FTTX+LAN接入网系统设计

摘要
本文通过分析了目前小区宽带网的接入方式和对小区宽带接入网的规划设计，根据目前较普及的小区宽带接入方式和网络服务，采用光纤接入到楼（FTTB）或小区（FTTZ），再通过网线接入用户，从而提供共享带宽，制定出一套合理的小区宽带接入网规划方案；以及分析宽带用户分类和业务预测，结合宽带接入技术发展现状探讨宽带接入网规划及相关原则。

关键词 FTTZ+LAN；小区宽带；网络安全；以太技术
引言
在本小区宽带方案设计中，我们不仅为小区规划设计了一个提供高带宽上网的综合性宽带业务，而且在这个规划的小区宽带中还能开展其他数据增值业务。

同时还在设备选型（如：D-Link DES-3024中心路由交换机、D-Link DGS1224T交换机以及线缆和光缆等）都做了具体的分析并结合了其性能特点和经济理念，选择的设备产品都具有兼容性好、且占市场分额较高、能够满足高带宽和具有较长生命周期的特点，在接入技术和接入方式都结合了目前和将来小区宽带接入网的需求，使用了较合理经济的先进技术，为小区宽带用户上网提供一个安全、稳定、快捷、经济的网络服务和设置了足够的小区宽带冗余。

这样就可以吸引大量小区宽带用户，并提供优质服务而达到留住用户的目的。

本方案设计中不足的是：我们对小区的规划不是特别合理，对布线问题没有明确的说明，所使用的技术我们也还没有完全掌握，对网络安全我们也没有特别理解。

这些都需要我们在以后的工作生活中去深入研究。

第一章绪论
近几年，我国宽带接入网用户数飞速增长，2008年我国成功超越美国成为全球宽带用户数最多的国家。

据信息产业部统计数据表明，2008年12月我国的宽带用户数是6646.4万，截至2009年11月，我国的宽带用户数达到了8338万，月平均增长150万户以上。

在2009年，尽管受金融危机的影响，我国国民消费能力降低，对装宽带的消费可能会减弱，但诸多因素仍将驱动我国宽带用户规模高速发展，冲破1亿关口，再说我国通信经历了二十多年的长足发展，已基本实现了交换程控化和传输数字化，初步形成了四通八达、纵横交错的通信网络。

随着社会的进步和通信技术的发展，人们不仅局限于电话的业务，还要从窄带电话、传真、低速数据和图像业务，逐渐向可视电话、视频点播、图文检索和高速数据等宽带新业务领域扩展。

目前向用户提供服务通信网的接入网仍以传统的铜线作为主要的传送媒体，这种模拟窄带的传输手段与多种电信业务的宽带传输的快速增长不相适应，而且仍以电路交换为主要特征，与核心网侧和用户侧的发展很不协调，因此接入网成为制约通信发展的瓶颈，建立数字化和宽带化的接入网已迫在眉睫。

1.1 FTTX+LAN的简介
FTTx+LAN技术是一种利用光纤加五类网络线方式实现宽带接入方案，实现千兆光纤到小区（大楼）中心交换机，中心交换机和楼道交换机以百兆光纤或五类网络线相连，楼道内采用综合布线，用户上网速率可达10Mbps，网络可扩展性强，投资规模小。

另有光纤到办公室、光纤到户、光纤到桌面等多种接入方式满足不同用户的需求。

FTTx+LAN方式采用星型网络拓扑，用户共享带宽。

适用于住宅小区、智能大厦、现代写字楼等地点。

光纤用户网是用户接入网技术的发展方向，是指局端与用户之间完全以光纤作为传输媒体的接入网。

用户网光纤化有很多方案，有光纤到路边(FTTC―Fiber To The Curb )、光纤到小区 (FTTZ―Fiber To The Zone)、光纤到大楼（FTTB―Fiber To The Building）、光纤到家庭(光纤到户)(FTTH―Fiber To The Home)、光纤到桌面（FTTD―Fiber To The Desktop），即FTTx。

