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三网融合设计方案

现代通信交换技术课程设计

设计题目：

千户小区现代通信三网合一设计方案

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学号：

*********

班级：

通信083

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2011年7月

1概述

1.1三网融合的概念

三网融合是指电信网、计算机网和有线电视网三大网络通过技术改造，都能够提供包括语音、数据、图像等综合多媒体的通信业务。

三网融合是一种广义的、社会化的说法。

在现阶段它并不意味着电信网、计算机网和有线电视网三大网络的物理网络合一，而主要是指高层业务应用的融合。

其表现为技术上趋向一致：

第一：

网络层上可以实现互联互通，形成无缝覆盖。

第二：

业务层上互相渗透和交叉。

第三：

应用层上趋向使用统一的IP协议。

在经营上互相竞争、互相合作，朝着向人类提供多样化、多媒体化、个性化服务的同一目标逐渐交汇在一起，行业管制和政策方面也逐渐趋向统一。

1.2我国三网融合的发展现状

2010年1月１３日，国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，决定加快推进电信网、广播电视网和互联网三网融合。

会议提出了推进三网融合的两个阶段性目标：

2010年至2012年重点开展广电和电信业务双向进入试点，探索形成保障三网融合规范有序开展的政策体系和体制机制。

2013年至2015年，总结推广试点经验，全面实现三网融合发展，普及应用融合业务，基本形成适度竞争的网络产业格局，基本建立适应三网融合的体制机制和职责清晰、协调顺畅、决策科学、管理高效的新型监管体系。

按照先易后难、试点先行的原则，选择有条件的地区开展双向进入试点，并加强网络建设改造和加快产业发展。

强化网络管理。

落实管理职责，健全管理体系，保障网络信息安全和文化安全。

加强政策扶持。

制定相关产业政策，支持三网融合共性技术、关键技术、基础技术和关键软硬件的研发和产业化。

对三网融合涉及的产品开发、网络建设、业务应用及在农村地区的推广，给予金融、财政、税收等支持。

将三网融合相关产品和业务纳入政府采购范围。

1.3三网融合的重要性和必要性

推进电信网、广播电视网和互联网融合发展，实现三网互联互通、资源共享，为用户提供话音、数据和广播电视等多种服务，对于促进信息和文化产业发展，提高国民经济和社会信息化水平，满足人民群众日益多样的生产、生活服务需求，拉动国内消费，形成新的经济增长点，具有重要意义。

三网融合对我们国家的意义也是非常重大，经济上三网融合启动将在3年内贡献给市场7500亿元的新增商机和消费，而且还有可能增加数十万个就业岗位。

不论从长远来看或者是从短期来看，应对全球金融危机、扩大内需，“三网融合”都是一个很重要的举措。

所以说三网融合是十分必要的，

1.4三网融合的设计原则和总体要求

三网融合总体方案要求，三网融合要坚持“服从国家利益，服从人民利益，尊重科学规律”的原则。

具体要求有以下四个方面：

加快网络升级和信息技术创新。

大力推进广电、电信业务双向进入，加快网络升级改造和信息技术创新，加紧培育和建立合格的市场主体，构建适度竞争的产业格局，加强法律法规和政策体系建设，推动体制机制创新，促进信息产业、文化产业和社会事业协调发展。

加强和改进网络与信息管理工作，健全和完善文化舆论宣传管理体系，确保网络信息安全和文化安全。

加强统筹规划，着眼长远发展，跟踪国际先进技术，确定合理、先进、适用的技术路线，稳步推进网络建设、业务应用、产业发展、监督管理等各项工作。

建立中国特色的三网融合之路，探索建立符合我国国情的三网融合模式，走中国特色的三网融合之路，不断满足人民群众日益增长的物质文化生活需要，努力提高生活质量和水平，推动经济社会又好又快发展。

