智能小区宽带接入技术演示教学

智能小区宽带接入技术着信息技术突飞猛进地发展，我们的日常生活已逐步融入网络世界。

从90年代初期，欧美等经济比较发达的国家就提出了“智能住宅”(SmartHome )的概念。

智能建筑已经开始走向智能住宅小区从而进入家庭。

在我国，随着宽带接入网技术的普及和住房商品化程度的不断提高，住宅的智能化功能需求变得更加迫切，智能化建筑逐渐扩大到住宅小区。

建设部勘察设计司和建设部住宅产业办公室已经开始联合组织实施全国住宅小区智能化技术示范工程，并且于1999年发布了《全国住宅小区智能化技术示范工程建设工作大纲》。

现代社会的家庭正在开始追求住宅智能化带来的信息、安全、舒适和方便。

智能住宅小区的系统构成更注重于满足住户在安全性、居住环境舒适性、社区服务便利性以及社区管理、网络通信等方面的实现和个性化需求。

智能小区的基本概念和功能在我国1997年制定的《全国住宅小区智能化系统示范工程建设要点与技术导则》中，对住宅小区的设计提出了以下要求：高度的安全性、舒适的生活环境、便利的通讯方式、综合的信息服务和家庭智能化管理。

智能小区最终将体现为利用计算机网络、自动控制和信息交互管理等信息技术和控制技术,建立一个由物业管理和信息服务中心、通信接入网和家庭智能化系统组成的小区服务与管理集成系统，对各种信息实现全面、实时、有效的接收、传递、采集和监控。

智能小区信息系统为运营商和住户提供实现住宅小区智能化、信息化的全面解决方案。

它主要涉及家庭信息服务、住宅自动化、小区公共服务和物业管理服务等几个方面智能住宅小区应用系统的基本功能配置主要包括以下几个方面：•信息通讯系统：提供用户话音通信、视频广播、宽带信息服务；•安全防范系统：提供小区周界报警系统、居民室内报警及其它各种报警系统•建筑设备监控系统：主要是给排水监控系统及电梯、照明等设备的监控；•物业管理系统：实现三表的远程抄表、收费及其他一些小区物业的管理。

智能小区信息系统从功能上可以划分为信息网络子系统和控制网络子系统两部分。

•信息网络子系统由数据系统、话音系统、CATV系统组成，一方面实现数据、话音和图像的综合接入，另一方面为控制网络子系统提供传输通道，其传输方式灵活，可以是FTTB+ LAN、ADSL、HFC，也可以是APON或无线等。