因FTTx 接入方式成本较高，就我国目前普通人群的经济承受能力和网络应用水平而言，并不适合。

而将FTTx与LAN结合，大大降低了接入成本，同时可以提供高达100Mbps 的用户端接入带宽，是目前比较理想的用户接入方式。

一、技术特点
1、高速传输：用户上网速率目前为10Mbps，以后可根据用户需要升级。

2、网络可靠、稳定：楼道交换机和小区中心交换机、小区中心交换机和局端交换机之间通过光纤相连。

网络稳定性高、可靠性强。

3、用户投资少、价格便宜：用户只需要一台带有网络接口卡（NIC）的PC机即可上网。

4、安装方便：小区、大厦、写字楼内采用综合布线，用户端采用五类网络线方式接入，即插即用。

5、应用广泛：通过FTTX+LAN方式可以实现高速上网、远程办公、VOD点播、VPN 等多种业务。

二、业务功能
1、高速数据接入:用户可以通过FTTX+LAN宽带接入方式快速地浏览各种互连网上的信息、进行网上交谈、收发电子邮件等。

2、视频点播:由于FTTX+LAN方式高带宽的接入，特别适合用户对音乐、影视和交互式游戏点播的需求，还可根据用户的个性化需要进行随意控制。

3、家庭办公:实现家庭办公，用户只需通过高速接入方式，在网上查阅本自己企业（单位）信息库中您所需要的信息，甚至可以面对面地和同事进行交谈，完成工作任务。

4、远程教学、远程医疗等:通过宽带接入方式，用户可以在网上获得图文并茂的多媒体信息，或与老师、医生进行随意交流、探讨。

总之，由于FTTX+LAN方式的高带宽，用户可以通过这种接入方式得到所需要的各种信息，不会受到因为带宽不够而带来的困扰，也不会为因为停留在网上所付出的附加话费而担忧。

1.2 FTTX+LAN接入网络图
1.3宽带接入方式
在目前宽带的接入方式主要有四种：PON（无源光纤网络）、ADSL、有线通和FTTX+LAN（小区宽带）接入方式。

这四种宽带接入方式在安装条件、所需设备、数据传输速率和相关费用等多方面都有很大不同，直接决定了不同的宽带接入方式适合不同的用户选择。

1.3.1 PON（无源光纤网络）接入方式
PON（无源光纤网络）接入技术方式是一种点对多点的光纤传输和接入技术方式，采用光纤到户，利用无源光器件，采用波分复用和无源光功率分离技术灵活组网。

基于ATM的PON称为APON，APON系统的核心是在PON上采用TDMA方式传输ATM信元，物理层上下行方向一般采用TDM/TDMA技术。

APON可提供全业务接入能力、灵活的业务接入接口和提高带宽利用率，满足不同用户的需求。

但APON标准不刊登本地环，并具有缺少视频传输功能、结构复杂、造价昂贵等不足。

基于Ethernet（以太网）的PON称为EPON，EPON技术是基于APON技术提出的，它利用以太网技术，将ONU（光网络单元）取代用户侧SONET分插复用器和路由器，OLT（光线路终端）取代端局的SONET分插复用器和ATM交换机。

EPON技术具有前端设备和维护费用低、网络结构灵活、允许多层安全保证等特点。

同时EPON现在已经实现实时话音传输中和IP图像业务传输平台等技术挑战。

1.3.2 ADSL接入方式
ADSL 接入技术方式可直接利用现有的电话线路，通过ADSL MODEM后进行数字信息传输。

ADSL用频分复用或回馈抑制在电话线中创建多个信道。

ADSL复用下传信道，双工化，将信道分块，给每块加上错误码，然后发送数据，接收端根据误码和块长纠错。

因此，凡是安装了电信电话的用户都具备安装ADSL的基本条件（只要当地电信局开通ADSL宽带服务），安装时用户需拥有一台ADSL MODEM（通常由电信提供，有的地区也可自行购买）和带网卡的电脑。

