接入网技术的概述

1、1,Mlx 2004,年秋,接入网,本章教学重点,重点,介绍常用的接入网技术,接入网概念,以太网接入,电话铜线接入,HFC,FTTx,无线接入,2,Mlx 2004,年秋,什么是接入网,接入网,AN,AN: Access Network,接入网的技术含义,将用户接入到核心网的部分,接入网的通俗理解,Last mail,从网络指向用户方向，最后一公里,First mail,从用户指向网络方向，最初一公里,注意：“一公里”是一种形象的称呼，并非实际距,离,为一公里,3,Mlx 2004,年秋,什么是接入网,接入网,核心网,接入网将用户连接到核心网,用户可以只是一台设备，也可以是多台设备组成,的网络

2、（驻地网,CPN,用户通过接入网使用核心网的业务,4,Mlx 2004,年秋,以前，传统的电信网络没有独立的接入网,连接用户终端到电话接入端局,由各种线缆及其附属设施构成,称为本地环路、用户线路,Local loop, Subscriber line,仅仅是一种专用设施,附属于电话网甚至附属于特定程控交换机,现在的接入网,是一种相对独立、完整的网络,有自身的一系列标准,体系结构、协议模型、接入技术,有蓬勃发展的多种宽带接入技术,接入网的形成,5,Mlx 2004,年秋,英国电信首次提出接入网概念,英国电信,BT,Britain telecommunication,1975,年，格拉斯哥会议，首

3、次提出概念,基于电信接入业务需求,基于电话线介质,1976,年，曼彻斯特，接入网组网的可行,性试验,1977,年，苏格兰和伦敦地区，较大规模,的推广应用,1978,年，正式命名为“接入网组网,接入网概念的提出,6,Mlx 2004,年秋,英国电信,1975,年首次提出接入网概念,ITU-T,参与,BT,的前期工作,1979,年开始着手制定接入,网的标准,1995,年,11,月，第,1,个接入网的标准,G.902,出台,基于电信网的接入网,接入网首次作为一个独立的网络出现,2000,年,11,月，第,2,个接入网的标准,Y.1231,出台,基于,IP,网的接入网,符合,Internet,迅猛发展

4、的潮流,揭开了,IP,接入网迅速发展的序幕,引言接入网标准与发展,7,Mlx 2004,年秋,接入网市场的激烈竞争,A,接入网,B,接入网,运营商,A,运营商,B,8,Mlx 2004,年秋,接入网市场的激烈竞争,接入网市场上，运营商争抢用户，硝烟四起,各运营商“跑马圈地”，争抢用户,电信、移动、有线电视公司、联通、长宽、铁通等等,使用的招数是八仙过海，各显神通,提高服务、增加新业务、降低价格、广告宣传,恶意诋毁、甚至破坏设施等等,各种接入技术纷纷登场，技术大比拼,ADSL,Cable Modem,以太接入、各种无线接入技术等,竞争给运营商提出了挑战，也提供了良机；给用户带来实惠,9,Mlx

5、2004,年秋,网络融合,电信业的巨变正在引发一场信息革命,传统的三大业务专用网络,电话网,电视网,数据网,网络融合的动力,网络融合引发的技术之争,10,Mlx 2004,年秋,传统的三大业务专用网络,电话网,专为提供电话业务而优化设计，主要提供话音业务,双向对称、点对点、电路交换,保证严格的时延和抖动,电视网,专为电视业务而优化设计,单向、点对多点、无交换,数据网,专为提供数据业务而优化设计,双向非对称、无连接、分组交换,一般不保证严格时延,11,Mlx 2004,年秋,网络开始走向融合,每个专用业务网络完全不同,网络结构完全不同,所支持业务的基本特性完全不同,用户需求变化巨大,希望一个网络

6、提供多种业务,希望提供个性化的服务,专用业务网络越来越不能满足用户需求,网络走向融合是必然趋势,如今只能提供单一业务的网络很难在竞争中生存,网络融合只在同一网络中同时提供多种业务,并非简单地将三个网络进行重叠,各大运营商都在增强网络，走融合之路,12,Mlx 2004,年秋,网络融合引发的技术之争,两种网络协议,ATM,与,IP,之争,互联网技术骨干声称,将,IP,协议换成,ATM,互联网将无法工作,ATM,技术骨干则认为,ATM,交换机比,IP,路由器性能高一个数量级,ATM,与,IP,之争从核心网延伸到了接入网,目前两种技术并存,互联网的膨胀发展,IP,似乎占上风,IP,能彻底打败,ATM

7、,吗,13,Mlx 2004,年秋,接入技术简介,以太网接入,采用,UTP5,类及以上介质,接入速率可为,10/100/1000Mb/s,14,Mlx 2004,年秋,以太网接入的基本结构,用户,运营商,以太接入,汇,聚,交换机,ISP,PC,PC,接入,交换机,接入,交换机,接入,交换机,含用户接入控制与管理功能,15,Mlx 2004,年秋,以太网接入的基本结构（续,接入结构实质是一种以太交换机的组网结构,靠近用户侧,由双绞线连接，速率一般,10Mb/s,或,100Mb/s,或,1Gb/s,接入网由多个交换机联网组成，实现用户到,ISP,之间的数据传输,连接到,ISP,一般用光纤，全双工通

