接入网技术基础概念

D第一章接入网基础J第一章接入网基础J第一章接入网基础J第一章接入网基础课程名称：接入网技术上课时间：周二四1-4节（E101） 科技大学出版社宽带接入网技术张喜云主编西安电子课时:6472学时参考文献C王U克9增*或代血信网络枝术丛书/用户接入网技术与工程 王延尧等著编 人民邮电出版社D第一章接入网基础0目 录第一章接入网基础第二章宽带IP城域网第三章ADSL接入技术第四章FTTx+LAN接入技术第五章Cable Modem接入技术第六章无线接入技术D第一章接入网基础0二*To enrich life through comm un icatio nHUAWGI申寓悽讯圧以?怎眸犬权ZTE中兴D第一章接入网基础第一章接入网基础11电佶网1.2接入网概述本章小结D第一章接入网基础11电信网1.1.1电信网的组成电信如：无线电、电报、电视、电话、数据通信及计算机网 络通信等。电信网一个完整的电信网包括硬件和软件帜大部分。D第一章接入网基础3交换设备通信线路4*D第一章接入网基础数字程控交换机分组交拱机1.1.2电信网的分类按区域和运营方式按传送的信息类型按网络作用公用网专用网 电话通信网 数据通信网业务网支撑网传送网e第一章接入网基础按网络功能分为交换网、传输网和接入网。图1-1所示为按网络功能划分的电信网的基本组成示意 图。CPE；CPN：用户驻地网CPEZ CPN孩心网交换网图11电信网的基本组成12接入网概述1.2.1接入网的定义在ITU-T G .902中，接入网的定义是由业务节点接口 (SNI)和相关用户网络接口 (UNI)之间的一系列传送实体(如 线路与传输设施)所组成的，为电信业务提供所需传送承载 能力的实施系统，如图1-2所示。ITU-T G .902定义的接入网有三类接口，即UNI、SNI 和Q3管理接口。由此三个接口对接入网进行了定界。原则 上，接入网对其所支持的UNI和SNI的类型和数目并不限制。 接入网不解释信令。管理方面经Q3接口与电信管理网相连。o第一章接入网基础子科技丸学出版社西安电子科扌支尢学LE：本地交换机TE：用户终端岀版图1.2接入网示意图D第一章接入网基础弋1.用户网络接口(UNI)接入网的用户侧经由UNI与用户相连，不同的UNI支持 不同的业务，UNI主要包括PSTN模拟电话接口(Z接口)、 ISDN基本速率接口 (BRI)、ISDN基群速率接口 (PRI)和各种 专线接口。D第一章接入网基础弋2.业务节点接口（SNI）接入网的网络侧经由SNI与业务节点相连，SNI同样有 模拟接口 （Z接口）和数字接口 （V接口）。Z接口对应于UNI的 模拟2线音频接口，可提供普通电话业务。随着接入网的数 字化和业务的综合化，Z接口逐渐被V接口取代。V接口经历了VIV5接口的发展。其中，VIV4接口 的标准化程度有限，并且不支持综合业务接入。V5接口是 本地数字交换机与接入网之间开放的、标准的数字接口，支 持多种类型的用户接入，可提供语音、数据、专线等多种业 务，支持接入网提供的业务向综合化方向发展。目前，SNI 普遍采用V5接口。V5接口包括V5.1接口和V5.2接口。每个V5.1接口只提 供1条2.048 Mb/s链路，固定时隙分配，不支持一次群速度 接入，无集线和切换保护功能。每个V5.2接口最多可提供16 条2.048 Mb/s链路，动态时隙分配，支持一次群和租用线业 务，配置数量为偶数，有集线和切换保护功能。e第一章接入网基础3. Q3管理接口Q3管理接口是操作系统(OS)和网络单元(NE)之间的接 口，该接口支持信息传送、管理和控制功能。在接入网中, Q3接口是TMN与接入网设备各个部分相连的标准接口。