1.5三网融合的重要技术和业务

1.5.1三网融合的重要技术

三网融合实际上基于三大技术基础：

第一：

数字技术/计算机技术。

只有数字化才有可能充分利用计算机科学与技术的所有成果。

一台数字电视机，与其称它电视机，不如叫它计算机，因为它的功能更大程度上是一台计算机，是信息处理的能力。

第二：

光纤技术。

因为只有基于光纤的电子通信网络才能满足“三网融合”不断增长的带宽需求。

第三：

基于IP。

只有基于IP才能充分利用互联网已经取得的技术成就，构造和实现多对多的、极为简便的电子通信网。

三网融合与下一代网络”包括以下基础：

第一:

基于IP。

第二:

提供语音、数据、视频等多种业务服务。

第三:

具有QoS保证的能力。

第四：

实现传输业务与底层传输技术的分离。

用户可以自由选择运营商和实现多种电信服务业务对用户的一致性和完整性等等。

1.5.2三网融合后的重要业务

（1）IPTV

IPTV即交互式网络电视，是通过IP网络与电视网络共同提供电视节目的服务，它是电信、IP和电视3种网络的结合，向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的崭新技术。

用户可以通过计算机和网络机顶盒享受IP11V服务。

它能够很好地适应当今网络飞速发展的趋势，充分有效地利用网络资源。

IP1[1V既不同于传统的模拟式有线电视，也不同于经典的数字电视。

因为，传统的和经典的数字电视都具有频分制、定时、单向广播等特点，尽管经典的数字电视相对于模拟电视有许多技术革新，但只是信号形式的改变，而没有触及媒体内容的传播方式。

（2）手机电视

手机电视业务是指利用具有操作系统和视频功能的智能手机观看电视的业务，是移动通信网络与电视网的融合，具有点播功能的手机电视还将涉及到IP网络。

目前，手机电视业务的实现方式主要有3种：

一是利用蜂窝移动网络实现，如美国的Sprint、我国的中国移动和中国联通公司已经利用这种方式推出了手机电视业务；二是利用卫星广播的方式，韩国的运营商计划采用这种方式；三是在手机中安装数字电视的接收模块，直接接收数字电视信号。

（3）VoIP

VolP（VoiceOverIP）是指将模拟的声音讯号经过压缩与封包之后，以数据封包的形式在IP网络的环境进行语音信号的传输，是计算机网络利用IP技术为传统电话网提供话音服务。

传统的电话网是以电路交换方式传输语音，所要求的传输宽带为64kbit／s。

而VolP是以IP分组交换网络为传输平台，通过语音的压缩算法对语音数据编码进行压缩处理，然后把这些语音数据按TCP／IP标准进行打包，经过IP网络把数据包送至接收地，再把这些语音数据包串起来，经过解压处理后，恢复成原来的语音信号，使之可以采用无连接的UDP协议进行传输，从而达到由互联网传送语音的目的。

1.6国外三网融合的发展

与全球大多数地区相比，欧盟的通信环境比较开放和统一，各成员国除了遵守各自电信管制的法律规则，还必须共同遵守欧盟的一系列指令。

因此，欧盟在通信业的法律比较统一，市场壁垒较低，发展比较平稳，为三网融合的发展提供了良好的基础。

英国是实施三网融合较早的国家，其三网融合进展在全球看来是快速而有成效的。

1999年英国的电视网就推出了基于DSL的视频点播业务。

英国的模拟电视逐渐被数字电视取代，固定和无线宽带电信服务增长迅速，使用数字电视的家庭已经接近50％，并还在以每周3万户的速度增长。

多元化的终端使得三网融合业务的开展更灵活：

个人电脑可以播放广播电视；移动电话装上DAB、DVB—H芯片可以接收电视；苹果公司的iPod可以应用于新的无线广播形式。

现在英国的电信、电视广播和无线电都集中由OFCOM统一监管，从监管角度打破了部门分割的局面，形成电信、广电和互联网大统一的环境，打破了原来信息领域中存在的各种壁垒，使技术和业务得到进一步融合。

