史先辉1024智能小区三网合一的设计与实现2

摘要PAGE22编号淮安信息职业技术学院毕业论文题目智能小区三网合一的设计与实现学生姓名史先辉学号72091025系部计算机与通信工程学院专业通信技术班级790920指导教师龚佑红讲师、工程师顾问教师杜文龙讲师、工程师二〇一一年十AbstractAbstract 摘要 摘要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。会议上明确了三网融合的时间表。三网融合打破了此前广电在内容输送、电信在宽带运营领域各自的垄断，明确了互相进入的准则——在符合条件的情况下，广电企业可经营增值电信业务、比照增值电信业务管理的基础电信业务、基于有线电网络提供的互联网接入业务等；而国有电信企业在有关部门的监管下，可从事除时政类节目之外的广播电视节目生产制作、互联网视听节目信号传输、转播时政类新闻视听节目服务，IPTV传输服务、手机电视分发服务等。本文首先简要阐述了智能小区和三网合一的相关基础，通过分析各网的现状，阐明了三网合一的可能性及必要性，并在此基础上总结了三网合一现有的技术要点。接着通过剖析各种接入网技术的特点，选择HFC网络，并将HFC双向网络的原理应用于智能小区的设计中。然后针对基于HFC技术的智能小区三网合一的设计方案及功能实现作了详细介绍，在设计中遵循软件工程的系统开发原则，具有超前意识，使小区的技术处于先进地位。作为对基于HFC技术的智能小区三网合一的可行性验证，论文的最后以某小区的三网合一工程为应用实例，通过实践表明了其设计具有相当的应用价值，并获得好评。有应用吗，如果有可以写，论文最后好像没这一块有应用吗，如果有可以写，论文最后好像没这一块关键词：三网合一网络服务通信技术应用HFC目录目录PAGE23目录摘要 II第一章绪论 11.1智能小区 11.2三网合一在我国的发展历程 21.3有线技术平台统一的重要性 21.4三网合一的意义 41.5三网合一带来的好处 4第二章三网合一及接入网转型的需要 62.1中国接入网面临的问题 62.2业务转型要求接入网的转型 62.3宽带接入业务的新特点 72.4宽带接入网发展趋势 7第三章三网合一目前的主要状况及问题 93.1各网目前的状况 93.1.1电信网 93.1.2有线电视网 93.1.3计算机互联网 103.2三网合一的可能性和必要性 10第四章基于HFC网的智能小区三网合一的设计方案 124.1网络设计的原则 124.2网络设计的目标 124.3网络设计的总体概述 134.4网络设计的总体结构分析 144.4.1智能化住宅小区系统的组成 144.4.2小区双向HFC网络的工作原理 144.5网络设计中的若干体会 144.5.1传输体制的确定 144.5.1光节点的确定 144.5.3光纤网络结构的确定 154.5.4同轴网络 15第五章三网合一主要技术 175.1数字用户环路（XDSL）接入技术 175.2光纤同轴电缆混合接入网技术 185.3全光纤（FTTX）接入网技术 185.4三网合一的关键技术 19第六章总结与展望 216.1总结 21致谢 23参考文献 24淮安信息职业技术学院毕业设计论文第一章绪论第一章绪论“三网融合”又叫“三网合一”（即FTTX），是当代热门技术及热门话题之一。意指电信网、有线电视网和计算机通信网的相互渗透、互相兼容、并逐步整合成为全世界统一的信息通信网络。“三网融合”是为了实现网络资源的共享，避免低水平的重复建设，形成适应性广、容易维护、费用低的高速宽带的多媒体基础平台。其表现为技术上一致，网络层上可以实现互联互通，形成无缝覆盖，业务层上互相渗透和交叉，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。三网融合，在概念上从不同角度和层次上分析，可以涉及到技术融合、业务融合、行业融合、终端融合及网络融合。目前更主要的是应用层次上互相使用统一的通信协议。IP优化光网络就是新一代电信网的基础，是我们所说的三网融合的结合点。数字技术的迅速发展和全面采用，使电话、数据和图像信号都可以通过统一的编码进行传输和交换，所有业务在网络中都将成为统一的“0”或“1”的比特流。光通信技术的发展，为综合传送各种业务信息提供了必要的带宽和传输高质量，成为三网业务的理想平台。软件技术的发展使得三大网络及其终端都通过软件变更，最终支持各种用户所需的特性、功能和业务。统一的TCP/IP协议的普遍采用，将使得各种以IP为基础的业务都能在不同的网上实现互通。人类首次具有统一的为三大网都能接受的通信协议，从技术上为三网融合奠定了最坚实的基础.1.1智能小区智能小区是在智能化大楼的基本含义中扩展和延伸出来的，它通过对小区建筑群四个基本要素（结构、系统、服务、管理以及它们之间的内在关联）的优化考虑，提供一个投资合理，又拥有高效率、舒适、温馨、便利以及安全的居住环境。