接入技术与综合布线系统计算机系统集成

1,第三章接入技术与综合布线系统,3.1网络接入技术概述3.2光纤接入网3.3综合布线系统概述3.4综合布线系统组成3.5综合布线系统与网络设备集成,2,3.1网络接入技术概述,一.定义：网络接入技术指用户连接到各种网络上所采用技术。宽带接入，指用户设备与宽带主干网之间的一个中间网络。二.主要接入技术数字用户接口标准-V5接口，用户数字传输系统和交换机之间数字接口。如V5.1(G.964)和V6.2(G.965),分别支持2Mb/s和16个2Mb/s业务。光纤接入-光纤应用到用户环路中，宽带接入网最终形式。同轴接入-CATV网一种混合光纤同轴（HFC)网络，主干部分利用光纤，经分支器用同轴接入用户。铜线接入-以电话线为传输介质，利用调制和数字信号处理技术提高铜线的传输速率和距离。无线接入-利用微波，卫星和WLAN等无线技术为固定用户或移动用户提供电信业务。,3,三.调制技术2B1Q码-无冗余度4电平脉冲幅度调制码，有4种符号位，每个符号位表2比特。CAP无载波幅度相位调制（CarrierlessAmplitude/PhaseModulation)-数据通过两路正交信号分别调制后叠加得到无载波的正交幅度调制码，是振幅调制和相位调制技术的组合，可用星座模型图表示。如16-CAP用一个符号表示4比特数据。QPSK正交移相键控(QuadraturePhaseShiftKeyingModulation)-相位移系统（位移45，位移135,位移225,位移315),用一个符号表示2比特数据。DMT离散多音调制（DiscreteMulti-tone)-将传输带宽分成上百个子信道，每个子信道有一个载波，各个子信道在频谱上分离的，仅占整个传输带宽一小部分，这样可按需分配动态带宽，并通过数据分段的正交变换来实现。DWMT离散小波多频调制（DiscreteWaveletMulti-tone)-利用离散小波变换DWT实现的多频调制，其传输比特率优于DMT.,4,四.实用互联网接入技术ADSL非对称性数字用户回路技术：电信业利用铜绞线提供多媒体与宽频网络服务解决方案。通过普通电话线进行点对点传输，其传输速率为上行1Mbps，下行8Mbps，通话和上网互不干扰，上网不用拨号和交纳电话费。CableModem：用户需在计算机上加一个电缆调制解调器CableModem后，由电缆与有线电视接口连接接入互联网，且计算机与电视机互不冲突。上网速度快，价格低，但须对现有有线电视网进行双向改造。数字光纤接入：数字光纤直接连接到用户计算机。支持一切数据传输，在线速度快，费用低。但施工困难，建设周期长、投资大。,5,3.2光纤接入网,一.光纤接入网概述1.光纤接入网OAN一般结构：光线路终端OLT(opticallineterminal)-设在交换局光网络单元ONU(opticalnetworkunit)-位于用户端，采用同轴/双绞铜线以星型结构连接多用户。光纤分配网ODN(opticaldistributionnetwork)-介于OLT和ONU之间，采用树型，总线，星型等拓扑结构。按连接方式分点对点连接，点对多点星型连接(双星结构)；按采用有源/无源光分支器分为有源双星结构和无源双星结构。,6,7,3.2光纤接入网,2.光纤接入网分类-按ONU与用户距离FTTH(FiberToTheHome)-光纤到家FTTO(FiberToTheOffice)-光纤到办公室FTTB(FiberToTheBuilding)-光纤到大楼FTTC(FiberToTheCurb)-光纤到路边FTTZ(FiberToTheZone)-光纤到小区其中FTTH/FTTO是光纤程度最高接入网结构，ONU放在用户室内，光纤直接铺设到各个用户。一般FTTH中采用无源光分支器构成点对多点的结构；FTTO中采用点对点方式。FTTC将ONU置在路边，每个ONU一般连接832个用户，ONU和用户间采用同轴/双绞线构成星型连接，目前较理想宽带接入方案。,8,二.