接入网技术概述

接入网技术概述摘要随着社会经济的发展，人们对各种新业务特别是宽带综合业务的需求日益增加，一系列接入网新技术应运而生，其中包括应用较广泛的以现有双绞线为基础的铜缆新技术、混合光纤/同轴(HFC)、网技术和混合光纤/无线接入技术、无线本地环路技术(WLL/DWLL)及以太网到户技术。关键词用户接入网络光纤、无线接入一、接入网的提出随着通信技术迅猛发展，电信业务向综合化、数字化、智能化、宽带化和个人化方向发展，人们对电信业务多样化的需求也不断提高，同时以因特网为代表的新技术革命和电信体制改革，正在深刻地改变传统的电信概念和体系架构。传统电话网将不可避免要过渡到以数据业务特别是IP业务为中心的下一代电信网络。这种下一代电信网的基本特征将是宽带化和IP化。高速先进的交换网、传送网，文明高效的新技术新业务，二者猛烈的冲击着阻碍其畅通的“瓶颈”———接入网。如图1所示：1992年接入网的概念在欧洲被首次提出后，1994年ITU正式采纳接入网这个名词，正式确立接入网在用户网中的位置和传送网、交换网、接入网三者在通信网CPNCPN用户地址网用户地址网用户网用户网交换网交换网传送网接入网接入网图1通信网中接入网的位置中的构成模式。二、接入网的定义、定界、特点为了进一步规范用户网的概念，国际电联(ITU2T)标准部根据近年来通信网的发展演变趋势，提出了接入网的新名词,在其G.963建议中定义接入网(AN)为本地交换机(LE)与用户端设备(CPE)之间实施系统，它可以部份或全部代替传统的用户本地线路网，可含复用、交叉连接和传输功能。1996年4月1日邮电部根据ITU2TG.902295接入网功能框架建议制定YDN005-1996内部标准，该标准提出的接入网定义：接入网由业务节点接口(SNI)和用户网络接口(UNI)之间的一系列传送实体(例如：线路设施和传输设施)组成，为供给电信业务而提供所需传送承载能力实施系统，可经由管理接口(Q3)配置和管理，如图2所示。图2YDN接入网的界定由上可知，接入网为用户网充实了新的内涵,规范了新的界定，接入网与原来的用户网比较主要有如下的特点：1．可提供模拟传输,还具备数字传输；2．可以传输电信号,还可以传输光信号；3．可提供话音和低速数据业务，还能够开展高速、宽带综合业务。4．不仅含有传输功能，而且还具备复用、交叉连接功能。5．由用户网络接口与业务节点接口来界定接入网的位置。三、接入网的基本功能接入网的基本功能概括来说主要有用户接口功能(UPF)、核心功能(CF)、传送功能(TF)、业务端口功能(SPF)、接入网系统管理功能(AN2SMF)五项。接入网功能体系如图3示：图3接入网功能体系1用户接口功能指将用户网络接口UNI的要求适配为核心和管理功能;具体是在接入业务上包括电话、数据、传真、视像和多媒体等窄带和宽带业务,并将这些业务终接、数/模转换、信令变换、激活/去激活、承载通道/能力处理、接口测试、维护及管理控制。2业务端口功能指将业务节点接口SNI的要求适配为公共承载信道,并为在接入网的系统管理中处理选择信息。包括SNI功能的终接、将承载要求、定时管理及操作要求映射进核心功能,并在需要时对特殊SNI协议映射和业务节点接口的测试、端口的维护及管理控制。3核心功能使各个业务端口承载要求和用户接口承载要求适配为公共传送承载。该功能完成根据被要求的协议适配和通过接入网的传送复用进行协议承载处理。主要包括承载通道集线、信令和分组信息复用、为ATM传送承载进行电路仿真和控制、管理功能。核心功能可分散在整个接入网内。4传送功能指为公共承载的传送提供通路并为所用的传输媒介提供媒介适配、完成复用。根据重组和配置的交叉连接、管理、物理媒介等。5系统管理功能对接入网中的用户接口功能、业务端口功能、核心功能、传送功能的指标、操作和维护进行协调,同时,通过业务节点接口对业务网、通过用户网络接口对用户终端的操作功能进行协调。如进行配置和控制、指配协调、故障检测/指示、使用信息和性能数据采集、安全控制、定时精度管理和对用户接口功能操作要求的协调、资源管理等。