小区adsl接入设计与实现.docx

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小区adsl接入设计与实现

淮安信息职业技术学院

毕业设计论文

题目小区ADSL接入设计与实现

系别计算机与通信工程学院

姓名姚凯

学号73107019

指导教师刘万辉

2012年10月

摘要

接入网是近几年来我国电信技术界及运营业共同感兴趣的热门话题之一,这除了与接入网已上升到国家信息基础设施（NII）的重要组成部分有着密切关系外,由宽带接入技术引发的强劲市场诱惑力也是一个重要的促进因素。

基于铜线传输的􀀁xDSL􀀁技术（如IDSL、SDSL、HDSL、ADSL、VDSL等）的迅速进步,为更好地发展接入网提供了不可缺少的技术基础。

本文论述了ADSL的基本原理、发展方案;ADSL的特点、优势;ADSL的接口连接方式。

同时初步论述了接入网的过去、现在及可能的将来。

关键字：

ADSL、宽带接入、小区

第一章ADSL相关简介

1.1ADSL的含义

ADSL是AsymmetricalDigitalSubscrlberLine的缩写，即非对称式数字用户线路，ADSL使用普通电话线作为传输介质。

虽然传统的Modem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。

传输速度是普通Modem（调制解调器）的140倍，它的话音部分占用的是传统的PSTN（公用电话交换网）网，而数据部分则接入宽带ATM平台。

ADSL具有的独特优势是：

采用的是专线的连接方式（即它提供针对单一电话线路用户的专线服务）。

单纯从技术的角度，可以把ADSL看成一个高性能的调制解调器，ADSL调制解调器与网络总是处于连接的状态，免去了拨号上网的麻烦。

1.2ADSL的组成

ADSL主要由局端交换中心和远程用户端组成。

局端交换中心包括中心ADSLModem和接入多路复合系统，中心ADSLModem被称为ATU－C（ADSLTransmissionUnit－Central）。

接入多路复合系统中心Modem通常被组合成一个接入节点，也被称作“DSLAM”（DSLAccessMultiplexer）。

局端DSLAM为框架结构，可根据实际的需要配置相应的模块，例如：

MMX模块可提供25~155MATM接口，从而使DSLAM能通过光纤链路与全市ATM宽带网连接；LAN模块可提供12口100Mbase_T接口，用于中心网络设备连接；ADSL模块可根据用户数量进行增减，从而提供很大的灵活性。

远程用户端由滤波器和ADSLModem组成，滤波器用于数字语音信号分离，ADSLModem通常被称为ATU－R（ADSLTransmissionUnit－Remote）。

远程用户端设备简便易装，只要将来自局端交换中心的ADSL线路连上滤波器，滤波器与ADSLMODEM之间用一条普通两芯电话线连接，ADSLModem的RJ45口与计算机的网卡之间用一条交叉网线连通即可。

当用户将计算机TCP/IP协议中的IP、DNS和网关参数项设置好，便可不用拨号一直在线地享受高速网上冲浪服务，而且可以同时打电话。

以下为ADSL系统连接方式的功能模块图。

Server:

应用服务器Internet:

IP互联网CORENetwork:

骨干网络（一般为ATM骨干网）

ADSL:

在局端的部分为ADSL局端设备,在用户端的为ADSL用户端设备

ExistingCopper:

连接用户端和局端的普通双绞铜线.

ADSL的接入模型主要有中央交换局端模块和远端模块组成

图1-1ADSL的接入模型

远端模块由用户ADSLModem和滤波器组成

图1-2ADSL用户在用户端的设备连接图

第二章ADSL工作原理

2.1ADSL接入模式

随着数据业务的发展，ADSL作为传统电信运营公司宽带接入一种较为理想的选择得到越来越多的重视和推广。

根据ADSL设备的具体配置以及业务类型，ADSL接入可分为4种类型，即专线方式、PPPOA、PPPOE和路由方式。

下面就针对这4种方式分别进行分析。

这4种模式的接入方式只是在ATM交换机和163网之间的设备上有所不同，在专线方式中使用的是路由器，在PPPOA和PPPOE方式中使用的是宽带接入服务器（BRAS），在路由方式中既可以使用路由器也可以使用宽带接入服务器。

