第1章宽带接入网概述(3h)

接入网技术田慧平2014年4月接入网技术2田慧平信息与通信工程学院通信网技术中心北邮90信箱Tel：6119-8422-605Email：[e-mail]办公室：新科研楼422自我介绍接入网技术课程的主要内容第1章接入网概述第2章接入网中的基础技术第3章铜线接入技术第4章光纤接入技术第5章有线电视接入网第6章无线接入技术第7章新型接入技术3接入网技术考试方式开卷简答题简单计算题自由发挥题平时成绩可以占40％～50％，请做好课堂练习4接入网技术主要参考书籍和文献郭世满等，“宽带接入技术及应用”，北京邮电大学出版社，2006年韦乐平，“接入网”，人民邮电出版社“接入网技术要求――基于以太网技术的宽带接入网”，人民邮电出版社，2001年12月“接入网技术要求――混合光纤同轴电缆网（HFC）”，人民邮电出版社，2000年10月IEEE802.16系列标准IEEE802.11系列标准ITU-TG.983.1、ITU-TG.983.6～8系列标准ITU-TG.984.1～3标准ITU-TG.985标准ITU-TG.992.1～5系列标准陈雪,“无源光网络技术”,2006年,北京邮电大学出版社陈雪等译,“基于以太网的无源光网络”,2007,北邮出版社张民,许进,黄学田,“光以太网”,北京邮电大学出版社,2003年5第1章宽带接入网概述接入网技术本节所涉及的英文缩写7HFC：HybridFiber/Coax光纤同轴混合网PON：PassiveOpticalNetwork无源光网络A-PON：ATM-PONTCP：TransmissionControlProtocol传输控制协议PSTN：PublicSwitchedTelephoneNetwork公众电话交换网ADSL：AsymmetricDigitalSubscriberLoop非对称数字用户环路接入网技术8FTTH：FiberToTheHome光纤到户CPN：CustomerPremisesNetwork用户驻地网AN：AccessNetwork接入网CN：CoreNetwork核心网SNI：ServicesNodeInterface业务节点接口IP：InternetProtocol网际互联协议接入网技术本章内容1.1接入网的产生背景1.2接入网的重要性1.3主要宽带接入技术一览1.4下一代网络中的宽带接入9接入网技术通信网的根本任务实现信息的转移(Transfer)10传输(Transmission)交换(Switch)接入网技术11电信网的组成从网络功能来看，整个电信网分为三个部分：•传送网•交换网•接入网CPNCPN接入网接入网交换网交换网传送网CPN:用户驻地网络接入网技术12网络示意图接入网技术接入网的起源13端局交接箱分线盒用户用户用户引入线配线馈线典型用户环路结构引入线：十几到几十米。最初馈线/主干电缆：大线对数，3~4km。配线/配线电缆：几百米。单一电话业务模式此时还不能称之为接入网。接入网技术14用户环路载波系统（SLC）SubscriberLoopCarrier用户交换机交换机配线架配线架局端机远端机光纤普通电话后来接入网技术15再后来若上游节点出故障，则将是灾难性的打击！OpticalLineTerminalOpticalNetworkUnit终端多样化业务多样化、铜缆被光纤化、线路被网络化。OLT(端局）ONUONUONU光纤光纤光纤接入网的出现接入网技术OLT(端局）ONUONUONU光纤光纤光纤接入网的出现光纤16再后来……接入网技术17OLT20KmNetworkmanagementEthernetWLANInternetATMVOIPMultiservoiceCPEsONUFTTCE1ISDNPRALeasedLinesFRATMIPONUFTTBPSTNISDNATMFRIPROUTERLEASEDLINEUpto32ONUperPON现在……接入网技术本章内容1.1接入网的产生背景1.2接入网的重要性1.3主要宽带接入技术一览1.4下一代网络中的宽带接入18引言：如果打个比喻，我们的网络是什么形状？