第11章宽带接入网

1、第11章 宽带接入网第11章 宽带接入网 11.1 接入网的基本概念接入网的基本概念 11.2 V5接口接口 11.3 宽带有线接入网技术宽带有线接入网技术 11.4 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术第11章 宽带接入网11.1 接入网的基本概念接入网的基本概念 11.1 接入网的基本概念接入网的基本概念 11.2 V5接口接口 11.3 宽带有线接入网技术宽带有线接入网技术 11.4 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术第11章 宽带接入网 11.1.1 11.1.1 接入网的发展背景接入网的发展背景 20世纪90年代以后，电信网由单一业务的电话网逐步演变为多业务综合网，因此电信网的接入

2、部分必须相应地具备数字化、宽带化、综合化的特征。必须设计一种独立于具体业务网的基础接入平台，它对上层所有业务流都透明传送，我们称这个基础接入平台为接入网。 从电信全网协调发展的角度来看，骨干网已具备了宽带化、综合化的能力，用户侧CPN/CPE的速率也在突飞猛进。接入网已经成为全网带宽的最后瓶颈，接入网的宽带化和IP化将成为本世纪初接入网发展的大趋势。 从技术的角度来看，宽带铜线接入、光纤接入、无线接入等新技术这两年已逐渐成熟，设备成本大大下降，宽带接入网的建设成本和用户的接入成本已降到了一个合理的范围，用户对宽带业务的需求也显著增长，用合理的技术改造旧的用户环路，解决最后一千米的宽带接入问题的

3、时机已经成熟。11.1 11.1 接入网的基本概念接入网的基本概念第11章 宽带接入网图11.1 接入网在电信网中的位置核心网（交换/传输）接入网CPNCPESNIUNI接入网SNICPNCPEUNI第11章 宽带接入网 在标准化方面，ITU-T第13工作组于1995年7月通过了关于接入网框架结构等方面的建议G.902，以及其他一系列相关标准。 接入技术可以分为有线接入技术和无线接入技术两大类，目前向用户提供宽带业务的主要有基于铜线的ADSL技术、光纤技术、基于HFC的Cable Modem及宽带无线等接入方式，而ADSL和光纤两种接入方式占了90%以上。第11章 宽带接入网 11.1.2 1

4、1.1.2 接入网的定义和定界接入网的定义和定界1 1接入网的定义接入网的定义 接入网(AN)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所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，并可通过Q3接口进行配置和管理。 它通常由用户线传输系统、复用设备、数字交叉连接设备和用户网络接口设备组成组成。 主要功能主要功能包括交叉连接、复用、传输，但一般不包括交换功能，并且独立于交换机。第11章 宽带接入网 ITU-T接入网主要设计目标主要设计目标 支持综合业务接入。将接入网从具体的业务网中剥离出来，成为一种独立于具体业务网的基础接入平台，以支持综合业务接入，这有利于

5、降低接入网的建设成本。 开放性、标准化SNI接口。将接入网与本地交换设备之间的SNI接口由专用接口定义为标准化的开放接口。 独立于SN的网络管理系统：该网管系统通过标准化接口连接TMN，由TMN实施对接入网的操作、维护和管理。第11章 宽带接入网2 接入网的定界接入网的定界 接入网覆盖的范围由三个接口界定：接入网覆盖的范围由三个接口界定： 通过通过UNI与用户终端设备相连。与用户终端设备相连。通过通过SNI与位于局端或远端交换模块的业务节点相与位于局端或远端交换模块的业务节点相连。连。通过通过Q3接口与电信管理网（接口与电信管理网（TMN）相连接，并由）相连接，并由电信管理网进行配置和管理。电

6、信管理网进行配置和管理。第11章 宽带接入网 接入网的定界接入网的定界接入网(AN)Q3UNI业务节点(SN)SNIQ3TMN第11章 宽带接入网接入网的一般物理结构接入网的一般物理结构局端设备馈线段业务节点SNI配线段远端设备引入线UNI3 一般物理结构一般物理结构 接入网从物理上可分为馈线段、配线段和引入线段接入网从物理上可分为馈线段、配线段和引入线段。第11章 宽带接入网 连接业务节点和局端设备之间的部分称为连接业务节点和局端设备之间的部分称为馈线段。馈线段。接入网的局端设备可以放在机房内，也可以放在机接入网的局端设备可以放在机房内，也可以放在机房外，如某个小区中心。房外，如某个小区中心

7、。如果局端设备与业务节点放在一起，则一般通过电如果局端设备与业务节点放在一起，则一般通过电接口与业务节点直连；接口与业务节点直连；如果局端设备没有与业务节点放在一起，则馈线段如果局端设备没有与业务节点放在一起，则馈线段一般采用有源光接入技术，如一般采用有源光接入技术，如SDH、PDH等。等。 连接局端设备和远端设备之间的部分称为连接局端设备和远端设备之间的部分称为配线段。配线段。远端设备一般放在马路边、小区中心或用户家中，远端设备一般放在马路边、小区中心或用户家中，局端设备和远端设备之间可采用无源光纤、无线或局端设备和远端设备之间可采用无源光纤、无线或铜线方式传输。铜线方式传输。 引入线引入线

