电气工程网络与通信-第六章 接入网技术教案

第六章接入网技术主要内容V5接口铜线接入技术光纤接入技术混合光纤/同轴接入技术无线接入技术以太网接入技术卫星INTERNET接入技术电力线接入技术重点内容接入网的定义和定界接入网的功能结构和特点及分类V5接口支持的业务及特点无线接入技术的定义及分类第一节接入网概述一、接入网的产生电信网组成示意图用户驻地网（CPN）指用户终端到用户网络接口（UNI）之间所包含的机线设备，是属于用户自己的网络。核心网包含了交换网和传输网的功能，或者说包含了传输网和中继网的功能。接入网则包含了核心网和用户驻地网之间的所有设备与线路，主要完成交叉连接、复用和传输功能，一般不包括交换功能。核心网CPN接入网CPNTMNQ3Q3Q3UNIUNISNISNI二、接入网的定义与定界1、定义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，可经由管理接口进行配置与管理2、定界TMN接入网业务节点UNIQ3Q3SNI接入网的定界接入网所覆盖的范围可由三个接口定界，即网络侧经用户网络接口（UNI）与业务节点（SN）相连，用户侧经用户网络接口（UNI）与用户相连，管理侧经Q3接口与电信管理网（TMN）相连，通常需经适配再与TMN相连。其中SN是提供业务的实体，是一种可以接入各种交换型或永久连接型电信业务的网络单元，如本地交换机、IP路由器、租用线业务节点或特定配置情况下的视频点播和广播业务点等，而SNI是AN与SN之间的接口。三、接入网的接口1、用户网络接口（UNI）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。UNI主要包括POTS模拟电话接口（Z接口）、ISDN基本速率（2BD）接口、ISDN基群速率接口（30BD）、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V24及V35接口、CATV（RF）接口2、业务接点接口（SNI）SNI位于接入网的业务侧，是接入网（AN）与一个业务接点（SN）之间的接口。SNI主要支持三种接入仅支持一种专用接入类型。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。可支持多种接入类型，但每种接入类型支持不同的接入承载能力。3、维护管理接口（Q3）Q3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。接入网通过Q3接口与TMN相连来实施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。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、接入网的功能结构接入网有五个基本功能，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）AN系统管理功能（SMF）用户口功能（UPF）核心功能（CF）传送功能（TF）核心功能（CF）业务口功能（SPF）SNIUNIQ3接入网的功能结构图1、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（1）UNI的激活/撤销激活。（2）处理UNI承载通路及容量。（3）UNI测试和UPF维护（4）A/D转换和信令转换。（5）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（1）终结SNI功能（2）将承载通路的需要和即时的滚里等需求映射进核心功能。（3）特定SNI所需的协议映射。（4）SNI的测试和SPF的维护。（5）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（1）接入承载通路处理。（2）承载通路集中。（3）信令及分组信息的复用。（4）ATM传送承载通路的电路模拟。（5）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（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）物理媒质功能。5、系统管理功能（SMF）接入网（AN）系统管理功能对其他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（1）配置和控制。（2）业务协调（3）故障检测和指示。（4）用户信息和性能数据的采集。（5）安全控制。（6）协调用户终端和业务节点的操作。（7）资源管理。五、接入网的特点接入网主要有以下特点（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、接入网的技术分类有线接入网铜线接入网、光纤接入网和混合光纤/同轴电缆接入网无线接入网固定无线接入网和移动接入网第二节V5接口V5接口是专为接入网（AN）的发展而提出的本地交换机（LE）与接入网之间的接口。