接入網技術基礎概念演示文稿當前第1頁\共有53頁\編于星期三\1點接入網技術基礎概念當前第2頁\共有53頁\編于星期三\1點課程名稱：接入網技術

上課時間：周二，四1-4節（E101）

教材：《寬帶接入網技術》張喜云主編西安電子科技大學出版社

課時：64~72學時課程信息當前第3頁\共有53頁\編于星期三\1點《用戶接入網技術與工程》

王延堯等著編人民郵電出版社參考文獻當前第4頁\共有53頁\編于星期三\1點目錄第一章接入網基礎第二章寬帶IP城域網第三章ADSL接入技術第四章FTTx+LAN接入技術第五章CableModem接入技術第六章無線接入技術當前第5頁\共有53頁\編于星期三\1點當前第6頁\共有53頁\編于星期三\1點第一章接入網基礎

1.1電信網1.2接入網概述本章小結習題當前第7頁\共有53頁\編于星期三\1點1.1電信網

1.1.1電信網的組成

電信

如：無線電、電報、電視、電話、數據通信及計算機網絡通信等。

電信網

一個完整的電信網包括硬件和軟件兩大部分。

當前第8頁\共有53頁\編于星期三\1點硬件傳輸設備終端設備通信線路4123交換設備當前第9頁\共有53頁\編于星期三\1點數字程控交換機分組交換機當前第10頁\共有53頁\編于星期三\1點

軟件為了保證很好地完成信息傳送和交換所必需的一整套協議和標準一般包括電信網的網絡結構、信令、協議和接口、接術體制及技術標準當前第11頁\共有53頁\編于星期三\1點

1.1.2電信網的分類按區域和運營方式公用網專用網按傳送的信息類型電話通信網數據通信網按網絡作用業務網傳送網支撐網當前第12頁\共有53頁\編于星期三\1點按網絡功能分為交換網、傳輸網和接入網。

圖1-1所示為按網絡功能劃分的電信網的基本組成示意圖。圖1-1電信網的基本組成當前第13頁\共有53頁\編于星期三\1點1.2接?入?網?概?述

1.2.1接入網的定義

在ITU-TG?.902中，接入網的定義是由業務節點接口(SNI)和相關用戶網絡接口(UNI)之間的一系列傳送實體(如線路與傳輸設施)所組成的，為電信業務提供所需傳送承載能力的實施系統，如圖1-2所示。

ITU-TG?.902定義的接入網有三類接口，即UNI、SNI和Q3管理接口。由此三個接口對接入網進行了定界。原則上，接入網對其所支持的UNI和SNI的類型和數目并不限制。接入網不解釋信令。管理方面經Q3接口與電信管理網相連。當前第14頁\共有53頁\編于星期三\1點圖1.2接入網示意圖當前第15頁\共有53頁\編于星期三\1點1．用戶網絡接口(UNI)

接入網的用戶側經由UNI與用戶相連，不同的UNI支持不同的業務，UNI主要包括PSTN模擬電話接口(Z接口)、ISDN基本速率接口(BRI)、ISDN基群速率接口(PRI)和各種專線接口。當前第16頁\共有53頁\編于星期三\1點2．業務節點接口(SNI)

接入網的網絡側經由SNI與業務節點相連，SNI同樣有模擬接口(Z接口)和數字接口(V接口)。Z接口對應于UNI的模擬2線音頻接口，可提供普通電話業務。隨著接入網的數字化和業務的綜合化，Z接口逐漸被V接口取代。

V接口經歷了V1～V5接口的發展。其中，V1～V4接口的標準化程度有限，并且不支持綜合業務接入。V5接口是本地數字交換機與接入網之間開放的、標準的數字接口，支持多種類型的用戶接入，可提供語音、數據、專線等多種業務，支持接入網提供的業務向綜合化方向發展。目前，SNI普遍采用V5接口。當前第17頁\共有53頁\編于星期三\1點V5接口包括V5.1接口和V5.2接口。每個V5.1接口只提供1條2.048?Mb/s鏈路，固定時隙分配，不支持一次群速度接入，無集線和切換保護功能。每個V5.2接口最多可提供16條2.048?Mb/s鏈路，動態時隙分配，支持一次群和租用線業務，配置數量為偶數，有集線和切換保護功能。當前第18頁\共有53頁\編于星期三\1點