8、部分的传输媒介一般为铜线或无线。部分的传输媒介一般为铜线或无线。第11章 宽带接入网 11.1.3 11.1.3 主要功能和协议参考模型主要功能和协议参考模型1接入网的功能模型接入网的功能模型 接入网的功能结构分为五个基本功能组：用户口功能(UPF)、业务口功能(SPF)、核心功能(CF)、传送功能(TF)和接入网系统管理功能(AN-SMF) 。用户口功能核心功能传送功能核心功能业务口功能接入网系统管理功能UNISNIQ3第11章 宽带接入网1接入网的功能模型接入网的功能模型 1) 用户口功能（UPF）主要作用主要作用：将特定UNI要求与核心功能和管理功能相适配。主要功能主要功能：终接UNI功

9、能、A/D转换和信令转换、UNI的激活与去激活、UNI承载通路/承载能力的处理、UNI的测试。 2) 业务口功能（SPF）主要作用主要作用：将特定SNI规定的要求与公用承载通路相适配以便核心功能处理，也负责选择有关信息以便在管理功能中进行处理。主要功能主要功能：终接SNI功能、将承载通路需要和即时管理及操作需要映射进核心的功能、对特定SNI所需协议进行协议映射，以及SNI测试。第11章 宽带接入网 3) 核心功能（CF）主要作用主要作用：负责将个别用户承载通路或业务口承载通路的要求与公用传送承载通路相适配。核心功能核心功能：接入承载通路的处理、承载通路集中、信令和分组信息的复用、ATM传送承载

10、通路的仿真及管理和控制。可以在接入网内分配。 4) 传送功能（TF）主要作用主要作用：为接入网中不同地点之间公用承载通路的传送提供通道，也为所用传输媒介提供媒介适配功能。主要功能主要功能：复用功能、交叉连接功能、管理功能、物理媒介功能等。第11章 宽带接入网 5) 接入网系统管理功能（AN-SMF）主要作用主要作用：协调接入网内UPF、SPF、CF 和TF的指配、操作和维护，也负责协调用户终端(经UNI)和业务节点(经SNI)的操作功能。主要功能主要功能：配置和控制功能、指配协调功能、故障监测和指示功能、用户信息和性能数据收集功能、安全控制功能、资源管理功能、对UPF和SN协调的即时管理和操作

11、功能。第11章 宽带接入网 2接入网的参考模型接入网的参考模型 接入网的功能结构实际是以ITU-T G.803建议的分层模型为基础的，而分层模型则定义了构成接入网的各实体之间的相互配合关系。接入承载处理功能层AF电路层(CL)通道层(TP)传输媒介层(TM)层管理系统管理接人承载能力要求第11章 宽带接入网 参考模型 传输媒介层（传输媒介层（TM）：）：与具体传输媒介相关，相当于OSI物理层，它可以是铜线系统(xDSL)、光纤接入系统、无线接入系统、混合接入系统等，而具体传输媒介可以是双绞线、光纤、无线或同轴光纤混合方式等。 通道层（通道层（TP）：）：定义通道层接入点之间信息的传递方式，并为

12、电路层提供透明通道（PDH、SDH 、ATM等）。 电路层（电路层（CL）：）：面向电路层接入点之间信息的承载模式，例如电路模式、分组模式、帧中继模式、ATM模式等。 接入承载处理功能（接入承载处理功能（AF）：）：位于电路层之上，主要用于用户承载体、用户信令及控制与管理。第11章 宽带接入网11.1.4 接入网的主要接口接入网的主要接口 1业务节点接口业务节点接口(SNI): AN和SN之间的接口。支持单一接入的SNI： 模拟Z接口，对应于UNI的模拟二线音频接口，可提供模拟电话业务或模拟租用线业务； 数字V接口，主要包括ITU-T定义的V1-V4，其中V1、V3和4仅用于N-ISDN，V2

13、接口虽然可以连接本地或远端数字通信业务，但在具体使用中其通路类型、通路分配方式和信令规范难以达到标准化程度，影响了应用的经济性。支持综合接入的SNI ： V5接口 以ATM为基础支持宽带综合接入的VB5接口，但尚在制定中，还很不完善。第11章 宽带接入网 2用户网络接口用户网络接口(UNI): 用户侧接口接入网经由UNI与用户住宅设备(CPE)或用户驻地网(CPN)相连。 UNI主要有传统模拟电话Z接口、ISDN基本速率接口、ISDN 基群速率接口、ATM 接口、E1接口、以太网接口以及其他接口。 3维护管理接口维护管理接口(Q3)TMN与电信网各部分的标准接口。接入网经Q3接口与电信管理网(

14、TMN)相连，以方便TMN管理功能的实施。 第11章 宽带接入网11.1.5 接入网分类接入网分类 根据宽带接入网采用的传输媒介传输媒介和传输技术传输技术的不同，接入网可两大类：宽带有线接入网技术。主要包括：基于双绞线的xDSL技术基于HFC网(光纤和同轴电缆混合网)的Cable Modem技术光纤接入网技术。宽带无线接入网技术。主要包括：3.5 GHz固定无线接入本地多点分配业务LMDS第11章 宽带接入网第11章 宽带接入网11.2 V511.2 V5接口接口 11.1 接入网的基本概念接入网的基本概念 11.2 V5接口接口 11.3 宽带有线接入网技术宽带有线接入网技术 11.4 宽带

