接入网技术-第一章.ppt

1 接入网技术 闻兆海机械与电子信息学院通信工程系2011年5月 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 2 课程评分方法 总成绩100 平时成绩40 考试成绩60 平时成绩 考勤 作业 实验 参考文献 英 PaulFrance 本地接入网技术 北京 电子工业出版社 2005 7韦乐平 接入网 北京 人民邮电出版社 1997 7YD T1323 2004接入网技术要求 不对称数字用户线 ADSL YD T1475 2006接入网技术要求 基于以太网方式的无源光网络 EPON YD T1636 2007光纤到户 FTTH 体系结构和总体要求YD T1063 2000接入网技术要求 混合光纤同轴电缆网 HFC 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 3 内容提要 铜线接入技术电缆调制解调器接入技术以太网接入技术光纤接入技术无线接入技术接入网接口技术接入网网管技术 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 4 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 5 第一章接入网概述 1 1接入网的基本概念1 2接入网的分类1 3接入网提供的综合接入业务 1 1接入网的基本概念 1 1 1接入网的定义与定界1 接入网的定义从整个电信网的角度 可以将全网划分为公用电信网和用户驻地网 CustomerPremisesNetwork CPN 两大块 其中CPN属用户所有 故通常电信网指公用电信网部分 公用电信网又可划分为三部分 即 长途网 长途端局以上部分 中继网 即长途端局与市话局之间以及市话局之间的部分 和接入网 即端局至用户之间的部分 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 6 按照ITU TG 902的定义 接入网 AN 是由业务节点接口 ServiceNodeInterface SNI 和相关用户网络接口 UserNetworkInterface UNI 之间的一系列传送实体 诸如线路设施和传输设施 所组成的 它是一个为传送电信业务提供所需传送承载能力的实施系统 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 7 图1 1电信网的基本组成 2 接入网的定界接入网所覆盖的范围可由三个接口来定界 即网络侧经由SNI与业务节点 ServiceNode SN 相连 用户侧经由UNI与用户相连 管理方面则经Q3接口与电信管理网 TelecommunicationsManagementNetwork TMN 相连 业务节点 SN 是提供业务的实体 可提供规定业务的业务节点有本地交换机 租用线业务节点或特定配置的点播电视和广播电视业务节点等 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 8 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 9 图1 2接入网的定界 业务节点接口 SNI 是接入网 AN 和业务节点 SN 之间的接口 用户网络接口 UNI 是用户和网络之间的接口 在单个UNI的情况下 ITU T所规定的UNI 包括各种类型的公用电话网和ISDN的UNI 应该用于AN中 以便支持目前所提供的接入类型和业务 接入网与用户间的UNI接口能够支持目前网络所能提供的各种接入类型和业务 但接入网的发展不应限制在现有的业务和接入类型 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 10 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 11 1 1 2接入网的功能结构 1 通用协议参考模型接入网的功能结构是以ITU T建议G 803的分层模型为基础的 利用该分层模型可以对AN内同等层实体间的交互作明确的规定 G 803的分层模型将网络划分为电路层 CircuitLayer CL 传输通道层 TransmissionPathlayer TP 和传输介质层 TransmissionMedialayer TM 其中TM又可以进一步划分为段层和物理媒质层 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 12 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 13 图1 3接入网的通用协议参考模型 根据接入网框架结构和体制要求 接入网的重要特征可归纳为如下几点 1 接入网对于所接入的业务提供承载能力 实现业务的透明传送 2 接入网对用户信令是透明的 除了一些用户信令格式转换外 信令和业务处理的功能依然在业务节点中 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 14 3 接入网的引入不应限制现有的各种接入类型和业务 接入网应通过有限个标准化的接口与业务节点相连 4 接入网有独立于业务节点的网络管理系统 简称网管系统 该网管系统通过标准化接口连接电信管理网 TMN TMN实施对接入网的操作 维护和管理 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 15 2 主要功能如图1 4所示 接入网主要有5项功能 即用户口功能 UserPortFunction UPF 业务口功能 ServicePortFunction SPF 核心功能 CoreFunction CF 传送功能 TransfortFunction TF 和AN系统管理功能 SystemManagementFunction SMF 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 16 1 用户口功能 UPF 1 终结UNI功能 2 A D转换和信令转换 3 UNI的激活 去激活 4 处理UNI承载通路 容量 5 UNI的测试和UPF的维护 6 管理和控制功能 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 17 2 业务口功能 SPF 1 终结SNI功能 2 将承载通路的需要和即时的管理以及操作需要映射进核心功能 