为此，科技人员经反复考察论证，结合国内外智能住宅现状和发展趋势，集成国内外先进的监测、控制和布线产品设备，推出了适合我国国情的住宅小区智能化系统。同时根据《全国住宅小区智能化系统示范工程建设要点与技术导则》的要求，小区智能化系统可具体分解成以下几个子系统，其每个子系统均具有一项具体功能：家庭智能化系统；小区综合布线系统；小区网络、通讯系统；小区CATV系统；小区设备自控（BA）系统；小区安全防范系统：小区对讲系统：小区智能三表抄表系统；小区物业管理及一卡通消费系统；小区停车库管理系统；小区增值服务管理系统。1.2三网合一在我国的发展历程1994年，当时的电子部联合铁道部、电力部以及广电部成立了中国联通，被赋予打破“老中国电信”垄断地位的重任。1998年3月，邮电部和电子工业部完成合并，信息产业部正式成立；同时，广电部改为目前的广电总局。将原广播电影电视部的广播电视传送网（包括无线和有线电视网）的统筹规划与行业管理、组织制订广播电视传送网络的技术体制与标准的职能，交给信息产业部。”1998年3月，以原体改委体改所副所长、时任粤海企业集团经济顾问王小强博士为首的“经济文化研究中心电信产业课题组”，提出《中国电讯产业的发展战略》研究报告，随后展开了“三网合一”还是“三网融合”的大辩论。三网合一问题摘我国正式开始了1999年9月17日，国办发[1999]82号文件的出台，“电信部门不得从事广电业务，广电部门不得从事通信业务。”2001年3月15日通过的十五计划纲要，第一次明确提出“三网融合”：“促进电信、电视、计算机三网融合。2006年3月14日通过的十一五规划纲要，再度提出“三网融合”：积极推进“三网融合”。建设和完善宽带通信网，加快发展宽带用户接入网，稳步推进新一代移动通信网络建设。建设集有线、地面、卫星传输于一体的数字电视网络。构建下一代互联网，加快商业化应用。制定和完善网络标准，促进互联互通和资源共享2008年1月1日，国务院办公厅提出“以有线电视数字化为切入点，加快推广和普及数字电视广播，加强宽带通信网、数字电视网和下一代互联网等信息基础设施建设，推进“三网融合”，形成较为完整的数字电视产业链，实现数字电视技术研发、产品制造、传输与接入、用户服务相关产业协调发展。”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。会议上明确了三网融合的时间表。2010年6月底，三网融合12个试点城市名单和试点方案正式公布，三网融合终于进入实质性推进阶段。在总体方案历经15稿修改和两年多的博弈，试点方案再经五稿修改和谈判几乎破裂的危险后，2010年7月1日，三网融合的12个试点城市名单终于在国家意志的强势干预下正式出1.3有线技术平台统一的重要性“整合是大势所趋，”三网融合研究专家、融合网主编吴纯勇在接受《上海证券报》记者采访时坦言，“在三网融合推进之初，人们更多关注的是传输通道的整合，实际上三网融合的成功不仅取决于传输层的整合，更是内容与技术的深层次整合；随着三网融合的推进，资本市场对这类投资机会将更加关注。”“简言之，如果有某一厂商可以提供一套地域适用性强且具有全国有线行业可复制、可推广的技术解决方案，不仅可以解决未来国家级有线电视网络公司在各地有线电视网络公司技术体系参差不齐、难以全国统一运营的这个技术难题，更能以此为产品吸引到不同层面的关注，甚至于可以概念上市，进入资本市场。”吴纯勇表示。未来的百视通将不仅仅做一个内容的平台提供商、运营商，更重要的是一个应用平台的构建者。三网融合研究专家、融合网主编吴纯勇以上海百视通上市及优酷网上市为例表示，上述两家公司成功登陆资本市场对于正在进行市场化的中国广电行业（如有线行业、CMMB行业、各大电视台进行中的新媒体探索）而言，是一个很大的启示。截止2010年9月，优酷在短短的三年多时间内成功融到了1.6亿美元，巨额的资本促使优酷在目前赢利空间仍不看好的网络视频行业中能够存活下来并由此概念成功上市。吴纯勇认为，对于优酷网、酷6网在资本层面获取到的成功，我们其实可以看到是这个行业及其相依托行业的诸多因素促使其成功的，他们是有共性的，如，网络视频行业是依托于成熟稳定的互联网行业、IT行业、通信行业的基础上再次诞生出来的。上述行业在技术层面、运营模式、内容建设标准等方面都有一个统一的游戏规则。举一个很简单的例子，全世界及中国的网民如果想欣赏到优酷网、酷6网中的精彩内容，可以直接在其浏览器中输入相应网址，就可以在任何一个角落观看到自己想到的视频。在上述一个看似很平常的应用背后，我们可以看到这其实是一系列技术标准统一规范（如开放的互联网标准、浏览器的统一标准、互联网IP地址的标准、视音频及文字显示的标准、交换机路由器的标准等等）所造成的结果。三网融合研究专家、融合网主编吴纯勇表示，相对而言，正在发展的广电行业尤其是数字电视行业，在技术层面却没有实现统一的技术标准，数字电视的封闭技术不仅包括智能卡CA系统，还包括中间件、VOD等增值业务软件。