接入網(wǎng)技術(shù) 第1章

1、第一章 接入網(wǎng)概述1.1 接入網(wǎng)的基本概念1.2 接入網(wǎng)的分類1.3 接入網(wǎng)提供的綜合接入業(yè)務(wù)1.1.1 接入網(wǎng)的定義與定界1接入網(wǎng)的定義 從整個電信網(wǎng)的角度，可以將全網(wǎng)劃分為公用電信網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)（Customer Premises Network，CPN）兩大塊，其中CPN屬用戶所有，故通常電信網(wǎng)指公用電信網(wǎng)部分。公用電信網(wǎng)又可劃分為三部分，即：長途網(wǎng)（長途端局以上部分）、中繼網(wǎng)（即長途端局與市話局之間以及市話局之間的部分）和接入網(wǎng)（即端局至用戶之間的部分）。1.1 接入網(wǎng)的基本概念 按照ITU-T G.902的定義，接入網(wǎng)（AN）是由業(yè)務(wù)節(jié)點接口（Service Node Interfa

2、ce，SNI）和相關(guān)用戶網(wǎng)絡(luò)接口（User Network Interface，UNI）之間的一系列傳送實體（諸如線路設(shè)施和傳輸設(shè)施）所組成的，它是一個為傳送電信業(yè)務(wù)提供所需傳送承載能力的實施系統(tǒng)。2接入網(wǎng)的定界 接入網(wǎng)所覆蓋的范圍可由三個接口來定界，即網(wǎng)絡(luò)側(cè)經(jīng)由SNI與業(yè)務(wù)節(jié)點（Service Node，SN）相連，用戶側(cè)經(jīng)由UNI與用戶相連，管理方面則經(jīng)Q3 接口與電信管理網(wǎng)（Telecommunications Management Network，TMN）相連。 業(yè)務(wù)節(jié)點（SN）是提供業(yè)務(wù)的實體，可提供規(guī)定業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)節(jié)點有本地交換機、租用線業(yè)務(wù)節(jié)點或特定配置的點播電視和廣播電視業(yè)務(wù)節(jié)點

3、等。業(yè)務(wù)節(jié)點接口（SNI）是接入網(wǎng)（AN）和業(yè)務(wù)節(jié)點（SN）之間的接口。用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）是用戶和網(wǎng)絡(luò)之間的接口。在單個UNI的情況下，ITU-T所規(guī)定的UNI（包括各種類型的公用電話網(wǎng)和ISDN的UNI）應(yīng)該用于AN中，以便支持目前所提供的接入類型和業(yè)務(wù)。接入網(wǎng)與用戶間的UNI接口能夠支持目前網(wǎng)絡(luò)所能提供的各種接入類型和業(yè)務(wù)，但接入網(wǎng)的發(fā)展不應(yīng)限制在現(xiàn)有的業(yè)務(wù)和接入類型。1.1.2 接入網(wǎng)的功能結(jié)構(gòu)一、通用協(xié)議參考模型 接入網(wǎng)的功能結(jié)構(gòu)是以ITU-T建議G.803的分層模型為基礎(chǔ)的，利用該分層模型可以對AN內(nèi)同等層實體間的交互作明確的規(guī)定。G.803的分層模型將網(wǎng)絡(luò)劃分為電路層（Circ

4、uit Layer，CL）、傳輸通道層（Transmission Path layer，TP）和傳輸介質(zhì)層（Transmission Media layer，TM），其中TM又可以進一步劃分為段層和物理媒質(zhì)層。根據(jù)接入網(wǎng)框架結(jié)構(gòu)和體制要求，接入網(wǎng)的重要特征可歸納為如下幾點。（1）接入網(wǎng)對于所接入的業(yè)務(wù)提供承載能力，實現(xiàn)業(yè)務(wù)的透明傳送。（2）接入網(wǎng)對用戶信令是透明的，除了一些用戶信令格式轉(zhuǎn)換外，信令和業(yè)務(wù)處理的功能依然在業(yè)務(wù)節(jié)點中。（3）接入網(wǎng)的引入不應(yīng)限制現(xiàn)有的各種接入類型和業(yè)務(wù)，接入網(wǎng)應(yīng)通過有限個標準化的接口與業(yè)務(wù)節(jié)點相連。（4）接入網(wǎng)有獨立于業(yè)務(wù)節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)（簡稱網(wǎng)管系統(tǒng)），該網(wǎng)管系