2.1.1专线方式

在专线接入方式中，ADSL设备提供透明的ATMPVC通路，ADSL－Modem采用1483－Bridge协议，而业务提供点需要专线接入服务器提供支持，单用户PC的IP地址和接入服务器接入端口设在同一网段上。

局域网接入时，为保证用户数据安全以及减少局端路由设备的操作，需在用户接入端加路由设备。

专线接入方式可以应用于各种数据通信场合，特别是企业专线上网，它具有开通安装简单等特点，但缺乏对用户的管理手段。

2.1.2PPPOA方式

PPPOA方式中，PPP可以由用户端PC发起，也可以由ADSL－Modem发起，PPPOA方式需要有宽带的接入服务器支持。

PPP由用户PC发起时，ADSL－Modem需用25Mbit/sATM端口通过5类线用RJ45头和用户PC相连，用户PC需插ATM网卡，并安装客户端软件，在ATM网卡和宽带接入服务器之间建立PVC连接。

PPP由ADSL－Modem发起时，ADSL－Modem需支持PPPOA，用户PC可以通过10BaseＴ以太网口和ADSL－Modem相连，在ADSL－Modem和宽带接入服务器之间建立PVC连接，此时ADSL－Modem实际起到了PPP代理的作用。

由于ATM到桌面存在ATM网卡价格高等局限性，且没有以太网接入方式普及，因此下面主要讨论用户通过以太网口接入方式。

ADSL－Modem发起PPP方式时，用户PC不必安装客户端软件，像专线一样可直接使用浏览器软件上网。

ADSL－Modem在接收到来自用户端的数据时，会向宽带接入服务器发起PPP连接；接入服务器在接收到PPP连接后，可以对ADSL－Modem进行合法性确认，向ADSL－Modem分配IP地址；ADSL－Modem通过NAT功能允许用户PC接入。

此时需要ADSL－Modem支持认证功能，并在PPPOA配置时，在ADSL－Modem上设账号及口令；也可以在ADSL－Modem和接入服务器只是建立PPP连接而不做任何事情。

可以看出，使用PPPOA时，用户端PC并没有进行PPP的认证，也无法通过PPP协议从接入服务器获得IP地址，而需通过静态分配获得IP地址。

因此从用户端看，PPPOA方式和专线接入方式没有任何差别。

PPPOA方式具有用户接入简单的特点，但由于它在接入速率上没有比专线接入更特别的优势，且ADSL－Modem必须支持PPPOA，因此这种方式在实际应用中很少使用。

2.1.3PPPOE方式

PPPOE方式实际上应是PPPOEOverATM。

PPPOE方式的PPP由用户端PC发起，和PPPOA一样需要宽带接入服务器支持，ADSL－Modem只需配置1483－Bridge，在ADSL－Modem和宽带接入服务器直接建立PVC连接，用户PC可以通过10BaseＴ以太网口和ADSL－Modem相连。

PPPOE需在用户PC上安装客户端软件。

用户需要上网时，只要启动客户端软件，用户PC将向宽带接入服务器发起PPP连接，接入服务器在接收到PPP连接后，会向用户发送类似于拨号上网的用户认证窗口，在用户输入正确的账号和口令后，向用户PC分配IP地址。

PPPOE方式较PPPOA方式需安装客户端软件，安装相对较为复杂；但PPPOE方式只需ADSL－Modem提供最基本的1483－Bridge功能，也可以向用户提供各种计费方式，因此适合各种上网接入服务。

2.1.4路由方式

路由方式需要ADSL－Modem具有路由功能。

这种方式可以简单地理解为专线＋路由器，因此这种方式特别适用于局域网的接入。

在ADSL－Modem和宽带接入服务器或接入路由器之间建立PVC连接，在ADSL－Modem上配置1483－Route和网络互联地址，再配置局域网ＩＰ地址就可上网。

