住宅小区局域网的分析与设计

**dn（integrated services digital network）既综合业务数字网，它由电话综合数字网（idn）发展而来。**dn是数字交换和数字传输的结合，它以迅速、准确、经济、有效的方式提供目前各种通信网络中现有的业务，而且将通信和数据处理结合起来，开创了很多前所未有的新业务。 **dn是一个全数字的网络，也就是说，不论原始信号是话音、文字、数据还是图象只要可以转换成数字信号，都能在**dn网络中进行传输。在传统的电话网络中，实现了网络内部的数字化，但在用户到电话局之间仍采用模拟传输，很容易由于沿途噪声的积累引起失真。而对于**dn来说，实现了用户线的数字化，提供端到端的数字连接，传输质量大大提高。 由于**dn实现了端到端的数字连接，它可以支持包括话音、数据、图象等各种业务。随着电子通信在全球不断扩大，我们许多人需要和不同地区的用户交换信息。而现在人们对通信的要求已经不仅是简单的声音交换，还需要共享各种格式的不同信息。例如，有些人需要高速数据和文件传输；有些人可能需要多媒体和会议电视；有些人则希望能访问中央数据库。**dn的业务覆盖了现有通信网的全部业务，例如传真、电话、可视图文、监视、电子邮件、可视电话、会议电视等，可以满足不同用户的需要。 **dn还有一个基本特性是向用户提供了标准的入网接口。用户可以随意地将不同业务类型的终端结合起来，连接到同一接口上，并且可以随时改变终端类型。 **dn主要有两种类型：基本速率（bri）和基群速率（pri）。电信局向普通用户提供的均为bri接口，采用原有的双绞线，速率可达 144kb/s。bri**dn可在一对双绞线上提供两个b通道（每个64k）和一个d通道（16k），d通道用于传输信令，b通道则用于传输话音、数据等。一路电话只占用一个b通道，因此，在同时进行多种业务或对话。pri接口速率为2.048mb/s,用于需要传输大量数据的应用，如pbx，lan互联等。 **dn的设备分为网络终端（nt1）、终端适配器（ta）和**dn卡三种设备。 1．**dn网络终端(nt1或nt1 plus)，这是用户传输线路的终端装置。它是实现在普通电话线上进行数字信号转送和接受的关键设备。该设备安装于用户处，是实现n-**dn功能的必备硬件。网络终端分为基本速率网络终端（nt1）和一次群速率网络终端（nt2）两种。根据国际电联的规定，一条**dn 用户线路应该能够同时连接8个终端设备，而一般nt1只提供两个s/t接口。在需要接入更多的终端设备时，可以采用扩展的连接端口，连接方式如下图所示： nt1提供了u接口和s/t接口间物理层的转换功能，使**dn用户可以在现有的电话线上通过nt1提供的接口，直接接入标准**dn设备。 nt1向用户提供2b+d两线双向传输能力，它能以点对点的方式支持最多8个终端设备接入，可使多个**dn用户终端设备合用一个d信道。nt1 plus 是**dn一类网络终端增强型，与nt1的最大区别在于：nt1 plus可以直接接驳普通模拟电话机；而nt1必须接驳数字电话机。nt2主要提供30b+d的四线双向传输能力，定时完成网络的维护功能，常应用于 **dn小交换机。目前，部分生产厂家提供的用户终端设备已包括了nt2功能，俗称u接口。 2．**dn终端适配器ta(terminal adapter)，**dn终端适配器ta可用来把**dn的线路转换成两路普通的模拟线路，在ta上有一个**dn的接口，另有3个用户接口，其中两个 rj11的普通模拟电话的接口，一个rs232 d型数据接口。使用时，将**dn线路插入**dn接口，在两个rj11模拟电话接口上可以连接两部普通电话机，rs232 d型接口通过一根电缆和计算机的串口或者并口连接。这样就可以实现一边上网一边打电话的功能。 ta可以自动选择1个空闲的b信道来进行通讯。比如，当您仅使用一个b信道来上网的时候，如果有外线打电话进来，那么电话机就会振铃，可以正常接听电话，如果这时候您需要往外打电话，只要您提起电话机，ta会自动选择空闲的b信道来进行通话。当然如果您同时使用了2个b信道，外面呼叫您的号码时将听见忙音。 ta上一般有一些指示灯，用来指示当前b信道的使用状况。ta是将传统数据接口如v.24连接到**dn线路，使那些不能直接接入**dn网络的非标准 **dn终端与**dn连接的外部设备。