通 过Q3管理接口来实施TMN对接入网的管理和协调,从而提 供用户所需的接入类型和承载能力。D第一章接入网基础弋1.2.2接入网的结构1. 功能结构接入网有5个基本功能，包括用户接口功能(UPF)、业务接口功能(SPF)、核心功能(CF)、传送功能(TF)和接入网系统管理功能(AN-SMF)。各种功能模块之间的关系如图1-3所Zps oD第一章接入网基础ID第一章接入网基础1111C t r j1匕膿社接入网系统管理功能:111J111 11 1r:1 -；, i 用户接:匸汇-J核心. - 、传送核心-j*-*iL j J业务接1 -1! 11口功能功能功能功能口功能(1IIUNI ISNID第一章接入网基础D第一章接入网基础图13接入网的功能结构D第一章接入网基础D第一章接入网基础D第一章接入网基础弋1) 用户接口功能(UPF)用户接口功能是将特定UNI的要求与核心功能和管理功 能相适配。具体功能有：终结UNI功能；A/D变换和信 令转换功能；UNI的激活与去激活功能；UNI承载通 路/承载能力处理功能；UNI的测试和用户接口的维护、 管理和控制功能。w三一*!ri2) 业务接口功能(SPF)业务接口功能是将特定SNI的要求与公用承载通路相适 配，以便核心功能处理，并选择有关的信息用于AN-SMF的 处理。具体功能有：终结SNI功能；把承载通路要求、 时限管理和运行要求及时映射进核心功能；特定SNI所需 的协议映射功能；SNI的测试和SPF的维护、管理和控制 功能。D第一章接入网基础y3) 核心功能(CF)核心功能处于UPF和SPF之间，承担各个用户接口承载 通路或业务接口承载通路的要求与公用承载通路相适配。核 心功能可以分布在整个接入网内，具体功能有：接入承 载通路处理功能；承载通路的集中功能；信令和分组 信息的复用功能；ATM传送承载通路的电路模拟功能； 管理和控制功能。企三_:*0第一章接入网基础4) 传送功能(TF)传送功能为接入网中不同地点之间公用承载通路的传送 提供通道，同时为相关传输媒质提供适配功能。主要功能有: 复用功能；交叉连接功能；物理媒质功能；管理 功能。D第一章接入网基础弋5) 接入网系统管理功能(AN-SMF)通过Q3接口或中介设备与电信管理网接口，协调接入 网各种功能的提供、运行和维护。具体功能有：配置和 控制功能；业务提供的协调功能；用户信息和性能数 据收集功能；协调UPF和SN的时限管理功能；资源管 理功能；故障检测和指示功能；安全控制功能。D第一章接入网基础弋2. 拓扑结构拓扑结构是指组成网络的各个节点通过某种连接方式互 连后形成的总体物理形态。选择拓扑结构时，一般需要考虑以下几个因素：安装难 易程度；重新配置难易程度，即适应性、灵活性；网络维护 难易程度；系统可靠性；建设费用，即经济性。电信网的基本结构形式主要有网型网、星型网、总线型 网、环型网、树型网等五种。在固定电话网中最常用的拓扑 结构为复合型网，即上级节点以星型网连接到下级节点，上 级节点之间以网型网相连接。0第一章接入网基础由于接入网与核心网的性质和服务对象不同，因此接入 网的拓扑结构与核心网的拓扑结构也有区别，接入网的拓扑 结构对接入网的网络设计、功能配置和可靠性等有重要影响。1) 铜线接入网拓扑结构铜线接入网主要是指基于固定电话网的用户数字线 (xDSL)接入网，其复用系数小。所采用的拓扑结构与固定 电话网的拓扑结构相似，除用户驻地网(CPN)外，也是以网 型、星型和复合型为主。D第一章接入网基础y2) 光纤接入网拓扑结构光纤接入网所釆用的拓扑结构应考虑光纤的特点，其复 用系数大，成本较低，以总线型、星型、环型、树型为其基 本拓扑结构。