两头大中间小的网络形状——葫芦形状！接入网技术怎样一个葫芦的形状？从通信与网络界的一些著名定律谈起第一个：梅特卡夫定律（Metcalf’sLaw）由以太网之父RobertMetcalfe提出随着用户数目增加，网络价值呈指数增长。网络容量每13~14个月就会翻番实际的网络容量倍增速度比这个还快。即使在经历过IT业泡沫的破裂，人们仍不能否认网络及其用户的高速发展19接入网技术第二个：摩尔定律（Moore’sLaw）微处理器的速率每18个月翻番而价格减半。20多年来，计算机、电子、光电子和光通信技术飞速发展，这条定律得到了事实证明。现在终端设备的处理速度可达几个Gb/s20接入网技术第三个：光纤定律（FiberLaw）即光传输带宽每9个月翻番这是比摩尔定律速度更快的速度第1代光纤通信系统:45Mb/s,MMF,850nm.第2代光纤通信系统:565Mb/s,MMF,1310nm.第3代光纤通信系统:2.5~10Gb/s,SMF,1310nm.第4代光纤通信系统:10~40Gb/s,SMF,1550nm.21接入网技术感谢WDM&EDFA单波长速率:1.6Tb/s(Nortel)1.76Tb/s(Fujitsu)使用WDM之后10.92Tb/s(273×40Gb/s)(NEC)10.2Tb/s(256×42.7Gb/sPDM/WDM)(Alcatel)22接入网技术商用光波系统的传输能力每年都在翻倍！230.010.11101001000每信道速率(Gb/s)0.11101001000信道数量’77'83'86'87'89'91'93'95'95'96'98'9810Gb/s100Gb/s1Tb/s10Tb/s总容量'01'01100Tb/s光电'03'03Source:H.Kogelnik(Alcatel-Lucent)∙'07接入网技术这么多这么好的技术，这么快的发展，我们的网络本该皆大欢喜24通信网络的圣殿……接入网技术25现实中的通信网络圣殿……网络上一些地段拥塞严重而其它地段大量资源空闲的不合理现象.据统计，网络中典型的资源利用率仅在20～35％[注]。[注]WhitepaperofCaspianNetworksInc.,“TheChallengeofBuildingEfficientNetworks”,我们已经有了超级跑车——高性能PC,PDA,mobile,mp4我们还有高速公路——2.5/10/40Gb/s×n波长的WDM光链路接入网技术速度仍然上不去的原因是——“高速路”的入口太窄！宽带接入环节“十字路口”的交通混乱！网络交换节点在此要讨论的是接入——27接入网技术接入网是通信网络的重要组成是连接亿万用户的最后1km和最初1km，规模庞大接入网投资规模占通信网总投资的40%～60%以上宽带接入的运营收入28接入网技术通信发展的大环境开源节流，讲求投资回报仍是电信业的主旋律但资本市场造成的动荡没有改变电信市场的内在需求，人们没有少打电话，没有少上网，对各种新业务的需求仍然存在，电信服务市场发展良好。例如，中国移动为代表的电信运营商正在大力扩建网络，已经开始在部分农村铺设光纤，甚至在农村地区开设IPTV和可视公用电话等业务。再如，中国电信在部分城市建设和运营FTTH宽待接入业务。29接入网技术接入网成为制约宽带业务的瓶颈301997年8月，美国骨干网上数据业务量第一次与话音业务量相当。接入网技术我国网络业务量变化的趋势国内到国际的数据带宽至少是话音6.6倍省际干线数据带宽至少是话音5倍，流量至少是6倍，过去三年的年增长率260％。省内干线趋势类似，比例略小(至少3-5倍)。各类数据业务年增长率均下降，唯互联网业务继续高速增长，达84%。VoIP占国内长途通话时长53%，增34%。