它支持单台pc 上网，还可以接多个如普通模拟电话机，g3类传真机，调制调解器等设备进行通信。 3．**dn卡（**dn pc卡），它是安装在计算机的扩展槽中，将计算机连接到nt1或nt1 plus上，此种设备也可不要，但是与**dn卡相连就必须通过计算机的串口或并口接到ta的rs232数据接口上，而不能直接与nt1相连。连接方式如下图： 三、ddn（digital data network）接入。它是以数字交叉连接为核心的技术，包括了数据通信技术、数字通信技术、光纤通信技术等技术，利用数字信道传输数据的一种数据接入业务网络。它的误码率小于10-6的数字信道，而且不必对所传数据进行协议封装，也不须要进行分组交换式的存储转发，所以它的网络延时很短，一般都不大于 40ms，传输速率为9.6kbps-2.048mbps。另外它是一个全透明网，因为任何规程都可以支持，不受约束的全透明网，可支持网络层以及其上的任何协议，从而可满足数据、图像、声音等多种业务的需要。 ddn的接点类型我们可以把它分为三种，2兆节点、接入节点和用户节点。 1. 2兆节点-是ddn网络的骨干节点，执行网络业务的转换功能。主要提供2048kbit/s(e1)数字通道的接口和交叉连接、对n*64kbit/s电路进行复用和交叉连接以及帧中继业务的转接功能。 2. 接入节点-主要为**业务提供接入功能，分五种形式。1、n*64kbit/s、2048kbit/s数字通道的接口；2、n*64kbit/s(n= 1~31)的复用；3、小于64kbit/s子速率复用和交叉连接；4、帧中继业务用户接入和本地帧中继功能；5、压缩话音/g3传真用户入网。 3. 用户节点-主要为ddn用户入网提供接口并进行必要的协议转换。包括小容量时分复用设备，lan通过帧中继的网桥/路由器等。 ddn网络结构按网络的组建、运营、管理和维护的责任地理区域，可分为一级干线网、二级干线网和本地网**。其各级网络根据网络规模、网络和业务组织的需要，选用适当类型的节点，组建多功能层次的网。1、一级干线网 一级干线网由设置在各省、自治区和直辖市的节点组成，它提供省与省之间的长途ddn业务。一级干线节点一般设置在省会城市，同时根据网络组织和业务量大小的需求，一级干线网节点可与省内多个城市或地区的节点互联。在一级干线网上，邮电部电信主管部门会根据电路组织、网络规模、安全和业务等因素选择适当位置的节点作为枢纽节点，枢纽节点具有e1数字通道的汇接功能和e1公共备用数字通道功能。网络的各节点互联时，一般会遵照下列4点要求进行连接：(1)枢纽节点之间采用全网状连接；(2)非枢纽节点应至少保证两个方向与其它节点相连接，并至少与一个枢纽节点连接；(3)出入口节点之间、出入口节点到所有枢纽节点之间互联；(4)根据业务需要和电路情况，可在任意两个节点之间连接。2、二级干线网 二级干线网是设置在省内的节点相连而成，提供本省内的ddn数字业务。根据数字通路、ddn网络规模和业务需要，二级干线网上也可设置枢纽节点。当二级干线网在设置核心层网络时，应设置枢纽节点。3、本地网 顾名思义本地网是指城市内的节点网络，一般会在省内比较发达的城市建造本地网。服务对象是当地用户和长途ddn业务。本地网也会根据网络规模、业务量要求，组建多层次的网络。本地网中的小容量节点可以直接设置在用户的室内。ddn的同步问题 ddn是一个同步的网络，它必须保证各个网点的定时信号一致性，才能提供高质量的专用线路。同步分为三种方式，既准同步、主从同步和相互同步。下面我们就以4点来分析ddn的同步问题。1、ddn网同步方式 准同步按itu-t g.811建议，常推荐为国际间使用。主从同步是通过把从时钟相位锁定在主时钟的参考定时上达到同步，这种同步又分为数状结构主从式同步和外接参考方式主从式同步，前者以pcm高次群作为主，低次群为从；后者有一个主时钟负责所有交换机的频率分配，此时，时钟脉冲及信息比特流以不同通路进行传输。相互同步是一种没有唯一参考时钟的同步方式，此时，每个交换机时钟都是锁定在所有来信时钟的平均值上。2、ddn节点时钟和定时 ddn节点一般采用晶体振荡器作为时钟源，对于中、大型节点应按**时钟源的要求，其长期频率容差为+4.6×10-6；对于小型节点可参照四级时钟源的要求，其长期频率容差为+25~50×10-6。 ddn节点应能选择主、从两种定时方式。主定时工作方式是以本节点时钟源作为定时的工作方式。