在实际工作中，还可采用网型、双星型、双环 型、环型/星型等结构。3) HFC接入网拓扑结构HFC接入网是指基于有线电视(CATV)的接入网，所釆 用的拓扑结构以树型为主。4) 无线接入网拓扑结构无线接入网的拓扑结构通常分为两类：无中心拓扑结构 和有中心拓扑结构。D第一章接入网基础y在无中心拓扑结构中，一般所有站点都使用公共的无线 广播信道，并采用相同的协议争用的无线信道，任意两个节 点之间可以直接进行通信。这种结构的优点是组网简单，成 本费用低，网络稳定性好；缺点是当站点增加时，网络服务 质量会降低，网络的布局受到限制。无中心拓扑结构适用于 用户数较少的情况。在有中心拓扑结构中，需要设立中心站点，所有站点对 网络的访问均由其控制。这种结构的优点是当站点增加时， 网络服务质量不会急剧下降，网络的布局受限制小，扩容方 便；缺点是网络的稳定性差，一旦中心站出现故障，网络将 陷入瘫痪，并且中心站点的引入增加了网络成本。N9D第一章接入网基础1.2.3接入网的分类按接入网中所采用传输媒介不同，接入网可分为有线接 入网和无线接入网两大类；按接入网中传输带宽不同，接入 网又分为宽带接入网和窄带接入网两大类。按接入技术不同, 目前常见的接入网类型有以下儿种，如图14所示。w三一*!ri西安电子科扌支丸学出PSTN拨号接入西安Ir有线接入网接 入. 网乜子科技大学出版社窄带?电子科技丸卓出版彳J无线接入网sr西安电子科技大孑 出版社 宽带 、. 耳L4士 4- 4山賦4匚ISDN拨号接入D備接效子科技大学出版社xDSL接入光普紆广行技人子出椒社Cable Modem接入西安电子科技大学出扳社PAS无线市话接入450M无线接入卡出版社多点多信道分布业务(MMDS) 西安电于杆技尤学闿阪社 本地多点分布式业务(LMDS) 无线局域网(WL牺)岳山曲亠图1-4接入网的分类D第一章接入网基础1.有线窄带接入 1) PSTN拨号接入技术PSTN拨号接入是指利用普通电话Modem在PSTN的普通电话线上进行数据信号传送的技术。当上网用户发送数据时, 利用Modem将个人计算机发出的数字信号转化为模拟信号， 通过电话线发送出去；当上网用户接收数据信号时，利用Modem将经电话线送来的模拟信号转化为数字信号提供给个人计算机。PSTN用户拨号接入的基本配置是1对电话相线、1台电脑和1个Modemo PSTN拨号接入技术简单、投资少、周期短、可用性强，但这种接入方式的数据业务和语音业务 不能同时进行，且最高速率只能达56kb/soD第一章接入网基础y2) ISDN拨号接入ISDN拨号接入与PSTN拨号接入类似，其基本配置为1 对电话相线、1台电脑和1个网络终端(NT)o ISDN用户通过 电话线连接到交换机的数字用户模块，在电话线上传输的是 数字信号。ISDN接入在1对电话线上最多可连接8个终端， 可同时为用户提供电话、数据业务和传真业务，速率一般可 达到 128 kb/soD第一章接入网基础y3) DDN接入DDN接入是一种窄带专线接入网络，向用户提供数据 专线服务，可提供永久性和半永久性连接的数字数据传输信 道。DDN提供的数据传输速率可在2.4 kb/s2.048 Mb/s范 围内任选，DDN接入面向各类数据用户，支持多种电信业 务。D第一章接入网基础xU2.有线宽带接入1) xDSL接入技术xDSL技术是指釆用不同调制方式将信息在普通电话线 (双绞铜线)上高速传输的技术，包括：高比特数字用户线 (HDSL)技术、单线对数字用户线(SDSL)技术、非对称(异步) 数字用户线(ADSL)技术、甚高速数字用户线(VDSL)技术 等。