路由方式要求ADSL－Modem具有路由功能，安装配置较为复杂，但可节省用户端接入投资，因此较适合小型商业用户的接入。

通过对4种接入方式的描述，可以看出各种接入方式各有自身的特点和应用范围，因此在ADSL网络建设时应充分考虑用户定位，本设计选用PPPOE接入方式

2.1.5ADSL接入的优缺点

可以利用现有的市内电话网，和电话交换局的机房，可以降低施工和维护成本,对电话业务没有干扰。

缺点是对线路质量要求较高，线路质量不高时推广使用有困难。

ADSL的速度要看用户和电话分局之间的电话线长度和电话线路的质量，而且ADSL系统楼内楼外使用的都是的非屏蔽双绞线，所以抵抗天气干扰（打雷/下雨）的能力较差。

由于带宽可扩展的潜力不大，ADSL不能满足今后日益增长的接入速率需求，只能是不长的一段时期的过渡性产品。

或者用于要求不高的旧区单独用户的宽带接入要求。

夏林苑小区是一个智能化小区，小区生活水平小高，ADSL接入基础设备是电话线，最高到户接入速度1M-8M，用户使用费用较低，符合小区的生活发展水平，、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，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，小区内住户可以享受多种信息服务。

2.2ADSL的调制和解调技术

2.2.1ADSL的调制和解调技术

目前被广泛采用的ADSL调制技术有3种：

QAM、CAP、DMT，其中DMT调制技术被ANSI标准化小组T1E1.4制订的国家标准所采用。

但由于此项标准推出时间不长,目前仍有相当数量的ADSL产品采用QAM或CAP调制技术。

2.2.2QAM调制技术

QAM调制器的原理图是发送数据在比特/符号编码器内被分成两路（速率各为原来的1/2），分别与一对正交调制分量相乘，求和后输出。

与其它调制技术相比,QAM编码具有能充分利用带宽、抗噪声能力强等优点。

在16-QAM的QAM调制中,2bits被编码表示相位的变化，另外2bits被用来表示幅度的变化,所以用了4bits来表示.QAM用于ADSL的主要问题是如何适应不同电话线路之间性能较大的差异性。

要取得较为理想的工作特性,QAM接收器需要一个和发送端具有相同的频谱和相位特性的输入信号用于解码,QAM接收器利用自适应均衡器来补偿传输过程中信号产生的失真,因此采用QAM的ADSL系统的复杂性主要来自于它的自适应均衡器。

2.2.3CAP调制技术

CAP调制技术是以QAM调制技术为基础发展而来的,可以说它是QAM技术的一个变种,其调制器原理如图2所示。

输入数据被送入编码器，在编码器内，m位输入比特被映射为k=2m个不同的复数符号An=an+jbn由K个不同的复数符号构成k-CAP线路编码。

编码后an和bn被分别送入同相和正交数字整形滤波器，求和后送入D/A转换器，最后经低通滤波器信号发送出去。

CAP技术用于ADSL的主要技术难点是要克服近端串音对信号的干扰.一般可通过使用近端音串音抵消器或近端串音均衡器来解决这一问题。

2.2.4DMT调制技术

DMT调制技术的主要原理是将频带分割为256个由频率指示的正交子信道（每个子信道占用4KHZ带宽），输入信号经过比特分配和缓存，将输入数据划分为比特块，经TCM编码后再进行512点离散傅利叶反变换（IDFT）将信号变换到时域，这时比特块将转换成256个QAM子字符.随后对每个比特块加上循环前缀（用于消除码间干扰），经数据模变换（DA）和发送滤波器将信号送上信道.在接收端则按相反的次序进行接收解码。

本设计莲花小区采用的是DMT调制技术。

2.2.5ADSL频率分配

DMT使用0～4Kbps频带传输电话音频，用26K～1.1Mbps频带传送数据,并把它以4K的宽度分为25个上行子通道和249个下行子通道。

速度计算公式为信道数×每信道采样值位数×调制速度，所以ADSL的理论上行速度为25×15×4KHz=1.5Mbps，而理论下行速度为249×15×4KHz=14.9Mbps。

与ISDN单纯划分独占信道不同的是，ADSL中使用了调制技术，即采用频分多路复用（FDM）技术或回波消除（EchoCancellation）技术实现在电话线上分隔有效带宽，从而产生多路信道，使频带得到复用，因此可用带宽大大增加。