15、无线接入网技术宽带无线接入网技术第11章 宽带接入网11.2 V5 11.2 V5 接接 口口11.2.1 V511.2.1 V5接口概述接口概述 V5的概念最初由美国Bellcore提出，它是专为接入网的发展而提出的本地交换机(LE)和接入网之间的新型数字接口，属于SNI范畴。 V5接口是为了适应接入网范围内多种传输媒介、多种接入配置、多种业务并存的情况而提出的。 根据速率的不同，V5接口分为V5.1和V5.2接口。 ITU-T第13组于1994年以加速程序分别通过了V5.1接口的G.964建议和V5.2 接口的G.965建议。第11章 宽带接入网 V5接口概述接口概述 如果AN-SNI侧和

16、SN-SNI侧不在同一地方，则可以使用V5接口来实现透明远端连接。 V5接口协议规定了AN和LE之间互联的信号物理标准、呼叫控制信息传递协议，使得PSTN/ISDN用户端口终止于AN而不是LE。通过V5接口AN只需完成对用户端业务的提供，呼叫控制功能仍然留给LE完成。 V5接口接口主要优点主要优点:支持AN通过复用/分路手段实现对大量用户信令和业务流更有效的传输；支持通过Q3接口对AN进行网络管理；支持对AN的资源管理和维护；支持用户选择LE；充分有效地利用网络带宽资源。第11章 宽带接入网11.2.2 V511.2.2 V5接口的标准接口的标准V5接口的现行标准有V5.1和V5.2两个：V5

17、.1接口接口由一条2.048 Mb/s链路构成，一般在连接小规模的接入网时使用，时隙与业务端口一一对应，不支持集线功能，不支持用户端口的ISDN基群速率接入，也没有通信链路保护功能。V5.2接口接口按需可以由116个2.048 Mb/s链路构成，用于中大规模的接入网连接。它支持集线功能、时隙动态分配、用户端口的ISDN基群速率接入，可以使用大于E1速率的链路(最高16个E1速率) 。V5.1接口可以看成V5.2接口的子集，V5.1接口可以升级为V5.2接口。第11章 宽带接入网用户电路复用模拟数字 BRI接入网一个 2.048 Mb/s 链路AN侧 SNI用户电路线路集中模拟数字 PRI数字

18、BRILE本地交换机LE侧 SNI(a)LE多个 2.048 Mb/s 链路(116)(b) V5接口连接示意图接口连接示意图图11.6 (a) V5.1接口；(b) V5.2接口第11章 宽带接入网 V5接口支持的业务接口支持的业务1PSTN业务业务支持单个模拟用户的接入。支持PABX的接入，此时支持用户直接拨入功能。2ISDN业务业务V5.1接口支持ISDN-BRI接入，V5.2接口既支持ISDN-BRI接入，又支持ISDN-PRI接入。3专线业务专线业务专线包括永久租用线、半永久租用线和永久线路(PL)，可以是模拟用户，也可以是数字用户。第11章 宽带接入网11.2.3 V511.2.3

19、 V5接口的功能描述接口的功能描述 1V5接口的协议结构接口的协议结构图11.7 V5接口的分层协议结构第11章 宽带接入网1) V51) V5接口的物理层接口的物理层V5接口规定每个2.048 Mb/s链路的电气和物理特性均符合G.703建议的规定，即采用HDB3码。抖动性能符合.823相关要求。5接口可以提供双向比特传输、字节识别和帧同步必要的定时信息。这种定时信息用于LE和接入网之间的同步。V5接口还具有循环冗余检验(CRC)功能。帧结构符合ITU-T建议G.704 和.706中的规定，每个2.048 Mb/s链路由32个时隙组成。 TS0用作帧定位和CRC-4规程 TS15、TS16和

20、TS31可以用作通信通道(通道)，运载PSTN信令信息、控制协议信息、链路控制协议信息、BCC协议信息、保护协议信息以及ISDN D通道信息，并通过指配来分配。 其余时隙可用作承载通道，用来透明传输ISDN用户端口的通道或PSTN用户端口的PCM 64 kb/s信息。第11章 宽带接入网2) V5接口第二层 V5接口的第二层是仅对通道而言的，使用的规程称为LAPV5，其目的是为了允许灵活地将不同的信息流复用到通道上去。 LAPV5分为两个子层：封装功能子层(LAPV5-EF)：用于封装AN和LE间的信息，实现透明传输；数据链路子层(LAPV5-DL)：定义了AN和LE间对等实体的信息交换方式。

21、帧中继子层(AN-FR)：用于支持ISDN D通道信息，各层之间的通信由映射功能完成。第11章 宽带接入网3) V5接口的第三层协议 V5接口的第三层功能是协议处理功能。 V5接口内支持的面向消息的第三层协议有：PSTN协议控制协议(公共控制和用户端口控制)链路控制协议BCC协议保护协议后三个协议仅用于V5.2接口第11章 宽带接入网2V5接口的功能描述接口的功能描述承载通道ISDN D 通道信息PSTN 信令信息公共控制信息链路控制信息*保护信息*承载通路连接*定时信息接入网本地交换局第11章 宽带接入网 (1) 承载通道：为来自ISDN-BRI用户端口分配的B通路或为来自PSTN用户端口的

