上( 一个用户号码) 实现两路不同方式的同时传输。用户只 要拥有一条i s d n 线路，就可以提供上网、电话、传真、可视图文等多种业 务，也可以享受一边上网冲浪，一边电话聊天的乐趣；当然也可以两个人同时 聊天。也正因为有此独到之处，i s d n 在如今的高智能化小区很流行。 2 3 3i s d n 的速度 传输速度快是i s d n 的突出特点。它的一条b 信道速率就可达到6 4 k b p s ， 其接入速度至少是普通p s t n 所能达到的1 4 倍。而如果将两条b 信道合起 来使用，这样就可以轻而易举的达到1 2 8 k b p s 的传输速度。1 2 8 k b p s 至少是 4 5 k b p s 速率( 5 6 km o d e m ) 的2 8 倍。 2 4a d s l 技术 2 4 1a d s l 技术概述 用户接入网( 从本地电话局到用户之间的部分) 是电信网的重要组成部 分，是电信网的窗口，也是信息高速公路的“最后一英里” ( t h e1 a s t m i l e ) 。为实现用户网数字化、宽带化，用光纤作为用户线是用户网今后发 展的方向，但由于光纤用户网的成本较高，在今后的十几年甚至几十年内大多 第二章宽带口接入网络技术 数用户同仍将继续使用现有的铜线环路，近年来人们提出了多项过渡性的宽带 接入技术，其中a d s l ( 不对称用户环路) 是重要接入方式之一。 a d s l 技术能利用现有的市话铜线进行信号传输，其最高速率是：下行信 号( 从端局到用户) 为9 m b p s ，上行信号( 从用户到端局) 为1 m b p s 。现有的 市话铜线网的用户数目十分庞大，而a d s l 能对现有的市话铜线进行充分的利 用。 近年来，i n t e r n e t 以惊人的速度发展，i n t e r n e t 的用户众多，分布广 泛，但现有的用户网能提供的用户接入速度太低，难以满足i n t e r n e t 飞速发 展的需要，这正为a d s l 的发展提供了一个良好机遇。 2 4 2 a d s l 技术性能分析 现存的用户环路主要由u t p ( 非屏蔽双绞线) 组成。u t p 对信号的衰减主 要与传输距离和信号的频率有关，如果信号传输超过一定距离，信号的传输质 量将难以保证。此外，线路上的桥接抽头也将增加对信号的衰减。因此，信号 衰减是影响a d s l 性能的主要因素。a d s l 通过不对称传输，利用频分复用技术 ( 或回波抵消技术) 使上、下行信道分开来减少串音的影响，从而实现信号的 高速传送。 衰减和串音是决定a d s l 性能的两项标准损伤。传输速率越高，它们对信 号的影响也越大，因此a d s l 的有效传输距离随着传输速度的提高而缩短。 a d s l 接入网线路长度若为5 5 k m ，则可以覆盖8 0 以上的现有电话用户； 线路长度若为3 7 k m ，则可覆盖5 0 以上的现有用户，用户小区以外的分散用 户可通过基于光纤的集线器节点接入到网络中。 串音噪声通常是稳定的，因此比较容易对其进行研究并加以克服；而冲击 噪音在频率、周期、相位等方面都是随机的，对其难以建模和研究。另外，由 于a d s l 系统技术较为复杂，目前制作成本仍然较高。 2 5 光纤接入技术 光纤是目前带宽最宽的传输介质。在所有的传输介质中，光纤可以说是最 理想的一种，可提供最大的带宽，抗电磁干扰，抗雷击，不会产生腐蚀，可以 长距离传输。目前绝大部分的主干网都已采用光纤。但在整体网络中，最主要 的瓶颈在于接入网，这才是真正的网络堵塞路段，无论将主干网或交换网的带 宽如何提高也无济于事。如将光纤应用到用户线路中，一定能满足各种带宽服 务的要求，光纤接入网可以说是宽带接入网的最佳解决方案。 1 0 第二章宽带p 接入网络技术 要全面建设光纤接入网，就必须铺设相当密度的光纤接入线路，这在短期 内是不可能完全实现的。