第十一章 综合业务接入技术(2015)

1、第十一章 综合业务接入技术由NordriDesign提供接入网技术基础3接入网概述公共电信网络划分为三个部分，即传送网、交换网、用户接入网（端局与用户之间的部分）。传送网和交换网在一起称为核心网（Core Network），余下部分称为接入网（access Network），或用户环路，即交换局到用户终端之间的所有机线设备，主要完成用户接入核心网的任务。目前的传送网已经基本实现了数字化和光纤化，交换网也基本实现了数字化和程控化，而以铜线结构为主，被称为“最后一公里”的用户接入网发展相对缓慢，直接影响了电信网所提供业务的容量、质量以及网络资源的开发利用，成为制约通信网发展的瓶颈所在。从电话端局的

2、交换机到用户设备终端之间的用户环路，自电话机发明以来就已经存在，其基本配置形式在大约一百年的时间里并没有发生重大变化。馈线电缆（主干电缆）一般35km，配线电缆为数百米，引入线数十米左右。接入网在电信网中的位置核心网（交换/传输）接入网CPESNIUNI接入网SNICPEUNI4接入网的产生接入网在传统电信网上被称为用户环路，以铜双绞线为主，只能解决电话或低速数据的接入，其特点是业务单一，用户到本地交换机点到点连接。由于受传输损耗、带宽和噪声等的影响，简单用户环路已不能适应网络发展和用户的需要，新技术的引进使用户环路渐渐失去了原来点到点的线路特性，开始表现出交叉连接、复用、传输和管理网的特性。

3、现代接入技术是独立于具体业务网的基础接入平台，对上层所有业务流实施都透明传送，呈现多元化的基本特征。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。5接入网发展的必要性和重要性业务发展的必然要求：用户对宽带新业务的需求。要求接入网路提供宽带传输通道。铜缆用户网路容量小，频带窄，不易扩容和数字化，已成为实现电信网的瓶颈。 电信业务的发展方向是通信网的数字化、综合化、宽带化、智能化和个人化。降低企业经营成本、提高经济效益的重要环节。交

4、换机程控化、中继传输光缆化。接入网是整个电信网的窗口，也是电信网的“最后一公里”，投资比重占电信网总投资的50%左右 。维护费用比采用铜缆节省很多。优化网路结构、深化电信网络运行维护体制改革。建设新一代接入网，将光纤敷设到离用户最近的地方。拆点并网，建大局，优化网路结构 。集中维护人员，集中监控和维护。 电信市场竞争的需要。网络贴近用户，快速提供多种业务，拥有市场主动性。6通信网的构成及接入网的分类接入网核心网有线接入无线接入卫星接入高空平台蜂窝接入微波接入WLLWLANPAN通信网光纤接入PON，APONFTTB/C/H/O混合光纤同轴网Cable ModemDSL (ADSL,HDSL)7

5、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组成的为传送各种业务所需传送承载能力的实施系统，可经由Q3接口进行配置和管理。 通常，接入网对用户信令是透明的，不做解释和处理。 主要功能包括交叉连接、复用、传输，一般不包括交换功能，而且应独立于业务节点。接入网的主要设计目标： 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。 开放、标准化SNI接口。将接入网与本地交换设备之间的接口，即SNI接口由专用接口定义为标准化的开放接口。8接入网的定界接入网覆盖的范围由三个接口三个接口界定，如

6、图所示。 网络侧经SNI与业务节点(SN)相连,用户侧经UNI接口与用户驻地设备(CPE)相连，CPE可以是简单的一个终端，也可以是一个复杂的局域网或其他任意的用户专用网。 TMN侧可通过标准管理接口Q3对接入网设备进行配置和管理。 SN是提供业务的实体，如本地交换机、IP路由器、租用线业务节点或特定配置的视频点播 (VOD)等。接入网的定界接入网(AN)Q3UNI业务节点(SN)SNIQ3TMN9接入网的物理参考模型接入网从物理上可分为馈线段、配线段和引入线段。10接入网的接口类型接入网有三种主要接口，即业务节点接口、用户网络接口和维护管理接口等。用户网络接口(UNI) ：UNI在用户侧，接