3．Q3管理接口

Q3管理接口是操作系統(OS)和網絡單元(NE)之間的接口，該接口支持信息傳送、管理和控制功能。在接入網中，Q3接口是TMN與接入網設備各個部分相連的標準接口。通過Q3管理接口來實施TMN對接入網的管理和協調，從而提供用戶所需的接入類型和承載能力。當前第19頁\共有53頁\編于星期三\1點1.2.2接入網的結構

1．功能結構

接入網有5個基本功能，包括用戶接口功能(UPF)、業務接口功能(SPF)、核心功能(CF)、傳送功能(TF)和接入網系統管理功能(AN-SMF)。各種功能模塊之間的關系如圖1-3所示。當前第20頁\共有53頁\編于星期三\1點圖1-3接入網的功能結構當前第21頁\共有53頁\編于星期三\1點1)用戶接口功能(UPF)

用戶接口功能是將特定UNI的要求與核心功能和管理功能相適配。具體功能有：①終結UNI功能；②A/D變換和信令轉換功能；③UNI的激活與去激活功能；④UNI承載通路/承載能力處理功能；⑤UNI的測試和用戶接口的維護、管理和控制功能。當前第22頁\共有53頁\編于星期三\1點2)業務接口功能(SPF)

業務接口功能是將特定SNI的要求與公用承載通路相適配，以便核心功能處理，并選擇有關的信息用于AN-SMF的處理。具體功能有：①終結SNI功能；②把承載通路要求、時限管理和運行要求及時映射進核心功能；③特定SNI所需的協議映射功能；④SNI的測試和SPF的維護、管理和控制功能。當前第23頁\共有53頁\編于星期三\1點3)核心功能(CF)

核心功能處于UPF和SPF之間，承擔各個用戶接口承載通路或業務接口承載通路的要求與公用承載通路相適配。核心功能可以分布在整個接入網內，具體功能有：①接入承載通路處理功能；②承載通路的集中功能；③信令和分組信息的復用功能；④ATM傳送承載通路的電路模擬功能；⑤管理和控制功能。當前第24頁\共有53頁\編于星期三\1點4)傳送功能(TF)

傳送功能為接入網中不同地點之間公用承載通路的傳送提供通道，同時為相關傳輸媒質提供適配功能。主要功能有：①復用功能；②交叉連接功能；③物理媒質功能；④管理

功能。當前第25頁\共有53頁\編于星期三\1點5)接入網系統管理功能(AN-SMF)

通過Q3接口或中介設備與電信管理網接口，協調接入網各種功能的提供、運行和維護。具體功能有：①配置和控制功能；②業務提供的協調功能；③用戶信息和性能數據收集功能；④協調UPF和SN的時限管理功能；⑤資源管理功能；⑥故障檢測和指示功能；⑦安全控制功能。當前第26頁\共有53頁\編于星期三\1點2．拓撲結構

拓撲結構是指組成網絡的各個節點通過某種連接方式互連后形成的總體物理形態。

選擇拓撲結構時，一般需要考慮以下幾個因素：安裝難易程度；重新配置難易程度，即適應性、靈活性；網絡維護難易程度；系統可靠性；建設費用，即經濟性。

電信網的基本結構形式主要有網型網、星型網、總線型網、環型網、樹型網等五種。在固定電話網中最常用的拓撲結構為復合型網，即上級節點以星型網連接到下級節點，上級節點之間以網型網相連接。當前第27頁\共有53頁\編于星期三\1點由于接入網與核心網的性質和服務對象不同，因此接入網的拓撲結構與核心網的拓撲結構也有區別，接入網的拓撲結構對接入網的網絡設計、功能配置和可靠性等有重要影響。

1)銅線接入網拓撲結構

銅線接入網主要是指基于固定電話網的用戶數字線(xDSL)接入網，其復用系數小。所采用的拓撲結構與固定電話網的拓撲結構相似，除用戶駐地網(CPN)外，也是以網型、星型和復合型為主。當前第28頁\共有53頁\編于星期三\1點2)光纖接入網拓撲結構

光纖接入網所采用的拓撲結構應考慮光纖的特點，其復用系數大，成本較低，以總線型、星型、環型、樹型為其基本拓撲結構。在實際工作中，還可采用網型、雙星型、雙環型、環型/星型等結構。

3)?HFC接入網拓撲結構

HFC接入網是指基于有線電視(CATV)的接入網，所采用的拓撲結構以樹型為主。

4)無線接入網拓撲結構

無線接入網的拓撲結構通常分為兩類：無中心拓撲結構和有中心拓撲結構。當前第29頁\共有53頁\編于星期三\1點在無中心拓撲結構中，一般所有站點都使用公共的無線廣播信道，并采用相同的協議爭用的無線信道，任意兩個節點之間可以直接進行通信。這種結構的優點是組網簡單，成本費用低，網絡穩定性好；缺點是當站點增加時，網絡服務質量會降低，網絡的布局受到限制。無中心拓撲結構適用于用戶數較少的情況。