8、信，速率视情,况而定，一般大于,100Mb/s,注意,在以太接入中必须加入用户接入控制和管理功能,16,Mlx 2004,年秋,以太接入的关键问题,以太网作为接入技术要解决的关键问题,安全性问题,用户接入管理问题,业务流量控制问题,记帐与记费管理问题,接入设备的供电问题,17,Mlx 2004,年秋,安全性问题,用户的隔离,常规的以太网组网设备是,HUB,和交换机,HUB,组网无法隔离用户，不能作为以太网接入设备,交换机虽然可以对单播帧进行隔离，但无法隔离广播帧,广播,帧带有个人重要信息，如,MAC,地址,如用普通交换机组网，不作任何限制处理时，用户之间,彼此通信十分容易，这是接入网用户不希望

9、的,实现用户隔离的措施,用,VLAN,交换机实现用户隔离,用户数量受限、处理能力下降,使用接入专用交换机（硬件实现隔离,此种设备市面上已有，但还较少,接入,端口,上连,端口,VLAN,18,Mlx 2004,年秋,安全性问题（续,采取相关的安全措施,用户接入需要身份认证，验证通过方不允许接入,MAC,地址、端口,IP,地址绑定,MAC,地址,VLANID,端口绑定,对某个产生持续大流量的端口进行关闭,19,Mlx 2004,年秋,用户接入管理问题,用户开户登记与用户信息管理,用户需要到运营商进行开户登记,维护和更新用户信息库,用户申请的服务类别,记费的方式等,用户接入网络时的管理,身份的合法性

10、认证,给通过认证的用户授权接入,根据用户属性向用户提供应该享受的服务,记录用户使用网络资源的情况,20,Mlx 2004,年秋,用户接入流量控制,对一个端口接入的站点数进行控制,简单的办法是将,MAC,地址与端口绑定，但通过代,理仍能实现一个端口的多机接入,限制一个,IP,地址所能同时建立的,TCP,连接，可以,间接的限制一个端口的站点个数,对一个端口接入速率控制,限制端口接入的最高速率和最低速率,运营商同时必须保障用户的接入流量,21,Mlx 2004,年秋,记帐与记费问题,记帐,记录用户各种活动日志，收集用户活动信息,用户使用网络资源情况,使用时间记录,流量记录,记费,根据记帐的情况、费率

11、、记费方式计算出,实际费用,22,Mlx 2004,年秋,接入设备的供电问题,以太网的接入设备是公共设备,通常放在楼道甚至楼外，环境恶劣,供电问题困难，且电源损坏日趋严重,如何解决接入设备的供电问题成为以太网接入不可,忽视的重要问题,基于以太网双绞线馈电的标准,IEEE802.3af,已发布,23,Mlx 2004,年秋,电话铜线接入,典型技术,xDSL,接入,话带,Modem,接入,ISDN,接入,使用用户环路（用户线,分别采用不同的频段，多种接入技术可共存,24,Mlx 2004,年秋,电话铜线,容量的演进,最初只提供,POTS,业务,带宽,0,4kHz,60,年代开始在双绞线上用话带,m

12、odem,传输数据，只能,达到,300bps,97,年后，达到,56Kbps,ISDN,的,2B+D,信道将速率提高到,144Kbps,HDSL,技术使速率到,1.544Mbps/2.048Mbps,ADSL,使最大下行速率达,8Mbps,带宽,25kHz,1.1MHz,VDSL,技术进一步将下行速率提高到,52Mbps,电话铜线接入技术的演变使接入速率逐步提高,话带,Modem,接入,ISDN,接入,xDSL,接入,25,Mlx 2004,年秋,电话铜线,引起传输损伤的因素,衰减,距离：距离越长，衰减越大,线径：线径越细，衰减越大,频率：频率越高，衰减越快,信号反射,阻抗不匹配，引起信号反射

13、,回路中线径不同，拼接引起阻抗变化导致信,号反射,26,Mlx 2004,年秋,基于,PSTN,的接入,话带,modem,接入,PSTN,Public Switched Telephone Network,AAA: Authentication,Authorization,Accounting,PSTN,拨号接入,服务器,Internet,AAA,服务器,Router,Modem,Modem,代理,RS232C,接口,E1,中继线,电话铜线,27,Mlx 2004,年秋,话带,Modem,接入工作原理,工作原理,PC,机装有,TCP/IP,和,PPP,协议，拨号接入服务器具有,一定数量的,IP

14、,地址,IP,地址池,PC,机通过拨号上网时，会动态得到一个,IP,地址,成为,Internet,上的一台主机,PC,机下网时,IP,地址被释放，以备分配,用户点击,拨号连接,身份,认证,认证,通过,给用户分,配,IP,地址,并记帐,结束,下网,释放,IP,停记帐,未通过,用户上网,28,Mlx 2004,年秋,xDSL,接入技术,基于电话用户线的宽带接入技术（系列,XDSL,工作频段高于话带,采用先进的调制技术，实现电话铜线上的高速接入,分类,HDSL,ADSL,VDSL,等,ADSL Asymmetrical Digital Subscriber Line,非对称数字用户线,VDSL Ve