一、V5接口的特点主要表现在以下几个方面（1）V5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，使本地交换机可以和接入网经标准接口任意连接，不受限于某一厂商，也不局限于特定的传输媒质，具有极大的灵活性。（2）V5是规范化的数字接口，允许用户与本地交换机直接以数字方式连接，消除了接入网在用户侧和交换机侧多余的A/D和D/A转换，提高了通信质量，使网络更经济有效。（3）与专为ISDN用户制定的V1V4接口不同，V5接口取代了交换机原有的模拟用户接口、各种专线接口和ISDN用户接口，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（3）专线业务三、V5接口的功能描述承载通路。为ISDNBRA和ISDNPRA用户端口分配B通路或为PSDN用户端的PCM64KB/S通路信息提供双向的传输能力。ISDND通路。为ISDNBRA和ISDNPRA用户端口的D通路提供双向的传输能力。PSDN信令信息。为PSTN用户端口的信令信息提供双向的传输能力。用户端口及公共控制信息。提供ISDN和PSTN每一用户端口状态和V5接口重新启动、同步指配数据等公共控制信息传输能力。2048KB/S链路控制。对2048KB/S链路的帧定位，复帧同步，告警指示和CRC信息进行管理控制。保护协议。在多个2048KB/S链路存在时，支持不同的2048KB/S链路上交换逻辑通路的能力承载通路连接（BCC）协议。用在LE控制下，分配承载通路。定时信息。提供比特传输、字节识别和帧同步必要的定时信息。第三节铜线接入技术一、高速数字用户线（HDSL）技术紧随NISDN之后的是HDSL技术，ANSI（美国国家标准委员会）和ETSI（欧洲电信标准委员会）标准的HDSL采用2B1Q的线路码，通常在两对绞线（ETSI还支持1、3、4对绞线，ANSI还支持3对绞线，来适应不同的传输距离）上双工传输T1（1544KB/S）或E2（2048KB/S）的码流，每个双绞线对的负载是双工768KB/S或1168KB/S。HDSL采用了高效的自适应线路均衡器和全双工回波抵消器，传输距离可达35KM。HDSL的性能远好于传统的T1、E1载波设备，不需要中继，安装简单、维护方便。因此在美国，已不再安装老式的T1载波设备，全部代以HDSL。HDSL还可作为连接蜂窝电话基站和交换机的链路，以及用于线对增容，传输多路话音。安徽省邮电管理局已使用了几十套HDSL设备，效果良好。HDSL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0406MM线径的用户线路来讲，传输距离可达36KM，如果线径更粗些，传输距离可接近10KM。HDSL/SDDL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ADSL技术是一种非对称的宽带接入方式，即用户线的上行速率和下行速率不同，根据用户使用各种多媒体业务的特点，上行速率较低，下行速率则比较高，特别适合检索型网络业务。ADSL典型的上行速率为16640KB/S，下行速率为15448192MB/S，传输距离为36公里。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512KB/S1MB/S，上行64KB/S左右。三、甚高速数字用户线（VDSL）技术在国外，尤其在美国，FTTC（光纤到路边）或FTTB（光纤到大楼）的最后一段ONU（光纤网络单元）到用户端的接入方案，即VDSL的实现方案有许多种，这些方案的支持者各抒己见，都希望自己的方案能成为正式的标准。ANSI、ETSI和DAVIC争相制定自己的标准，这一标准之争还将会继续下去。VDSL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5155MB/S，长度不超过300M，13MB/S以下的速率可传输距离为15KM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，初始投资较少，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我国实际情况的宽带接入解决方案。但VDSL技术方案、标准尚未最后确定。高速铜线/缆接入将是未来研究的一个热点。它以其优良的性能价格比必将获得广泛的应用。决定它在以后发展的主要因素有标准的制定、高速的DSP、各种高速接入方式的市场需求。这三个因素将直接影响它的价格。尤其是基于VDSL的SDV系统以其卓越的容量、性能、支持多种业务的能力和易于升级成全光网的特性，成为今后宽带接入网发展的一大反向。分析家认为SDV具有比HFC更多的优点，将成为传输交互式多媒体业务的最佳选择，尽管现在业务不多，但由于SDV能将视像节目、高速INTERNET接入及语音集成在一起，其增长潜力非常强。第四节光纤接入技术一、概述光纤接入技术指在局端与用户之间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信息，又称光纤用户环路FITL。