在确定了以CA或中间件为中心的封闭技术体系后，在网上开放的代码到了广电技术提供者手里就变成封闭的了，只有签订过严格保密协议的工程师才能看到。基于此，吴纯勇表示，因为没有开放的平台可供第三方软件公司开发使用，几乎所有的基础应用都被分别锁定到了原始的CA、中间件和机顶盒提供商，极大地限制了技术创新。这就是广电在招标前是甲方，招标后就变成了乙方的根本原因。打破封闭，建立开放统一的数字电视技术体系已成为一些有线电视网络运营商的共识，如果作为行业相关主管政府部门对这种趋势加以引导，将会使数字电视技术具有中国的特色，进而摆脱源自欧洲的封闭技术体系的束缚，中国广电产业界将因此对世界数字电视技术格局产生影响。站在广电未来发展的角度，封闭混乱的技术体系是第一个要面临的解决的问题，这恰恰是广电向三网融合发展的最大技术障碍。1.4三网合一的意义它不仅是将现有网络资源有效整合、互联互通，而且会形成新的服务和运营机制，并有利于信息产业结构的优化，以及政策法规的相应变革。融合以后，不仅信息传播、内容和通信服务的方式会发生很大变化，企业应用、个人信息消费的具体形态也将会有质的变化。三网融合将会从根本上改变我国文化信息资源保存、管理、传播、使用的传统方式和手段，为知识创新和两个文明建设营造一个汲取文化信息的良好环境。1.5三网合一带来的好处（1）．信息服务将由单一业务转向文字、话音、数据、图像、视频等多媒体综合业务通过手机视频看到客户货物的大致情况，并立即决定派什么样的车去提货，发完货以后，客户也能随时自主追。（2）．有利于极大地减少基础建设投入，并简化网络管理，降低维护成本。（3）．将使网络从各自独立的专业网络向综合性网络转变，网络性能得以提升，资源利用水平进一步提高。（4）．三网融合是业务的整合，它不仅继承了原有的话音、数据和视频业务，而且通过网络的整合，衍生出了更加丰富的增值业务类型，如图文电视、VOIP、视频邮件和网络游戏等，极大地拓展了业务提供的范围。(5)、三网融合打破了电信运营商和广电运营商在视频传输领域长期的恶性竞争状态，各大运营商将在一口锅里抢饭吃，看电视、上网、打电话资费可能打包下调。三网融合应用广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。以后的手机可以看电视、上网，电视可以打电话、上网，电脑也可以打电话、看电视。三者之间相互交叉,形成你中有我、我中有你的格局。”北京邮电大学教授曾剑秋说。汉能投资董事总经理赵小兵很生动地描述在三网融合的背景下，用户的消费生活：未来，我们可以用电视遥控器打电话，在手机上看电视剧，随需选择网络和终端，只要拉一条线、接入一张网，甚至可能完全通过无线接入的方式就能搞通信、电视、上网等各种应用需求了。而对于物流行业来说，亿博物流咨询介绍到，以后客户发货可以随时随地用手机迅速查到合适的物流公司，并立即下单，物流公司可以通过手机视频看到客户的货的大致情况，并立即决定派什么样的车去提货，发完货以后，客户也能随时自主追踪货物状态，直到货物安全到达最终用户手里。随着三网时代的到来，我们的生活将会更美好。第二章三网合一及接入网转型的需要第二章三网合一及接入网转型的需要每一章从奇数页开始每一章从奇数页开始2.1中国接入网面临的问题当前中国接入网面临的问题，包括如下几点：1．业务主体发生历史性变化，固定电话逐渐被移动和ＩＰ分流，且分流日益呈现加速的势头。移动和宽带业务成为发展的重心。2．语音业务收入持续下降，业务发展逐渐走向ＩＰ化、无线化，语音业务成为互连网上的一种应用。3．电信业由垄断逐渐走向竞争，接入网特别是驻地网络日趋开放。前几年出现的成都泰龙事件就是这种日益开放的驻地网的竞争。4．激烈竞争导致资费剧降，业务和收入增长困难。5．技术进步和用户量的增长使接入网建设成本逐渐下降，新业务和新应用的实6．新技术和新业务发展成为可预期的新的增长点。例如ＩＰＴＶ（互联网电视）等，已逐渐被国人认识、业务需求也日益发展起来。作为中国最大的固网运营商，中国的接入网面临的问题，同样是中国电信面临的问题。必须克服此类问题，才能在业务收入上和技术上取得更大的进步。传统的语音服务已经式微，必须转型才能得到发展。而宽带接入方面的转型，已经成为日益受到重视的转型方向之一。2.2业务转型要求接入网的转型中国电信业务转型的方向为从传统的语音服务为主转向话音、数据、视频的融合业务转变、从固话业务向移动业务扩展、从传统公网业务市场向企事业市场渗透、从电信业务向包括有线电视业务在内的广义全业务发展。电信业务的转型要求，必然也要求接入网的转型适应业务的转型。接入网转型的内涵是适应业务转型的需求，通过网络和技术转型为业务转型提供基础和先导，其要求包括：1．基于ＩＰ的话音、数据、视频融合业务开展需要更多网络功能的支持。2．