在有中心拓撲結構中，需要設立中心站點，所有站點對網絡的訪問均由其控制。這種結構的優點是當站點增加時，網絡服務質量不會急劇下降，網絡的布局受限制小，擴容方便；缺點是網絡的穩定性差，一旦中心站出現故障，網絡將陷入癱瘓，并且中心站點的引入增加了網絡成本。當前第30頁\共有53頁\編于星期三\1點1.2.3接入網的分類

按接入網中所采用傳輸媒介不同，接入網可分為有線接入網和無線接入網兩大類；按接入網中傳輸帶寬不同，接入網又分為寬帶接入網和窄帶接入網兩大類。按接入技術不同，目前常見的接入網類型有以下幾種，如圖1-?4所示。當前第31頁\共有53頁\編于星期三\1點圖1-4接入網的分類當前第32頁\共有53頁\編于星期三\1點1．有線窄帶接入

1)?PSTN撥號接入技術

PSTN撥號接入是指利用普通電話Modem在PSTN的普通電話線上進行數據信號傳送的技術。當上網用戶發送數據時，利用Modem將個人計算機發出的數字信號轉化為模擬信號，通過電話線發送出去；當上網用戶接收數據信號時，利用Modem將經電話線送來的模擬信號轉化為數字信號提供給個人計算機。PSTN用戶撥號接入的基本配置是1對電話相線、1臺電腦和1個Modem。PSTN撥號接入技術簡單、投資少、周期短、可用性強，但這種接入方式的數據業務和語音業務不能同時進行，且最高速率只能達56kb/s。當前第33頁\共有53頁\編于星期三\1點2)?ISDN撥號接入

ISDN撥號接入與PSTN撥號接入類似，其基本配置為1對電話相線、1臺電腦和1個網絡終端(NT)。ISDN用戶通過電話線連接到交換機的數字用戶模塊，在電話線上傳輸的是數字信號。ISDN接入在1對電話線上最多可連接8個終端，可同時為用戶提供電話、數據業務和傳真業務，速率一般可達到128?kb/s。當前第34頁\共有53頁\編于星期三\1點3)?DDN接入

DDN接入是一種窄帶專線接入網絡，向用戶提供數據專線服務，可提供永久性和半永久性連接的數字數據傳輸信道。DDN提供的數據傳輸速率可在2.4?kb/s～2.048?Mb/s范圍內任選，DDN接入面向各類數據用戶，支持多種電信業務。當前第35頁\共有53頁\編于星期三\1點2．有線寬帶接入

1)?xDSL接入技術

xDSL技術是指采用不同調制方式將信息在普通電話線(雙絞銅線)上高速傳輸的技術，包括：高比特數字用戶線(HDSL)技術、單線對數字用戶線(SDSL)技術、非對稱(異步)數字用戶線(ADSL)技術、甚高速數字用戶線(VDSL)技術等。其中，ADSL在Internet高速接入方面應用廣泛、技術成熟；VDSL在短距離(0.3～1.5km)內提供高達52?Mb/s的傳輸速率。當前第36頁\共有53頁\編于星期三\1點ADSL是目前得到普遍應用的xDSL技術，它的下行通信速率遠遠大于上行通信速率，最適用于Internet接入和視頻點播(VOD)等業務。ADSL從局端到用戶端的下行和用戶端到局端的上行的標準傳輸設計能力分別為8?Mb/s和640?kb/s。ADSL的下行速率受到傳輸距離和線路情況的影響，處于比較理想的線路質量情況下，在2.7?km傳輸距離時，ADSL的下行速率能達到8.4?Mb/s左右，而在5500?m傳輸距離時，ADSL的下行速率就會下降到1.5?Mb/s左右。ADSL寬帶接入網示意圖如圖1-5所示。當前第37頁\共有53頁\編于星期三\1點圖1-5ADSL寬帶接入網示意圖當前第38頁\共有53頁\編于星期三\1點2)光纖接入技術