22、PCM 64 kb/s通道提供双向的传输能力。 (2) ISDN D通道信息：为来自ISDN-BRI和ISDN-PRI用户端口的D通路信息(包括信令，分组型和帧中继型数据)提供双向的传输能力。 (3) PSTN信令信息：为PSTN用户端口的信令信息提供双向的传输能力。 (4) 用户端口控制： 提供每个PSTN和ISDN用户端口状态和控制信息的双向传输能力。 (5) 2048 kb/s链路的控制：2048 kb/s链路的帧定位、复帧定位、告警指示和对CRC信息的管理控制。 (6) 第二层链路的控制：为控制协议、PSTN协议、链路控制协议和承载通路连接(BCC)等第三层协议信息提供双向传输能力。第

23、11章 宽带接入网 (7) 用于支持公共功能的控制：提供V5.2接口系统启动规程，指配数据和重新启动能力的同步应用。 (8) 定时：提供比特传输、字节识别和帧定位必要的定时信息。 (9) 承载通路连接(BCC)协议：用来把一特定2.048 Mb/s链路上的承载通路基于呼叫分配给用户端口。 (10) 业务所需要的多速率连接：应在V5.2接口内的一个2048 kb/s链路上提供。 (11) 链路控制协议：主要用于接口链路的阻塞和解除阻塞。 (12) 保护协议：它的主要作用是在一个2.048 Mb/s链路发生故障时或应系统操作的请求，实现C通道的切换。第11章 宽带接入网11.3 11.3 宽带有线

24、接入网技术宽带有线接入网技术 11.1 接入网的基本概念接入网的基本概念 11.2 V5接口接口 11.3 宽带有线接入网技术宽带有线接入网技术 11.4 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术第11章 宽带接入网11.3 宽带有线接入网技术宽带有线接入网技术有线接入网是使用铜线、光缆和同轴电缆作为传输媒介的接入网，目前主要有铜线接入网、光纤接入网和混合光纤/同轴电缆（HFC）接入网三类。第11章 宽带接入网习惯上将各种基于双绞线的宽带接入技术统称为习惯上将各种基于双绞线的宽带接入技术统称为xDSL。在在XDSL技术中，用户通过非屏蔽铜质双绞线对连技术中，用户通过非屏蔽铜质双绞线对连接到交换机，

25、从而连接到电信网络中。接到交换机，从而连接到电信网络中。几种典型的几种典型的XDSL技术：技术：高比特率数字用户环路（高比特率数字用户环路（HDSL）技术）技术非对称数字用户线（非对称数字用户线（ADSL）技术）技术甚高速率数字用户线（甚高速率数字用户线（VDSL）技术）技术 11.3.1 xDSL接入网接入网第11章 宽带接入网ADSL背景背景 非对称数字用户线(ADSL：Asymmetric Digital Subscriber Line)的提出最初是为了支持基于ATM的VOD视频点播业务。这种服务于VOD的宽带接入技术，应具备上下行不对称的传输能力。自20世纪80年代末期ADSL技术出现

26、后，曾经一度沉寂。 直到20世纪90年代中期，Internet应用由专业领域走向民用，ADSL 作为一种宽带接入技术其传输特点恰好与个人用户和小型企事业用户信息流的特征一致。这样借助于Internet的发展，ADSL不但起死回生，而且从此大规模走向市场，成为目前一种主流的宽带接入技术。 ADSL技术是目前最有活力的一种宽带接入技术，是大多数传统电信运营商从铜线接入到宽带光纤接入的首选过渡技术。第11章 宽带接入网 2工作原理及接入参考模型工作原理及接入参考模型 ADSL技术是一种以普通电话双绞线作为传输媒介，实以普通电话双绞线作为传输媒介，实现高速数据接入的一种技术现高速数据接入的一种技术。

27、最远传输距离可达4 45 km5 km，下行传输速率最高可达68 Mb/s8 Mb/s，上行最高768 kb/s768 kb/s。 为实现普通双绞线上互不干扰的同时执行电话业务与高速数据传输，ADSL采用FDM(FDM(频分复用频分复用) )和离散多音调离散多音调制制(DMT(DMT：Discrete MultitoneDiscrete Multitone) )技术技术。 ADSL采用FDM技术，将双绞线上的可用频带划分为三部分：上行信道频带为25138 kHz，主要用于发送数据和控制信息。下行信道频带为1381104 kHz。传统话音业务仍然占用20 kHz以下的低频段。第11章 宽带接入网

28、ADSL频谱安排参考方案频谱安排参考方案传统电话业务 上行信道下行信道20251381104kHz第11章 宽带接入网ADSL系统接入参考模型系统接入参考模型InternetDSLAM话音分离器双绞线话音分离器PSTNSNI网管系统Z接口ADSL ModemCPEZ接口TelephoneUNI第11章 宽带接入网ADSLADSL系统接入参考模型系统接入参考模型 基于基于ADSLADSL技术的宽带接入网主要由局端设备和用户技术的宽带接入网主要由局端设备和用户端设备组成。包括端设备组成。包括局端设备局端设备DSLAMDSLAM、用户端设备、话、用户端设备、话音分离器、网管系统。音分离器、网管系统。