在德国，公众广播公司一台（ARD）和二台（ZDF）积极发展数字电视，其中ARD提供了免费数字频带接人，积极试验和开办互联网电视业务。

96％的ADSL用户有兴趣介绍三网融合服务，德国电信将在未来几年投资发展光纤接人网络，实现高清电视、无线通信和互联网接人的三网融合。

新的网络将拥有50Mbit／s的传输速度，是现有网速的l0—20倍。

美国是较早实现三网融合的国家，有统一的监管机构，也有较为成熟的融合方面的法律，并随着市场的发展变化不断调节其监管政策。

自1996年市场开放以来，有线电视运营商开始大规模投资，对现有的有线电视网络进行改造和升级，到2003年，美国有线电视的网络升级改造已经基本完成。

在升级和改造网络的基础上，有线电视公司凭借CableMo—dem宽带业务进人电信市场，目前宽带接人及语音传输业务收人已经占美国有线电视运营商总收人的40％以上，而美国有线电视运营商还在进一步尝试开展网络游戏、移动电话等新兴业务。

从2004年开始，美国各大RBOC都在积极地部署基于光纤接人的IPTV业务。

但是由于美国对IPI、r的管制还存在着许多争议，因此，RBOC的IPI、r业务发展仍然受到一定限制。

在有线电视公司和电信公司直接进人对方核心业务市场的计划接连受挫以后，美国出现了另一种融合方式——产业融合。

电信公司（包括长途公司和本地公司）和有线电视公司、互联网公司等通过资产重组和并购，实现技术、资本和市场的互动前进。

AT&T即是最典型的例子。

2小区三网合一方案设计

2.1小区假设

假设有1020户住户小区，小区共有公寓11栋，其中1—9栋每栋20层，每层5户，10—11栋每栋12层，每层5户，2栋合计120户，小区内设有电视机房，小区机房离广电机房5KM，距小区最远光节点0.2KM。

2.2传输和接入方式

2.2.1EPON

图1：

EPON接入示意图

EPON网络系统，是三网融合的最佳方案，把视频、语音、数据融合于同一平台传输，主要由OLT（光线路终端）、无源光分路器及ONU（光网络单元）组成。

OLT可置于前端机房或主要的分前端机房，提供多个上联GE接口用于核心网数据交换，通过无源光分路器（POS）与ONU相连，ONU放置在楼栋单元（视光纤推进情况而定），采用点对多点的传输模式，有效节约了局侧端口。

支持10/20km的传输半径。

由于OND网络不含有源设备，具有故障少、抗干扰能力强、维护简便等特点，因而大大降低网络的建设与运维成本。

EPON系统具备上下行对称的1.25G带宽，随着技术的发展可以升级到10Gb/s。

足以支撑目前及未来各种宽带业务对网络带宽的需求。

EPON系统使用单根光纤，上行利用1310nm波长，下行利用1490nm波长完成双向数据传输。

各IP数据信号经OLT融合后在一条光纤上传输，在ODN部分由无源光分路器进行分光，然后与置于楼栋单元的各ONU相连，下行（OLT到ONU）采用时分复用技术，上行（ONU到OLT）采用时分多址技术。

在下行方向上，OLT启动后将周期性的广播允许接收的时限，并通过1：

N的无源分路器将Ethernet帧以广播的方式发送给每个ONU，各个ONU根据各自的MAC地址提取属于自己的数据信息。

在上行方向上，ONU根据OLT广播的允许接入信息，主动发起连接请求，并通过OLT分配的惟一的一个逻辑链路标识（LLID）上传数据，由于无源光合路器的方向属性，从ONU来的数据帧只能到达OLT，而不能到达其它ONU。

另外，通过在上、下行方向上配置多个优先级别的调度队列，对不同的数据流打上不同的优先权级别标签，当OLT或者ONU出现数据拥塞时，可以让优先权级别高的数据流先通过，从而保证级别高的数据优先传送。

2.2.2EOC

针对目前有线电视系统都采用同轴电缆入户的特点，EOC方案，能将各IP数据信号调制/解调后通过HFC网络接入互联网，并同时将同一电缆上的有线电视信号分离，输出给电视机，实现双向数据通讯，系统由EOC头端和EOC终端二部分组成，EOC头端置于楼道内，用于RF与双向IP混合接入，EOC终端置于用户家里，将下行有线电视信号分离给电视机，并完成上下IP数据的调制、解调。