从定时工作方式是以某一参考基准频率为标准，对本节点时钟源进行锁定后为定时的工作方式。它应有下列参考基准频率的来源：①局统一供给的标准频率信号，ddn节点应优先使用统一的局时钟，以保持与数字传输网的同步；②从集合信道接口上提取的定时信号；③直接使用数据接口上的定时信号，ddn节点应能选择在v.24、v.35和x.21数据接口上的定时信号，以满足特殊连接情况下的需要。3、ddn网络节点间同步(1)ddn网络节点间的同步应同我国数字网同步方式一致根据我国数字同步网的同步等级，我国的ddn同步网分为四级，如下表。(2)主从等级同步方式 在不能采用与数字同步网所在局统一时钟的情况下，ddn网上各节点采用主从等级同步方式。各ddn节点应根据它所在的位置，优先安排从连到高等级的数字通道上提取参考基准信号。为了保证ddn网同步的可靠性，ddn一级干线网和二级干线网上的每个节点都应按优先级的设置，从多条数字电路上获取参考基准信号。4、用户入网同步 尽量安排用户使用网络提供的定时，当用户不能使用网络定时时，ddn节点应在用户接口处插入缓冲存储器，用于减少由于双方定时偏差而引起的滑动。数据电路转接处，插入缓冲存储器后，滑动时间间隔与缓冲存储器长度、接口速率、双方定时偏差等因素有关。ddn**点（1）传输速率高： 在ddn网内的数字交叉连接复用设备能提供2mbps或n×64kbps（≤2m）速率的数字传输信道。（2）传输质量较高： 数字中继大量采用光纤传输系统，用户之间专有固定连接，网络时延小。（3）协议简单： 采用交叉连接技术和时分复用技术，由智能化程度较高的用户端设备来完成协议的转换，本身不受任何规程的约束，是全透明网，面向各类数据用户。（4）灵活的连接方式： 可以支持数据、语音、图像传输等多种业务，它不仅可以和用户终端设备进行连接，也可以和用户网络连接，为用户提供灵活的组网环境。（5）电路可靠性高： 采用路由迂回和备用方式，使电路安全可靠。（6）网络运行管理简便： 采用**对网络业务进行调度监控，业务的迅速生成。 在现在很多行业都能看到ddn的影子，计算机联网、金融、无线移动通信网、气象、**、铁路、医院、证券、银行等，ddn网络把数据通信技术、数字通信技术、光纤通信技术、数字交叉连接技术和计算机技术有机地结合在一起。通过发展，ddn应用范围从单纯提供端到端的数据通信扩大到能提供和支持多种通信业务，成为具有众多功能和应用的传输网络。四．adsl 网络接入 adsl是dsl（digital subscriber line,数字用户线路）大家庭中的一员，dsl包括hdsl、sdsl、 vdsl、adsl和radsl等，一般统称为xdsl ,它们的主要区别就是体现在信号传输速度和距离的不同以及上行速率、下行速率对称性的不同这两个方面。adsl属于非对称式传输，它是利用数字编码技术从现有铜质电话线上获取最大数据传输容量,同时又不干扰在同一条线上进行的常规话音服务。它的下行速率（从端局到用户）最大可以达到8mbps，有效距离在 3~5km范围内，比传统的28.8k模拟调制解调器快将近200倍，上行速率（从用户到端局）最大可以达到1.5mbps，。这也是传输速率达 128kbps的**dn(综合业务数据网)所无法比拟的。与电缆调制解调器相比, adsl具有独特优势：它提供针对单一电话线路用户的专线服务,而电缆调制解调器则要求一个系统内的众多用户分享同一带宽。尽管电缆调制解调器的下行速率比adsl高,但考虑到将来会有越来越多的用户在同一时间上网,电缆调制解调器的性能将大大下降。 adsl设计目的有两个功能：高速数据通信和交互视频。数据通信功能可为因特网访问、公司远程计算或专用的网络应用。交互视频包括需要高速网络视频通信的视频点播(vod)、电影、游戏等。目前，adsl只支持与t1/e1的接口，在未来可以到桌面。 adsl用其特有的调制解调硬件来连接现有双绞线连接的各端，它创建具有三个信道的管道，见下图。 该管道具有一个高速下传信道(到用户端)，一个中速双工信道和一个pots信道(4khz)，pots信道用以保证即使adsl连接失败了，语音通信仍能正常运转。高速和中速信道均可以复用以创建多个低速通道。 一直以来,adsl有cap和dmt两种标准,cap由at&t paradyne和dmt的amati，其区别在于发送数据的方式。