ADSL的最大理论上行速率可达到1Mbps，下行速率可达8Mbps。

电信ADSL优点是工作稳定，出故障的几率较小，一旦出现故障可及时与电信(如拨打电话1000)联系，通常能很快得到技术支持和故障排除。

带宽独享，并使用公网IP，用户可建立网站、FTP服务器或游戏服务器。

电信ADSL不足是ADSL速率偏慢，以512Kbps带宽为例，最大下载实际速率为87KB/s左右，即便升级到1M带宽，也只能达到一百多KB。

对电话线路质量要求较高，如果电话线路质量不好易造成ADSL工作不稳定或断线。

1.3.3 有线通接入方式
有线通这种接入方式它直接利用现有的有线电视网络，并稍加改造，便可利用闭路线缆的一个频道进行数据传送，而不影响原有的有线电视信号传送，其理论传输速率可达到上行10Mbps、下行40Mbps。

有线通利用电脑和有线电视网通过有线网
络中心联入因特网，实现国际互连网Internet的接入。

由于通过有线电视网接入因特网是一种宽带接入，因此cable modem与因特网就会一直保持着连接，这样与cable modem直接连接的电脑就必须要拥有一个固定的IP地址，所以cable modem与有线电视网连接好后，还必须对与cable modem连接的网卡进行网络参数的设置，以便给网卡分配一个固定的IP地址，同时设置好DNS参数。

有线电视上网还必须要求用户是有线广播电视台的网络成员，而且用户所在的上网地点必须是在已经开通的双向回传功能的小区内，如果用户所连接的有线电视网络不具有双向回传功能，用户就不能通过有线电视网来接入因特网。

在安装方面，用户可询问当地有线网络公司是否可开通有线通服务。

设备方面需要一台Cable MODEM和一台带10/100Mbps自适应网卡的电脑。

有线通优点是尽管理论传输速率很高，但一个小区或一幢楼通常只开通10Mbps带宽，同样属于共享带宽。

上网人数较少的情况下，下载速率可达到200～300KB/s。

最大好处是无需拨号，开机便永远在线。

有线通不足是目前开通有线通的地区还不多，普及程度不够。

由于带宽共享，上网人数增多后，速度会下降，且初装费用较高。

1.3.4 小区宽带(FTTZ+LAN)接入方式
小区宽带(FTTZ+LAN) 是目前城市中较普及的一种宽带接入方式，网络服务商采用光纤接入到楼（FTTB）或小区（FTTZ），再通过网线接入用户家，为整幢楼或小区提供共享带宽（通常是10Mb/s）。

在安装上，这种宽带接入通常由小区出面申请安装。

用户可询问所居住小区物管或直接询问当地网络服务商是否已开通本小区宽带。

这种接入方式对用户设备要求最低，只需一台带10/100Mbps自适应网卡的电脑。

目前，绝大多数小区宽带均为10Mbps共享带宽，这意味如果在同一时间上网的用户较多，网速则较慢。

但多数情况下平均下载速度仍高于电信ADSL。

小区宽带(FTTX+LAN)优点是初装费用较低（通常在100～300元之间，视地区不同而异），下载速度很快，通常能达到上百KB/s，很适合需要经常下载文件的用户，而且没有上传速度的限制。

小区宽带(FTTX+LAN)不足是这种宽带接入主要针对小区，因此个人用户无法自行申请，必须待小区用户达到一定数量后才能向网络服务商提出安装申请，较为不便。

不过一旦该小区已开通小区宽带，那么从申请到安装所需等待的时间非常短。

此外，各小区采用哪家公司的宽带服务由网络运营商决定，用户无法选择。

多数小区宽带采用内部IP地址，不便于需使用公网IP的应用(如架设网站、FTP服务器、玩网络游戏等)。

由于带宽共享，一旦小区上网人数较多，在上网高峰时期网速会下降。

目前，发达国家的大城市商业区正在逐步实现将光纤敷设到大楼，并要尽早实现光纤到办公室、光纤到桌面，新开发区的新建线路直接采用光纤，已实现光纤到路边，作为过渡方式，采取光缆和电缆混合组网的方式也不失为是一种经济实用的形式。