宽带实时业务提供需要更高的接入带宽。3．固定移动业务融合的无缝接入需要需要多样化的接入手段来提供统一的业务体验。4．用户细分和业务多元化的市场策略需要多样化的组网模式。5．提高网络管理效率，降低接入网运营维护成本需要有效的接入网运营支撑系统。6．家庭和企业信息化提出了家庭和企业联网的需求，同时可以延伸运营商的网络范围，促进宽带综合应用的发展，加强运营商对应用终端的控制，提高用户忠诚度。2.3宽带接入业务的新特点1、宽带业务作为近几年呈现爆炸性发展的业务之一，其发展过程中，呈现出许多特点，主要包括以下几点：1）通信边缘化、ＩＴ通信化：普通话音通信已经不能满足人们生活的需要，人们希望通过通信获得更多的信息量，更快捷、更个人化的信息服务。2）宽带不再是固网的专利，也不再是运营商的专利：随着竞争的日益发展，市场日益开放、竞争日渐激烈。宽带接入提供上越来越多的在市场上出现。3）宽带市场的竞争是用户的竞争、业务的竞争：如何以更低廉、高速的宽带接入服务、如何提高用户的忠诚度，是宽带市场必须面对的。2、业务应用成为宽带规模化后的热点问题：1）综合业务模式，能提供语音、数据、视频等服务的综合业务模式。2）融合的固定、移动电信业务：用户个性化、移动化、宽带化需求越来越强烈。3）个性化可定制的解决方案：个性化日益成为服务的主要提供目标，如何解决用户的个性化要求成为服务等级化和差异化的要求。4）客户群进一步细分：客户差异化服务成为必须重视的服务模式。3、企业／家庭逐步走向信息化1）宽带数字生活体验步入家庭：家庭对信息的要求越来越高，不仅仅是工作上的需要。生活上的信息化要求也逐渐增长。2）宽带终端突破ＰＣ的限制，更加多样化：机顶盒的出现，让电视机成为终端；还有其他许多的终端设备。3）业务分布式管理、终端与业务互动。5）内容和速度成为宽带接入发展的两大主题2.4宽带接入网发展趋势1、宽带化：从业务发展现状来看，高带宽的消耗业务逐步涌现，带宽提速成为迫切需求，每用户至少需要10Mbit/s带宽。但是，带宽的需求永远没有满足的时候。2、业务综合化：基于各种传统网络技术的业务接入逐步走向融合，要求在一个接入网内实现专线等；这不仅要求接入网络能够实现各种接入技术，更需要一个有机的平台能够很好地承载各类业务，并保证业务质量。3、无线化及移动化：无线及移动提供了接入方便性。根据场合的不同，对无线／移动的技术要求也不同，相应技术对业务的支持能力也不同。WIMAX成为最新的热门话题。4、光纤化：随着光纤在长途网、城域网乃至接入网主干段的大量应用，合理的发展是：将光纤继续线接入网的配线段和引入线部分延伸，最终实现光纤到用户，FTTH实现有一个渐进的过程，如从FTTC—FTTB—FTTH。由此引出的，接入网的发展方向，已经逐步向FTTH发展并且日益实现这个目标。第三章三网合一目前的主要状况及及问题第三章三网合一目前的主要状况及问题3.1各网目前的状况3.1.1电信网目前，全球的电信网已拥有８亿用户，我国的电信网用户已超过２亿，成为世界第二电信网。电信网覆盖面广、管理严密，具有长期积累的大型网络设计运营经验，与用户有长期的服务关系。电信网尽管已能传送多种业务，但仍主要以传送电话业务为主，其网络特点是能在任意两个用户之间实现一对一的、双向的、实时的连接；通常使用电路交换系统和面向连接的通信协议，通信期间每个用户都占用一个单独的通信线路或信道；用户之间可以实时地交换话音、传真或数据等各种信息；服务质量有保证；64Kbit/s的恒定带宽；呼叫成本基于距离和时间。但电信网也存在问题，其主要表现为：（1）整个网络受到双绞线传输容量这一瓶颈的抑制，成为制约由单一的电信服务向综合宽带多媒体服务转变的“瓶颈”，即“最后一公里＂问题；（2）由于通信系统的资源是有限的，每个用户都占用了一个单独的通信线路或信道，因此用户需要根据其所占用资源的种类、数目和时间而支付较高的费用。3.1.2有线电视网有线电视网目前在全世界有9.4亿以上的用户。在美国，有线电视用户达6500万；我国有线电视起步较晚，但发展很快，目前我国有线电视用户约8000万，拥有世界第一大有线电视网。有线电视网的优势是普及率高、接入带宽最宽、掌握着重要的信息源、成本低、可双向性、抗干扰能力强、支持多种业务。其网络特点是一个信息源以单向、实时及一点对多点的方式连接到众多的用户，用户只能在当时被动地选择是否接收此种信息（主要是语音和图像的广播）。如果将有线电视网从目前的广播式网络改造为双向的交互式网络，让电视与电信业务集成一体，将使有线电视网成为一种新的计算机接入网。由此可见，有线电视网正向社会综合信息网发展，从只传输单向的电视广播业务发展到有条件开展双向语音、数据和视频等业务，成为将来信息化社会的基础设施之一。但有线电视网的主要问题是：由于我国有线电视网是由多个处于孤岛状态的城域规模的电视信号分配网络组成的，网络分散，各自为政，制式太多，网间互联的难度较大：缺乏通信与数据业务方面的知识和运营管理经验；由于ＣＡＴＶ主要是面向家庭用户，在企事业网方面尤显不足。