15、ry High Speed DSL,甚高速数字用户线,HDSL High Speed DSL,高速数字用户线,29,Mlx 2004,年秋,基本特征,与,POTS,业务共享同一电话线，采用频分复用,实现数话同传,ADSL,业务不经过程控交换机，直接进入数,据网,ADSL,业务不交电话费,传输速率：最高上行,640Kbps,最高下行,8Mbps,传输距离,3,5km,业务类型：语音、数据、图象,上下行速率不对称特别适合,Internet,的接入,30,Mlx 2004,年秋,xDSL,接入技术（续,不同,DSL,技术的差别,速率、传输距离、编码技术、上下行速率是否对称等,HDSL,上下行速率对称

16、,1.5/2Mbps,2,对线,HDSL2,支,持,1,对线），与话带重叠，不可与话音业务同时进行,ADSL,不对称，上行,640kbps,下行最高,8Mbps,1,对线,工作频带高于话带,可同时支持话音业务,VDSL,不对称,对称：不对称上行最高,6.4Mbps,下行最高,52Mbps,对称上下行最高,26Mbps,1,对线，工作,频带高于话带,可同时支持话音业务,31,Mlx 2004,年秋,xDSL,接入结构,本接入图不适合于,HDSL,适合,ADSL,和,VDSL,DSL modem,也称,DSL,远端传输单元,DSLAM,为,DSL,多路复接器，也称局端传输单元,数据网,DSL Mo

17、dem,xTU-R,分离器,分离器,DSLAM,PSTN,xTU-C,32,Mlx 2004,年秋,ADSL,的应用,个人接入,33,Mlx 2004,年秋,ADSL,的应用,集团接入,Office,网吧,34,Mlx 2004,年秋,接入技术简介,同轴电缆接入,典型的是,Cable Modem,接入,接入到用户的部分采用同轴电缆介质,保留原,CATV,节目,采用剩余频段传输数据,35,Mlx 2004,年秋,CATV,的特点,为特定的业务设计,将广播视频业务传送到家而优化设计,通信方式：单向（下行）、广播式,介质：同轴电缆,频带,50,550MHz,参考范围,复用技术,FDM,模拟传输方式,

18、传统的有线电视网络,CATV,36,Mlx 2004,年秋,组成,网络组成：头端、干线网、配线网、下引线,设备组成：头端设备、放大器、分配器、分支器,拓扑结构,树状结构（分支结构,CATV,网络的系统结构,视频信号,接收机,合,路,器,信,号,分,配,器,分支器,配线网,头端,干线网,单向放大器,15km,下引线,主配线,37,Mlx 2004,年秋,CATV,网络的局限性,业务单一：视频,单向通信：只能下行通信，不能双向交互,网络结构脆弱：树形结构，只要一个地方,或设备故障，可能导致中断对众多用户的,服务,传统的,CATV,已不能满足现代业务（交互式,综合业务）的要求，双向改进势在必行,38

19、,Mlx 2004,年秋,新一代的有线电视网络,HFC,HFC,Hybrid Fiber Coax,混合的光纤同轴电缆,HFC,原本含义指采用光传输系统代替,CATV,中的干,线传输部分，而用户分配网仍保留同轴电缆网络,结构,HFC,网是在,CATV,的网络基础上进行改造，利用光,纤传输的宽频带特性，在保留原有,CATV,视频业务,的同时，用空余的频带来传输电话业务、高速数,据业务和个人通信业务，构成全业务的传输网络,39,Mlx 2004,年秋,双向的,HFC,网络结构,头端,电话网,因特网,双向,放大器,视频,信号,光纤,同轴缆,服务区,光纤,干线网,光节点,500,2000,用户,配线网

20、,下引线,光纤到服务区结构,FSA,每个服务区物理上为一个独立的子网，不同的服,务区可采,用相同的频谱，彼此不干扰,40,Mlx 2004,年秋,Cable Modem,系统概述,Cable Modem,电缆调制解调器,简称,CM,基于双向,HFC,网络，实现高速数据接入，是一种共享介,质的接入技术,频分复用，实现数据业务和传统的,CATV,业务共存,频分复用，实现上、下行双向通信,上行：频分复用时分复用,上行：频分复用时分复用,上下行采用非对称工作方式,下行,最高,42Mbps,上行,最高,10M bps,41,Mlx 2004,年秋,Cable Modem,的系统结构,CMTS: Cable Modem Termination System,头端电缆调解器,CM: Cable Modem,电缆调解器,Internet,C M,HFC,Router,CMTS,42,Mlx 2004,年秋,光纤接入技术,43,Mlx 2004,年秋,据,ONU,位置,OAN,可分为三种应用类型,光纤到路边,FTTC,光纤到楼,FTTB,光纤到家,办公室,FTTH/O