而在城市住宅区，“光纤到户”是宽带接入网发展的最终目标。

一般来说，实现“光纤到家”的成本很高，一般国家都是先发展光纤到用户附近的路边(FTTC)和光纤到大楼(FTTB),然后再向光纤到家(FTTH)过渡。

目前，发达国家中只有日本根据自己的条件，最先提出在2015年实现光纤到家庭的目标。

综合以上分析，建立小区宽带局域网需要考虑的因素是：快速的传输速度、安全的访问控制和多媒体网络应用。

而以太网技术一直是流行的宽带接入方法，因为以太网作为小区宽带接入方式，它不仅有巨大的网络基础和长期的经验知识；而且
目前所有流行的操作系统和应用都与以太网兼容，性能价格比好、可扩展性强、容易安装开通以及可靠性高的优点；同时以太网接入方式与IP网很适应。

鉴于小区客户的经济承受能力，结合当地总体布局、网络结构、规模容量，充分考虑建设成本和网络的灵活性。

所以我们提出了较为全面小区宽带接入网方案，是采用星型的网络拓扑结构和FTTZ+LAN（光纤到小区局域网）的接入方式，同时采用PON（无源光纤网络）接入技术作FTTZ+LAN接入技术的支撑，而在局域网设计中采用以太网技术。

1.4以太网技术
以太网是一种基带局域网技术，采用载波多路访问和碰撞检测（CSMA/CD）机制，是当今局域网最通用的通信协议标准。

该标准定义了在局域网（LAN）中采用的电缆类型和信号处理方法。

以太网在互联设备之间以100/1000Mbps的速率传送信息包，由于其低成本、可靠性高以及高带宽而成为应用最为广泛使用技术。

1.4.1百兆以太网
百兆以太网又称快速以太网，其协议标准为IEEE 802.3u，可支持100Mb/s的数据传输速率，并且支持共享式与交换式两种使用环境，在交换式以太网环境中可以实现全双工通信。

IEEE 802.3u在MAC子层仍采用CSMA/CD作为介质访问控制协议，并保留了IEEE 802.3u的帧格式。

其基本思路是：保留所有旧的分组格式，接口以及程序规则，只是将位时从100ns减少到10ns，并且所有的以太网均使用集线器。

传统以太网采用曼彻斯特编码，其优点是具有自带时钟特性，能够将数据和时钟编码在一起。

目前百兆以太网制定的三种有关传输介质分别是：100Base-TX 、100Base-FX、100BASE-T4。

而100BASE-T4使用的是4对3类非屏蔽双绞线，不适用于目前小区宽带发展的要求。

100Base-TX是使用两对5类非屏蔽双绞线或1类屏蔽双绞线，一对用于发送数据，另一对用于接收数据，最大网段长度为100m，布线符合EIA568 标准；采用4B/5B 编码法，使其可以125MHz 的串行数据流来传送数据；使用MLT-3（多电平传输-3）波形法来降低信号频率125/3=41.6MHz。

100Base-TX是100Base-T中使用最广的物理层规范。

100Base-FX使用的是多模（62.5或125µm）或单模的光缆，连接器可以是MIC/FDDI连接器、ST连接器或廉价的SC连接器；最大网段长度根据连接方式不同而变化，例如，对于多模光纤的交换机-交换机连接或交换机-网卡连接最大允许长度为412m，如果是全双工链路，则可达到2000m。

100Base-FX主要用于高速主干网，或远距离连接，或有强电气干扰的环境，或要求较高安全保密链接的环境。

1.4.2 千兆以太网技术
千兆以太网技术作为一种高速以太网技术，给用户带来了提高核心网络的有效解决方案，这种解决方案的最大优点是继承了传统以太技术价格便宜的优点。

千兆技术采用了与100M以太网相同的帧格式、帧结构、网络协议、全/半双工工作方式、流控模式以及布线系统。

由于该技术不改变传统以太网的桌面应用、操作系统，因此可与100M的以太网很好地配合工作。

千兆以太网技术有两个标准：一是IEEE
802.3z（定义1000Base-LX、1000Base-SX、1000Base-LH和1000Base-ZX），二是IEEE 802.3ab（定义1000Base-T），它们分别用在规范光纤和非屏蔽线缆上传输千兆信号。

