CN1146190C - 基于数字用户环线接入复用设备的接入网系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于数字用户环线接入复用设备(DSLAM)的接入网系统，所述DSLAM设备通过高速上行口与城域骨干网(MAN)相连，其特征在于，所述DSLAM设备通过以太网接口连接小区内部服务器，通过非对称数字用户环线(ADSL)端口连接小区的家庭用户(ATU_R设备)；而所述小区的家庭用户通过系统内部交叉实现与小区内部服务器和管理中心的连接。本发明适用于用户分布集中，服务综合复杂，既具有广域网业务，又具有小区内部业务的信息化智能小区建设。

Description

基于数字用户环线接入复用设备的接入网系统

本发明涉及计算机网络领域，尤其涉及基于数字用户环线接入复用设备(DSLAM)的接入网技术。

所谓接入网是业务提供点与最终用户之间的连接网络。而基于DSLAM的接入网系统是指以数字用户环线接入复用设备(DSLAM)为核心，采用非对称数字用户环线(ADSL)接入技术，通过现有电话线铜缆为用户提供宽带接入的手段。

随着信息技术和计算机技术的不断发展，将有越来越多的家庭通过网络获取信息和资讯，服务也不再单一，而是越来越综合，包括普通电话服务(POTS)、综合数字业务网(ISDN)等普通电信业务；高速上网、远程教育和医疗、视频会议、网上资讯、娱乐、购物等广域信息业务；水电气表的自动抄表、计量、智能家电的远程控制等住宅智能化管理业务；火灾、有害气体等自动报警、小区防盗、楼宇间通话、紧急呼叫等安全管理业务；还包括各种小区内部信息建设，如小区内部信息网站、内部视频业务、内部公告、家政服务信息等。

从信息来源上，上述智能化小区信息服务可分为两种类型，一种是广域网业务，即小区以外的互联网供应商(ISP)提供的互联网(Internet)业务，另一种是小区内部业务，即小区中心机房或物业管理中心提供的内部信息服务、管理和监控等。

当前网络用户的主流宽带业务需求以及相应业务对带宽的需求如表一所示：

宽带数据业务	下行带宽需求	上行带宽需求
			·个人Internet·电子邮件(E-mail)，万维网(www)，新闻组，网上聊天等·分组电话·网上实时广播	14.4Kb/s～1.5Mb/s	14.4Kb/s～128Kb/s
·小型办公室和家庭办公室(SOHO)·企业网接入	14.4Kb/s～1.5Mb/s	14.4Kb/s～384Kb/s
			·桌面多媒体·视频会议·可视电话·分组话音(VOIP)	64Kb/s～1.5Mb/s	64Kb/s～1.5Mb/s
·娱乐：·电视点播(VOD)·高保真音乐欣赏·数字化电视	1.5Mb/s～6.0Mb/s	9.6Kb/s～64Kb/s

                               表一、宽带业务及带宽需求

从表一可以看出，用户需求大都具有如下特点：带宽分布在10Kbps到8Mbps之间，下行带宽比上行带宽大得多。这些特点非常符合非对称数字用户环线(ADSL)的非对称传输的特点，因而在接入网中ADSL技术得到了越来越广泛的应用。

ADSL，即Asymmetric Digital Subscriber Line，是一种非对称的传输技术，通过特定的调制方法，在铜缆上实现高速数据传输。如图1所示是典型的ADSL系统参考模型示意图，图中标出了各参考点，系统参考模型说明如下：

·接入点：宽带数据和窄带数据的汇聚点；

·ATU-C：ADSL在接入点的传输单元；

·ATU R：ADSL在远端的传输单元；

·Splitter：分离高频ADSL信号和低频POTS信号的滤波器；

·PDN：用户侧网络，连接ATU_R和各种应用终端；

·SM：业务模块，完成终端适配功能(如：通过机顶盒提供视频服务)；

·Vc：接入点和网络侧的接口(同步数字系列或同步光网络)；

·B：到业务模块的辅助数据输入通道(如：卫星接收器)。

电信级的ADSL参照ADSL系统模型设计，由三大部分构成，即网管系统(NMS)、局端设备(DSLAM)以及用户终端设备(ATU_R)。国内外多家通信设备供应商均提供DSLAM系统，也有众多的终端设备生产厂商。如图2所示为ADSL接入网系统，在系统中，三部分的功能分别为：-局端设备：完成系统管理、线路接口、业务分复接等功能。其对外主要接口为：