由于接入网具有这些功能,它可以部分或全部代替传统的用户本地线路网,可含复用、交叉连接和传输功能。其传输媒体具有多样性。可灵活支持各种接入类型和业务。接入网在电路结构上包括N×64kbit/s、(1/N)×64kbit/s分组交换、帧中继、ATM等基本形式;在通道方面有基于64kbit/s通道、基于帧中继通道、基于ATM通道;在传输上概括了双绞线系统、同轴系统、光纤系统和无线系统等用户接入手段。四、接入网的接口技术和接入技术1.接口技术由于光复用技术、交叉连接技术、无源光网络以及数据、图象等新技术新业务在接入网中的应用，同时也导致用户终端和交换机系统发生巨大变化，这些变化集中体现在接入网的界定接口上。接入网依赖于各种接口将各种类型的业务从用户端接入到各个电信业务网。在不同的配置下，入网有不同的接口类型。如图4所示。图4接入网的接口接入网用户侧的用户网络接口(UNI)支持模拟电话、ISDN接入,以及数字/模拟租用线接入。对不同的业务,采用不同的接入方式,对应不同的接口类型，户网络中的Z接口用于传输300～3400Hz模拟音频信号，接口用于传输数据和视频信号,也是ISDN的用户网络接口。接入网业务侧的业务点接口(SNI)将各种用户业务与交换机连接,交换机的用户接口有模拟接口(Z接口)和数字接口(V接口)。为了适应接入网范围内的多种传输媒质、多种接入配置和业务，1994年ITU2T通过了V5接口,V5接口是用数字传输系统和程控交换机结合的新型数字接口,以取代交换机原有的模拟接口和各种专线及ISDN用户接口,为数字技术在接入网的应用提供了新的标准接口。2.接入技术由于接入网涉及现有的窄带业务和未来的宽带业务以及相关的业务网络,因此它将成为近年来包括交换、传输、管理及计算机等各种通信新技术发展的综合体现。接入网采用了空分复用(SDM)、时分复用(TDM)的双向技术和空分多址(SDMA)、时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、码分多址(CDMA)等多址技术。接入技术分为有线接入、无线接入两大类。具体内容见表1。随着光纤传输技术的进步和成本的不断降低,光纤接入网越来越受到电信部门和厂家重视,各种高速可靠的光纤系统,如光纤用户环路(FITL)、数字同步系列(SDH)在接入段中以光纤到路边(FTTC)、光纤到大楼(FTTB)及光纤到用户(FTTH)等形式得到广泛应用。光接入网可分为有源光纤接入(AON)和无源光纤接入(PON)。纤接入网络利用灵活复用器(FlexMux)组成环形和双星型等拓扑结构网络时,业务的分支通过有源的复用设备完成,从而实现FTTC、FTTH等。灵活复用器是ITU2T针对不同接入业务需要不同的接入方式而提出的概念,其核心是交叉连接单元。在64kbit/s速率级上将用户侧任一时隙与集合侧任意时隙交叉连接,在用户侧提供不同的接口板为用户提供所需的业务,集合侧接口板完成复用功能,将分类后的业务通过传输网络连接到相应的服务网上。无源光纤接入网络采用无源光功率分配器和光纤放大器(EDFA),利用时分复用、波分复用、副载波复用传输方式将信息送至用户。由于无源光分配器无需机房,所以无源光网络维护费用很低,而有源光网络具有交叉连接功能,其组网能力较强,一般来说,POH适用于居民用户和小型商业用户,AOH则适用于大中型商业用户。有线接入中,利用现有的大量铜线资源进行进一步开发是接入技术的一个重点,由此产生了高速数字用户环路(HDSL)、不对称数字环路(ADSL)及光纤/铜线混合系统(HFC)等。高速数字用户环路(HDSL)利用2B1Q和CAP编码技术,消除传输线路中的近端串音、脉冲噪声和波形噪声以及线路阻抗不匹配而产生的回波对信号的干扰,从而在现有的一对或几对普通双绞线上全双工的传输2Mbit/s的数字信号,无中继传输距离可达3～5km。