千兆以太网有以下特点：
（1）简易性：千兆以太网继承了以太网、快速以太网的简易性，因此其技术原理、安装实施和管理维护都很简单。

（2）扩展性：由于千兆以太网采用了以太网、快速以太网的基本技术，因此由100Base-T升级到千兆以太网非常容易。

（3）可靠性：由于千兆以太网保持了以太网、快速以太网的安装维护方法，采用星型网络结构，因此网络具有很高的可靠性。

（4）经济性；由于千兆以太网是100Base-T的继承和发展，作为其升级产品，千兆以太网大量应用于现实生活中，与ATM等宽带网络技术相比，其价格优势非常明显。

（5）可管理维护性：千兆以太网采用基于简单网络管理协议（SNMP）和远程网络监视（RMON）等网络管理技术，使千兆以太网的集中管理和维护非常简便。

（6）广泛应用性；千兆以太网位局域主干网和城域主干网（借助单模光纤和光收发器）提供了一种高性能价格比的宽带传输交换平台，使得许多宽带应用能施展其魅力。

例如在千兆以太网上开展视频点播业务和虚拟电子商务等。

以太网技术是比较成熟的技术，拥有国际标准，支持普通用户，支持三网合一，向新技术新业务的扩展能力强，带宽扩展能力强，可扩展到万兆。

5类线双线入户，适合用户密度高，业务复杂，是网络发展的最理想模式。

造价虽高，但是标准完善成熟，发展前景好，这也是小区电宽带业务发展的最终方向。

目前光缆网络已经比较发达，主干网络为光缆网络，通过一对光缆进行双向上网信号的收发，在这对光缆两端加一对光纤收发器，负责对双向上网基带信号的光调制和光解调，在用户接入端铺设5类线，通过5类线分配到单个用户。

从而就可以为建立起一个小区宽带网设计提供了理想规划方案做了一个良好的选择。

1.5 FTTX+LAN、ADSL、VDSL接入技术比较
1.5.1 ADSL接入技术
ADSL由于可直接利用电话线改装，不受地域的限制且接入成本低，所以目前发展比较快。

ADSL技术存在以下缺点：
传输速度和线路距离密切相关，线路质量不好或传输距离远，传输速率都会下降，且稳定性变差，易断线。

线路之间存在窜扰等现象，很容易影响传输的稳定性，造成无法开通或者速率上不去等问题。

较低的传输速率限制了高等级流媒体应用和HDTV等业务的开展。

非对称特性不适于企业事业和商业环境。

由于ATM设备成本较高，因而ADSL/ATM设备成本仍较高。

对于视频应用，用户数和传输距离迅速减少。

1.5.2 VDSL接入方式
VDSL技术是在ADSL技术上发展而来，其基本原理和ADSL类似。

早期的VDSL主要是基于ATM的成本以及伴随ATM而来的复杂性导致这种VDSL并没有发展起来。

近来，一种基于以太网的VDSL（又称EoVDSL)技术结合了2层以太网和VDSL物理层的特点，避免了ATM的复杂性和传统以太网的传输距离限制，获得了较好的性价比，受到广泛的注意。

VDSL的主要特点如下：
●既可以工作在非对称方式，又可以工作在对称方式，适合于企业事业和商业环境，
支持高等级流媒体应用和HDTV等宽带业务。

●与IP技术自然融合，可以充分利用以太网所具有的一些优势。

●功率低，离用户距离近，线间干扰相对比较小。

●设备不必是ATM为基础的，开销低，因而比ADSL的成本低。

●传输距离较以太网远，比ADSL近，覆盖范围广，有利于提高普通以太网的用户
实装率。

其接入网设备可以集中设置，不必放在楼道内，可以有效降低维护成本。

●由于涉及安装的设备较少，敷设速度较快。

●EoVDSL的主要缺点是由于其2层采用以太网协议，因此以太网所具有的基本问
题，诸如可管理性，安全性，QoS等问题叶同样具有，需要妥善处理。

●对于已敷设IP城域网的网络环境，将IP城域网与VDSL技术相结合可以提供结
构简单、低成本的宽带混合接入方案。

1.5.3 FTTX+LAN接入方式
FTTX+LAN接入方式是采用以太网技术，它是用光缆+双绞线对小区进行综合布线，避免了各种干扰，所以稳定性更好。

LAN接入技术简单高效，可为用户提供10Mbit/s宽带到桌面，也可以根据需要从10Mbit/s升级到100Mbit/s,设备成本较低，适合企业、商务楼和新建楼宇的宽带接入。