3.1.3计算机互联网目前，越来越多的人已经感受到互联网对社会发展的巨大推动力量，及其对传统观念的冲击。正是互联网的飞速发展，才迫使人们开始思考建立真正的信息高速公路和高速宽带信息网络，以满足用户对通信信道带宽能力日益增长的需求。互联网的主要特点是采用分组交换形式和面向无连接的通信协议，适于传送数据业务，带宽不定。在互联网中，用户之间的连接可以是一对一的，也可以是一点对多点的；用户之间的通信在某种情况下可以认为是实时的，而在大多数情况下却是非实时的，采用的是存储转发的方式；通信方式可以是双向交互式的，也可以是单向的。互联网络的结构非常简单，以前其传输网主要依靠电信网或有线电视网，现在有些地方已开始独立兴建以ＩＰ为主要业务对象的新型骨干传送网。互联网的最大优势在于ＴＣＰ／ＩＰ协议是目前惟一可被三大网共同接受的通信协议，互联网没有电信公司的巨大铜缆网包袱，技术更新快、成本低，并试图逐渐吸收和融合公众电话和图像业务。而互联网最大的问题是缺乏大型网络与电话业务方面的技术和运营经险；由于其具有开放性的特点，缺乏对全网有效的控制能力，很难实现统一网管；还无法保证提供高质量的实时业务。3.2三网合一的可能性和必要性三网合一已成为国际化的大趋势，形成这种趋势是有多种原因的。首先，三网合一的技术条件已经“水到渠成”（1）数字技术将不同物理信号统一为二进制比特流，在信息的传输、交换、选路和处理过程中已经实现了融合。数字技术的迅速发展和全面采用，使得语音、数据和图像信号都可以通过信号在网络间进行传输和交流，而无任何区别，为在信息传输、交换和处理过程中实现融合奠定了基础。（2）利用波分复用技术在单一光纤上传输320Gbit/ｓ的系统已经商用。具有巨大可持续发展容量的光纤传输网是三网各类业务的理想传输平台。大容量光纤通信技术为各种综合业务信息传送提供了宽敞、廉价、高质量的信息通道。光通信的发展使得传输成本大幅度下降，也使得通信成本与距离无关。因而从传输平台上具备了三网合一的技术条件。（3）TCP/IP协议的普遍使用，使得各种以ＩＰ为基础的业务都能实现互通。TCP/IP协议不仅成为占主导地位的通信协议，而且还为三大网络找到了统一的通信协议，从而在技术上为三网合一奠定了最坚实的联网基础。（4）软件技术正以计算机为中心向以多媒体信息服务为对象的方向发展，软件开发与芯片设计相互融合和渗透，将人机充分自然地结合起来，为”三网合一”提供支持。由上所述，从三网的角度来讲，三网在技术上逐渐趋向一致：网络层可实现互联互通；业务层互相渗透和交叉；应用层使用统一的TCP/IP协议；电话、计算机和电视等终端最终将融合为统一的信息终端。三网合一在技术上已是顺理成章，水到渠成。其次，市场需求是三网合一的源动力：（1）用户需求的必然要求。随着经济和技术的发展，用户需要能有更多、更快、更直接的信息交流，同时包括语音、图像和数据在内的多媒体技术。然而目前电信网、有线电视网和计算机互联网在网络资源、信息资源和接入技术方面虽各有特点、优势，但建设之初均是面向特定业务的（电信网面向话音，电视网面向视频，计算机互联网面向数据），任何一方基于现有的技术都不能满足用户宽带接入、综合接入的需求，用户只能从不同的服务提供商处获得所需的各类业务，造成用户使用不便和资费负担重。另一方面，由于各网间不能互通，也造成重复投资和通信资源的浪费。因此，三网合一是现实的需求，也是用户的需求，既有利于用户，也有利于运营商。（2）市场竞争的必然趋势。未来信息产业的发展趋势是有线和无线通信的结合，传统电信和计算机网络的结合，电信产业和媒体、金融产业的结合。在这样一个技术背景下，信息产业也正面临着从常规光纤向新一代光纤的转换以及电视机逐步计算机化和计算机逐步电视化。市场竞争的发展促进了电话、计算机、电视三种技术及其产业的融合。（3）基础设施建设的需要。电信终端已逐步趋于智能化、数字化、多媒体化，也就是说，未来家庭的ＰＣ将是计算机与电视机的融合产品，因此三网的融合是用户终端设备融合的要求，也是基础设施建设的需要。由此可见，三网合一是技术发展对传统行业体制提出的挑战，技术、市场、业务的三统一是”三网合一”的实质，这是信息时代对信息网络的基本要求，已经成为世界信息产业发展的历史潮流，不可阻挡。第四章基于HFC的智能小区三网合一的设计方案第四章基于HFC网的智能小区三网合一的设计方案第四章和第五章的位置交换一下每一章应该从奇数页开始第四章和第五章的位置交换一下每一章应该从奇数页开始4.1网络设计的原则衡量一个住宅小区智能化系统的成功与否，并非仅仅取决于智能化系统的多少、系统的先进性或集成度，而是取决于系统的设计和配置是否经济合理并且系统成功运行，系统的使用、管理和维护是否方便，系统或产品的技术是否成熟适用，换句话说，就是如何以最少的投入、最简便的实现途径来换取最大的功效。