有源光纤网络1.FTTR(FiberToTheRemoteUnit)-光纤到远端单元从交换机通过光纤用V5接口连接远端单元，再经过铜线分配到各用户。,9,2.有源双星结构FTTC(ADS-FTTC)-采用有源光分支器，降低对光器件要求，但初期投资大，存在供电和维护问题。无源光纤网络PON-采用无源光分支器初期投资小，但需采用性能较好，带宽较宽的光设备，传输距离短。光分支器的分支数目一般不大于16个分支。,3.2光纤接入网,10,三.光纤接入系统中复用1.目的一利用一根光纤传送上，下行的双向信号；二多个ONU信号在一根光纤上传送。对二的情况：下行一般在OLT中采用时分复用TDM方式组成复帧送至ODN,通过无源光分支器以广播方式送到每一个ONU；上行信道复用采用上行信道多址技术。2.时分多址TDMA将上行传输时间分若干时隙，在每个时隙内只安排一个ONU以分组方式向OLT发送分组信息，各ONU按OLT规定的顺序依次向上行方向发送信息。要求OLT与ONU之间有严格的定时关系，一般由OLT向ONU发送定时信号，同时各ONU的时隙之间还留有一定的保护时隙。,3.2光纤接入网,11,12,3.ATM信元复用采用ATM信元TDMA技术传送各路信号，给每个ATM信元增加1字节开销封装成APON(采用ATM方式无源光纤网络）分组，提供快速比特同步等功能。下行时，不同路信号的信元由VPI/VCI识别。上行时，由OLT控制在给定的时间内只允许一个ONU发送信元，实现是OLT在下行方向的开销字节中发送认可信号，只有收到认可信号ONU才发送信元。每个时隙各个ONU可根据自己的业务量动态地占用各个时间间隔发送ATM信元，从而在各ONU之间动态地分配网络带宽；OLT根据接收到ATM信元的信头确定信元是哪个ONU发送的。,3.2光纤接入网,13,14,4.副载波复用FDM各个ONU电信号先经不同频率的副载波调制，再用调制后的射频信号调制本ONU的激光器（LD),各ONU发出的同一波长光信号经合并后在同一光纤中传输。由于调制的副载波频率不同，各信号在频域中占用不同频带，经光电探测器后，OLT利用不同中心频率的带通滤波器滤出各路信号，再利用不同副载波进行解调可恢复各ONU送来的信号。,3.2光纤接入网,15,16,5.波分复用多址WDMA(wavelengthdivisionmultiplexing)利用不同ONU的激光器LD采用不同波长，OLT接收时可用分波器WDM分别取出属于各ONU的不同波长的光信号，再经光电控测器（PD)就可检测出各ONU发送的电信号。6.光频分复用OFDM(opticalfrequencydivisionmultiplexing)当复用路数多，波长间距小时，采用频率来标识各路光信号，但需用光调谐器件或光滤波器来检测各ONU发送来的光信号。7.光码分多址方式CDMA(codedivisionmultiplexaccess)在无源光纤接入系统中，给每个ONU分配一个多址码，各ONU上行信号与相应的多址码进行模二加后再调制为同一波长的光信号，各路上行光信号被合路后经同一根光纤送到OLT,在OLT端由光电检测器（PD)检测出电信号,再分别与ONU端同步的相应多址码进行模二加，就可分别恢复出ONU传送来的信号。CDMA抗干扰性强，保密性好，地址分配灵活，各ONU之间不需同步等优点。但由于性能良好的多址码有限，故CDMA系统容量受限。,17,18,19,8.双向光信号传输复用-用在OLT和光分支器之间波分复用WDM:采用不同波长的光信号分别传送上行信号和下行信号。时间压缩复用：上行信号和下行信号以时分复用方式用同一波长在同一根光纤中传送。光路设备简单，但电路部分要用复杂同步定时技术。,20,3.2光纤接入网,四.铜线接入技术1.定义：数字用户环路DSL(DigitalSubscriberLine)技术是研究用铜线传输数字信号的技术，即利用数字技术对现有模拟电话用户线进行改造。2.DSL技术发展概况：HDSL高速数字用户环路：用于在两对或三对铜线上传输双向对称T1E1信号。