目前有些新建的大楼己铺设有光纤网，利用此网络与 服务提供商所提供的区域光纤网连接，可组成一个光纤接入网，但现在这种网 络还是极少数。光纤接入网的结构如图2 2 所示。 图2 2 光纤接入网结构 光纤接入网在总机一方配置有光纤线路终端( o l t ：o p t i c a ll o o p t e r m i n a l ) ，在客户端则配置了光纤网单元( o n u ：o p t i c a l n e t w o r k u n i t ) ，两者之间以光纤互连，构成一个光纤接入网。 2 6 以太网技术 以太网是一种多点共享式网络。这种结构的所有设备都直接连到同一条物 理信道上，该信道负责任何两个设备间的数据传送，因此称信道是以多路访问 方式进行操作的。以太网是基于总线型的广播式网络，在目前的局域网标准 中，它是最成功的局域网技术，也是目前应用最广泛的一种局域网1 ，目前， 有1 0 m 以太网，1 0 0 m 快速以太网，交换式以太网，1 g 以太网等技术。而且采 用以太网技术组建城域网也已成熟。 以太网的技术特点： 以太网是基带网，它采用基带传输技术。 以太网的标准是i e e e 8 0 2 3 ，它使用c s m a c d 访问技术。 以太网是一种共享型网络，网络上的所有站点共享传输媒体和带宽。 利用率达到4 0 ，网络的响应速度明显降低。 以太网是广播式网络，因此，它具有广播式网络的全部特点。 以太网的数字传输信号采用曼彻斯特编码方案，快速以太网采用 4 b 5 b 编码方案。 第二章宽带l p 接入网络技术 以太网支持传输介质类型有5 0 2 基带同轴电缆、无屏蔽双绞线和光 纤。 以太网所构成的拓扑结构主要是总线型和星型。 有多种以太网标准，传输速率分别为：1 0 m b p s 、1 0 0 m b p s 、i g b p s 。 以太网是可变长帧，长度为：6 4 字节一1 5 1 8 字节。以太网技术先进， 又很简单，这是它获得成功的主要原因。以太网技术成熟，价格低 廉、易扩展、易维护、易管理。 由于以太网具有简单、廉价、兼容性好、寻址灵活、公平( 所有网络节点 都有平等访问网络的权利) 、宽带性、低延时性、稳定性、可扩展性等诸多优 点，以太网技术得到了广泛的应用。 2 7 结论 表2 一i 对c a b l em o d e m 、i s d n 和a d s l 三种接入方式进行了比较。 不管是哪种宽带接入方式，要真正能够生存发展下去，关键有两个因素： 一是网络建设与运行成本，二是能否支持各种现有以及不断涌现出的网络和信 息业务。成本是第一位的，任何经营者都不能长期亏损运营，最终要取之于消 费者，否则就不可避免地面临经营困境。带宽是支持业务能力大小的基础，如 果使用的网络不能很好地支持现有各种业务，不能廉价地支持各种不断涌现的 新业务，到头来还要扔掉重新建网，那就不划算了。 有线电视网是世界公认的高速宽带信息网络，它是光纤同轴电缆混合网 ( h f c ) ，光纤作为主干网，同轴电缆作为接入网，整个网络带宽上限在 8 6 0 m h z 、i g h z ，目前的有线电视节目所占的带宽一般在5 0 5 5 0 m h z 范围内， 有很多的频率资源没有得到有效利用。双向交互电视网的改造是在现有c a t v 网络结构的基础上，利用闲置的频率资源，建立从用户到前端和从前端到用户 的双向传输频道，提供各种交互式数字服务，在网络上为用户提供如家庭购 物、远程诊断、远程教学、视频点播及数据交互式业务和监控类业务等服务。 在h f c 网上以c a b l em o d e m 方式接入，可以满足社会集团和个人用户高速接入 国际互联网要求。目前一致公认：h f c 网络是最经济的、最理想的、最现实可 行的宽带信息接入网。性能良好的双向h f c 网是一个开放式的信息平台。它 可以逐步升级，进行多功能开发，分步骤地实现电视、数据、语音功能。 