29、局端设备与用户端设备完成ADSL频带的传输、调制解调，局端设备还完成多路ADSL 信号的复用，并与骨干网相连。话音分离器由高通和低通滤波器组成，其作用是将ADSL频带信号与话音频带信号合路与分路。这样，ADSL的高速数据业务与话音业务就可以互不干扰。第11章 宽带接入网3 3应用领域及特点应用领域及特点应用领域：应用领域：现在主要是个人住宅用户的Internet接入，也可用于远端LAN、小型办公室/企业Internet接入等。主要特点：主要特点：ADSL系统的主要特点是“不对称”。这一特点正好适用于接入网中图像业务和数据业务的固有不对称性。主要的缺点主要的缺点： 较低的传输速率限制了高等级流媒

30、体应用和HDTV等业务的开展。 非对称特性不适于要求数据流收发对称的环境。 由于ADSL设备是面向ATM体制的，因而ADSL/ATM设备成本仍较高。 主要优点主要优点： 可以充分利用现有的铜线网路，设备装、拆方便。主要缺点是容量较小。第11章 宽带接入网4.4.G.lite 为了进一步加快ADSL技术的应用，使得ADSL Modem的使用像传统的话音频带Modem一样简单，将电话线插入即可使用，ITU-T于1998年10月制定了无需分离器的 G.992.2标准，又称G.lite。 G.lite与普通ADSL 的区别：接入速率较低用户端不再有独立的话音分离器(局端还需要) 。G.lite使用的传

31、输频带是25552 kHz，不再需要在用户电缆中传输衰耗大的5521104 kHz 频带，因而传输距离得到延长。G.lite Modem价格也低于ADSL Modem第11章 宽带接入网 G.Lite的特点 G.lite 也采用DMT线路编码方式，抗扰性较好，下行速率范围为64 kb/s1.5 Mb/s，上行速率范围为32512 kb/s。 G.lite设备也可同时支持电话、高速数据业务的接入。 同样，由于其上下行速率的不对称性，因此适合用于住宅用户和小型商业用户的Internet 接入。 G.lite 设备相对普通ADSL设备而言，标准化程度高，将来能做到不同厂家的局端和用户端设备相互兼容。

32、第11章 宽带接入网xDSL与与ADSL的比较的比较名称 含义 速率 连接类型 至交换机 的距离/km 应用领域 ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line 下行：1.58 Mb/s；上行：128768 kb/s 非对称方式 36 Internet接入、VOD、远程局域网接入、 交互多媒体 DSL Digital Subscriber Line 128 kb/s 对称方式 5 窄带ISDN BRI接入 HDSL High Data Rate Digital Subscriber Line 2 Mb/s 对称方式 45 窄带 ISDN PRI 接入、LAN/W

33、AN E1接入、专线接入 SDSL Single Line Digital Subscriber Line 2 Mb/s 对称方式 34 同HDSL， 但只需一对双绞线 VDSL V ery High Data Rate Digital Subscriber Line 下行：1352 Mb/s；上行：1.52.3 Mb/s 非对称方式 0.31.5 支持全部ADSL 应用，还支持HDTV 第11章 宽带接入网 11.3.2 11.3.2 光纤接入网光纤接入网1背景背景 光纤接入网指采用光纤传输技术的接入网，一般指本本地交换机与用户之间采用光纤或部分采用光纤通信的地交换机与用户之间采用光纤或部分

34、采用光纤通信的接入系统。接入系统。 按照用户端的光网络单元(ONU)放置的位置不同又划分为FTTC(光纤到路边)、FTTB(光纤到楼)、FTTH(光纤到户)等等。因此光纤接入网又称为FTTxFTTx接入网接入网。 目前基于FTTx的接入网已成为宽带接入网络的研究、开发和标准化的重点，并将成为未来接入网的核心技术。第11章 宽带接入网(1)(1)光纤接入网的参考配置光纤接入网的参考配置 光纤接入网一般由局端的光线路终端光纤接入网一般由局端的光线路终端(OLT)(OLT)、用户端的光网络单元、用户端的光网络单元(ONU)(ONU)以及光配线网以及光配线网(ODN)(ODN)和光纤组成。和光纤组成。

35、OLTOLT：具有光电转换、传输复用、数字交叉连接及管理维护等具有光电转换、传输复用、数字交叉连接及管理维护等功能，实现接入网到功能，实现接入网到SNSN的连接。的连接。ONUONU：具有光电转换、传输复用等功能，实现与用户端设备的具有光电转换、传输复用等功能，实现与用户端设备的连接。连接。ODNODN：具有光功率分配、复用具有光功率分配、复用/ /分路、滤波等功能，为分路、滤波等功能，为OLTOLT和和ONUONU提供传输手段。提供传输手段。SNV 参考点OLTODNONUONUa 参考点T 参考点SNI网管系统R/S(光发送/接收参考点)R/S(光发送/接收参考点)UNIAF第11章 宽带