HDSL线路码型有两种：2B1Q码和CAP码，从调制技术上看，CAP码要比2B1Q码先进；但它的抗干扰能力比2B1Q码差。SDSL单线数字用户环路:一对双绞线上传送T1E1信号HDSL产品.,21,ADSL非对称数字用户环路:一种上行速率和下行速率不等的数字用户线技术，即下行速率较高而上行数据量极小。用户通过选择通路数和各个通路的速率实现在一对用户线上传送多路数字信号。ADSL系统一般由局端的ATU-C（ADSLTransmitterUnitCentralofficer)和用户端的ATU-R（ADSLTransmitterUnitRemoteEnd）一起构成。局端的ATUC需调制高速的下行信道，调制和解调低速的双向信道；而ATUR则需解调高速的下行信道，调制和解调低速的双向信道。ADSL可利用频分复用的方式在一对电话线上同时传送一路高速下行单向数据，一路双向较低速率的数据和一路模拟电话。ADSL的调制技术主要是DMT和CAP两种，DMT优于CAP.VDSL超高速数字用户环路：类似ADSL非对称，采用频分复用方式可在一对电话线上传送POTS,ISDN及VDSL的上，下行信号。速率比ADSL高，但传输距离比ADSL近。,22,23,3.2光纤接入网,五.同轴电缆接入技术1.光纤同轴混合网HFC结构：由光纤和同轴电缆组成，同轴网络采用树型结构，通过分支器连到各用户，适合有线电视运营公司开通宽带业务。,24,2.HFC系统频段划分-与现有电视制式兼容50MHZ以下为上行非广播业务（数据通信）。将低速的双向数据信息调制复用在50MHZ以下频段内传输，如DAVIC的HFCVOD系统。多采用QPSK（正交相移键控）以及时分多址TDMA来实现调制和复用。50550MHZ用于普通广播电视。我国采用PAL-D制式，每8MHZ为一个电视频道。550HZ750MHZ为下行数字通信，用于传输数字电视、VOD等业务中的高速下行数字信号等，多采用QAM调制及时分复用技术。为有效利用现有的有线电视前端设备，常将多路信号时分复用，后经QAM调制,通过8MHz或6MHz带宽的滤波器形成与模拟电视一样带宽的信号，再经射频混合器与普通电视信号混合后送入HFC网络中传输。,25,常用宽带接入技术的比较,ADSL延续传统PSTN上应用，在电话线上进行改造，成本高。另我国的用户线路并不完善，质量并不好，大量的开通在主干网里会互相干扰。目前欧美大力开发光技术，我国推广DSL，将导致宽带技术继续追随欧美。HFC在单向的基础上进行双向的改造进行传输。由于它共享一条信道，带宽在用户量增加时，不断减少，相互的干扰过大，没有一个网络在CABLE上用户超过5000个。其带宽共享方式、网络安全和管理等问题说明HFC不应是我国宽带互联网发展主流。以太网，带宽是其他方式的几倍或者几十倍，扩展到一个G很容易。基于以太网技术的宽带接入网与传统用于计算机局域网的以太网技术大不一样，借用以太网的帧结构和接口，网络结构和工作原理完全不一样。具有高度信息安全性、电信级的网络可靠性以及网管功能，保证用户的接入带宽。因此基于以太网技术的宽带接入网可应用在公网环境中，为用户提供稳定可靠的宽带接入服务。,26,Ethernet、HFC、ADSL接入技术比较,27,3.3综合布线系统概述,一.结构化综合布线系统的发展史结构化综合布线系统的英文缩写是“SYSTIMAXSCS”（AT&TSYSTIMAXSTRUTUREDCABLINGSYSTEM），而结构化综合布线系统由如下三部分组成：建筑物综合布线系统PDS（PREMISESDISTRIBUTIONSYSTEM）。智能大楼布线系统IBS（INTELLIGENTBUILDINGSYSTEM）。工业布线系统IDS（INDUSTRYDISTRIBUTIONSYSTEM）。,28,目前谈论布线系统主要指建筑物综合布线系统PDS。建筑物综合布线系统PDS是其它布线系统的基础，主要包括“语音和数据通信”布线系统，简称“综合布线系统”。