5、統(tǒng)通過標準化接口連接電信管理網(wǎng)（TMN）。TMN實施對接入網(wǎng)的操作、維護和管理。二、主要功能 如圖1.4所示，接入網(wǎng)主要有5項功能，即用戶口功能（User Port Function，UPF）、業(yè)務(wù)口功能（Service Port Function，SPF）、核心功能（Core Function，CF）、傳送功能（Transfort Function，TF）和AN系統(tǒng)管理功能（System Management Function，SMF）。圖1.4 接入網(wǎng)功能結(jié)構(gòu)1用戶口功能（UPF）（1）終結(jié)UNI功能。（2）A/D轉(zhuǎn)換和信令轉(zhuǎn)換。（3）UNI的激活/去激活。（4）處理UNI承載通路/容量。

6、（5）UNI的測試和UPF的維護。（6）管理和控制功能。2業(yè)務(wù)口功能（SPF） （1）終結(jié)SNI功能。 （2）將承載通路的需要和即時的管理以及操作需要映射進核心功能。 （3）特定SNI所需要的協(xié)議映射。 （4）SNI的測試和SPF的維護。 （5）管理和控制功能。3核心功能（CF）（1）接入承載通路處理。（2）承載通路集中。（3）信令和分組信息復(fù)用。（4）ATM傳送承載通路的電路模擬。（5）管理和控制功能。4傳送功能（TF）（1）復(fù)用功能。（2）交叉連接功能（包括疏導(dǎo)和配置）。（3）管理功能。（4）物理媒介功能。5AN系統(tǒng)管理功能（AN-SMF） （1）配置和控制。 （2）指配協(xié)調(diào)。 （3）故障

7、檢測和指示。 （4）用戶信息和性能數(shù)據(jù)收集。 （5）安全控制。 （6）協(xié)調(diào)UPF和SN（經(jīng)SNI）的即時管理和操作功能。 （7）資源管理。1.1.3 接入網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)是指組成網(wǎng)絡(luò)的物理的或邏輯的布局形狀和結(jié)構(gòu)構(gòu)成，可以進一步分為物理配置結(jié)構(gòu)和邏輯配置結(jié)構(gòu)。物理配置結(jié)構(gòu)指實際網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和傳輸鏈路的布局或幾何排列，反映了網(wǎng)絡(luò)的物理形狀和物理上的連接性。1星型結(jié)構(gòu) 當(dāng)涉及通信的所有點中有一個特殊點（即樞紐點）與其他所有點直接相連，而其余點之間不能直接相連時，就構(gòu)成了星型結(jié)構(gòu)，又稱單星型或大星型結(jié)構(gòu)。2雙星型結(jié)構(gòu) 在光纖接入網(wǎng)環(huán)境中，將傳統(tǒng)電纜接入網(wǎng)的交接箱換成遠端節(jié)點或遠端設(shè)備（Rem

8、ote Node/Remote Terminal，RN/RT），將饋線電纜改用光纜后即成為雙星型結(jié)構(gòu)，有人稱之為分布式星型結(jié)構(gòu)。3總線結(jié)構(gòu)（鏈型或T型結(jié)構(gòu)） 當(dāng)涉及通信的所有點串聯(lián)起來并使首末兩個點開放時就形成了鏈型結(jié)構(gòu)；當(dāng)中間各個點可以有上下業(yè)務(wù)時又稱為總線結(jié)構(gòu)，也稱為T型結(jié)構(gòu)（如圖1.7所示）。圖1.7 總線結(jié)構(gòu)4環(huán)型結(jié)構(gòu) 當(dāng)涉及通信的所有點串聯(lián)起來，而且首尾相連，沒有任何點開放時就形成了環(huán)型結(jié)構(gòu)（如圖1.8所示）。圖1.8 環(huán)型結(jié)構(gòu)5樹型結(jié)構(gòu) 傳統(tǒng)的有線電視（Cable TeleVision/Community Antenna TeleVision，CATV）網(wǎng)往往采用樹型-分支結(jié)構(gòu)，很

9、適于單向廣播式業(yè)務(wù)。1.2 接入網(wǎng)的分類 接入網(wǎng)通常是按其所用傳輸介質(zhì)的不同來進行分類的。1.2.1 銅線接入網(wǎng) 如圖1.10所示的是一個典型的銅線接入網(wǎng)系統(tǒng)市內(nèi)銅纜用戶環(huán)。圖中，端局與交接箱之間可以有遠端交換模塊（Remote Switching Unit，RSU）或遠端（Remote Terminal，RT）。 端局本地交換機的主配線架（Main Distribution Frame，MDF）經(jīng)大線徑、大對數(shù)的饋線電纜（數(shù)百數(shù)千對）連至分路點轉(zhuǎn)向不同方向。圖1.10 典型的銅線接入網(wǎng)系統(tǒng)由交接箱開始經(jīng)較小線徑較小對數(shù)的配線電纜（每組幾十對）連至分線盒。由分線盒開始通常是若干單對或雙對雙絞線