7、入网经由用户网络接口与用户宅用设备(CPE)或用户驻地网(CPN)相连。业务节点接口(SNI)SNI是接入网和SN之间的接口，可分为支持单一接入的SNI和综合接入的SNI。目前支持单一接入的SNI主要有模拟Z接口和数字V接口两大类。维护管理接口(Q3)维护管理接口是电信管理网与电信网各部分的标准接口。接入网也是经Q3接口与电信管理网(TMN)相连，以方便TMN管理功能的实施。 11接入网的特点具备复用、交叉连接和传输功能。接入业务种类多，业务量密度低。网径大小不一，成本与用户有关。线路施工难度大，设备运行环境恶劣。网络拓扑结构多样，组网能力强大。12接入网的接入技术分类铜线接入技术14数字用户

8、线技术到目前为止，全球电信运营商的用户有90%以上仍然是通过双绞铜线接入电信网的，这部分的总投资达数千亿美元。高频性能较差，在80kHz处衰减达50dB左右。在光纤到户短期内还无法真正实现的情况下，开发基于双绞线的宽带接入技术，既可以延长双绞线的寿命，又可以降低接入成本，对电信运营商和用户都极有吸引力。习惯上将各种基于双绞线的宽带接入技术统称为xDSL，其中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。15xDSL技术数字用户线路（Digital Subscriber Line，DSL）技术是基于普通电话线的宽带接入技术。它可在一根

9、铜线上分别传送数据和语音信号，其中数据信号并不通过电话交换设备，并且不需要拨号，属于一直在线的专线上网方式，通常把所有的DSL技术统称为xDSL。x表示A/H/I/M/RA/S/V等多种不同的数据调制实现方式。xDSL采用先进的数字信号自适应均衡技术，回波抵消技术和高效的编码调制技术，在不同程度上提高了双绞铜线对的传输能力，为用户提供了一种低成本的综合业务接入方式。按数据传输的上、下行传输速率的相同和不同，DSL有对称和非对称传输两种模式。对称（Symmetrical）DSL技术对称DSL技术中上、下行双向传输速率相同，对线路质量要求低，安装调试简单。HDSL（高比特率用户数字线）：采用两对或

10、三对双绞线提供全双工数据传输，支持n64Kb/s（n=1，2，3，）各种速率，较高的速率可达T1的1.544Mb/s或E1的2.048Mb/s，传输距离可达35km，技术上比较成熟，已经在视频会议、远程教学、移动电话基站连接等方面得到了较为广泛的应用。这种技术的缺点是目前还不能传输2.048Mb/s以上的信息，传输距离限于610km以内。非对称（Asymmetrical）DSL技术非对称DSL技术的上、下行传输速率不同，主要有ADSL、VDSL等。适用于Internet接入、VOD视频点播等。ADSL（非对称用户线）：是目前业界讨论最热烈的DSL技术。VDSL（甚高比特率数字用户线）可在较短的

11、距离上获得极高的传输速率，是各种DSL技术中速度最快的一种。不过，传输距离的缩短，会使码间干扰大大减少，数字信号处理就大为简化，所以其设备成本要比ADSL低。16ADSL系统结构基于ADSL技术的宽带接入网主要由局端设备局端设备和远端设备远端设备组成，其中局端设备包括ATU-C、DSLAM和POTS分离器；远端设备包括ATU-R和POTS分离器。POTS分离器：使ADSL信号能够与普通电话线共用一对双绞线，在局端和远端均需要一个POTS分离器，在一个方向上组合两种信号，另一个方向上将这两个信号正确分离。POTS分离器是无源器件，当ADSL系统出现设备故障或电源中断时，正常的电话通信业务仍然能够