结构化综合布线系统”是美国电话电报公司（AT&T）贝尔实验室在85年首先推出的，并于1986年通过美国电子工业协会（EIA）和通信工业协会（TIA）的认证，很快得到世界范围内的广泛认同和全球推广。,29,二.“结构化综合布线系统”主要生产厂商美国电话电报公司（AT&T），最早进入我国的“结构化综合布线系统”公司，在我国的市场占有率最高。AT&T公司在八十年代末完成新华社新办公大楼的“结构化综合布线系统”工程；美国（AMP）公司，完成上海三和花园的“结构化综合布线系统”工程；美国西蒙（SIEMON）公司、加拿大北方电信（NT）、迪吉多（DIGITAL）、德国克罗内（KRONE）和其他公司。,3.3综合布线系统概述,30,三.“结构化综合布线系统”的国际标准国际商务建筑布线标准，95年正式更名EIA/TIA568A工业标准，并纳入国际标准化组织的ISO/IEC/IS11801标准：美国电子工业协会/通信工业协会EIA/TIATSB36标准；美国电子工业协会/通信工业协会EIA/TIATSB40标准；电器及电子工程师学会IEEE802标准；中国工程建设标准化协会CECS72：95建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范；工业企业通信设计规范；中国建设电器设计规范等；,3.3综合布线系统概述,31,四.建筑物综合布线系统（PDS）定义建筑物综合布线系统（PDS）是一个能支持任何用户选择的话音、数据、图形、图象应用的电信系统。系统应能支持话音、图形、图象、数据多媒体、安全监控、传感等各种信息的传输，支持UTP、光纤、STP、同轴电缆等各种传输载体，支持多用户多类型产品的应用，支持高速网络的应用。,3.3综合布线系统概述,32,归纳起来：1)模拟与数字的语音系统。2)高速与低速的数据系统。3)传真机、图形终端、绘图仪等需要传输的图象资料。4)电视会议与安全监视系统的视频信号。5)传输28个VHF宽带视频信号。6)建筑物的安全报警和空调控制系统的传感器信号。,33,3.3综合布线系统概述,五.建筑物综合布线系统（PDS）的模块化设计PDS采用模块化设计：标准化的设备、配线架、信息插座，因而很易于配线上的积木化的扩充和重新组合。系统采用星形拓扑结构：同电信方面以及EIA/TIA568A所遵循的建筑物配线方式相同。,34,星形网络拓扑结构图,35,在网络布线中常用线缆：非屏蔽双绞线（UTPUNSHIELDEDTWISTPAIR）又分为两种：三类（UTP）四线对（24AWG），传输距离100米，传输速率10M，对低频干扰信号有较强的抑制功能，可以传输语音（模拟）信号和数字信号。五类（UTP）四线对（24AWG），传输距离100米，传输速率100M，对低频干扰信号有较强的抑制功能，可以传输视频信号、语音（模拟）信号和数字信号。AWG是美国国家线规，它主要分为三种：22AWG0.63mm、24AWG0.5mm、26AWG0.4mm。,36,屏蔽双绞线（STPSHIELDEDTWISTPAIR）目前因网络类型、价格和安装等原因在国内使用的不普遍。同轴电缆（COAXIALCABLE）分为细缆和粗缆：【细缆】传输距离185米，传输速率10M，电缆传输等效电阻50欧（细缆两端需接50欧的匹配电阻，防止信号反射），细缆对高频干扰信号有较强抑制作用。【粗缆】不带中继器，最大传输距离500米，传输速率10M，电缆传输等效电阻50欧（粗缆两端需接50欧的匹配电阻，防止信号反射），粗缆对高频干扰信号有较强的抑制作用。电视电缆（CATV）传输距离可达几千米，传输速率20M，电缆传输等效电阻75欧。,37,光缆（OPTICALFIBRE）光缆是一种非常好的传输介质，由光导纤维构成，光导纤维是一种细小柔软并可传导光线的介质，光纤可以由玻璃或塑料制成。由于光纤传输使用的是光谱技术，光缆可抵抗各种电器设备引起的电干扰。光纤可分为多模光（MULTIPLEMODE）纤和单模光纤（SINGLEMODE）：多模光纤规格有：62.5微米芯/125微米外壳；50微米芯/125微米外壳；100微米芯/140微米外壳。