第一章-接入网技术基础

第一章接入网基础第一章接入网基础课程名称：宽带接入网技术上课时间：教材：《宽带接入网技术》张喜云主编课时：54学时参考资料：《宽带接入技术与实践》杨威主编课程特点：第一章接入网基础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CableModem接入技术第六章无线接入技术第一章接入网基础第一章接入网基础1.1电信网1.2接入网概述本章小结习题第一章接入网基础1.1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两大部分。第一章接入网基础硬件传输设备终端设备通信线路4123交换设备第一章接入网基础软件为了保证很好地完成信息传送和交换所必需的一整套协议和标准一般包括电信网的网络结构、信令、协议和接口、接术体制及技术标准第一章接入网基础1.1.2电信网的分类按区域和运营方式公用网专用网按传送的信息类型电话通信网数据通信网按功能结构接入网交换网传输网按覆盖区域局域网广域网城域网按网络作用业务网传送网支撑网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。图1-1电信网的基本组成第一章接入网基础1.2接 入 网 概 述1.2.1接入网的定义在ITU-TG .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-TG .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。第一章接入网基础图1.2接入网示意图主要功能：负责将业务信息透明地传送到用户，即用户通过接入网络的传输可以灵活的接入到不同的业务节点上，其终极目标是实现网络无边界。第一章接入网基础一个例子第一章接入网基础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。第一章接入网基础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V1～V5接口的发展。其中，V1～V4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。第一章接入网基础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。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。第一章接入网基础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所示。第一章接入网基础图1-3接入网的功能结构第一章接入网基础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：①终结UNI功能；②A/D变换和信令转换功能；③UNI的激活与去激活功能；④UNI承载通路/承载能力处理功能；⑤UNI的测试和用户接口的维护、管理和控制功能。第一章接入网基础2)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：①终结SNI功能；②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；③特定SNI所需的协议映射功能；④SNI的测试和SPF的维护、管理和控制功能。第一章接入网基础3)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：①接入承载通路处理功能；②承载通路的集中功能；③信令和分组信息的复用功能；④ATM传送承载通路的电路功能；⑤管理和控制功能。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：①复用功能；②交叉连接功能；③物理媒质功能；④管理功能。第一章接入网基础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：①配置和控制功能；②业务提供的协调功能；③用户信息和性能数据收集功能；④协调UPF和SN的时限管理功能；⑤资源管理功能；⑥故障检测和指示功能；⑦安全控制功能。第一章接入网基础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。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。第一章接入网基础注：用户驻地网（CPN）(CustomerPremisesNetwork)是指用户网络接口(UNI)到用户终端之间的相关网络设施，一般是指用户终端至用户网络接口所包含的机线设备（通常在一个楼房内），由完成通信和控制功能的用户驻地布线系统组成，以使用户终端可以灵活方便地进入接入网。目前属于CPN范围的有4种方式：①普通铜缆双绞线；②同轴电缆；③5类双绞线（UTP5）；④楼内综合布线系统（PDS）(PremisesDistributionSystem)。另外，光纤到户的问题正在积极探索之中。第一章接入网基础2)光纤接入网拓扑结构光纤接入网所采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，所采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。第一章接入网基础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。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几种，如图1- 4所示。第一章接入网基础图1-4接入网的分类第一章接入网基础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Modem。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/s。第一章接入网基础2) 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)。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/s。第一章接入网基础3) 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/s～2.048 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。第一章接入网基础2．有线宽带接入1) xDSL接入技术xDSL技术是指采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Internet高速接入方面应用广泛、技术成熟；VDSL在短距离(0.3～1.5km)内提供高达52 Mb/s的传输速率。第一章接入网基础ADSL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/s。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。第一章接入网基础图1-5ADSL宽带接入网示意图第一章接入网基础2)光纤接入技术光纤接入网采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1-6所示。第一章接入网基础图1-6光纤接入网示意图第一章接入网基础根据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