•控制网络子系统可部分或全部利用信息网络子系统实现各种控制信号的传输，完成小区周边管理、家庭智能管理控制等功能。

以太网接入技术在智能小区中的应用目前，宽带接入技术主要有ADSL、HFC、以太网三种技术。

ADSL技术充分利用了原有的电话线资源，可以在传送话音的同时，提供上行1.5Mb/s、下行8Mb/s的数据传输。

HFC 技术充分利用了有线电视网络的资源，可以在传送电视节目的同时，以共享的方式提供上行10Mb/s、下行36Mb/s的数据传输。

以太网技术采用五类线可以提供上行10Mb/s、下行10Mb/s 的数据传输。

由于以太网技术不像ADSL和HFC具有明显的行业壁垒（电信采用ADSL技术，广电采用HFC技术），准入门槛限制少，而且成熟可靠、施工简单、成本低廉。

随着我国宽带智能小区建设速度的加快，越来越多的运营商开始采用FTTB + LAN的方式，即采用以太网+双绞线（UTP ）综合布线来构建小区宽带网络。

由于许多家用智能电器设备都提供了以太网接口，可以通过以太网实现家用电器的智能化管理控制。

在新建的小区中，越来越多的房地产开发商采用以太网+双绞线（UTP）综合布线的方式来构建小区宽带网络。

1以太网接入技术以太网接入通常采用二层以太交换机，它工作于数据链路层，提供数据流量控制、传输差错处理、传输介质访问控制等功能。

它可以将多个局域网网段连接起来形成更大的局域网。

以太网交换机能在端口之间建立多个不同的点对点专用通道，它采用带宽独占模式，大大降低了网络发生拥塞的可能性，显著提高网络的传输效率。

其特点为：•在由以太网交换机构成的网络中，任意两个节点都能通过以太网交换机建立一条专用通道，其间通信独占该专用通道。

•使用虚拟局域网VLAN技术，可根据用户的要求将网络划分成若干较小的独立子网，隔离广播风暴，提高网络的效率和安全性。

•扩展网络的覆盖范围，扩大了网络的直径。

•通过以太网交换机能够实现多种局域网互联。

小区接入直接面向个人用户，要求能以尽可能低的价格构建小区网络，并以该网络为支撑平台，开展诸如安全管理、物业管理、用户互联、网上购物、视频点播等多种社区智能服务。

因此，该网络应是一个具有高带宽、高可靠性、低建设和维护成本的网络。

以太网以其良好的扩充性能、简便的施工和低廉的价格等优势完全可以满足以上要求。

与国外流行的传统局域网方式的以太网有所不同，智能小区以太网接入是具有中国特色的宽带接入方式，具有以下特点：•用户隔离：保障小区用户数据的安全，隔离携带用户个人信息的广播消息，如ARP、DHCP消息等，防止关键设备受到攻击。

因此，网络要保证单播地址的帧只有指定用户才能够接收。

对于广播地址的帧，需防止被其他用户接收，避免MAC/IP地址仿冒，并防止某些恶意广播包影响用户的正常通信。

•用户管理：用户必须进行开户登记，通过运营商对用户进行的认证、授权后，才能连接到In ternet或小区的应用服务器。

杜绝非法用户接入网络，占用网络资源，影响合法用户的使用，并根据用户的属性让用户享有不同服务等级和相应的权利。

同时在进行通信时进行计费管理。

•带宽管理和QoS保证：小区以太网具有带宽控制能力，即保证用户最低接入速率，限制用户最高接入速率。

对于需要开展语音、视频组播等对带宽有较高要求的业务，能够提供业务的QoS保证。

•集中管理和维护：小区以太网具有集中管理功能，小区中心能够监视网络运行和用户对网络的使用状况，避免用户因出现误操作或恶意攻击对网络正常运行带来的影响，能够及时发觉和处理出现的问题。

小区的智能化主要体现在家庭交互信息宽带化、安防自动化和物业管理智能化等方面。

采用以太网技术构建的小区智能网可以实现利用一个网络将每个住户的家庭终端连接起来，做到功能全、投资少、安装和维护方便，便于进行统一管理和监控。

2 区以太接入网络体系结构及实现方案网络由三级设备组成：楼宇内的楼宇交换机和小区机房的汇接交换机、中心交换机。

中心交换机主要实现网间路由，提供上层IP城域网和各服务器接口。

汇接交换机由若干台带多个光接口的交换机组成，主要汇接楼宇交换机的数据流量，以节省上级中心交换机的端口数。

楼宇交换机直接连接用户。

以太网最早是作为一种局域网技术出现的，主要应用在企业网中以实现资源的自由共享，而这种资源的自由共享却是运营商不希望的。

虽然目前较多的小区网络是用Hub组成的局域网，但可以看到，这只是运营商在初期阶段采取的争夺用户的一个手段。

随着市场的成熟以及用户数的增加，运营商要求的网络必定是一个可运营的电信级的网络。

因此直接将局域网技术应用到小区接入是不能满足运营商今后要求的，主要原因有以下方面：•局域网中的设备如Hub不能隔离广播风暴。

当连接的用户较多时，极易产生广播风暴而引起网络的瘫痪；•由于局域网是共享式的网络，因此各用户之间的信息没有相互隔离，用户的数据安全得不到保障，易受到恶意访问或攻击；• Hub没有管理功能，不能对用户进行有效的管理，收费只能采用包月制。