光纤在传输中对某种波长的光波衰减最小，这种衰减最小的光波称为“光孔”。,38,多模光纤有两个光孔：850毫微米、1300毫微米。“衰减”用来测量信号的损失，以每公里分贝（db/km）来度量，波长为850毫微米时衰减为3db/km，波长为1300毫微米时衰减为1.5db/km，根据已知的带宽与衰减之间的关系：衰减为3.75db/km时，带宽为160M；衰减为1.5db/km时，带宽为500M。带宽为100M时，多模光纤的传输距离大约是二公里。,39,单模光纤的规格：8.3微米芯/125微米外壳。单模光纤有两个光孔：1310毫微米、1550毫微米。波长为1310毫微米的单模光纤的衰减是0.5db/km，波长为1550毫微米的衰减是0.4db/km，根据已知的带宽与衰减之间的关系：衰减为3.75db/km时，带宽为160M；衰减为1.5db/km时，带宽为500M。带宽为100M时，单模光纤的传输距离大约是十公里。,40,3.4建筑物综合布线系统PDS组成,建筑物综合布线系统PDS指建筑物内和建筑物间的综合布线，由六个独立的子系统组成，采用星形结构。,41,3.4建筑物综合布线系统PDS组成,六个子系统：工作区子系统（WORKLOCATION）；水平子系统（HORIZONTAL）；干线子系统（BACKBONE）；设备间子系统（EQUIPMENT）；管理子系统（ADMINISTRATION）；建筑群子系统（CAMPUS）；,42,各系统之间的关系图,43,44,一）工作区子系统指从终端设备到信息插座的整个区域，即一个独立的需要设置终端设备的区域划分为一个工作区。工作区可支持电话机、数据终端、计算机、电视机、监视器以及传感器等终端设备。1工作区子系统的设计确定信息插座的数量和类型插座的数量：【信息插座的数量】：基本型9平方米一个信息插座（微机或电话）。增强型9平方米两个信息插座。【信息插座的类型】：PDS的信息插座大致分为嵌入式（新建筑物）、表面安装式（老建筑物）、多介质式信息插座（提供两种传输介质插座）,45,二）水平子系统水平子系统由建筑物各层的接线间至各工作区信息插座之间所配置的线缆构成，根据用户需求可以选用支持话音、数据、图象传输信号的双绞线和光纤。1水平子系统的设计确定线缆的类型：低速数据和语音信号3类线；高速数据和复合信号5类线或光纤。确定线缆的长度：1)确定布线方式（管道法和托架法）和线缆走向，都可能影响线的长度。2)确定管理间或卫星间所管理的区域指水平系统的区域。,46,如何计算线缆的长度：确定离接线间最远的信息插座的距离；确定离接线间最近的信息插座的距离；计算平均线缆长度=两条实际线缆的总长2；水平子系统的线缆总长=平均线缆长度备用部份（平均线缆长度的10%）端接密差（6米）。,47,布线方式：1)直接埋管方式对于线缆比较少的建筑物（老的建筑物，“管道过线盒各个支管”），缺点穿线比较多。2)先走线槽后走支管方式金属线槽走吊顶，至各房间后剔墙而下走支管，布线方便，价格较贵。3)地面线槽方式在地面垫层中埋线槽，每隔48米安装一个过线盒或出线盒，与直接埋管方式类似。,48,三）管理子系统管理子系统被设置在建筑物每层的接线间中，它是由接线间的配线设备（双绞线跳线架、光纤跳线架组成）以及一些设备组成，其交连（连线）方式取决于工作区设备的需求和网络的拓扑结构。在不同类型的建筑物中管理子系统可供选择的有两种方式，即单点管理和多点管理。,49,1单点管理和多点管理单点管理双交接如果建筑物规模不大，管理点设在大楼的中枢设备间内，在各楼层的接线间内不在做配线的管理点。双点管理双交接当建筑物规模较大时，多采用二级交接间，设两个管理点双点管理双交接，在各楼层的接线间内做配线的管理点。,50,四）干线子系统干线子系统是由设备间子系统或管理子系统与水平子系统的引入口之间的连接线缆（设备间到各层接线间的主干线缆），是建筑物的主干线缆。1干线子系统的硬件组成【通用型线缆】线缆内含24AWG硬铜导线，外包有PVC工程塑料绝缘，为非阻燃型线缆，铺设应符合防火规范，做防火处理。【增强型线缆