另外，中国社区居住比较密集的现状，决定了f t t b ( 光纤到大楼) 、双 绞线入室的布线方案和以太网技术方案能够以低成本实施建设，它较适合国 第二章宽带i p 接入网络技术 情，e t h e r n e t 技术成熟、成本低、结构简单、稳定性、可扩充性好、便于网络 升级对于用户来说，上网速度快、费用低。 表2 一lc a b l em o d e m 、i s d n 和a d s l 接入方式的比较 比较项目a d s l 5 6 km o d e mi s d nc a b l em o d e m 有线电视同轴 传输介质普通电话线普通电话线通电话线电缆 1 b ：6 4 k b p s 最大上传速率l m b p s5 6 k b p s2 b ：1 2 8 k b p sl o m b p s 1 b ：6 4 k b p s 最大下载速度8 m b p s5 6 k b p s 2 b ：1 2 8 k 3 0 m b p s a d s lm o d e mn t l 和t a 或 用户终端设备和滤波分离器 5 6 km o d e m 含n t l 的t a c a b l em o d e m 电话拨号无有有无 专线方式： 无需任何驱动虚 驱动支持软件拟拨号：遵守 5 6 km o d e mi s d n 专用驱动专用驱动程序 p p p o e 协议的通专用驱动程程序 信程序序 标准局域网r s 2 3 2 串形接内置卡专用接 与计算机接口( u s b 类型的除 r s 2 3 2口或内置卡专口或标准局域 外)串形接口用接口 网 占线遇忙不会会 a 不会i 提供静态i p可以极难 难可以 网络使用费有有有 有 电话通信费无有有 无 其它服务项目有无无 有 打电话时，可以，速度 同时上网有无降为6 4 k有 第三章西青区宽带综合信息网设计方案 第三章西青区宽带综合信息网设计方案 西青区宽带综合信息网的目标是建立一个集数据、语音、视频服务于一体 的多功能、宽带多媒体网络，作为西青区信息港的核心网络。 3 1 西青区宽带综合信息网总体设计方案 西青区宽带综合信息网由光纤网、经过改造的双向h f c 网、以及光纤以太 网组成，建成连接全区各单位局域网( 包括校园网) 、单机和家庭用户的 i n t r a n e t 网络。 西青宽带信息网络采用千兆以太网和快速以太网技术，其系统结构分为三 层：核心层、汇接层和接入层。核心层采用环型拓扑结构。核心层、汇接层与 接入层间采用星树型网络拓扑结构，层间带宽为1 0 0 0 m b p s ，1 0 0m b p s 到楼， 1 0m b p s 到户。其系统结构如图3 - 1 所示。 1 6 0 个自然h 藏基屡革良掌橡工厂等 图3 一l 西青区宽带综合信息网系统结构图 1 4 接天謦t 节点， 第三章西青区宽带综合信息网设计方案 西青区宽带综合信息网采用核心层，汇接层和接入层三层的系统结构。核 心层有三个节点，分别设在杨柳青广电局，西青开发区和李七庄街，杨柳青与 西青开发区，开发区与李七庄街互相以千兆位高速链路连接，杨柳青与李七庄 街以两条百兆位的光纤链路相互连接，这三个核心节点通过e x t r e m e 公司的 b l a c kd i a m o n d6 8 0 8 交换机用千兆以太网技术组成骨干网。 网络管理中心建立在杨柳青广电局( 即网络中心) 所在的核心节点上，通 过1 0 0 m b p s 的快速以太网接入网络，负责整个网络的管理，并可实现与其他网 络的互联。 网络中心的c i s c o3 6 4 0 型路由器通过联通公司提供的国际出口连入 i n t e r n e t ，还有一条出口与天津信息港相连。 汇接层共1 4 个节点，汇接层节点选用e x t r e m e 的a 1 p i n e3 8 0 8 交换 机，汇接层