用户可自己通过Hub 连接更多的用户，使运营商失去部分收入；因此，将局域网技术应用到小区中时要解决以下问题：•用户管理：主要针对用户连接到运营商需要进行开户登记，并且在用户进行通信时对用户进行认证、授权和计费管理，杜绝非法用户接入到网络，占用网络资源，影响到合法用户的使用，并根据用户的属性让用户享有相应的权利。

•用户信息隔离：主要解决用户数据的安全保障，隔离携带用户个人信息的广播消息，如ARP、DHCP消息等，防止关键设备受到攻击。

因此，网络要保证单播地址的帧只有指定用户才能够接收。

对于广播地址的帧，需防止被其他个人用户接收，避免MAC/IP地址仿冒，并防止某些恶意消息影响用户的正常通信。

•集中管理和维护：小区网络应具有集中管理功能，小区中心能够监视网络运行和用户对网络的使用状况，特别是要避免用户因出现误操作或恶意攻击对网络正常运行带来的影响，出现问题应能及时发觉，及时处理。

2 1用户管理对于网络运营商来说，用户的认证、计费等管理功能是首要的，为此，小区网络必须具有认证、计费的功能。

目前小区网络主要采用包月的月租计费、用户无认证策略。

宽带网络与窄带网络不同，由于宽带网业务传送量较大，单位时间内网络数据流量会出现较大区别，计费政策也应进行相应调整。

从长远看，随着用户量发展，网络规模不断扩大，业务模式也在不断变化，以符合ISP计费要求计费策略，即以时长/流量和月租的综合计费才能从根本上保护运营商的投资和运营利益。

为了实现用户的认证以及时长/流量的计费，小区网络一般采用动态注册的认证方式。

在动态注册认证的小区以太接入网中，网络设备采用的是管理型二层交换机。

这种管理型交换机与非管理型交换机相比增加了许多功能，如支持Rmon、标记VLAN、SNMP、IGMP、IEEE802.1D协议、支持基于Web的管理、提供QoS保证等等。

这些新技术的应用以及动态注册的认证方式使得小区以太接入完全能满足网络运营商的要求，达到电信级的运营标准。

在该方案中，用户之间的隔离通过划分VLAN来实现。

为避免部分用户对网络的盗用，在实现用户认证时可以将MAC地址和交换机端口进行绑定。

同时网管中心也能密切监视该端口出现的各种数据流量。

对于有大量广播包出现的端口，被认为是恶意用户或故障用户，随时关闭端口，以确保网络的正常运行。

小区中心是通过动态注册的方式来管理用户的上网、计费。

用户在每次使用网络时，需向小区中心的认证服务器发起注册，注册成功后，根据其访问权限，用户将被指定到中心的相应出口，同时开始计费。

计费过程中，注册服务器将保持和用户联系，当出现设备死机或掉电情况时，计费系统自动终止该用户的计费。

在此过程中，用户的MAC地址与端口是绑定的，一个账户对应一个MAC地址。

如果用户更换了网卡，则需重新以初次上网用户进行登录。

中心交换机则用本次登录的MAC地址代替以前的MAC地址，始终保证一个账户只能使用一个MAC地址，从而保证网络的安全性。

2 2用户信息隔离VLAN技术的出现使以太网可以划分成多个虚拟网络，各个虚拟网络之间隔离广播信息，有效防止了广播风暴，提高了网络的可靠性和安全性。

小区以太接入的安全主要考虑两个方面：一是用户之间的的相互干扰和影响，另一种是因冲突域划分不合理引起的广播风暴。

合理划分VLAN可有效解决以上两个问题，具体方法可采用VLAN +子网的隔离方式：子网的划分：汇接交换机一般都是通过一个上连接口连接到小区中心的三层交换机，从小区用户的接入方式来看，每个接入到汇接交换机的用户群可以设置在一个C类子网中。