10、直接與用戶終端處的網(wǎng)路接口（Network Interface，NI）相連，用戶引入線為用戶專用，NI為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和用戶設(shè)備的分界點。銅線用戶環(huán)路的作用是把用戶話機連接到電話局的交換機上。1.2.2 光纖接入網(wǎng) 光纖接入網(wǎng)（或稱光接入網(wǎng)）（Optical Access Network，OAN）是以光纖為傳輸介質(zhì)，并利用光波作為光載波傳送信號的接入網(wǎng)，泛指本地交換機或遠端交換模塊與用戶之間采用光纖通信或部分采用光纖通信的系統(tǒng)。OLT的作用是為光接入網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)側(cè)與本地交換機之間的接口，并經(jīng)一個或多個ODN與用戶側(cè)的ONU通信。ODN為OLT與ONU之間提供光傳輸手段，其主要功能是完成光信號功率的分配

11、任務(wù)。ONU的作用是為光接入網(wǎng)提供直接的或遠端的用戶側(cè)接口，處于ODN的用戶側(cè)。ONU的主要功能是終結(jié)來自O(shè)DN的光纖，處理光信號，并為多個小企事業(yè)用戶和居民用戶提供業(yè)務(wù)接口。1.2.3 混合接入網(wǎng) 混合接入網(wǎng)是指接入網(wǎng)的傳輸介質(zhì)采用光纖和同軸電纜混合組成的。主要有三種方式，即光纖/同軸電纜混合（HFC）方式、交換型數(shù)字視像（Switched Digital Video，SDV）方式以及綜合數(shù)字通信和視像（Integrated Digital communication and Video，IDV）方式。一、光纖/同軸電纜混合（HFC）方式1HFC系統(tǒng)的組成與原理 HFC是有線電視（CATV）

12、網(wǎng)和電話網(wǎng)結(jié)合的產(chǎn)物，是目前將光纖逐漸推向用戶的一種較經(jīng)濟的方式。2HFC技術(shù)應(yīng)用中要考慮的幾個方面 在HFC上實現(xiàn)雙向傳輸，需要從光纖通道和同軸通道這兩方面來考慮。 （1）從前端到光節(jié)點這一段光纖通道中，上行回傳可采用空分復(fù)用（SDM）和波分復(fù)用（WDM）這兩種方式。 （2）從光節(jié)點到住戶這段同軸電纜通道，其上行回傳信號要選擇適當(dāng)?shù)念l段。（1）頻率搬移方法：比如接往同一光節(jié)點的4個分路，每個分路用戶回傳信號都是542MHz時，則除了其中一個分路的頻譜為542MHz外，其他三個分路頻譜可以分別為50100MHz，100150MHz和150200MHz。（2）采用CDMA技術(shù)：把來自用戶的上行頻

13、道信號進行碼分多址（CDMA）方式擴頻編碼，使各用戶雖然共用542MHz頻譜，但彼此用相應(yīng)的不同編碼來區(qū)分。二、交換型數(shù)字視像（SDV）方式 HFC接入網(wǎng)主要是為住宅用戶提供視像（以模擬視像業(yè)務(wù)為主）寬帶業(yè)務(wù)的一種接入網(wǎng)方式，特別適合于單向、模擬的有線電視傳送。三、綜合數(shù)字通信和視像（IDV）方式 從上面的討論可知，國際上新開發(fā)的SDV技術(shù)是將電信、視像數(shù)字傳輸和視像模擬傳輸綜合在一起，這既保持了數(shù)字傳輸質(zhì)量高的優(yōu)點，又保留了當(dāng)前視像以模擬傳輸?shù)默F(xiàn)實情況，還可能適應(yīng)將來交互式數(shù)字化視像發(fā)展，并具有交換等多種功能，是一種比較先進和有廣泛應(yīng)用前景的技術(shù)。1.2.4 無線接入網(wǎng) 無線接入網(wǎng)是以無線電