·网管接口：提供带内、带外网管接口。

·公用电话交换网(PSTN)接口：实现POTS业务和数据业务信号的分离；

·ADSL线路接口：和ATU_R之间通过ADSL线路相连接，传送模拟、数据业务；

·SNI接口：提供业务接点接口；

-终端设备：ATU_R，放在用户家里，提供主要功能为：

·业务接口：通过业务接口向用户提供数据业务；

·ADSL线路接口：通过ADSL线路接口和局端设备相连接；

·电话接口：接用户话机；

-网管设备：NMS，完成系统的网络管理功能。

DSLAM系统完成数据业务的接入功能，同时不影响POTS业务功能。从系统角度来看，其业务流如图3所示，从图中可以看出：

·话音业务流程为：用户话机→ATU_R→DSLAM的分离器→PSTN网

·数据业务流程为：用户数据终端→ATU_R  →DSLAM的分离器→DSLAM的ADSL接口功能模块→DSLAM业务分复接模块→宽带网络

在建设非对称数字用户环线(ADSL)智能化小区时，现有的众多DSLAM设备适合于实现高速Internet访问或SOHO等业务应用。但国内的ADSL用户与国外用户有所不同，国内用户往往分布比较集中，例如智能化的ADSL小区建设中，一个小区可能聚集数百甚至上千用户，小区有自己的中心机房和物业管理中心，可以为小区内部的网络用户开展小区内部的VOD、文件服务，开展小区公告牌，发布物业管理信息，或实现三防三表等管理功能，实现小区智能化管理。如果使用现有技术的DSLAM系统来建设ADSL小区，就需要DSLAM以上的设备，如ATM交换机，来实现ADSL用户与小区服务器之间的交叉连接，其实现依赖于上级设备，而且占用广域网带宽，小区内增加或更改所提供的业务时都需要对上级ATM交换机配置进行相应的更改，不利于智能小区建设。对于某些广播业务，由于DSLAM系统仅实现业务的复接和分流，因此广播必须依赖于上级ATM交换机实现，广播信元大量复制，严重沿用传输线路和DSLAM系统内部带宽，效率低下。而且ATM交换机与DSLAM系统相比成本很高。

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，而提供一种基于DSLAM的接入网系统，同时具备ADSL终端用户和多种小区服务器的接入能力，并且能够实现ADSL终端用户与小区服务器的互通的接入网方案。

本发明的目的是这样实现的，一种基于DSLAM的接入网系统，所述DSLAM设备通过高速上行口与城域骨干网(MAN)相连，其特征在于，所述DSLAM设备通过以太网接口连接小区内部服务器，通过ADSL端口连接小区的家庭用户(ATU_R设备)；而所述小区的家庭用户通过系统内部交叉实现与小区内部服务器和管理中心的连接。

其中，所谓以太网是指采用带有冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)介质访问控制方法的总线型局域网。

实施本发明的基于DSLAM的接入网系统，在统一接入设备内部实现ADSL接入和以太网接入，通过以太网接入模块挂接小区服务器，并通过系统内部交叉实现ADSL用户与小区服务器和管理中心的连接，从而可以满足开展各种小区业务的要求，实现智能化小区建设。具有很强的实用性。