图2：

EOC接入示意图

2.3三网融合中使用的技术

实现三网台一关键是找到实现融合的最佳技术。

9o年代中期，广播电视网和电信网都想发展成综合业务网，但用简单延伸的方式进入对方领域的做法并没有获得商业上的成功。

而以TCP／IP协议为基础的Intemet却在近几年内取得了迅猛的发展，在商业上取得了巨大的成功1997年，lnternet的IP流量首次超过了电信网的语音流量，而且IP流量还在直线上升。

IP网络已经从过去单纯的数据载体，逐步发展成支持语音、数据、视频等多种信息的多媒体信息和通信平台。

数据化、宽带化、综合化已成为现在和今后网络发展的时尚和潮流。

IP网结构简单、连接灵活、适应性强的诸多优点可在很大程度上满足实际的需要，使有限而宝贵的网络资源得到最大程度的共享，尽量避免大量低水平的重复建设，因此IP技术被广泛接受为实现三网合一的最佳技术。

宽带IP网络是以IP为核心的高速网络，在网络层以上，所有的应用都是基于IP优化的，网络层之下，无论是ATM还是新一代的光纤传输网络都是为了使IP包能够高速、高质量、实时地传输。

但仅靠Interaet的TCP／1P协议是解决不了宽带应用问题的，IP只有与ATM，SDH，DWDM结合，并且在保证较好的Qos前提下，才能使宽带业务在大范围内应用。

目前主要有IPOverATM，IPOverSDH和IPOverWDM三种技术。

2.3.1IPOverATM

ATM的特点是速度快、容量大、支持业务能力强；IP的特点是结构简单、连接灵活、容易扩充。

将lP议与ATM层结合，把选路和交换融为一体，二者优势互补，达到灵活、高教的目的。

90年代中期，Internet发展飞速，受路由器交换速度和端口速率的限制，骨干网速率最高只能达到45Mbit／s，不能满足要求。

ATM的速率可达155，622Mbit／s，因此成为唯一的解决方案，那一时期ATM成为lntemet骨干网的主流，中国电信公用计算机互联网169（CHINANET）、中国联通165（CNUNINET）均采用了IPOverATM来构筑多协议、多业务的数据通信平台。

这一方法的不足之处是结构复杂，协议开销损失大（达25％-30％）。

2.3.2IPOverSDH

这种技术将IP包通过点到点协议（PPP）直接映射进SDH的虚容器（VC）中，以简化体系结构、提高传送效率、降低成本，方便地实现网间互连。

特别是随着千兆比特路由交换器（GSR）的成熟，一举消除了路由瓶颈问题，大大降低了分组的延迟（达毫秒级）。

同时该方案还简化了设备，网络利用率也得到很大提高。

很快采用千兆比特路由交换器的IPOverSDH方案在Internet骨干网取代了ATM。

将IP网络技术建立在SDH传输平台上．可很容易地跨越地区和国界，兼容各种不同的技术和标准，实现网络互连，从而为IP技术适用于多媒体业务平台打好传输体制上的基础。

目前IPoverSDH技术一般可以进行业务分级（CoS）其缺点是拥塞控制能力较弱，不能像IPOverATM技术那样提供QOS。

从传输网看，这几年SDH已形成燎原之势，其速率已高达10Gbit／s，后来的电信163骨干网就采用1POverSDH。

2.3.3IPOverWDM

这种技术省去了中间层ATM和sDH，在光纤上直接构建lP网，即将原来时分复用的信道改为波分复用，让高速路由器设备直接与光纤相连接进行路由交换，这样IP包可直接在光纤上传输，无需任何转换，可实现无缝连接，而且设备简单、效率高。

2.3.4IP技术

TCP／IP西议最初是为提供非实时数据业务而设计的，传送实时音频、视频能力较差。

为丁使IP网络不仅能传送非实时的数据信息，而且还能传送实时的多媒体信息，并满足相应的Q0S要求，国际上的标准化组织ITU，IETF等已开始起草并完成了一些用于IP实时通信的标准，如实时传输协议／实时控制协议（RTP／RTCP）、资源预留协议（RSVP）、IP多播（Muhicas0技术与H．323标准以及多协议标记交换（MPLS）技术等。