其主要优点是支持宽带业务，有效解决宽带网的“瓶颈效应”问题，而且传输距离长、质量高、可靠性好，成为未来信息网络的主要基础设施。二、有源与无源光网络接入技术按光分配网ODN中是否含有源设备，光接入网可以分为有源光网络（AON）和无源光网络（PON），前者采用电复用器分路，后者采用光分路器分路。（一）有源光网络（AON）（二）无源光网络（PON）1、基于ATM的无源光网络（APON）2、以太无源光网络（EPON）第五节混合光纤/同轴接入技术一、混合光纤/同轴接入的结构CATV前端模拟射频调制器交换机前端单元模拟射/分支器频混合回传光接收机光发射机回传光接收机光发射机信号分配器远端模块电视机节目源电话数据传真电视信号光纤HFC系统结构二、混合光纤/同轴接入的频谱分配530（42）MHZ是前端与用户间的上行信道，传输语音、数据和信令。50750MHZ最多可提供约110个模拟电视频道，其中550750MHZ也可传送电话、数据、VOD和数字视像广播。三、混合光纤/同轴接入的优缺点HFC的优点成本低；频带较宽；适合当前模拟制式为主体的视频业务及设备市场，用户使用方便；与现有铜线接入网相比，运营、维护费用较低。HFC的缺点取代现存铜线环路的初期投资较大；寿命约为10年；建设周期长；HFC是建立在模拟频分复用基础上的，对数字化发展不利；HFC是CATV网的基础上发展的，要想传输电信业务必须将单向网络改为双向网络；一个光节点只能服务500用户，扩容困难。第六节无线接入技术一、概念无线接入是指从交换节点到用户终端部分或全部采用无线手段接入技术。二、分类根据终端入网方式无线接入技术可以分为移动接入和固定接入两大类。1、移动无线接入高速移动接入。一般包括蜂窝系统、卫星移动通信系统、集群系统等。低速移动接入。一般为PCN（个人通信）的微小区和毫微小区，如CDMA的本地环WALL、PACS、PHS等2、固定无线接入多路多点分配业务（MMDS）直播卫星系统（DBS）本地多点分配业务（LMDS）三、LMDS高速无线“光纤”1、基本概念LMDS是一种固定终端的无线宽带接入系统，用于综合视频、语音和高速数据业务，包括互联网高速数据接入、交互式视频、视频会议、视频点播、实时多媒体文件传输、局域网的远程接入、电话。LMDS的优势由于工作于无线方式，因而架设周期短，起始成本低，投资回报快，网络运行和维护费用省。由于工作于毫米波段，以视距传送，方向性好，外界干扰少，通信质量好。由于基站和用户终端采用模块化设计，因而设备配置灵活，具有良好的扩展性，容易扩充和新增业务。LMDS的不足毫米波只能工作于视距范围，传输距离一般5KM之内。毫米波通信质量受降雨和阻挡衰减影响较大，这主要通过增大发射功率、提高天线高度来补偿。2、系统构成LMDS的系统由基站、用户终端、网管系统和骨干网四部分组成四、宽带无线接入技术的发展各种微波、无线通信领域的先进手段和方法不断引入，各种宽带固定无线接入技术迅速涌现，包括35GHZ频段中宽带无线接入系统、26GHZ频段LMDS系统和无线局域网LAN等。宽带固定无线接入技术的发展趋势是充分利用过去未被开发、或者应用不是很广泛的频率资源，实现尽量高的接入速率；融合微波和有线通信领域成功应用的先进技术，以实现更大的频谱利用率、更丰富的业务接入能力和更灵活的带宽分配方法。1、我国宽带无线接入标准化进程目前已颁布执行了接入网技术要求35GHZ固定无线接入技术规范，并且接入网技术要求本地多点分配系统LMDS技术规范也已完成报批稿2、宽带无线接入技术七大趋势OFDM技术开始兴起多址方式不断充实调制方式向多状态化发展双工方式都可以选择同时支持电路交换与分组交换带宽动态分配业务接口日趋丰富五、无线接入新技术1、WLAN与蓝牙技术（BLUETOOTH）WLAN技术有两大体系一种是IEEE80211协议标准体系，工作于24GHZ；另一种是CEPT制定的HIPERLAN的标准体系，可提供10MB/S的高质量无线接入。HIPERLAN的特点是高速传输、面向连接、支持QOS、自动频率配置、支持小区切换、安全保密、网络与应用无关。系统构成主要是移动终端MT通过接入点AP接入固定通信网络。蓝牙技术是一种短距离无线连接技术，用于提供一个低成本的短距离无线连接解决方案2、无线ATM保证多媒体业务QOSATM应用有两种第一种应用终端是非移动的。第二种应用终端是移动的。无线ATM网络与有线ATM不同一是其信道误码率较高，可达01，对纠错要求高；另一是无线信道为多个移动终端所共享，即要考虑多址接入问题。第七节以太网接入技术目前宽带接入的主要方式有以太网接入、ADSL接入和CABLEMODEM接入三种以太网/高速以太网的传输介质是双绞线、同轴和光纤。目前广泛应用的并且性能价格比最好的是双绞线网络，以太网技术直接在传输介质上传输基带数字信号，在5类线上的传输距离为100M。以太网接入技术是具有中国特色的接入技术。由于中国特殊的民宅大多数非常集中，符合以太网的应用特点。以太网接入技术的优点是技术非常成熟、标准化、平均端口成本低、带宽高、用户端设备成本低；缺点是传输距离短、设备放置过于分