其主要缺点如下：
（1）LAN由于采用以太网接入方式，在地域上受到一定限制，只有已经铺设了LAN的小区才能够使用这种接入方式。

（2）只能承载IP业务，因此它的未来将取决于用户对实时性业务的需求程度于Everthing over IP相关技术的发展。

（3）当同时上网的用户比较多时，用户使用效果满意度将降低。

（4）对于一般用户而言，目前的计算机还是太复杂，太昂贵。

（5）以太网所有技术都存在传输距离的限制。

吉比特以太网即使是使用单模光纤，最大的传输距离也只有3km，远不能满足组成城域网或广域网的需要，因此不适合大规模的应用，而主要是面向大的商业用户、集团用户或需求比较集中的住宅用
户群。

（6） ADSL、VDSL两种接入手段采用普通电话双绞线，省去了大量的综合布线成本，可维护性高，同时也没有安装率问题的困扰，可以根据用户发展情况随时扩容。

ADSL和VDSL覆盖范围不同，提供的宽带不同，二者之间是一个互补的关系。

LAN接入技术简单高效，成本低廉，FTTX+LAN是未来宽带接入发展的方向。

第二章天和小区宽带接入网设计
2.1 天和小区相关情况
在我们规划的天和小区内目前共有8幢单元楼房，438个住户，由于天和小区所在地位于工业生活区，各种设施比较完善，交通设施比较便利，根据我们对天和小区地理环境的实地考察，对小区大致的系统的分析，得出某某小区的一些情况。

单元楼宇住户如表2-1所示。

2.2 天和小区用户需求分析
在结合本小区的的实际情况后我们得出了宽带用户数量预计，如表 2-2所示。

随着国民经济的飞速发展和生活水平的提高，天和小区用户对信息渴望程度也越来越重视，用户对各种宽带接入业务（高速数据通信、多媒体、VOD视频点播、远程医疗诊断、远程教学、居家办公、家庭娱乐和高清晰数字电视）的需求也在不断的增加，而我们设计的小区也正是在这种基础的前提上考虑的。

在本小区宽带接入网设计中不仅为用户提供宽带上网业务：高速数据通信、多媒体、VOD视频点播、居家办公、家庭娱乐和高清晰数字电视，而且还能开展其他数据增值业务，让小区用户通过上网了解国内外经济形式，在网上捕捉商机，收发邮远程数据处理、监测控制及发掘新的市场空间。

本网络规划不仅可以为小区提供足够的带宽，实现高质量的数据接入业务，而且这个规划的网络也具备良好的扩展、升级能力和提供快捷、稳定的网络带宽，同时还有效支持三网合一的业务需求。

2.3小区宽带接入网拓扑规划
由于本小区是一期工程，考虑到以后小区的扩展建设和设备的冗余，所以我们的网络中心机房建在本小区的第五栋单元楼的左边，因为放在那里对本小区的宽带连接也比较方便，对以后的二期、三期工程的网络建设布线也方便。

在本小区宽带网规划设计中，整个主干网络我们采用IEEE802.3z 1000BASE-SX的标准，接入网络我们采用为IEEE 802.3u 100BASE-TX的标准。

而网络设备中的中心交换机、路由器、防火墙我们统一放在网络中心机房中，接入交换接则放在每栋楼的楼道入口，这样就可以给我们在布线方面带来很大的方便和经济。

天和小区宽带接入网规划拓扑如图2-3所示。

图2-3宽带接入网规划拓扑图
2.4 网络设备的选型
主干网实际上是中心交换机与服务器之间的连接信道。

对于交换式以太网来说，其带宽有10M/100M/1000M三种。

对于本方案而言，根据该网络规模和应用特点并结合小区的意愿，主干带宽拟按1000M考虑。

中心交换机与服务器之间，根据服务器的规模和应用类型在100M或1000M之间选择，而中心交换机与各个楼群的接入交换机之间宜采用100M全双工方式。

本小区规模不是十分庞大且地域不是太分散的小区局域网，所以我们在设计中尽可能减少交换机的级连级数，以免增加延时。

（1）中心交换机。