同时回波消除技术则使上行频带与下行频带叠加，通过本地回波抵消来区分两频带。

由于电话铜线的质量问题以及外界环境干扰的存在，在不同时刻对不同频率上的信号有不同影响。

DMT可根据探测到的信噪比—频率曲线自动调整各个子通道的速度使总体传输速度尽可能的接近给定条件下的最高速度。

就是说，DMT理论上可以每赫兹传送15bits（位）数据，在干扰到来时受干扰的频率上的子通道可能降为每赫兹8bits，在不受干扰或干扰较小的子通道上仍然可保持15bits/赫兹或稍低。

但对于CAP这类单载波单通道的方式，只要干扰存在各处都会降为8bits/赫兹，没受干扰的频段也被浪费了。

基于DMT的ADSL还连续地对每个子通道进行监测，当某些通道噪音增大时DMT系统会自动地把分配给这个通道的数据流转移到其它通道去。

这样可以根据实际中线路及外界环境干扰的情况动态地调整子通道的传输速率，这样既保证了传输数据的高速性又保证了其完整性。

第三章小区ADSL宽带接入网设计方案

情景：

小区由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）。

3.1小区ADSL宽带接入网的网络结构

●接入网原则

（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。

●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。

●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CD再连接至城域网主干。

这一网络结构与普通大楼的综合布线结构类似，所不同的主要是信息点数量设置方面，因此本文不作详细介绍。

每户分配～根五类／超五类水平电缆。

每幢楼以单元为单位，每个单元均设单元配线箱作转接点汇集本单元的所有水平电缆。

一幢或几幢楼的若干个单元设一大楼配线箱及网络交换机，各单元配线箱通过五类／超五类25对骨干电缆连接至大楼配线箱的网络交换机（住户家里信息点位置到大楼配线箱的线路长度控制在90m以内）小区内各大楼配线箱的网络交换机通过光缆（一般采用多模光缆）连接至小区楼群配线箱的网络主交换机，再对外连接至城域网主干。

目前，光纤到小区与小区内部以太局域网相结合的宽带接入方式已成为国内社区宽带接入的主要解决方案。

本方案通过小区内综合布线和分级局域网络来解决小区用户高速上网的需求，并可实现社区内部的各项应用服务。

对于小区内部的综合布线系统采用“多模光缆到大楼，五类大对数非屏蔽双绞线到单元五类四对非屏蔽双绞线到户”的布线方案。

利用大对数电缆的转接，采用若干个单元设一网络交换机而不是每个单元设一网络交换机的方案，主要是考虑到目前小区的宽带业务初装率较低，为降低运营商初期网络开通的设备费用投入，如避免一个单元暂时只有一个使用用户而不得不设置一台网络交换机的尴尬局面。

小区综合布线网络可分为三个部分：

社区中心系统、社区楼间主干系统和楼内布线系统。

具体方案如下：

a社区中心系统

社区中心系统是社区宽带接入的核心部分从宽带城域网引入光缆到中心机房，实现宽带网络出口。

在社区中心机房内安装标准l9机柜和光纤跳线盘，用于光缆的引入和向小区的引出多模光缆与光纤跳线盘采用sc光纤适配器相连sc光纤头子的制作有条件的可采用“焊接法”即采用光纤焊接机将sc多模尾线与多模光缆焊接，此方法施工工艺简单，施工质量高；若无光纤焊接机，也可采用“热熔法”，即直接靠熟练工将SC热熔头与多模光纤对接，加热后冷却凝固连接，因此方法人为因素较大，施工的报废率也较高，SC头备货时需考虑一定的富裕量。

社区中机房应尽量保持无尘土、通风良好，按照标准设计应尽量满足下面的要求：

a）机房室温应保持在18℃～27℃之间，相对湿度保持在30％～55％；

b）机旁保持室内无尘或少尘，通风良好；

c）机房安装合适的消防系统；

d）机旁使用防火门，至少能耐火1h的防火墙和阻燃漆；

e）机房尽量远离存放危险物品的场所；

f）机房所有设备机柜应引出线至接地扁钢。

g）机房高度应至少为2．55m高度的无障碍空间，门的大小至少为高2．1mX宽0．9m，地板负重能力至少应>500kg／m2。

b社区楼间主干系统

社区楼间主于系统主要由以下几部分组成多模光缆、大楼配线箱、5类25对大对数电缆。

从中心机房向小区的每一栋楼布放多模光缆，主干光缆采用星型方式连接，进入每一栋楼的大楼配线箱内多模光缆的芯数以每48个信息点为2芯标准设计，同时考虑2芯备用，因此常用的以6芯多模光缆为主。