为了实现上述目标，本设计始终遵循以下原则可行性和适应性。系统要保证技术上的可行性和经济上的可能性、实用性和经济性。系统建设应始终贯彻面向应用，注重实效的方针，坚持实用、经济的原则。先进性和成熟性。系统设计既要采用先进的概念、技术和方法，又要注意结构、设备、工具的相对成熟。不但能反映当今的先进水平，而且具有发展潜力，能保证在未来若干年内占主导地位。开放性和标准性。为了满足系统所选用的技术和设备的协同运行能力，系统投资的长期效应以及系统功能不断扩展的需求，必须追求系统的开放性和标准性。可靠性和稳定性。在考虑技术先进性和开放性的同时，还应从系统结构、技术措施、设备性能、系统管理、厂商技术支持及维修能力等方面着手，确保系统运行的可靠性和稳定性，达到最大的平均无故障时间。安全性和保密性。在系统设计中，既考虑信息资源的充分共享，更要注意信息的保护和隔离，因此系统应分别针对不同的应用和不同的网络通信环境，采取不同的措施，包括系统安全机制、数据存取的权限控制等。可扩展性和易维护性。为了适应系统变化的要求，必须充分考虑以最简便的方法、最低的投资，实现系统的扩展和维护4.2网络设计的目标充分利用双向的ＨＦＣ接入网，配上网络前端设备和终端设备，借助三网资源，将三网有机结合在一起，实现图像、数据、语言传输，使有线电视网可以综合图像、声音和文字信号的传输，综合模拟信号和数字信号的传输。在有线电视综合信息网上除了传输常规及加密的电视节目外，还可以开展快速的Ｉｎｔｅｒnet浏览、丰富多彩的网上娱乐生活、双向证券交易和全新的物业管理，实现小区功能的智能化，其主要表现在：智能物业管理以及安全防务、电子公告社区信息服务系统、视频点播（vod）、网上购物、远程医疗、电子邮件服务、ＩＰ网络电话等。通过采用系统集成方法，逐步建立一个沟通小区内部住户与住户、住户与小区综合服务中心、住户与外部社会的多媒体综合信息交互系统，为住户提供一个安全、舒适、便捷、节能、高效的生活环境，实现以家庭智能化为主的、可持续发展的、具有二十一世纪风范的智能化小区。4.3网络设计的总体概述根据小区的实际需求，以ＨＦＣ构建宽带数字传输网络平台，将整个小区的相关子系统集成为一套高速通信平台，可以实现下行速率高达３６Ｍｂｐｓ，上行速率可达10Mbps的带宽。能充分享用ＶＯＤ视频点播、商业服务、证券交易、网络交谈、网络图书馆、电子银行、收费管理、远程教学等服务。把HFC局端设备（CMTS）放置于小区中心机房，小区机房通过接入双向滤波器将数字信号、语音信号和视频信号分开，通过光纤链路接入有线电视前端设备即射频电视网络的接口。此光纤链路提供了整个小区的宽带出口，给小区提供了视像服务和包括Intenet浏览的宽带信息业务服务。用户端接入Cablemodem使用户开机即上网，能够支持高速数据下载，支持多种宽带多媒体业务，并通过智能数据控制终端对家电、防盗、安防系统进行控制；同时小区物业亦可通过智能数据控制终端对小区进行有效的管理。小区中心机房到各部分（包括住户和小区公共部分）均采用铜轴电缆星型连接，从而构造了一套宽带星型数字化交换网络传输平台。网络结构示意图如下：图４-１基于ＨＦＣ网的智能小区三网合一结构示意图4.4网络设计的总体结构分析4.4.1智能化住宅小区系统的组成由双向HFC网络组成的智能化住宅小区系统，其前端主要分两大部分，即：内部的智能物业管理系统、外部的局域网和Inteinet接入系统。前端所需设备主要有前端控制与管理用的计算机、服务器、路由器、交换机、线缆路由器（HFC网专用）、前端数据调制解调器（CMTS）、宽带变频器－１（HFC网专用）、打印机、电话机、语音卡等。HFC网络部分可采用星型或树枝型拓扑结构，并具有双向传输之功能。智能数据控制终端通过调制解调器不但可实现电视机、计算机、电话机信息的同时传递，还可实现水、电、煤气表的自动抄录等多种功能；并可实现小区的公共智能控制。4.4.2小区双向HFC网络的工作原理设在小区网管中心的HFC前端，将需要传输的信息由计算机通过相应的接口传送到调制解调器，经调制形成ＲＦ信号，通过ＨＦＣ双向网络正向传输到各用户终端。在用户终端，将前端传送来的信息经解调分析后，对相应的功能服务模块发出指令。功能模块通过传感器进行探测，并将探测到的信息经计算机处理后，再经过用户终端的调制器形成ＲＦ信号，经ＨＦＣ网络反向传递到ＩＪ—ｌ｜Ｏ端。在前端，经前端解调器解调出用户终端送来的信息。经前端控制中心计算机对其处理后，决定是否对用户终端作出相应的控制指令。4.5网络设计中的若干体会4.5.1传输体制的确定根据网络实际情况及将来网络发展的需要，本方案光纤下行传输采用以模拟调幅—残留边带滤波一频分复用(AM-VSB)射频信号为传输信号的模拟调幅传输体制。这种体制能直接利用机房前端的模拟调幅残留边带滤波一频分复用标准频道电视信号进行光调制，光接收端输出的电信号不再经过任何变换就能进入同轴电缆传输系统，用户端电视信号能直接供接收。