3 特定SNI所需要的协议映射 4 SNI的测试和SPF的维护 5 管理和控制功能 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 18 3 核心功能 CF 1 接入承载通路处理 2 承载通路集中 3 信令和分组信息复用 4 ATM传送承载通路的电路模拟 5 管理和控制功能 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 19 4 传送功能 TF 1 复用功能 2 交叉连接功能 包括疏导和配置 3 管理功能 4 物理媒介功能 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 20 5 AN系统管理功能 AN SMF 1 配置和控制 2 指配协调 3 故障检测和指示 4 用户信息和性能数据收集 5 安全控制 6 协调UPF和SN 经SNI 的即时管理和操作功能 7 资源管理 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 21 1 1 3接入网的拓扑结构网络的拓扑结构是指组成网络的物理的或逻辑的布局形状和结构构成 可以进一步分为物理配置结构和逻辑配置结构 物理配置结构指实际网络节点和传输链路的布局或几何排列 反映了网络的物理形状和物理上的连接性 22 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 1 星型结构当涉及通信的所有点中有一个特殊点 即枢纽点 与其他所有点直接相连 而其余点之间不能直接相连时 就构成了星型结构 又称单星型或大星型结构 23 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 2 双星型结构在光纤接入网环境中 将传统电缆接入网的交接箱换成远端节点或远端设备 RemoteNode RemoteTerminal RN RT 将馈线电缆改用光缆后即成为双星型结构 有人称之为分布式星型结构 24 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 3 总线结构 链型或T型结构 当涉及通信的所有点串联起来并使首末两个点开放时就形成了链型结构 当中间各个点可以有上下业务时又称为总线结构 也称为T型结构 如图1 7所示 25 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 4 环型结构当涉及通信的所有点串联起来 而且首尾相连 没有任何点开放时就形成了环型结构 如图1 8所示 26 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 5 树型结构传统的有线电视 CableTeleVision CommunityAntennaTeleVision CATV 网往往采用树型 分支结构 很适于单向广播式业务 27 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 1 2接入网的分类 接入网通常是按其所用传输介质的不同来进行分类的 有线接入 铜线接入网 光纤接入网无线接入 固定无线接入网 移动无线接入网 28 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 1 2 1铜线接入网如图1 10所示的是一个典型的铜线接入网系统 市内铜缆用户环 图中 端局与交接箱之间可以有远端交换模块 RemoteSwitchingUnit RSU 或远端 RemoteTerminal RT 端局本地交换机的主配线架 MainDistributionFrame MDF 经大线径 大对数的馈线电缆 数百 数千对 连至分路点转向不同方向 29 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 由交接箱开始经较小线径较小对数的配线电缆 每组几十对 连至分线盒 由分线盒开始通常是若干单对或双对双绞线直接与用户终端处的网路接口 NetworkInterface NI 相连 用户引入线为用户专用 NI为网络设备和用户设备的分界点 铜线用户环路的作用是把用户话机连接到电话局的交换机上 30 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 1 2 2光纤接入网光纤接入网 或称光接入网 OpticalAccessNetwork OAN 是以光纤为传输介质 并利用光波作为光载波传送信号的接入网 泛指本地交换机或远端交换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 31 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 32 图1 11光纤接入网系统的基本配置 ITU TG 982建议 OLT的作用是为光接入网提供网络侧与本地交换机之间的接口 并经一个或多个ODN与用户侧的ONU通信 ODN为OLT与ONU之间提供光传输手段 其主要功能是完成光信号功率的分配任务 ONU的作用是为光接入网提供直接的或远端的用户侧接口 处于ODN的用户侧 ONU的主要功能是终结来自ODN的光纤 处理光信号 并为多个小企事业用户和居民用户提供业务接口 33 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 1 2 3混合接入网混合接入网是指接入网的传输介质采用光纤和同轴电缆混合组成的 主要有三种方式 即光纤 同轴电缆混合 HFC 方式 交换型数字视像 SwitchedDigitalVideo SDV 方式以及综合数字通信和视像 IntegratedDigitalcommunicationandVideo IDV 方式 34 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 一 光纤 同轴电缆混合 HFC 方式1 HFC系统的组成与原理HFC是有线电视 CATV 网和电话网结合的产物 是目前将光纤逐渐推向用户的一种较经济的方式 35 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 图1 12HFC工作原理 2 HFC技术应用中要考虑的几个方面在HFC上实现双向传输 需要从光纤通道和同轴通道这两方面来考虑 1 从前端到光节点这一段光纤通道中 上行回传可采用空分复用 