ansi标准t1.413是基于dmt的，dmt已经成为国际标准,而cap则大有没落之势。近来谈论很多的g.lite标准很被看好,不过dmt和g.lite两种标准各有所长,分别适用于不同的领域。dmt是全速率的adsl标准,支持8mbps/1.5mbps的高速下行/上行速率,但是,dmt要求用户端安装pots分离器,比较复杂;而g.lite标准虽然速率较低,下行/上行速率为1.5mbps/512kbps,但由于省去了复杂的pots分离器,因此用户可以像使用普通modem一样,直接从商店购买cpe,然后自己就可以简单安装。就适用领域而言,dmt可能更适用于小型或家庭办公室(soho);g.lite则更适用于普通家庭用户。 1、cap（carrierless amplitude/phase modulation） cap是at&t paradyne的专有调制方式，数据被调制到单一载体信道，然后沿电话线发送。信号在发送前被压缩，在接收端重组。 2、dmt（d**crete multi-tone） 将数据分成多个子载体信道，测试每个信道的质量，然后赋予其一定的比特数。dmt用离散快速傅立叶变换创建这些信道。 dmt使用了我们熟悉的机制来创建调制解调器间的连接。当两个dmt调制解调器连接时，它们尝试可能的最高速率。根据线路的噪声和衰减，两个调制解调器可能成功地以最高速率连接或逐步降低速率直到双方都满意。 3、g.lite 正如n1标准和互用性测试曾推动了**dn市场一样,如今客户和厂商也急切地等待着一项dsl设备互用性标准的到来。该标准被称为g.lite,也被另称为consumer asymmetrical dsl (消费者adsl),它正在由一个几乎包括所有主要的dsl设备制造商的集团--universal adsl wo**ng group进行开发。不过不要将这个标准与rockwell公司1997年夏天展示的已不再使用的基于qam的consumer dsl芯片集或者与universal adsl相混淆。g.lite的第一版工作文档是1998年6月在亚特兰大举行的supercomm贸易博览会上公布的。这项初步的g.lite标准首先由uawg交付表决,然后作为一项建议转交给国际电信联盟itu。itu当时预计在1998年底之前签署认可一项正式的g.lite标准。 现在的标准是用ansi提出的速率可达6.1mbps的t1.413，etsi(european technical standard institute)增加了附件以适应欧洲的需要，称为t1e1.4，将扩展标准以包含用户端的复用接口、网络配置和管理协议及其它改进。 adsl与internet 在互联网中，为了实现高速度，adsl使用频分多址复用（fdm）和回波抵消这两种办法来将一个电话线路可用的带宽划分成多个信道。不管是频分多址复用还是回波抵消，均有一个滤波器从adsl线路中分出4khz的带宽用于普通老式电话服务（pots），其余的带宽则用于数据通信。这意味着pots和 adsl可以在同一条电话线路上同时使用，而不必为pots单独分配一个线路来用于话音通信。换句话说adsl也能象目前国内**p普遍提供的**dn接入一样实现电话和数据传输一线通。这样，adsl技术不但具有速率高的巨大优势，而且它还可以实现话音/数据混合同时传输。 adsl作为internet的高速接入，它可以在不影响普通电话双绞线的通话能力情况下，只要在电话线两端加上adsl适配器，利用其高效的线码技术，即可提供高速数字通信的能力。作为用户端只要装上adsl用户端收发器，通过电话线与**p的adsl中心收发器进行高速连接。为了实现语音/数据的混合传输，用户端一般还要安装语音分离器，通过语音分离器与电话机并联，以便进行语音/数据的分离；在局端，也需要语音分离器，它将从用户电话线传来的数据信号直接送入internet，将来自电话机的电话语音信号仍传送到电话交换网络。这样，用户就可以通过adsl高速访问互联网，而且在上网的同时仍旧可以照常打电话。 adsl技术的开发和试验目前主要集中在北美和太平洋一带的**，美国一些有名的**p（如美国在线等）已提供adsl高速接入，国内也有部分省份的 **p跃跃欲试准备上adsl接入业务，其中**公众多媒体通信网-广东视聆通宽带网业已开通adsl接入。