2.4组网方案

在组网过程中利用EPON+EOC的组网方案，在传输中利用EPON，再接入中应用EOC接入方式。

如上图所示。

图3：

设计系统图

根据目前FTTB有线电视网络，基本采用由中心机房敷设大芯数光缆至小区中心节点，再由中心节点分别敷设一定芯数的光缆至楼内光节点，每个光节点覆盖100户左右有线电视用户的拓扑模式，在广电中心机房或主要分前端机房布置我公司EPON系统局端平台PET3000（OLT），具体PON口数量及上联接口数率根据用户数量及带宽需求而定，通过单根光纤在小区中心光节点处与无源光分路器连接，各分路光纤分别与楼内ONU相连，ONU置放在楼内光节点处，即光接收机位置，用于同轴电缆传输的EOC局端设备，也置于楼内光节点处，而EOC终端则放置在用户家中：

在下行方向上：

各IP数据业务经OLT接入于同一传输平台，并经电-光转换后由单芯光纤传送至业务小区的中心光节点处通过POS分光，然后送往ONU，ONU按标示接收自己的数据流，并进行光-电转换后送EOC系统，EOC局端设备将再以太信号与CATV射频信号混合后通过原有线电缆由下行通道送往EOC终端，EOC终端对接收到的混合信号经行IP与RF分离。

在上行方向上：

EOC终端将上行IP数据封装在上行传输通道中并由EOC局端解出送至ONU，OLT对ONU的上传数据进行光-电转换并解码后送相关处理单元

2.5需求分析

小区共有公寓11栋，其中1—9栋每栋20层，每层5户，在每栋第11层有一光机，每台光机2路输出，覆盖100个用户，光机2路输出分别带一四分配和三分配，每3层采用16分配器集中分配；10—11栋每栋12层，每层5户，2栋合计120户，由1台光机覆盖，光机2路输出各带一4分配，每3层采用16分配器集中分配，小区内设有电视机房，小区机房离广电机房5KM，距小区最远光节点0.2KM；

经分析得出，小区内共10个光节点，单节点的最多覆盖用户数为120户，最远传输距离5.2KM，因此，在广电中心机房配置我公司PET3000局端平台，利用一个GEPON口板卡带10个PEU5000（ONU）覆盖即可，最远传输20KM，为了提高单PON口的利用效率，系统采用二级分光，第一级分光点可选在离小区中心机房最近的上一个节点，可选1：

2或1：

4，然后在小区中心机房采用1：

10分路器进行二次分光，分别送给挂在10个光接收机处的ONU，1：

4的光分路损耗在7db左右、1：

10的光分路损耗在11db左右、5.2KM光缆损耗在3db左右，最远光链路总损耗为21db,一般EPON系统的光功率冗余为≥26db，满足EPON系统光功率要求。

光接收机的2个RF输出挂2台EOC局端设备覆盖，这样一只ONU平均覆盖100个用户，每个用户平均带宽可达10Mbps,考虑所有用户同时使用相同业务的可能性及宽带接入比率，按50%计算的话，每用户平均带宽可达20Mbps,完全满足多业务接入的带宽需求。

CATV方面，因数据信号只是在原CATV光节点处与RF信号混合，不改变原有拓扑结构，因此用户信号电平保持原有状态不变，按最远接入用户计算，线路损耗在6db左右，四分配损耗8db,十六分配损耗14db,终端损耗按8db计算，电平传输损耗为36db，当光机输出为102db时，用户电平可达66db,满足用户接入需求，其型拓扑结构如下：

图4：

网络拓扑结构

在此网络基础上，原有线电视业务由数字电视平台、总前端设备、分前端设备、光节点和同轴分配网组成的原有广电HFC网络资源承载，双向数据业务由EPON+EOC构成的IP传输平台承载，二者互不干扰，至此满足多业务接入需求，实现有线电视三网业务融合。