SDM 和波分复用 WDM 这两种方式 2 从光节点到住户这段同轴电缆通道 其上行回传信号要选择适当的频段 36 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 1 频率搬移方法 比如接往同一光节点的4个分路 每个分路用户回传信号都是5 42MHz时 则除了其中一个分路的频谱为5 42MHz外 其他三个分路频谱可以分别为50 100MHz 100 150MHz和150 200MHz 2 采用CDMA技术 把来自用户的上行频道信号进行码分多址 CDMA 方式扩频编码 使各用户虽然共用5 42MHz频谱 但彼此用相应的不同编码来区分 37 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 二 交换型数字视像 SDV 方式HFC接入网主要是为住宅用户提供视像 以模拟视像业务为主 宽带业务的一种接入网方式 特别适合于单向 模拟的有线电视传送 38 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 图1 14SDV结构原理图 三 综合数字通信和视像 IDV 方式从上面的讨论可知 国际上新开发的SDV技术是将电信 视像数字传输和视像模拟传输综合在一起 这既保持了数字传输质量高的优点 又保留了当前视像以模拟传输的现实情况 还可能适应将来交互式数字化视像发展 并具有交换等多种功能 是一种比较先进和有广泛应用前景的技术 39 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 1 2 4无线接入网无线接入网是以无线电技术 包括移动通信 无绳电话 微波及卫星通信等 为传输手段 连接起端局至用户间的通信网 40 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 一 无线接入网的一般结构由于无线接入技术比传统的有线接入技术提供更多的自由度 因而 无线接入网结构要比传统的有线接入网结构简单得多 下面介绍无线接入网的一般结构 41 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 图1 15标准的固定无线接入本地环结构 移动通信网接入公用固定通信网主要有用户线接入 市话中继线接入和移动电话汇接中心接入三种方式 目前主要采用移动电话汇接中心方式实现移动通信网与固定通信网的连接和联网互通 42 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 43 图1 16典型的移动通信系统结构 二 无线接入代替有线接入的方案如果将无线接入作为代替有线接入的手段 那么根据不同情况 可以分别代替相应有线接入的任何一部分乃至全部 下面分别讨论不同的应用情况 1 代替引入线最保守的应用是用无线接入代替有线接入中的引入线部分 如图1 17所示 44 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 图1 17无线代替引入线的结构 2 代替配线和引入线一种有效的应用是用无线接入代替有线接入中的配线和引入线 如图1 18所示 此时无线基站将设置在传统交接箱的位置 也就是数字环路载波 DLC 系统的远端设备所设置的位置 这种应用方案可以称之为无线DLC 46 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 图1 18无线代替配线和引入线的结构 47 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 3 代替全部有线接入一种更经济的应用是用无线接入代替全部有线接入 即不仅代替配线和引入线 也同样代替馈线电缆段 如图1 19所示 48 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 图1 19无线代替全部有线接入的结构 4 代替部分交换区如果RCSA可以超过单个交换区 似乎没有理由限制RCSA只应用于单个交换区 50 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 1 3接入网提供的综合接入业务 一 普通电话业务 POTS 的接入接入网提供普通电话 PlainOldTelephoneService POTS 接口 它既可支持模拟用户 又可以支持用户交换机的接入 如图1 20所示 同时还支持虚拟用户交换机 Centrex 及CID等新业务 51 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 图1 20POTS业务的接入 52 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 二 综合业务数字网 ISDN 业务的接入接入网提供ISDNBRI 2B D 和ISDNPRI 30B D 接口 如图1 21所示 图1 21综合业务数字网 ISDN 业务的接入 53 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 三 数字数据网络 DDN 专线业务的接入数字数据网络 DigitalDataNetwork DDN 是一个传输速率高 质量好 网络时延小和全透明的数字数据网络 方式一 如图1 22所示 在DDN节点机与OLT之间通过E1接口相连 54 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 图1 22数字数据网 DDN 接入方式一 55 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 方式二 如图1 23所示 利用接入网将DDN节点机提供的2B1Q接口进行延伸 图1 23数字数据网 DDN 接入方式二 56 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 方式三 如图1 24 在DDN节点机与OLT之间通过V 24或V 35接口相连 图1 24数字数据网 DDN 接入方式三 57 中国地质大学 武汉 机械与电子信息学院通信工程系 四 有线电视 CATV 业务的接入随着我国有线电视业务 CATV 的迅速普及 在用户接入网中引入CATV业务势在必行 可通过内置式光发射模块 光接收机模块等构成一个独立的CATV光纤传输系统 同时还将CATV单元纳入集中监控和网