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。

图1为现有技术中ADSL系统参考模式图；

图2为现有技术中DSLAM接入网系统的逻辑组成示意图；

图3为图2所示的DSLAM接入网系统的业务流程图；

图4为本发明基于DSLAM的接入网系统的一个实施例的组网应用示意图；

图5为图4所示的DSLAM接入网系统的实现小区模式的系统构成示意图；

图6为图5所示的DSLAM接入网系统的小区模式的外部业务流程图；

图7为图5所示的DSLAM接入网系统的小区模式的内部业务流程图；

图8为图5所示的DSLAM接入网系统的小区模式的广播业务流程图；

图9为图4所示的DSLAM接入网系统的局域网(LAN)接口模块逻辑示意图；

图10为本发明基于DSLAM的接入网系统的一个具体应用的组网示意图。

本发明基于DSLAM的接入网系统适用于用户分布集中，服务综合复杂，既具有广域网业务，又具有小区内部业务的信息化智能小区，利用先进的通信与网络技术、计算机技术、自控技术及智能卡技术等，通过灵活、高带宽的传输网络，实现窄带话音、窄带数据、宽带及小区管理业务，达到住宅管理自动化和小区服务信息化。所述信息化智能小区包括信息接入网、物业管理中心和家庭智能网络三部分，其中，信息接入网是智能化家庭与外界和小区中心之间信息交互的纽带，是智能小区最基础的投资项目之一，利用用户资源完善和提升接入网的技术性能；物业管理中心包括安全防范子系统、信息管理子系统、信息网络子系统；家庭智能网络：包括三防三表、远程遥控、紧急呼救等。本发明通过信息接入平台解决通信网最后一段的接入瓶颈问题，使小区内每个用户通过高速信息接入方式接到相应的业务网，创造一个信息共享、信息协作和电子商务空间。

本发明针对智能化小区建设的实际情况，在DSLAM接入网系统中增加以太网接入功能，并实现内部交叉功能，在DSLAM系统内部实现ADSL用户与以太网接口之间的永久虚通路(PVC)连接，从而实现在同一设备上同时接入大量ADSL用户和小区服务器的功能，使ADSL用户既可以访问Internet等公众数据资源，也可以访问小区内部服务器，从而满足智能化小区建设的需求。

如图4所示，在本发明的一个实施例的ADSL智能小区建设组网中，DSLAM通过高速上行口与城域骨干网相连，在小区内部通过100M以太网接口连接小区内部服务器，对于小区的家庭用户，通过ATU_R设备与DSLAM的ADSL端口相连，小区用户家庭通过智能数字终端(IDT)设备实现各种传感器信息收集和三表数据抄送等功能。用户端设备适合家庭网络布线功能。为智能小区用户提供的业务包括：

·高速访问Internet、E_mail等；

·通过机顶盒提供小区付费视频服务；

·小区物业公告牌；

·小区网上教育；

·小区网上医疗服务；

·小区视频点播(VOD)服务器为住户提供VOD业务；

·小区监控中心提供住户防火、防盗、防有害气体等；

·小区抄表中心为住户提供水、电、煤气等表的抄录。

本发明的DSLAM系统实现小区模式的系统构成如图5所示。由于DSLAM系统中，一个业务框所能支持的用户数量有限，因而往往有级联扩展的需求，主框的系统模块为主复用(MMX)模块，完成业务复接，系统控制等功能，并提供上行接口。主框内可以支持ADSL接口模块，也支持局域网(LAN)接口模块，在小区应用时用于连接小区服务器。主框通过级联扩展模块(SEP)下挂多个从框，实现ADSL用户数扩展。从框的系统模块为从复用(SMX)模块，实现从框的管理和业务连接，并与主框通信。

对于访问Internet的需求，即通常的DSLAM接入网系统外部业务流程如图6所示：在主框，通过MMX、ADSL接口模块建立ATU_R与上行光接口之间的PVC连接；在从框，建立ATU_R与SMX上行接口之间的PVC连接，主框同时建立级联扩展接口与MMX上行接口之间的PVC连接，从而满足小区用户访问Internet的业务需求。

对于小区内部业务，如图7所示，在主框中，通过信元总线(CellBus)实现内部交叉，在ATU_R与LAN端口之间建立PVC连接，从而满足小区用户访问小区服务器的业务需求。

小区模式应用中的业务包括单播业务和广播业务。如图8所示，广播业务通过LAN模块与信元总线广播配合实现。广播业务不直接通过LAN模块实现信元复制，因为这样会占用大量的系统带宽。信元总线支持组播到每个端口组，每个端口组可以任意控制每个组播群，端口组内的两个物理层(PHY)端口的组播需要通过不同优先级的组播来实现，一个组播群不能同时组播到一个端口组的两个PHY，因此需要两个组播群(BG1、BG2)来实现对每个PHY端口的组播，这样就需要LAN模块进行一次复制，形成两个组播群。小区内所有ADSL端口只有一个虚通道标识/虚通路标识(VPI/VCI)值，因此，在ADSL接口模块通过信元总线进行一次VPI/VCI切换，进行单播和广播PVC的汇聚。