14、技術(shù)（包括移動通信、無繩電話、微波及衛(wèi)星通信等）為傳輸手段，連接起端局至用戶間的通信網(wǎng)。一、無線接入網(wǎng)的一般結(jié)構(gòu) 由于無線接入技術(shù)比傳統(tǒng)的有線接入技術(shù)提供更多的自由度，因而，無線接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)要比傳統(tǒng)的有線接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單得多，下面介紹無線接入網(wǎng)的一般結(jié)構(gòu)。 移動通信網(wǎng)接入公用固定通信網(wǎng)主要有用戶線接入、市話中繼線接入和移動電話匯接中心接入三種方式，目前主要采用移動電話匯接中心方式實現(xiàn)移動通信網(wǎng)與固定通信網(wǎng)的連接和聯(lián)網(wǎng)互通。二、有線接入和無線接入結(jié)構(gòu)的比較 如果將無線接入作為代替有線接入的手段，那么根據(jù)不同情況，可以分別代替相應(yīng)有線接入的任何一部分乃至全部，下面分別討論不同的應(yīng)用情況。1代替引入線

15、最保守的應(yīng)用是用無線接入代替有線接入中的引入線部分，如圖1.17所示。圖1.17 無線代替引入線的結(jié)構(gòu)2代替配線和引入線 一種有效的應(yīng)用是用無線接入代替有線接入中的配線和引入線，如圖1.18所示。此時無線基站將設(shè)置在傳統(tǒng)交接箱的位置，也就是數(shù)字環(huán)路載波（DLC）系統(tǒng)的遠端設(shè)備所設(shè)置的位置，這種應(yīng)用方案可以稱之為無線DLC。圖1.18 無線代替配線和引入線的結(jié)構(gòu)3代替全部有線接入 一種更經(jīng)濟的應(yīng)用是用無線接入代替全部有線接入，即不僅代替配線和引入線，也同樣代替饋線電纜段，如圖1.19所示。圖1.19 無線代替全部有線接入的結(jié)構(gòu)4代替部分交換區(qū) 如果RCSA可以超過單個交換區(qū)，似乎沒有理由限制RC

16、SA只應(yīng)用于單個交換區(qū)。1.3 接入網(wǎng)提供的綜合接入業(yè)務(wù)一、普通電話業(yè)務(wù)（POTS）的接入 接入網(wǎng)提供普通電話（Plain Old Telephone Service，POTS）接口，它既可支持模擬用戶，又可以支持用戶交換機的接入，（如圖1.20所示），同時還支持虛擬用戶交換機（Centrex）及CID等新業(yè)務(wù)。圖1.20 POTS業(yè)務(wù)的接入二、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）業(yè)務(wù)的接入 接入網(wǎng)提供ISDN BRI（2B+D）和ISDN PRI（30B+D）接口，如圖1.21所示。圖1.21 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）業(yè)務(wù)的接入三、數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（DDN）專線業(yè)務(wù)的接入 數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（Digital

17、Data Network，DDN）是一個傳輸速率高、質(zhì)量好、網(wǎng)絡(luò)時延小和全透明的數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。 方式一：如圖1.22所示，在DDN節(jié)點機與OLT之間通過E1接口相連。圖1.22 數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）接入方式一 方式二：如圖1.23所示，利用接入網(wǎng)將DDN節(jié)點機提供的2B1Q接口進行延伸。圖1.23 數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）接入方式二 方式三：如圖1.24，在DDN節(jié)點機與OLT之間通過V.24或V.35接口相連。圖1.24 數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）接入方式三四、有線電視（CATV）業(yè)務(wù)的接入 隨著我國有線電視業(yè)務(wù)（CATV）的迅速普及，在用戶接入網(wǎng)中引入CATV業(yè)務(wù)勢在必行?？赏ㄟ^內(nèi)置式光發(fā)射模塊、光

18、接收機模塊等構(gòu)成一個獨立的CATV光纖傳輸系統(tǒng)，同時還將CATV單元納入集中監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)管理，如圖1.25所示（其中STB為提供數(shù)模轉(zhuǎn)換的機頂盒）。圖1.25 有線電視（CATV）業(yè)務(wù)的接入五、Internet業(yè)務(wù)的接入1局域網(wǎng)用戶（非分組網(wǎng)用戶）的接入 有幾個主機組成的局域網(wǎng)用戶，需要配備路由器，租用數(shù)字專線（DDN專線），并申請一組IP地址及注冊域名，以專線的方式接入Internet。如圖1.26所示。圖1.26 Internet接入方式一2一般終端或主機用戶（非分組網(wǎng)用戶）的接入 這類用戶是Internet網(wǎng)上為數(shù)最多的用戶，接入Internet的方法很簡單。3分組網(wǎng)上的同步、異步終端及局域網(wǎng)用戶接入 Internet