36、接入网(2)光接入网的类型光接入网的类型一般按照ODN采用的技术光网络可分为两类： 有源光网络有源光网络(AON：Active Optical Network)：指光配线网ODN含有有源器件(电子器件、电子电源)的光网络。 无源光网络无源光网络(PON ：Passive Optical Network)：指ODN不含有任何电子器件及电子电源，ODN全部由光分路器(Splitter)等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。注：在光纤接入网中，OLT及ONU仍是有源的。由于PON具有可避免电磁和雷电影响，设备投资和维护成本低的优点，在接入网中很受欢迎。第11章 宽带接入网PON的接入结构的接入结

37、构ONUONUInternetPSTNATM/FROLTSNIPONSplitterFTTHFTTBSplitterSplitterONUNTFTTC第11章 宽带接入网（3）光纤接入网的特点）光纤接入网的特点 光纤接入网具有容量大，损耗低，防电磁光纤接入网具有容量大，损耗低，防电磁能力强等优点，随着技术的进步，其成本最终能力强等优点，随着技术的进步，其成本最终可以肯定也会低于铜线接入技术。但就目前而可以肯定也会低于铜线接入技术。但就目前而言，成本仍然是主要障碍，因此在光纤接入网言，成本仍然是主要障碍，因此在光纤接入网实现中，实现中，ODN设备主要采用无源光器件，网络设备主要采用无源光器件，网

38、络结构主要采用点到多点方式。结构主要采用点到多点方式。第11章 宽带接入网1APONATM与PON技术相结合的APON最初由FSAN集团(Full Service Access Network Group)于1995年提出，它被认为是一个理想的解决方案，因为PON可以提供理论上无限的带宽，并降低了接入设备的复杂度和成本，而ATM技术当时是公认的提供综合业务的最佳方式，并保证QoS。APON的ITU-T的相关标准是G.983。基于APON的光纤接入网，是指在是指在OLTOLT与与ONUONU之间的之间的ODNODN中采用中采用ATM ATM PONPON技术技术。APON的主要设备包括局端的OL

39、T、用户端的ONU、位于ODN的无源光分路器，以及光纤。APON的主要特点是： 无源光分路器与ONU之间构成点对多点的结构(目前典型的是1：64)，使得多个用户可以共享一根光纤的带宽，以降低接入成本和设备复杂度； 采用ATM传输技术，即OLT与ONU之间通过VPI/VCI直接将53字节的ATM信元转换成光信号传递。第11章 宽带接入网(2) APON工作原理工作原理1ONU1TE2ONU2TE3ONU3TE1 2 31 2 31231 2 3无源光分路器53字节ATM信元下行信道: 1550nm, TDMOLT1ONU1TE2ONU2TE3ONU3TE2131 2 3无源光分路器上行信道: 1

40、310nm, TDMAOLT第11章 宽带接入网 下行信道下行信道: APON的下行数据信道使用1550 nm波长。当来自外部网络的数据到达OLT时，OLT采用TDM方式将数据交换至无源光分路器， OLT简单地采用广播方式将下行的ATM信元传给每一个ONU，每个ONU根据业务建立时OLT分配的28bit的VPI/VCI进行ATM信元过滤，接收属于自己的信元。 上行信道：上行信道：APON的上行数据信道使用1310nm波长，采用TDMA方式实现多址接入。由于用户端ONU产生信号是“突发”模式，而不同ONU发出的信号是沿不同路径传输的，因此，它们将不同步地到达OLT。为防止多用户信号碰撞，保证多用

41、户接入的安全性，因此所有的ONU之间发送数据时必须进行同步。第11章 宽带接入网与与ADSLADSL接入方式的比较接入方式的比较 与目前电信网流行的与目前电信网流行的ADSLADSL方式相比，方式相比，APONAPON主要的优势主要的优势在于在于接入带宽更高接入带宽更高，目前可以提供对称方式，目前可以提供对称方式155 Mb/s155 Mb/s或不对称方式或不对称方式622/155 Mb/s622/155 Mb/s接入速率接入速率(OLT(OLT和和ONUONU之间之间) )。 采用光纤传输技术，采用光纤传输技术，用户的接入距离几乎没有限制用户的接入距离几乎没有限制。 同时与同时与ADSLAD

42、SL一样，一样，APONAPON也是一个也是一个业务独立的接入技术业务独立的接入技术。第11章 宽带接入网2 2EPONEPON EPON是是Ethernet PON的简写，它是在的简写，它是在ITU-T G.983 APON标准的基础上提出的标准的基础上提出的 。 发展背景：近年来，由于千兆比特Ethernet技术的成熟，和将来10G比特Ethernet标准的推出，以及Ethernet对IP天然的适应性，使得原来传统的局域网交换技术逐渐扩展到广域网和城域网中。目前越来越多的骨干网采用千兆比特IP路由交换机构建，另一方面，Ethernet在CPN中也占据了绝对的统治地位，将ATM延伸到PC桌面

43、已肯定不可能了。在这种背景下，接入网中采用APON，其技术复杂、成本高，而且由于要在WAN/LAN之间进行ATM与IP协议的转换，实现的效率也不高。在接入网中用Ethernet取代ATM，符合未来骨干网IP化的发展趋势，最终形成从骨干网、城域网、接入网到局域网全部基于IP、WDM、Ethernet来实现综合业务宽带网。第11章 宽带接入网1ONUTE2ONUTE3ONUTE123123123123无源光分路器可变长分组，IEEE 802.3 帧格式OLT1ONUTE2ONUTE3ONUTE213123无源光分路器OLTEPON工作原理图第11章 宽带接入网EPON与APON关键区别关键区别：