３利用交换机、路由器、服务器等设备的比较

3.1利用以太网交换机组网

小区作为特定的大用户群，具有下列特点及需求：

Internet访问型居民用户占绝大多数；业务以普通HTTP的Web页面访问和部分流媒体业务（推/拉）为主，将来可能会发展对称交互式流媒体业务；用户有一定的接入速率要求，同时要求针对不同应用的接入速率动态选择；用户有选择ISP的需求；要求网络具备良好、灵活的用户管理能力和计费策略；用户数据的安全性需要得到保证；用户的IP地址有动态分配的需求。

所以小区宽带接入的主要要求就是高速、持续、稳定、低成本的互联及Internet接入。

小区实现宽带接入后可以方便使用互联网；可以利用宽带网与小区物业管理中心连接，享受智能小区的全方位服务；可以建立家庭局域网后与宽带网相连，实现家庭办公（SOHO）；可以选择适用的信息家电（包括网络家电产品），配置智能家居系统连入宽带网以实现远程控制；还可以根据需求选用各种增值服务如网络教育、视频点播、网络游戏、网上炒股、网上金融服务等。

在各种经济和社会因素的作用下小区接入宽带化的需求日趋强烈。

对于已进行综合布线的新建小区，小区至大楼，小区内部均已铺设五类线，因此若小区中心已有光纤连接至局端时，通常采用FTTX+LAN的以太网接入方式，以满足高密度的用户接入需求。

3.2利用路由器组网

路由器负责子网间的报文转发，根据路由协议算法产生多条路由，而且能为不同的网络应用选择各自不同的最佳路由。

路由器还负责子网间的广播隔离。

路由器每一端口联接一个子网，不同的端口属于不同的广播域，某一个端口的广播报文不能经过路由器广播出去扩散到整个局域网。

这样既做到了信息保密，也能隔离某些病毒发起的广播攻击。

所以利用路由器组建局网可以有以下好处：

第一：

网络组建简单。

第二：

网络保密性高。

第三：

网络便于管理。

第四：

技术相对比较简单，网络结构比较简单。

3.3利用服务器组建局域网

使用专业服务器，配合免费的Linux/Unix平台，或者专业的Windows平台架设的软路由组建局域网。

首先软路由应用弹性较非常大，依托软件几乎可以实现无限的管理应用，极具性价比与易扩展性。

它依托服务器强大的处理效率，稳定可靠的性能，有着极高的处理效能。

应对不同的需求，选择不同级别的服务器搭建软路由。

现在几千元即可实现双千兆线路带动600台客户端级别的软路由器，同时，受益于开放源码运行，目前基于Unix/Linux平台的软件免费防火墙如雨后春笋般不断推出如RouterOS、m0n0Wall、SmoothWall、Ipcop、CoyoteLinux等，这些免费的软件模块，使得高性能软路由轻松实现专业的软件防火墙功能。

3.4三种方案比较

利用以太网交换机组建的网络可以宽带接入的主要要求就是高速、持续、稳定、低成本的互联及Internet接入。

网络容纳用户的能力高。

而利用路由器组网。

他的线路利用率不高，在组建局网的过程中需要大量的网络布线才能完成局域网的组建，他的网络可扩展性不好，加入有新用户加入局域网，需要重新布线，重新分配路由。

他的网络速率不高，而且可适应性不高，大量用户的情况下不推荐使用这种方法

最后利用服务器组建局域网。

他的缺点时网络容纳的用户数是一定的，信息保密性不高，而且网络结构复杂，信息速率不高，在三网融合条件下不推荐使用此种方法。

小区环境下组建三网融合的局域网需要高带宽和比较高的网络容纳能力，所以利用以太网交换机组网可以完成局域网的组建。

网络结构简单，线路利用率高。

网络的传输能力强大。

设备利用率高。

传输能力强大。

4设备选择

在以上方案中，用到路由器、以太网交换机，网关，发射机、OLT、分路器、ONU、EOC局端、EOC终端、CATVTransceiver和EDFA等设备

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