第9章接入网技术7091

第九章接入网技术n接入网概述nV5接口n铜线接入技术n光纤接入技术n混合光纤/同轴接入技术n无线接入技术n以太网接入技术n卫星Internet接入技术n电力线接入技术PLC第一节接入网概述n接入网是整个电信网的一部分，被称为“最后一英里”，由9-1图可以了解它在传统电信网中的位置图9-1传统电信网简单示意图一、接入网的产生n早期，用户终端设备到局端交换机由用户环路（又称用户线）连接，主要由不同规格的铜线电缆组成，随着社会的发展，用户对业务的需求由单一的模拟话音业务逐步转向包括数据、图象和视频在内的多媒体综合数字业务。n由于受传输损耗、带宽和噪声等的影响，这种由传统铜线组成的简单用户环路已不能适应当前网络发展和用户业务的需要，在这种新形势下，各种以接入综合业务为目标的新技术、新思路不断涌现，这些技术的引入增强了传统用户环路的功能，也使之变得更加复杂。用户环路渐渐失去了原来点到点的线路特征，开始表现出交叉连接、复用、传输和管理网的特征。电信网组成示意图n基于电信网的这种发展演变趋势，IT-U正式提出了用户接入网的概念（简称接入网，AN），图9-2给出了目前国际上流行的电信网结构，图9-2二、接入网的定义与定界n1995年7月，ITU-T第13研究组通过的建议G.902对接入网定义如下：接入网是由业务节点接口（SNI）和用户网络接口（UNI）之间的一系列传送实体（如线路设施和传输设施）组成的、为传送电信业务提供所需传送承载能力的实施系统，可经由Q3接口进行配置与管理。n接入网所覆盖的范围可由三个接口定界，如图9-3所示，图9-3三、接入网的接口n接入网作为一种公共设施，其最大功能和最大特点是能够支持多种不同的业务类型，以满足不同用户的多样化要求。n根据电信网的发展趋势，接入网承载的接入业务类型主要有本地交换业务、租用线业务、广播模拟或数字视音频业务、按需分配的数字视频和音频业务等几种。n而从另一个角度来说，接入网的业务又可分为话音、数据、图象通信和多媒体类型。n将上述多种类型的业务接入到核心网需要相应类型接口的支持。接入网主要有三类接口，即用户网络接口、业务节点接口和维护管理接口。1．用户网络接口（UNI）nUNI位于接入网的用户侧，是用户终端设备与接入网之间的接口。UNI分为两种类型，即独享式UNI和共享式UNI。独享式UNI指一个UNI仅能支持一个业务节点，共享式UNI指一个UNI支持多个业务节点的接入。n共享式UNI的连接关系如图9-4所示。图9-4nUNI主要包括POTS模拟电话接口(Z接口)、ISDN基本速率（2B+D）接口、ISDN基群速率接口（30B+D）、模拟租用线2线接口、模拟租用线4线接口、E1接口、话带数据接口V.24及V.35接口、CATV（RF）接口等。2．业务节点接口（SNI）nSNI位于接入网的业务侧，是接入网（AN）与一个业务节点（SN）之间的接口。如果AN-SNI侧和SN-SNI侧不在同一个地方，可以通过透明通道实现远端连接。n不同的接入业务需要通过不同的SNI与接入网连接，为了适应接入网中的多种传输媒质，并向用户提供多种业务的接入，SNI主要支持三种接入：ü仅支持一种专用接入类型。ü可支持多种接入类型，但所有类型支持相同的接入承载能力。ü可支持多种接入类型，且每种接入类型支持不同的接入承载能力。n根据不同的业务需求，需要提供相对应的业务节点接口，使其能与交换机相连。SNI用户接口的演变n从历史发展的角度来看，SNI是由交换机的用户接口演变来的，分为模拟接口（Z接口）和数字接口（V接口）两大类。nZ接口对应于UNI的模拟2线音频接口，可提供普通电话业务或模拟租用线业务。随着接入网的数字化和业务类型的综合化，Z接口将逐渐被V接口所代替。n为了适应接入网内的多种的多种传输媒质和业务类型，V接口经历了从V1到V5接口的发展，V5接口是本地数字交换机数字用户的国际标准，它能同时支持多种接入业务。3．