12、维持。ATU-R：远端ADSL收发单元，放置于用户端，完成接口适配、调制解调以及桥接功能。ATU-C：局端ADSL收发单元，放置于局端，与ATU-R配对使用。DSLAM：数字用户线接入复用器，将用户线路上的业务流量整合汇聚到与骨干网交换设备相连的高速数据链路上。17ADSL频谱安排ADSL采用FDM技术，将可用频带划分为三部分：上行信道占据1050 kHz的带宽，速率一般是144kbps或384kbps，主要用于发送数据和控制信息。下行信道占据50kHz的带宽，速率可以是1.5Mbps、3Mbps、6Mbps、9Mpbs。传统话音业务仍然占用10 kHz以下的低频段。利用双绞线的空闲频带，AD

13、SL实现了全双工数据通信。18ADSL接入方式目前存在ATM和IP两种接入方式，即ATM over ADSL和Ethernet over ADSL。两者的区别在于所接入的骨干网络不同，协议也不同，后者的应用占据主导地位。现在ADSL的应用领域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。其主要的缺点是：较低的传输速率限制了高等级流媒体应用和HDTV等业务。非对称特性不适于要求数据流收发对称的企事业和商业办公环境。ADSL的特点：一条电话线可同时接听、拨打电话并进行数据传输，两者互不影响。 虽然使用的还是原来的电话线，但ADSL传输的数据并

14、不通过电话交换机，所以ADSL上网不需要缴付额外的电话费，节省了费用。 ADSL的数据传输速率是根据线路的情况自动调整的，它以“尽力而为”的方式进行数据传输。19ADSL调制技术离散多音频（DMT）调制技术多载波调制技术。通过增加子信道的数目和承载的比特书来提高传输速率。输入数据自适应的分配到每一个子信道上。上下行传输速率可达2Mbps和15Mbps。根据信噪比动态分配，具有纠错功能。20ADSL2和ADSL2+技术ADSL2技术在第一代ADSL技术的基础上发展起来，下行频谱与ADSL相同，最高下行速率理论上可以达到12Mbps。支持距离接近7km的引用场合，主要改善如下：速率和距离的改善。增

15、强的功率管理。增强的抗噪声能力。增强的故障诊断和线路测试能力。提供信道化的业务。多ADSL线路的捆绑。ADSL2+技术在ADSL2的基础上发展起来的，核心内容是拓宽使用频带，提高传输速率。频道从1.1MHz增加到2.2MHz，支持的子信道由256个增加到512个。下行速率大大提高，理论上可达到24MHz。光纤接入技术22基本概念光纤接入技术指在接入网中采用光纤作为主要传输媒质来实现用户信息传送的应用形式。光纤接入网（OAN）指采用光纤接入技术的接入网，一般指本地交换机与用户之间采用光纤或部分采用光纤通信的接入系统。优点：支持宽带业务，解决接入网的“瓶颈效应”问题，传输距离长、质量高、可靠性好。

16、缺点：成本高、网管复杂、远端供电困难。按照用户端的光网络单元(ONU)放置位置不同又划分为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FTTx接入网。23基本结构根据分路方式的不同可分为无源光网络（PON）和有源光网络（AON）。光纤接入网包含4种功能模块：光线路终端（光线路终端（OLTOLT）：分离不同种类的业务，管理来自ONU的信令和监控消息，为ONU和自身提供维护和指配功能，一般是独立设备。光网络单元（光网络单元（ONUONU）：具有光电转换光电转换、复用复用等功能，实现与用户端设备的连接。光分配网络（光分配网络（ODNODN）：完成OLT

17、与ONU之间光信号的传输和功率分配，提供光路监控等功能。适配功能（适配功能（AFAF）：为ONU和用户设备提供适配功能。24光纤接入网的种类一般按照ODN采用的技术光网络可分为两类：有源光网络有源光网络(Active Optical Network，AON)和无源光网络无源光网络(Passive Optical Network，PON)。有源光网络有源光网络(AON)(AON)：指光配线网光配线网ODNODN含有有源器件含有有源器件(电子器件、电子电源)的光网络，该技术主要用于长途骨干长途骨干传送网传送网。无源光网络无源光网络(PON)(PON)：指ODNODN不含有任何电子器件及电子电源不含