44、EPON中数据传输采用IEEE 802.3 Ethernet的帧格式，其分组长度可变，最大为1518字节； APON中采用标准的ATM 53字节的定长分组格式。 由于IP分组也是可变长的，最大长度为65 535字节，这就意味着APON承载IP数据流的效率低、开销大。下行信道：下行信道：在EPON中，OLT到ONU的下行数据流采用广播方式发送，OLT将来自骨干网的数据转换成可变长的IEEE 802.3 Ethernet帧格式，发往ODN, 光分路器以广播方式将所有帧发给每一个ONU，ONU根据Ethernet帧头中ONU标识接收属于自己的信息。上行信道：上行信道：ONU到OLT的上行数据流采用T

45、DMA发送，与APON相同，OLT为每个ONU分配一个时隙，周期是2 ms。EPON采用双波长方式实现单纤上的全双工通信，下行信道使用1510 nm波长，上行信道使用1310 nm波长。第11章 宽带接入网 11.3.3 HFC接入网接入网1背景背景光纤和同轴电缆混合网光纤和同轴电缆混合网(HFC：Hybrid Fiber/Coax)。HFC是从传统的有线电视网络发展而来的，进入20世纪90年代后，随着光传输技术的成熟和设备价格的下降，光传输技术逐步进入有线电视分配网，形成HFC网络，但HFC网络只用于模拟电视信号的广播分配业务，浪费了大量的空闲带宽资源。 20世纪90年代中期以后，基于HFC

46、网的Cable Modem技术对有线电视网络公司很具吸引力。1993年初，Bellcore最先提出在HFC上采用Cable Modem技术，同时传输模拟电视信号、数字信息、普通电话信息，即实现一个基于HFC+Cable Modem全业务接入网FSAN。由于CATV在城市很普及，因此该技术是宽带接入技术中最先成熟和进入市场的。 第11章 宽带接入网Cable Modem所谓Cable Modem就是通过有线电视HFC网络实现高速数据访问的接入设备。Cable Modem的通信和普通Modem一样，是数据信号在模拟信道上交互传输的过程。Cable Modem和普通Modem的差异： 普通Modem

47、的传输介质在用户与访问服务器之间是点到点的连接，即用户独享传输介质，而Cable Modem的传输介质是HFC网，将数据信号调制到某个传输带宽与有线电视信号共享介质。 另外，Cable Modem的结构较普通Modem复杂，它由调制解调器、调谐器、加/解密模块、桥接器、网络接口卡、以太网集线器等组成。它的优点是无需拨号上网，不占用电话线，可提供随时在线连接的全天候服务。目前Cable Modem产品有欧、美两大标准体系，DOCSIS是北美标准，DVB/DAVIC是欧洲标准。第11章 宽带接入网 为支持双向数据通信，Cable Modem将同轴带宽分为上行通道和下行通道，其中下行数据通道占用50

48、750 MHz之间的一个6 MHz的频段，一般采用64/256 QAM调制方式，速率可达3040 Mb/s；上行数据通道占用542 MHz之间的一个2003200 kHz的频段，为了有效抑制上行噪音积累，一般采用抗噪声能力较强的QPSK调制方式，速率可达32010 Mb/s，HFC频谱安排参考方案如图11.15所示。第11章 宽带接入网HFC工作原理工作原理 在HFC上利用Cable Modem进行双向数据传输时，须对原有CATV网络进行双向改造，主要包括配线网络带宽要升级到860 MHz以上，网络中使用的信号放大器要换成双向放大器，同时光纤段和用户段也应增加相应设备用于话音和数据通信。 Ca

49、ble Modem采用副载波频分复用方式将各种图像、数据、话音信号调制到相互区分的不同频段上，再经电光转换成光信号，经馈线网光纤传输，到服务区的光节点处，再光电转换成电信号，经同轴电缆传输后，送往相应的用户端Cable Modem，以恢复成图像、数据、话音信号，反方向执行类似的信号调制解调的逆过程。第11章 宽带接入网HFC系统接入参考配置系统接入参考配置 采用采用Cable Modem技术的宽带接入网主要由技术的宽带接入网主要由前前端设备端设备CMTS (Cable Modem Termination System)和和用用户端设备户端设备CM (Cable Modem)构成。构成。 CMT

50、S是一个位于前端的数据交换系统，它负责将来自用户CM的数据转发至不同的业务接口，同时，它也负责接收外部网络到用户群的数据，通过下行数据调制后与有线电视模拟信号混合输出到HFC网络。 用户端CM的基本功能就是将用户上行数字信号调制成542 MHz的信号后以TDMA方式送入HFC网的上行通道，同时，CM还将下行信号解调为数字信号送给用户计算机。第11章 宽带接入网InternetPSTNCATV/VOD光节点分支点分离器光纤馈线段同轴配线段SNI位于远端服务区CMTVPCTelephone用户墙UNICMTSHFC系统接入参考配置系统接入参考配置第11章 宽带接入网HFCHFC系统的频谱分配系统的