维护管理接口（Q3）nQ3接口是电信管理网（TMN）与电信网各部分相连的标准接口。作为电信网的一部分，接入网的管理也必须符合TMN的策略。n接入网通过Q3接口与TMN相连来来实施TMN对接入网的管理与协调，从而提供用户所需的接入类型及承载能力。n接入网作为整个电信网络的一部分，通过Q3接口纳入TMN的管理范围之内。四、接入网的功能结构n接入网有5个基本功能，分别是用户口功能（UPF）、业务口功能（SPF）、核心功能（CF）、传送功能（TF）和AN系统管理功能（SMF），图9-5给出了各功能之间的相互关系。图9-51．用户口功能（UPF）用户口功能的主要作用是将特定的UNI要求与核心功能和管理功能相匹配，具体包括：nUNI的激活/撤销激活。n处理UNI承载通路及容量。nUNI测试和UPF维护。nA/D转换和信令转换。n管理和控制功能。2．业务口功能（SPF）业务口功能的主要作用是将特定的SNI规约的要求与与公用承载通路相适配，以便核心功能处理，同时负责选择收集有关信息，以便系统管理功能处理。具体功能包括：n终结SNI功能。n将承载通路的需要和即时的管理等需求映射进核心功能。n特定SNI所需的协议映射。nSNI的测试和SPF的维护。n管理和控制功能。3．核心功能（CF）核心功能处于UPF和SPF之间，其主要作用是将个别用户口通路承载要求或业务口承载通路要求与公共承载通路适配，还负责对协议承载通路的处理。具体功能包括：n接入承载通路处理。n承载通路集中。n信令及分组信息的复用。nATM传送承载通路的电路模拟。n管理和控制功能。4．传送功能（TF）传送功能的主要作用是为接入网中不同地点之间公用承载通路的传送提供通道，同时也为所用传输媒质提供适配功能。具体包括：n复用功能。n交叉连接功能（包括疏导和配置）。n管理功能。n物理媒质功能。5．系统管理功能（SMF）接入网（AN）系统管理功能对其它4个功能进行管理，如配置、运行、维护等，同时也负责协调用户终端（通过UNI）和业务节点（通过SNI）的操作功能。具体包括：n配置和控制。n业务协调。n故障检测和指示。n用户信息和性能数据的采集。n安全控制。n协调用户终端和业务节点的操作。n资源管理。五、接入网的特点由于在电信网中的位置和功能不同，，接入网与核心网有着非常明显的差别。主要具有以下特点：（1）具备复用、交叉连接和传输功能，一般不含交换功能。（2）接入业务种类多，业务量密度低。（3）网径大小不一，成本与用户有关。（4）线路施工难度大，设备运行环境恶劣（5）网络拓扑结构多样，组网能力强大。六、接入网的技术分类n接入网研究的重点是围绕用户对话音、数据和视频等多媒体业务需求的不断增长，提供具有经济优势和技术优势的接入技术，满足用户需求。n目前的技术研究现状而言，接入网主要分为有线接入网和无线接入网，Ø有线接入网包括铜线接入网、光纤接入网和混合光纤/同轴电缆接入网；Ø无线接入网包括固定无线接入网和移动接入网；n此外还有以太网接入、卫星Internet接入及新兴的电力线接入。第二节V5接口nV5接口是业务节点接口的一种，是专为接入网(AN)的发展而提出的本地交换机(LE)与接入网之间的接口。该接口不仅把交换机与接入设备之间模拟连接改变为标准化的数字接口连接，解决了过去模拟连接传输性能差、设备费用高、数字业务发展难的问题，而且该接口具有很好的通用性，使接入网与交换机之间能够采用一个自由连接的接口。nV5接口规范包括V5.1接口和V5.2接口。V5.1接口由单个2.048Mb/s链路构成，时隙与业务端口一一对应，不含集线功能；V5.2接口按需可以由1～16个2.048Mb/s链路构成，并支持集线功能，时隙动态分配。一、V5接口的特点V5接口是一个在接入网中适用范围广、标准化程度高的新型数字接口，V5接口的标准化代表了重要的网络演进方向，对于接入网的发展具有巨大影响和深远意义，对于设备的开发应用、各种业务的发展和网络的更新起着重要作用。