其中，ADSL在Intemet高速接入方面应用广泛、技术成 熟；VDSL在短距离(0.31.5 km)内提供高达52 Mb/s的传输 速率。D第一章接入网基础aADSL是目前得到普遍应用的xDSL技术，它的下行通信 速率远远大于上行通信速率,最适用于Internet接入和视频 点播(VOD)等业务。ADSL从局端到用户端的下行和用户端 到局端的上行的标准传输设计能力分别为8 Mb/s和640 kb/so ADSL的下行速率受到传输距离和线路情况的影响，处于比 较理想的线路质量情况下，在2.7 km传输距离时，ADSL的 下行速率能达到8.4 Mb/s左右，而在5500 m传输距离时， ADSL的下行速率就会下降到1.5 Mb/s左右。ADSL宽带接 入网示意图如图1-5所示。D第一章接入网基础局端用户端图15 ADSL宽带接入网示意图D第一章接入网基础2) 光纤接入技术光纤接入网釆用光纤作为传输介质，利用光网络单元(ONU)提供用户侧接口。由于光纤上传送的是光信号，因而 需要在交换局侧利用光线路终端(OLT)进行电/光转换，在用 户侧要利用ONU进行光/电转换，将信息送至用户设备。光 纤接入网示意图如图16所示。w三一*!riD第一章接入网基础图16光纤接入网示意图D第一章接入网基础M根据ONU放置的位置不同，光纤接入网可分为光纤到 大楼(FTTB)、光纤到路边(FTTC)或光纤到小区(FTTZ)、光 纤到户(FTTH)或光纤到办公室(FTTO)等。FTTB与FTTC的 结构相似，区别在于FTTC的ONU放置在路边，而FTTB的 ONU放置在大楼内。FTTH从端局连接到用户家中的ONU全 程使用光纤，容量大，可以及时引入新业务，但成本比较高。 目前常用的光纤接入技术主要采用光纤加金属铜线的技术， 如 FTTx+LAN。3) Cable Modem接入网Cable Modem入网是在混合光纤同轴电缆(HFC)网上 实现宽带接入的技术。将现有的单向模拟CATV网改造为双 向HFC网络，利用频分复用技术和Cable Modem实现话音、 数据和交互式视频等业务的接入。Cable Modem是专门在 CATV网上开发数据通信业务而设计的用户接入设备。Cable Modem入网示意图如图1-7所示。企三_:*D第一章接入网基础图1-7 Cable Modem接入网示意图D第一章接入网基础、仃局端将电信业务和视像业务综合，从前端通过光载波经 光纤馈线网传送至用户侧的光网络单元(ONU)进行光/电转 换，然后经同轴电缆传送至网络接口单元(NIU)。每个NIU 服务于一个家庭，它的作用是将整个电信号分解为电话、数 据、视频信号送达各个相应的终端设备。用户可以利用现有 的电视机而无需外加机顶盒就能接收模拟电视信号。采用FTTC+Cable Modem的组网方式，可以提供交互式 数字视频(SDV)o在SDV中，FTTC和HFC是重叠的，一是 用FTTC来传送所有交换式数字业务，包括话音、图像和视 频；二是用HFC来传送单向模拟视频信号，同时向FTTC的 ONU供电o3. 无线宽带接入技术1) 本地多点分配业务(LMDS)本地多点分配业务(LMDS)是一种双向传输技术，小区 半径一般在5 km左右，其带宽大于1 GHz,主要传送广播 电视、VOD、数据和话音等业务。LMDS体系结构示意图如图1-8所示。D第一章接入网基础图18 LMDS体系结构示意图D第一章接入网基础、仃该系统所用的主要设备完成的任务及容量宽带如下： 设备：基站控制器、基站、接收和发射天线、小区站等 设备。业务：ISDN、B-ISDN、高级双向多媒体服务。 带宽：1 GHz带宽(可分成若干信道)。