VoIP占国际长途通话时长59%，增44%。31对数据业务的需求迅速增长。接入网技术中国宽带用户数的快速增长32接入网技术接入网是个困难的问题!接入网相对核心网而言，其环境、业务量密度，以及技术手段等均有很大的差别。用户线路在地理上星罗棋布，建设投资比核心网的大得多；在传送内容上是图像等高速数据与语音低速数据并存；在方式上是固定或移动各有需求。此外，接入网的情况相当复杂，已有的体制种类繁多，如电信部门的铜缆话路通信模式、有线电视的同轴电缆单向图像通信模式以及蜂窝通信的移动通信模式等。现今，核心网已逐步形成以光链路为基础的高速信道，国际权威专家把宽带综合信息接入网比做信息高速公路的“最后一公里”，并认为它是信息高速公路中难度最高、耗资最大的一部分，是信息基础建设的“瓶颈”。33接入网技术接入环节是最细小的部分，是瓶颈！接入网成为制约宽带业务的瓶颈好在近年来接入网发展很快！34接入网技术接入网技术发展的动力：市场推动接入网市场规模巨大，一般估计占有50～60%的电信基础设施的投资份额。与用户联系最为紧密，运营商的未来收入主要集中于此。业务提供商同样寄希望于此“救命稻草”35接入网技术36技术发展•数字技术•光纤通信技术•微电子技术•软件技术接入网技术37从产业政策背景看•电信体制改革、竞争引入•1983年对国内开放增值业务和无线业务•1994年联通成立，基础电信引入竞争•1998年信息产业部成立，政企分开，邮电分营•1999年电信重组，形成7家基础电信业务运营商•2000年电信主业实业分离•2002年中国电信重组我国《“十五”计划纲要》中首次明确提出：——“要大力发展高速宽带信息网，重点建设宽带接入网，适时建设第三代移动通信网…”接入网技术38“信息化带动工业化”党的十六大报告提出：“优先发展信息产业，在经济和社会领域广泛应用信息技术，积极发展对经济增长有突破性重大带动作用的高新技术产业，用高新技术和先进适用技术改造传统产业”问题：什么是“信息化”？接入网技术39宽带网建设分为3层：•骨干网•城域网•接入网骨干网相当于城市与城市之间的高速公路城域网相当于城市市区内的道路接入网解决的是将什么样的道路从市区修到每户家门口接入网技术40接入网的一些发展状况(举例)中国：•宽带用户数：亚洲第一•ADSL用户约2000万(占80%的接入方式)•家庭宽带普及率：3%韩国：约70%香港：约50%台湾：40%新加坡：29%英国电信：2004.8.18宽带用户突破300万(91%可行)美国：2004.8.19宽带用户普及率51%(2003年7月38％)(2002年7月11.1％)接入网技术一些统计数据建设成本比较LAN的建设成本：500元/户ADSL的建设成本：1000元/户FTTH的建设成本：8000元/户2005年6月30日，我国上网用户总数突破一亿，为1.03亿人半年增加900万人宽带用户人数首次超过了拨号上网用户人数我国上网计算机总数达到4560万台，比去年同期增长25.6%北京居民上网情况：上网时间与学历、收入成正比研究生每天人均上网时间为96.2分钟，本科生为82.6分钟，高中生为70.4分钟月收入超过5000元以上者每天人均上网时间为103分钟，月收入在3001元至5000元者每天的上网时间为70分钟，月收入在2001元至3000元者每天的上网时间为56分钟41接入网技术韩国数据韩国的宽带普及率如今已经达到75%大部分用户的网络带宽超过5M计划提供的网速可以达到100Mb/s(32美元/月)42接入网技术一些数据2005年第2季度全球DSL端口销售1738万个，比上季度增长25%，全部销售端口中22%为IPDSLAM设备华为，阿尔卡特、UTStarcom居于ADSL市场的前3名2005年1月~5月，国内通信传输设备实现销售收入同比下降30.8%2005年9月6日信产部发出严厉警告：宽带服务成投诉重点广播、电视人口综合覆盖率分别为94.05%、95.29%我国有线电视用户1.15亿收