大楼配线箱设计位于该楼相对中心的单元负责整栋楼和本单元的信息传输管理，分别布放5类25对非屏蔽主干电缆到各单元配线箱。

大楼配线箱设计原则是信息点到大楼配线箱的实际线路距离控制在90m以内，因此根据各小区的具体情况，一幢楼可以设计若干个大楼配线箱，也可以若干幢楼设计一个大楼配线箱。

大楼配线箱采用墙挂式机箱，位于所在单元2层、3层楼道的中间部位。

大楼配线箱的空间设计要考虑用于卡接各5类25对非屏蔽主干电缆的卡接式110配线架、多模光缆的盘绕空间以及网络交换机的位置。

网络交换机的电源设计，可与各小区及供电部门商量采用就近配电，有条件的可采用单独供电。

另外大楼配线箱都应单独布线至接地体，若采用单独接地时，接地电阻不应大于4Q，若采用联合接地时，接地电阻不应大于1Q。

c楼内布线系统

楼内布线系统由单元配线箱、水平电缆（5类非屏蔽双绞线）以及信息插座组成。

从单元配线箱向本单元住户布放水平电缆，采用星型方式连接，按照“一户一线”的原则，在每一住户家中安装RJ45信息插座。

在网络开通后，住户只要使用5类跳线将计算机与信息插座相连即可得到10M／IO0Mbps的传输速率。

单元配线箱位于各楼道的中间部位，采用墙挂式机箱，内装110卡接式配线架，用于下连来自本单元住户的所有水平线、上连25对主干电缆至大楼配线箱。

单元配线箱也应单独布线至接地体，若采用单独接地时，接地电阻不应大于4Q，若采用联合接地时，接地电阻不应大于lf2。

水平线考虑到住宅的实际需求以及投资成本按“一户一线”的原则设计，即从单元配线箱向本单元各住户分别布放一条4对5类非屏蔽双绞线。

3.1.1小区ADSL设备配置

因为小区有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）。

一栋30层塔楼每层需要一个HUB集线架，所以一栋需要30个HUB集线架，28层的塔楼每栋需要28个HUB集线架，24层的每栋需要24个HUB集线架。

每个住户一个信息点，通过水平子系统将每个住户信息点连接，然后利用垂直子系统将每个水平子系统连接，在一楼处设置有一个设备管理间子系统。

设备管理间有配线架、跳线以及相关的有源设备（HUB、服务器及H3CS3100交换机等）。

然后在小区设个机房管理中心，将设备管理间子系统连接至机房管理中心。

主交换机采用华为S5700-24TP-SI三层交换机。

3.1.2综合布线系统施工方案

整个工程分阶段实施，保证于规定时间前完成布线工程的所有任务。

工程分三个阶段

1）第一阶段，施工准备：

开工前与系统总包商及业主对工程施工图纸进行汇审，制订工程进度，在开工设备材料安装之前，对土建预留进行检查，协调各方面关系。

2）第二阶段，现场施工：

经理负责制：

由项目经理组织各部门进行现场技术分析，技术交底，人员安排，施工安排。

施工规范：

严格按照综合布线系统施工规范要求以及相关部、施工规范组织施工。

3）第三阶段，工程管理：

要求系统安装商不但在工程设计方面具有丰富的经验，并且在工程的管理和实施方面有成熟的经验。

为了方便用户的管理，我们将向用户提供整套综合布线施工管理方案（包括布线管理详图，配线管理图表等有关资料）并在安装完成十日之内，提交调试和试运行的程序及记录表格。

工程进度

1）工程施工队伍在合同生效后1个月内作好施工准备工作，进驻施工现场。

2）配合土建施工桥架及管的敷设工程在业主规定的时间内完成。

3）定的时间内完成综合布线系统的线缆（包括配线柜的安装）敷设工作，并同时完成所有RJ45及光纤信息插座端接、安装工作，具体时间由业主最后确认。

3.1.3小区DSLAM容量计算与ADSL设备的安装

DSLAM是DigitalSubsc