2) 多路多点分配业务(MMDS)多路多点分配业务(MMDS)是一种单向传输技术，也称 为微波多点分布系统。它可以分配在多个地点，每个小区的 半径随地域而变化，一般在3060 km,其带宽为100 MHz, 主要传送广播电视、数据业务。与LMDS不同，MMDS不易受雨、雷电、风暴那样的外部环 境因素干扰。3) 直播卫星系统(DBS)直播卫星系统(DBS)是一种单向传输系统，即同步卫星 广播系统。由于直播卫星运行在KU频段(12.212.7 GHz), DBS用户可使用较小的抛物面天线接收使用MPEG-2压缩的 150200个数字视频信道，还可以用于接收数据广播。其带 宽为500 MHz,主要传送单向模拟广播电视业务。w三一*!ri1.2.4接入网的特点传统的接入网是以双绞线为主的铜缆接入网。近年来， 接入网技术和接入手段不断更新，出现了铜线接入、光纤接 入、无线接入并行发展的格局。电信接入网与核心网相比有 非常明显的区别，具有以下特点：(1) 接入网结构变化大、网径大小不一。在结构上，核心网结构稳定、规模大、适应新业务的能 力强，而接入网用户类型复杂、结构变化大、规模小、难以 及时满足用户的新业务需求。由于各用户所在位置不同，造 成接入网的网径大小不一。(2) 接入网支持各种不同的业务。在业务上，核心网的主要作用是比特的传送，而接入网的主要作用是实现各种业务的接入，如话音、数据、图像、 多媒体等。(3) 接入网技术可选择性大、组网灵活。在技术上，核心网主要以光纤通信技术为主，传送速度 高、技术可选择性小，而接入网可以选择多种技术，如铜线 接入技术、光纤接入技术、无线接入技术，还可选择混合光 纤同轴电缆(HFC)接入技术等。接入网可根据实际情况提供 环型、星型、总线型、树型、网状、蜂窝状等灵活多样的组 网方式。D第一章接入网基础、曲 /(4) 接入网成本与用户有关、与业务量基本无关。各用户传输距离的不同是造成接入网成本差异的主要原 因，市内用户比偏远地区用户的接入成本要低得多。核心网 的总成本对业务量很敏感，而接入网成本与业务量基本无关。WID第一章接入网基础、仃本章小结电信网是由一定数量的电信节点（包括终端设备和交换 设备）和连接节点的传输链路相互有机地组合在一起，以实 现两个或多个规定电信端点之间信息传输的通信体系。一个 完整的电信网包括硬件和软件两大部分。电信网按区域和运营方式可分为公用通信网和专用通信 网；按传送的信息类型可分为电话通信网和数据通信网；按 网络作用可分为业务网、传送网和支撑网；按网络功能可分 为交换网、传输网和接入网。接入网是由业务节点接口 (SNI)和相关用户网络接口(UN I)之间的一系列传送实体(如线路与传输设施)所组成的。 ITU-T G .902定义的接入网有三类接口，即UNI、SNI和Q3 管理接口。接入网有5个基本功能：用户接口功能(UPF)、业务接口 功能(SPF)、核心功能(CF)、传送功能(TF)、接入网系统管 理功能(AN-SMF)oD第一章接入网基础、仃按接入网中所釆用传输媒介的不同，接入网可分为有线 接入网和无线接入网两大类。按接入网中传输带宽的不同， 接入网又分为宽带接入网和窄带接入网两大类。有线的宽带 接入技术包括xDSL接入技术、光纤接入技术、Cable Modem接入技术；无线的宽带接入技术包括本地多点分配 业务(LMDS)、多路多点分配业务(MMDS)、直播卫星系统 (DBS)oi-i画图并说明电信网按照网络功能划分的组成示意 图。1-2简要说明接入网的定义和相关的接口类型。1-3画图并简要说明接入网的功能结构。1-4简要说明接入网的类型。1-5简述接入网的特点。