模拟调幅光传输系统对于传输距离在30公里以内的HFC网络来说具有网络组成简单、技术成熟、信号处理程序少、造价低等优点。4.5.1光节点的确定对于光纤网络的覆盖方式和光节点的选择，考虑到目前光缆的价格低于优质同轴电缆，在信号传输质量上优于同轴电缆。光纤到小区时光纤网总造价接近同轴电缆网。所以我们选择了光纤到小区网管中心（即光节点以下最多使用一级干支线放大器，信号经过同轴电缆分配网进入楼道单元，所带用户数在２００－５００户），这样网络的可靠性得到提高，信息的回传也非常畅通。4.5.3光纤网络结构的确定目前的光纤网络拓扑结构主要有环形结构、星形结构、树形结构。对于光纤干线，环形结构可靠性高，对网络有自愈功能，但投资成本大，主要用于大型骨干网。树形结构灵活方便，成本低，但链路种连接有较多的光分支分配器件，使网络可靠性降低，且不能实现双向传输。而星形结构在目前光纤价格较低情况下，即可保持较低的投资成本，又有较高的可靠性，对今后数据传输及多功能开发能方便地应用。所以，我认为网络应采用星形结构。4.5.4同轴网络1)分配网在ＨＦＣ网络，尤其是双向传输系统中，为使光通道部分上下行互不牵连，相对独立，又符合分布实施的原则，且发挥用户电缆分配网络单电缆入户的高性能价格比的优点，不管其网络结构如何，都提倡“光不共芯，电可共缆’’的思路。用户分配网在整个工程中工程质量上、网络维护量占８０％左右，所以分配网是一个巨大工程。其设计合理与否将直接影响到信号的质量及未来的发展，所以在规划分配网时要有可持续发展的眼光，进行有计划的、标准化、规范化建设。干线部分应采用星形结构，光节点至用户的电缆分配网络，应以双星形为主，以保证信号传输质量，提高系统可靠性，同时也有利于信号回传和网络升级改造。在CATV分配网络的工程中，各用户的电平分配历来是一件劳神费力的苦差。单调、繁琐、因环境不同而又变化多端，装后因分支分配器接头多，触发不良引发的故障率之高，令用户和维护人员叫苦不迭。实际上由于用户网络电缆、双向终端存在一定的损耗，分支、分配端口的反向输入电平可提高几个dB。从用户端送入分支口的电平应尽量低。适当降低分支器分支损耗，可使正向电平得以提高，使反向电平相对降低，减轻因器件相互隔离不良引起的串扰，还可以选用隔离度高的双向器件；系统其他各点上的正、反向电平差值也应小于30dB，否则正、反向信号将相互影响。众所周知ＨＦＣ双向网络建设的三大技术难题：汇集噪声、汇集均衡、上行通道的安全性。其中的汇聚均衡主要靠设计来保证。2)终端用户基于ＨＦＣ双向网络的三大技术难题，在终端采用频段分路的方式，有两个作用：可以阻断来自用户端的噪声（实践证明网络噪声80％来自于用户端）通过电视与数据信号的分离来保证网络的汇聚均衡不会因为用户端电视信号的再分配而增加。以下是常用的两种方式：第一种（主要推荐）：在集线器输出线入户处加装频段分路器，利用其频分原理能有效地将用户端的各种噪声隔离。用户端的电视机、终端盒均为普通终端盒。数据接入采用CableModem完成数据交互，如图4-2所示。图４-２频段分路器与普通用户盒组合的入户方式第二种：在集线器输入线入户后，用普通二分器把信号分为两路。其中一路通过网络用户盒接电视机，另一路通过普通终端盒接CableModem。数据接入采用CableModem完成数据交互如图4-3所示。图４-３普通分配器与网络用户盒组合的入户方式第五章三网合一主要技术第五章三网合一主要技术5.1数字用户环路（XDSL）接入技术数字用户线路，是以铜电话线为传输介质的点对点传输技术。XDSL中，“X”代表着不同种类的数字用户线路技术。DSL技术在传统的电话网络（POTS）的用户环路上支持对称和非对称传输模式，解决了经常发生在网络服务供应商和最终用户间的“最后一公里”的传输瓶颈问题。由于电话用户环路已经被大量铺设，如何充分利用现有的铜缆资源，通过铜质双绞线实现高速接入就成为业界的研究重点，因此DSL技术很快就得到重视，并在一些国家和地区得到大量应用。各种数字用户线路技术的不同之处，主要表现在信号的传输速率和距离。ADSL是目前众多DSL技术中较为成熟的一种，其带宽较大、连接简单、投资较小，因此发展很快，目前国内电信部门已推出了ADSL宽带接入服务，而区域性应用更是发展快速，但从技术角度看，ADSL对宽带业务来说只能作为一种过渡性方法。ADSL（非对称数字用户线）是一种通过现有普通电话线为家庭、办公室提供宽带数据传输服务的技术。ADSL即非对称数字信号传送，它能够在现有的铜双绞线，即普通电话线上提供高达8Mbit/ｓ的高速下行速率，（由于ADSL对距离和线路情况十分敏感，随着距离的增加和线路的恶化，速率会受到影响）远高于ISDN速率；而上行速率1Mbit/s，传输距离达3km-5km。ADSL技术的主要特点是可以充分利用现有的铜缆网络（电话线网络），在线路两端加装ADSL设备即可为用户提供高宽带服务。