51、频谱分配 为支持双向数据通信，Cable Modem将同轴电缆750MHz的通带带宽分为上行通道和下行通道。下行数据通道占用50750 MHz之间的一个6 MHz的频段，一般采用64/256 QAM调制方式，速率可达3040 Mb/s；上行数据通道占用542 MHz之间的一个2003200 kHz的频段，为了有效抑制上行噪音积累，一般采用抗噪声能力较强的QPSK调制方式，速率可达32010 Mb/s。上行信道60 路模拟 CATVVOD、CATV 或其他交互数据业务54250550750 MHz第11章 宽带接入网HFC应用领域及特点应用领域及特点应用领域： 目前HFC系统主要是为住宅用户提供

52、各种宽带业务，如Internet访问、IP电话、视频会议、VOD、远程教育等。 电缆调制解调器没有ADSL技术的严格距离限制，采用Cable Modem在有线电视网上建立数据平台，已成为有线电视公司接入电信业务的首选。优点： HFC系统的传输频带较宽，这是铜线接入无法比拟的；而且系统成本较低。缺点：CMTS与CM的连接是一种总线方式。 Cable Modem用户们是共享带宽的，当多个用户同时接入 Internet时，数据带宽就由这些用户均分，从而速率会下降。 由于共享总线式的接入方式，在进行交互式通信时必须注意安全性和可靠性问题。第11章 宽带接入网11.4 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技

53、术 11.1 接入网的基本概念接入网的基本概念 11.2 V5接口接口 11.3 宽带有线接入网技术宽带有线接入网技术 11.4 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术第11章 宽带接入网11.4 宽带无线接入网技术宽带无线接入网技术 无线接入网是以无线电技术（包括微波、VSAT、蜂窝移动通信、无绳电话等）为传输手段向用户提供各种电信业务，它可以全部或部分地替代有线接入网。 无线接入网分为固定无线接入网和移动接入网两大类。 固定无线接入由于具有建网快、容量大、业务接入灵活等特点，因此成为目前无线通信业最热门的技术之一。 固定无线接入开放的频段主要是3.5 GHz、10.5 GHz、26 GHz、

54、40 GHz等； 目前主流技术有低频段的3.5 GHz固定无线接入和高频段的26 GHz LMDS等方式。第11章 宽带接入网 11.4.1 3.5 GHz固定无线接入固定无线接入背景背景3.5 GHz固定无线接入适合于在业务发展初期进行城域范围的一般覆盖，它可以有效集中大范围内中低速率需求的大量用户。对于新的电信运营商，在缺乏线缆资源、敷设光纤的成本较高、建设周期较长的情况下，如果要快速抢占市场，发展用户，无线接入则是最有效的手段。尤其是对在地理上非常分散的中小容量用户来说，固定无线则是目前可行的主要的接入手段。第11章 宽带接入网 2工作原理及接入参考配置工作原理及接入参考配置 3.5 G

55、Hz固定无线接入系统工作在3.5 GHz频段，是一种点对多点的系统，上行频段为34003430 MHz ，下行频段为35003530 MHz ，可用带宽为30 MHz，上下行链路均采用频分双工方式(FDD)，典型的接入速率为810 Mb/s。 它主要为中小企业、小型办公室和小区住宅用户提供话音、数据、Internet和图像等业务，可以在有限的频带内，将多个用户的业务流汇聚到核心网络。第11章 宽带接入网PCPCPCEthernet switchRouterODUIDU单位用户ODUIDUPC个人用户ODUIDU核心网网管中心BSODUIDUBSODUIDUPC个人用户空中接口RS固定无线接入系

56、统组成图第11章 宽带接入网 3.5 GHz固定无线接入系统构成3.5 GHz固定无线接入系统和其他点对多点无线系统有相似的构成：基站BS、远端站RS和网管系统NMS。特殊情况下基站和远端站之间可以通过接力站进行传输。一般一个城市需要一个或多个基站以类似宏蜂窝的方式组成覆盖整个城区的无线接入网络。 基站基站(BS)：BS从逻辑上又可分为两部分： 中心控制站(CCS)主要汇聚中心射频站的业务和信令数据，并提供至网络侧的接口。 中心射频站(CRS)主要负责对远端站进行覆盖，并提供至中心控制站的接口，主要的物理接口类型有：100 Base-T、STM-1、E1等。中心站一般采用多扇区天线，覆盖远端站

57、，扇区数一般为48，特殊情况下也可多达24扇区。第11章 宽带接入网 远端站远端站(RS)远端站由室外单元(ODU，定向天线、射频单元)和室内单元(IDU，调制解调、业务接口)组成。通常采用口径较小的定向天线，用户端业务接口为各种用户业务提供接口，并完成复用/解复用功能。系统可提供多种类型的用户接口：10 Base-T、100 Base-T、E1、V.35、POTS等，目前常见的业务都可直接接入。远端站可以为中小商业用户提供语音、数据等业务，也可以为住宅小区用户提供宽带数据接入服务。 网管系统：网管系统：完成基站和远端站的设备配置、故障、性能、安全管理以及计费信息的采集，实现系统的集中管理。 第11章 宽带接入网 3.5 GHz固定无线接入系统优缺点固定无线接入系统优缺点 从业务带宽和速率上来看，3.5 GHz固定无线接入系统主要面向