nV5接口使长期以来封闭的交换机用户接口成为标准化的开放型接口，nV5是规范化的数字接口，n支持PSTN和ISDN的综合接入，使网络更简单有效。二、V5接口支持的业务（1）PSTN业务。（2）ISDN业务。对于ISDN接入，B通路和D通路的承载业务、分组业务和补充业务都不受限制。（3）专线业务。专线业务包括永久租用线、半永久租用线和永久线路能力，可以是模拟用户，也可以是数字用户。其中永久租用线和永久线路能力使用ISDN中的一个或多个B通路，旁通V5接口；半永久租用线使用ISDN中的一个或两个B通路或使用无带外信令的模拟/数字租用线，通过V5接口。三、V5接口的功能描述nV5.2接口的功能特性如图9-6所示，图9-6第三节铜线接入技术n普通用户线由双绞铜线对构成，是为传送300-3400Hz的话音模拟信号设计的，早期采用V.90标准的话带调制解调器（V.90MODEM），上行速率是33.6kbit/s，下行速率是56kbit/s，这几乎接近了香农定理所规定的电话线信道（话带）的理论容量，而这种速率远远不能够满足宽带多媒体信息的传输需求。n为适应对因特网接入的需求，各种DSL（数字用户线）技术应运而生。最先出现的是N-ISDN，它使用2BIQ的线路码，在一对双绞线上双工传送160kbit/s的码流，占用80kHz的频带，传输距离达到6km，如果使用更新、功能更强大的DSP，传输距离还可进一步增加。n为了适应新的形式和需要，出现了多种其它铜线宽带接入技术，实现宽带接入。总结起来，目前流行的铜线接入技术有以下几种：一、高速数字用户线（HDSL）技术nHDSL采用的编码类型为2B1Q码或CAP码，可以利用现有用户电话线缆中的两对来提供全双工的T1/E1信号传输，对于普通0.4-0.6mm线径的用户线路来讲，传输距离可达3-6km，如果线径更粗些，传输距离可接近10km。nHDSL/SDSL技术广泛应用于TDM电信网络的接入上，也用于企业宽带上网应用中。优点是双向对称，速率比较高；缺点是没有标准、费用高。二、非对称数字用户线（ADSL）技术nADSL典型的上行速率为16-640kbps，下行速率为1.544-8.192Mbps，传输距离为3-6km，ADSL是拥有标准的传输业务。ADSL宽带接入可以和普通电话业务共享同一条用户线。实际应用中，ADSL有选线率的问题，一般的选线率在10％左右。另外，ADSL的速率是随着线路长度的增加而减少。由于存在各种限制因素，因此ADSL的实际业务速率在下行512kbps～1Mbps，上行64kbps左右。三、甚高速数字用户线VDSLnVDSL速率大小通常取决于传输线的长度，最大下行速率目前考虑为51Mbps～55Mbps，长度不超过300米，13Mbps以下的速率可传输距离为1.5公里以上。虽然线路速率较ADSL高许多，但是线路长度较短，且应用环境较单纯，不必像ADSL那样面对复杂的应用环境，因此实现起来较ADSL要简单一些，成本也相应会低一些。由于VDSL覆盖的范围比较广，能够覆盖足够的初始用户，初始投资少，也便于设备集中管理，也便于系统扩展。因此，使用VDSL技术的解决方案是适合中国实际情况的宽带接入解决方案。n但VDSL技术方案、标准尚未最后确定。第四节光纤接入技术一、概述n尽管人们采取了多种改进措施来提高双绞铜线对的传输能力，最大限度保护现有投资，但是由于铜线本身存在频带窄、损耗大、维护费用高等固有缺陷，因此从长远角度看，各种铜线接入技术只能接入网发展过程中的临时性过渡措施。而光纤具有频带宽、容量大、损耗小、不易受电磁干扰等突出优点，成为骨干网的主要传输手段。随着技术的发展和光缆、光器件成本的下降，光纤技术将逐步得到更加广泛的应用。n光纤接入技术指在局端与用户之间中采用光纤为主要传输媒质来传送用户信息，泛指本地交换机或远端模块与用户之间采用光纤通信或部分采用光纤通信的系统，又称为光纤用户环路FITL（FiberInTheLoop）。主要优点是支持宽带业务，有效解决宽带网的“瓶径效应”问题，而且传输距离长、质量高