ADSL的另外一个优点在于它可以与普通电话共存于一条电话线上，在～条普通电话线上接听、拨打电话的同时进行ADSL传输而又互不影响。用户通过ADSL接入宽带多媒体信息网与因特网，同时可以收看影视节目，举行一个视频会议，还可以很高的速率下载数据文件，这还不是全部，你还可以在这同一条电话线上使用电话而又不影响以上所说的其它活动。安装ＡＤＳＬ也极其方便快捷，在现有的电话线上安装ＡＤＳＬ，除了在用户端安装ＡＤＳＬ通讯终端外，不用对现有线路作任何改动。使用ADSL，通过一条电话线，以比普通MODEM快一百倍浏览因特网，通过网络学习、娱乐、购物，享受到先进的数据服务如视频会议、视频点播、网上音乐、网上电视、网上MTV的乐趣，已经成为现实。。但双绞线接入网在提供宽带多媒体业务方面提供的带宽资源不能达到三网合一的要求，并且它的传输速率和距离相互制约，从以上分析可以看出，ADSL无法满足三网合一的需求。5.2光纤同轴电缆混合接入网技术HFC是混合光纤/同轴电缆接入网技术的简称。HFC是把光缆敷设到居民小区，然后通过光电转换节点，利用有线电视的同轴电缆网连接到用户，提供综合电信业务的技术。目前可实现的主要业务有：电话、模拟广播电视、数字广播电视、点播电视、数字交互业务等。将电话网、计算机网和CATV网合并在一起构成的ＨＦＣ网，可以提供原来三个网的各种业务，即“三网合一”。ＨＦＣ在干线传输中采用光缆作为媒介，应用副载波复用技术，将多路CATV信号调制到一路光信号上，通过光纤传输，送到光节点设备，电话信号和各种数字信号也通过光纤送到光节点设备，光节点设备是ＨＦＣ接入系统的关键部分，它包括一个模拟线性宽带光接收机，一个下行信号光接收机和一个反向上行信号光发射机，另外还有一个下行信号的射频放大器，光节点设备接收中心局送来的下行光信号，包括各种视频信号和电话信号，进行光电变换，并将电话信号和视频信号合并，光节点设备通过本身的射频放大部分，将这种电信号放大后，送往同轴电缆传给各用户，在上行方面，光节点设备接收同轴电缆支路送来的上行信号，将这些电信号变换成光信号，发往中心局或视频前端的上行光接收机。HFC是宽带接入技术中最先成熟和进入市场的，很适合现阶段大量使用；从长远看，HFC网计划提供的是所谓全业务网（FSN），即以单个网络提供各种类型的模拟和数字业务。用户数可以从500户降到25户，实现光纤到路边。最终用户数可望降到1户，实现光纤到家，提供了一条通向宽带通信的新途径。5.3全光纤（FTTX）接入网技术光纤接入技术实际就是在接入网中全部或部分采用光纤，构成光纤用户环路，或称光纤接入网（OAN），实现宽带接入的一种方案，被写入ITUC．982和G．PONB等标准。根据光网络单元（ONU）的位置，光纤接入网分为光纤到桌面（FTTD）、光纤到户（FTTH）、光纤到路边（FTTC、光纤到大楼（FTTB）、光纤到办公室（ＦＴＴＯ）、光纤到楼层（FTTF）、光纤到小区（FTTZ）等几种类型。其中FTTH将是未来宽带接入网发展的最终形式。基于GPON的FTTH解决方案。GPON是ITU－T在A/BPON之后推出的最新的光接入技术。2001年，FSAN启动了另外一项标准工作，旨在规范工作速率高于1Gbit/s的PON网络（GPON）。GPON除了支持更高的速率，还要以很高的效率支持多种业务，提供丰富的）功能和良好的扩展性。综上所述，就目前的技术成熟度和标准化进度而言，HFC技术是当前实现三网合一的最佳选择。5.4三网合一的关键技术在三网合一的运行过程中，主要需要解决的关键技术出现在这几个方面：接入网技术；大容量、高速度的路由方案及硬件系统；新一代的软件技术；高性能并行计算技术等。1）接入网技术。接入网连接用户端到本地局端或网络节点，它通常由用户传输系统、复用设备、交叉连接设备等部分构成，负责将电信业务透明地传送到用户。接入网问题又称为“最后一公里问题”，也是三网合一的主要难点。现阶段，宽带接入网技术主要有光纤同轴电缆混合（HFC）接入网技术和基于铜线的数字用户环路接入技术及光纤接入技术等。2）宽带传输的问题。骨干网传输的宽带化是三网合一的基础。密集波分复用技术（DWDM）使光纤技术的发展己成熟并走向商品化。现在，以光纤为媒介、以同步数字体系为主体的光纤网成了电信骨干传输网的主流，在普通标准单模光纤上提供4*2.5Gbit/ｓ传输能力的ＷＤＭ系统已经在国内的许多主干线上投入使用；从光纤通信具有的优点以及未来技术的发展趋势看，以DWDM为基础的光通信网络必将在整个骨干网中占主导地位，三网将在此基础上合一。但存在的问题是，较为成熟的DWDM+SDH系统主要是针对语音信号设计的，要能使信息量庞大的视频、数据等信息，尤其是实时性很高的视频信息也能在该系统上快速、高效的传输，同时保证较好的QOS，还有许多问题需要解决。例如：如何保证语音和视频信息的Q