视聆通提供的adsl接入达到7.1mbps 的下行速率，较之33.6kbps的普通modem，要快200倍以上，视聆通adsl业务个人pc用户的收费为：开户费50元＋终端设备费（含调机测试费）3800元＋网络通信费300元／月。 五．cable modem接入 所谓的cable modem,即电缆调制解调器又名线缆调制解调器，它可以利用有线电视网进行数据传输。电缆调制解调器（cable modem）其主要功能是将数字信号调制到射频（fr）以及将射频信号中的数字信息解调出来。除此之外，电缆调制解调器还提供标准的以太网接口，部分地完成网桥、路由器、网卡和集线器的功能，因此，要比传统的电话拨号调制解调器复杂得多。一个完整的cable modem系统包括前端部分（cable modem termination system，cmts）、网络部分（cable network）、用户部分（cable modem，cm）以及网络管理和安全系统。 1． 前端部分 cmts通常放在有线电视的前端，采用10base-t或atm oc-3等接口通过交换型hub与外界设备相连，通过路由器与internet连接，或者可以直接连到本地服务器，享受本地业务。此外，多数情况下，系统前端需要配备一台局端cable modem来对应约500～2000个用户端的cable modem，这一点不同于现在的电话modem。使用电话modem时，必须用modem pool（modem池）去分别对应每一个拨接进来的电话。 2． 网络部分 按目前的国际标准mcns docs** （** cable network service interface specification）规范，cable modem 的信号传输必须基于hfc网络构架。在hfc网中，光节点是网络中一个至关重要的概念。由于catv网实际可以看作一个大型的lan，通常所谓cable modem 可以提供的高达30mbps的传输速率，实际上是由一个光节点下的众多用户共享的，而非一个用户所独享。如果同一光节点所属的用户超出了原始设定的数量，必须增加光节点（实质上是增加光路数量），以确保网络的质量，这也表明hfc网络具有相当高的设计弹性。 3 用户部分 用户线经用户器将信号一分为二，一端接电视供收看正常的电视节目，另一端接cable modem 。cable modem 自动对应的数字频道进行解调，然后通过10base-t以太网卡与pc相连，供上网使用，连接一般不采用100base-t网卡原因是对目前的cable modem应用技术和网络状态而言，用户应用中所分配的速率绝大多数情况下不可能高于10mbps，最新的设计中pc不需网卡，而是通过串行总线（universal serial bus，u**）接入。目前cm一般有三种类型，单用户的外置式和内置式以及soho（small office/home office）型。 cable modem工作原理 cable modem从下行的模拟信号中划出6mhz频带，将信号转化为符合以太网协议的格式,从而与电脑实现通讯。用户需要给电脑配置以太网卡和相应的网卡驱动程序。 同轴电缆中的6mhz频带被用来提供数据通讯。电视和电脑可以同时使用，互不影响。 射频信号在用户和前端之间沿同轴电缆上行或下行。上行和下行信号共享6mhz频带，但是调制在不同的载波频率上以避免相互干扰。一般速率下行为10mbs，上行速率为786kbs。 物理层-最主要的下行协议是64qam（quadrature amplitude modulation正交振幅调制），调制速率可达36mbps。上行调制采用 qpsk（quaternary phase shift keying四相移相键控调制），抗干扰性能好，速率可达10mbps。另一个上行协议是s-cdma(synchronous code div**ion multiple access 同步码分复用）。例如，摩托罗拉，把上行信号更进一步细分为10-600khz 频带，把上行信号动态转入干净、无噪声的频带。 除此之外，无线接入、光纤接入、电力接入等一些新型的技术也在不断的扩展壮大，但这些技术在现行应用领域中都是不十分成熟的，一般都是标准不统一、基础设施差或成本太高，应用到各个领域中都有很大的困难，它们只能作为我们以后再研究和开发的对象，我们相信，在以后的应用领域，这些技术都会象现在我们使用普通modem一样，灵活的去掌握和应用它。 20210311