光纖接入網采用光纖作為傳輸介質，利用光網絡單元(ONU)提供用戶側接口。由于光纖上傳送的是光信號，因而需要在交換局側利用光線路終端(OLT)進行電/光轉換，在用戶側要利用ONU進行光/電轉換，將信息送至用戶設備。光纖接入網示意圖如圖1-6所示。當前第39頁\共有53頁\編于星期三\1點圖1-6光纖接入網示意圖當前第40頁\共有53頁\編于星期三\1點根據ONU放置的位置不同，光纖接入網可分為光纖到大樓(FTTB)、光纖到路邊(FTTC)或光纖到小區(FTTZ)、光纖到戶(FTTH)或光纖到辦公室(FTTO)等。FTTB與FTTC的結構相似，區別在于FTTC的ONU放置在路邊，而FTTB的ONU放置在大樓內。FTTH從端局連接到用戶家中的ONU全程使用光纖，容量大，可以及時引入新業務，但成本比較高。目前常用的光纖接入技術主要采用光纖加金屬銅線的技術，如FTTx+LAN。當前第41頁\共有53頁\編于星期三\1點3)?CableModem接入網

CableModem接入網是在混合光纖同軸電纜(HFC)網上實現寬帶接入的技術。將現有的單向模擬CATV網改造為雙向HFC網絡，利用頻分復用技術和CableModem實現話音、數據和交互式視頻等業務的接入。CableModem是專門在CATV網上開發數據通信業務而設計的用戶接入設備。CableModem接入網示意圖如圖1-7所示。當前第42頁\共有53頁\編于星期三\1點圖1-7CableModem接入網示意圖當前第43頁\共有53頁\編于星期三\1點局端將電信業務和視像業務綜合，從前端通過光載波經光纖饋線網傳送至用戶側的光網絡單元(ONU)進行光/電轉換，然后經同軸電纜傳送至網絡接口單元(NIU)。每個NIU服務于一個家庭，它的作用是將整個電信號分解為電話、數據、視頻信號送達各個相應的終端設備。用戶可以利用現有的電視機而無需外加機頂盒就能接收模擬電視信號。

采用FTTC+CableModem的組網方式，可以提供交互式數字視頻(SDV)。在SDV中，FTTC和HFC是重疊的，一是用FTTC來傳送所有交換式數字業務，包括話音、圖像和視頻；二是用HFC來傳送單向模擬視頻信號，同時向FTTC的ONU供電。當前第44頁\共有53頁\編于星期三\1點3．無線寬帶接入技術

1)本地多點分配業務(LMDS)

本地多點分配業務(LMDS)是一種雙向傳輸技術，小區半徑一般在5?km左右，其帶寬大于1?GHz，主要傳送廣播電視、VOD、數據和話音等業務。

LMDS體系結構示意圖如圖1-8所示。當前第45頁\共有53頁\編于星期三\1點圖1-8LMDS體系結構示意圖當前第46頁\共有53頁\編于星期三\1點該系統所用的主要設備完成的任務及容量寬帶如下：

設備：基站控制器、基站、接收和發射天線、小區站等設備。

業務：ISDN、B-ISDN、高級雙向多媒體服務。

帶寬：1?GHz帶寬(可分成若干信道)。

2)多路多點分配業務(MMDS)

多路多點分配業務(MMDS)是一種單向傳輸技術，也稱為微波多點分布系統。它可以分配在多個地點，每個小區的半徑隨地域而變化，一般在30～60?km，其帶寬為100?MHz，主要傳送廣播電視、數據業務。

與LMDS不同，MMDS不易受雨、雷電、風暴那樣的外部環境因素干擾。當前第47頁\共有53頁\編于星期三\1點3)直播衛星系統(DBS)

直播衛星系統(DBS)是一種單向傳輸系統，即同步衛星廣播系統。由于直播衛星運行在KU頻段(12.2～12.7?GHz)，DBS用戶可使用較小的拋物面天線接收使用MPEG-2壓縮的150～200個數字視頻信道，還可以用于接收數據廣播。其帶寬為500?MHz，主要傳送單向模擬廣播電視業務。當前第48頁\共有53頁\編于星期三\1點1.2.4接入網的特點

傳統的接入網是以雙絞線為主的銅纜接入網。近年來，接入網技術和接入手段不斷更新，出現了銅線接入、光纖接入、無線接入并行發展的格局。電信接入網與核心網相比有

非常明顯的區別，具有以下特點：

(1)接入網結構變化大、網徑大小不一。

在結構上，核心網結構穩定、規模大、適應新業務的能力強，而接入網用戶類型復雜、結構變化大、規模小、難以及時滿足用戶的新業務需求。由于各用戶所在位置不同，造成接入網的網徑大小不一。當前第49頁\共有53頁\編于星期三