如图9所示为小区模式中，LAN接口模块的实现方案。LAN接口模块具有如下特点

·多个10/100M自协商以太网接口，支持多个小区服务器同时接入，为每个服务器提供独立的端口连接；

·对以太网端口支持基于802.1Q的VLAN管理，实现可配置的虚拟网络隔离和访问控制；

·支持多个VLAN和多个PVC连接，支持多用户接入，对每个ADSL用户支持单播和广播PVC；

·实现ATM网络上的RFC1483桥接，实现ATM网络上的以太网透明接入；

·实现五类ATM适配层(AAL5)的分段和重组(SAR)和数据包二层转发；

·支持数据包复制；

·支持网管参数设置、性能监控、故障管理和实时告警处理功能。与现有技术相比，本发明的方案具有以下优点：

(1)实现ADSL终端用户通过内部PVC访问小区服务器功能，在同一设备内满足小区用户访问外部Internet及各种小区内部网络业务、物业管理业务的需求；

(2)通过LAN接入模块和信元总线分级广播实现广播业务，最大限度地提高效率；

(3)LAN接口模块硬件实现AAL5 SAR和数据包转发，执行效率高。

本发明具有很强的实用性。如图10所示为本发明的方案应用于一个具体的智能小区的组网应用示意图，其组网包括以下特点：

·OLT为宽、窄带合一设备；

·具有标准V5.2接口，满足传统业务要求；

·标准STM-A/0C-3C接口和以太网10/100Base-T仿真接口；

·ONU实现宽、窄带业务接入；

·ADSL用户从ONU可以同时虚拟拨号上网和与中心机房联系；

·包含传统POTS、ISDN和CATV业务。

在本应用中，ONU实现DSLAM的小区应用模式，通过快速以太网连接小区中心机房，小区用户即可以访问小区服务器，也可以访问外部各ISP。

Claims (6)

1.一种基于数字用户环线接入复用设备(DSLAM)的接入网系统，所述DSLAM设备通过高速上行口与城域骨干网(MAN)相连，其特征在于，所述DSLAM设备通过以太网接口连接小区内部服务器，通过非对称数字用户环线(ADSL)端口连接小区的家庭用户(ATU_R设备)；而所述小区的家庭用户通过系统内部交叉实现与小区内部服务器和管理中心的连接。

2.根据权利要求1所述的接入网系统，其特征在于，所述小区的家庭用户与小区内部服务器的系统内部交叉是通过信元总线实现的。

3.根据权利要求1或2所述的接入网系统，其特征在于，所述DSLAM接入网系统中，小区模式的业务框采用级联扩展的模式，主框的系统模块为主复用(MMX)模块，完成业务复接，系统控制等功能，并提供上行接口；主框内可以支持ADSL接口模块，也支持局域网(LAN)接口模块，在小区应用时用于连接小区服务器；主框通过级联扩展模块下挂多个从框，从框的系统模块为从复用(SMX)模块，实现从框的管理和业务连接，并与主框通信。

4.根据权利要求3所述的接入网系统，其特征在于，所述接入网系统的小区模式外部业务流程为：在主框，通过MMX、ADSL接口模块建立ATU_R与高速上行接口之间的永久虚通路(PVC)连接；在从框，建立ATU_R与SMX上行接口之间的PVC连接，主框同时建立级联扩展接口与MMX上行接口之间的PVC连接，从而满足小区用户访问互联网的业务需求。

5.根据权利要求3所述的接入网系统，其特征在于，所述接入网系统的小区模式内部业务流程为：在主框，通过信元总线实现内部交叉，在ATU_R与LAN端口之间建立PVC连接。

6.根据权利要求3所述的接入网系统，其特征在于，所述接入网系统的小区模式的广播业务流程为：通过LAN模块进行一次复制，形成两个组播群(BG1，BG2)，通过信元总线的配合实现对每个端口组内的两个物理层(PHY)端口的组播。

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