18、有任何电子器件及电子电源，ODN全部由光分路器光分路器(Splitter)等无源器件组成无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。但在光纤接入网中，OLT及ONU仍是有源的。由于PON具有可避免电磁和雷电影响避免电磁和雷电影响，设备投资和维护成本低投资和维护成本低的优点，在接入网中很受欢迎。图所示是PONPON的一般结构的一般结构。ONUONUInternetPSTNATM/FROLTSNIPONSplitterFTTHFTTBSplitterSplitterONUNTFTTC25光纤接入网的种类光纤到路边（FTTC-Fiber to the Curb）、光纤到远端（FTTR-Fiber to

19、the Remote Unit）含义：将ONU设置在路边的入孔或电线杆上的分线盒处，即DP点，有时也可设置在交接箱处，即FP处。适合于点到点或点到多点的树形，用于居民住宅和小企业，ONU支持典型用户数在128个以下（也有支持200个用户以上的）。从ONU至用户，若采用同轴电缆可传送视像业务，若采用双绞线对，则可传送普通电话业务。光纤到大楼（FTTB）含义：将FTTC结构中的ONU直接设置在楼内（配线箱处），再经多对双绞线将业务分送给各个用户。FTTB为点到多点结构，可提供高速数据、电子商务、可视图文等宽带业务。光纤到户（FTTH）、光纤到办公室（FTTO）含义：将ONU换成无源光分路器，并移到

20、用户房间内，即为FTTH结构。若将ONU放在大企事业用户大楼终端设备处并能提供一定范围内的灵活的业务，则构成FTTO。业务量：FTTOFTTHFTTO适合点到点或环形，FTTH多采用点到多点结构。26无源光网络中的复用技术多址接入技术多址接入技术时分多址波分多址副载波多址码分多址双向传输技术双向传输技术空分复用波分复用副载波复用码分复用时间压缩复用27以太网无源光网络接入技术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，因此在光纤接入网实现中，ODN设备主要采用无源光器件，网络结构主要采用点到多点方式

21、，具体的实现技术主要有三种：基于基于ATMATM技术的技术的APONAPON基于基于EthernetEthernet技术的技术的EPONEPON基于基于GEMGEM（GPONGPON封装方法）的封装方法）的GPONGPON。28EPON 技术采用点到多点的网络拓扑结构，在PON上传送以太网帧，利用光纤实现语音、数据和视频等多媒体全业务的接入。主要由光线路终端（OLT）、光分配网络（ODN）和光网络单元/光网络终端（ONU/ONT）组成。OLT位于局端，ONU/ONT位于用户端。OLT既具有交换机/路由器的功能，又是一个多业务提供平台。ODN由无源光分路器（POS）和光纤组成，用于实现OLT与多

22、个ONU之间的连接。POS无需电源，结构简单，可多级级联，从OLT到ONU的距离可达20km。ONU为用户提供EPON的接入功能，采用以太网协议。29EPON的工作原理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OLT下行广播发送、上行时分多址接入30EPON的关键技术和优势关键技术：上行带宽分配实时业务传输质量安全性和可靠性优势特点：与现有以太网的兼容性。长距离、高带宽。低成本、易维护。灵活的多业务平台。31GPONGPON：吉比特无源光网络接入技术EPON由于和IP协议的天然亲和性受到了业界的普遍关注，但是它在传送实时业务和网络维护管理方面还存在一些不足，又推出了吉比特无源光网络（GPON）。GPONGPON具有吉比特速率、支持具有吉比特速率、支持多业务透明传输，提供多业务透明传输，提供QoSQoS保证和电信级网络维保证和电信级网络维护管理护管理。关键技术：关键技术：传输汇聚层传输汇聚层GEMGEM技术、媒质接入控制技术、动态带宽分配技术、测距和时延补偿技技术、媒质接入控制技术、动态带宽分配技术、测距和时延补偿技术、突发发送和接收技术等。术、突发发送和接收技术等。主要特点：主要特点：可对不同类型、不