高速数字用户环路系统可以充分利用现有的铜线资源实行传输扩容,传输性能接近光纤用户线,误码率低于10-7,加上外围电路,误码率低于10-9,在一定范围内解决部分用户对宽带信号的需求,而且初期投资少、维护方便、使用灵活。缺点是不能传送2Mbit/s上的信息,传输距离不超过5km,传送能力有限。不对称数字用户环路(ADSL)采用离散传输编码和无载波调频、调相技术、在一条线路上提供三条分离频率通道,一条传输话音,另一条用于用户上行数据传输,速率可达348kbit/s,第三条通道为高速的下载链路,速率从1544kbit/s至9Mbit/s。目前一般用6Mbit/s来传送一套MPEGⅡ或4套MPEGI的数字图象信号或INTERNET信号传输,此时传送距离为3～4km。但AD2SL调制解调器存在着相互间兼容性问题,价格也较贵。宽带数字用户环路BDSL又称为VADSL即高速ADSL,可望使上行速率达2Mbit/s,下行数速达52Mbit/s,传输距离达300m。光纤/同轴电缆混合接入(HFC)是基于有线电视(CATV)发展起来的,在干线及馈线部分采用光纤,配线部分采用同轴电缆。规定了5～42MHz为上行频段,45～550MHz为有线电视频段,550MHz以上频率给下行电信、个人通信使用的线路频谱,由业务局汇总业务并将其调制到线路频谱上,变换成光信号传输至光节点还原为电信号。由分配节点把CATV、DATA、信令等分配给同轴电缆用户,并把管理信息和用户上行信息向业务局传送。HFC属于全业务接入系统,可接入电话、数字、模拟广播电视、互交式图象和数据通信等业务,而且成本相对较低。但HFC总的来说,属于模拟系统,存在通话质量差,同轴电缆寿命短的缺点。无线通信因其灵活方便、易于建设而广泛用于通信各个领域,无线接入是指交换节点到用户终端部分或全部采用无线手段,目前已成为接入网中逐渐发展的技术之一。其应用技术主要包括微波一点多址技术、蜂窝技术和微蜂窝技术等。经济的无线接入系统将成为重要的补充手段,但在支持宽带业务方面,无线技术还有待进一步改进。自从ITU2T提出接入网概念后,各国电信部门着眼于现状和未来,综合规划接入网的组网方式、技术和设备选择等问题。目前我国接入网建设刚刚开始,接入网技术标准正在制定,相应的开发和试验也在进行中,规划部门即要综合考虑机线问题,也要适应将来宽带业务发展。为21世纪信息通道向宽带化、综合化、智能化发展打下良好基础。五、建设接入网的策略通信网由传送网、交换网、接入网三部分构成,接入网作为国家通信基础设施的重要组成部份,它的建设涉及到业务市场需求,网络资源配置,建设资金来源,运行维护管理,技术升级策略等多方面因素。因此,我们必须经济合理地统筹规划接入网的建设。1.保护现有资源,开发接入技术当前接入网基本上都是市话铜线电缆,世界上已有用户电缆几十亿公里,它占通信网的投资约1/3,在相当长的一段时间中(至少10年),市话铜线电缆仍将是用户网络中的主要媒质,因此需要提高现有市内通信电缆的水平,改进其性能以满足在用户环路上不断增长的宽带业务的要求,与光缆配合使用,推进接入网技术的发展。2.因地制宜规划,超前战略建设由于我国幅员辽阔,人口众多,各地经济和通信发展很不平衡,因此,对接入网的技术必须从实际出发,因地制宜,统筹规划。这里着重要注意的是对于城市中的新住宅区、新技术开发区、金融贸易区应有战略发展眼光，为避免重复建设,尽可能采用光纤接入技术FTTC，以适应今后新业务发展的需要,迎接信息高速公路的到来奠定基础。3.重视城市多功能宽带网的研究目前城市中的电话普及率逐年提高，而市话局间中继线普遍采用光缆传输，有的地区还采用SDH传输设备,为了充分利用宽带传输网和CATV同轴电视网，电信部门应主动地与广电部门合作,共同建设一个语音、数据、电视三者相结合的混合光纤/同轴网，不仅可以充分利用国家通信网的资源减少重复投资，而且可以提高现有电视的画面质量，并且以较低的价格迅速拓宽网上业务。当前，首要的是以CATV为基础引入光纤接入技术，并逐步把它发展成为多功能的HFC网。4.加