第二章 综合宽带接入技术-接入网的接口及协议

第二章接入网的接口与协议

2.1用户网络接口2.2电信管理网接口2.3业务节点接口2.4V5接口2.5接入网线路测试技术2.6点对点协议2.7认证，授权，计费协议2.1用户网络接口

PSTN：Z接口ISDN：2B+D、30B+DDDN：V24、V35、64K、E1、UX25、帧中继SDH、ATM、以太网、CATV、DVB模拟的UNI－Z接口传统交换机模拟用户线接口，AN中由接入网设备提供，接入模拟话机、模拟调制解调器等AN提供的Z接口要求更高的可靠性和远端测试能力Z接口提供了模拟用户线的连接，并且载运诸如话音、话带数据及多频信号等。此外，Z接口必须对话机提供直流馈电，并在不同的应用场合提供诸如直流信令、双音多频(DTMF)、脉冲、振铃、计次等功能。

数字的UNI－U接口在ISDN（综合业务数字网IntegratedServicesDigitalNetwork)基本接入的应用中，将网络终端(NT)和交换机线路终端(LT)之间的传输线路称为数字传输系统，又称U接口。在引入接入网之后，U接口是指接入网与网络终端NT1之间的接口，是一种数字的用户网络接口。双向传输方式和传输码型：无国际标准LTNT1接入网NT2ISDN交换机V参考点U接口T参考点S参考点ISDN用户设备RS-232和V.35RS（EIA）-232使用ISO2110关于插头座的标准。这就是使用25根引脚的DB-25插头座。引脚分为上、下两排，分别有13和12根引脚，其编号分别规定为1至13和14至25，都是从左到右(当引脚指向人时)。RS（EIA）-232当连接电缆线的长度不超过15m时，允许数据传输速率不超过20kbit/s。这就促使人们制订性能更好的接口标准。出于这种考虑，EIA于1977年又制定了一个新的标准RS-449，以便逐渐取代旧的RS-232。DVB/MPEG-2接口(I)DVB(DigitalVideoBroadcasting)标准提供了一套完整的，适用于不同媒介（卫星、有线电视及开路电视）的数字电视广播系统规范。系统采用MPEG压缩的音频，视频及数据格式作为数据源。系统采用公共MPEG-2传输流(TS)复用方式。调制与其它附属的信道编码方式，由不同的传输媒介来确定：数字卫星电视(DVB-S)、数字有线电视(DVB-C)、数字开路电视(DVB-T)。使用通用的加扰方式以及条件接收界面。DVB/MPEG-2接口(II)MPEG家族有：MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4。其中MPEG-2在广播电视领域最广泛使用。

MPEG是对音频和视频信号非常优秀的压缩技术系列标准。MPEG家族有：MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4。其中MPEG-2在广播电视领域最广泛使用。MPEG-2常用4：2：0和4：2：2。4：2：2编码方式是每隔两个亮度采样一次色度信号，每行都采样。4：2：0编码方式是每隔两个亮度采样一次色度信号，隔行采样。DVB/MPEG-2接口(III)每路MPEG-24：2：0编码视频信号的速率大约为2—15Mb/s，速率可调节，速率越高质量越好。一般8Mb/s的MPEG-2编码信号的质量就非常好了，可传运动会这类节目。2Mb/sMPEG-2编码信号只能传图文节目。每路MPEG-24：2：2编码视频信号的速率大约为8—45Mb/s，速率可调节，速率越高质量越好。一般都取30M左右。MPEG-2编码器输出的码流叫传送流(TS)。一个155M(ATM方式)可装12—16路视频信号；34M中可以装4路MPEG—2信号，也可以装5—6路。这主要依据电视节目是哪类的，如图文节目或教育节目的速率能低点，则可多装。2.2电信管理网接口光纤接入网是整个电信网的一个组成部分，它应该纳入电信管理网(TMN)的管理之下，以便整个电信网能协调一致地工作。按规定，光纤接入网同电信管理网的接口为Q3。AN应通过TMN的标准管理接口Q3与TMN相连，以便统一协调对不同网元(例如AN和SN)的各种功能的管理，形成用户所需要的接入和承载能力。实际组网时，接入网往往先经由Qx接口连接至协调设备，再由协调设备经由Q3接口连接至电信管理网TMN。SNI是能独立提供某种业务的设备和模块，是一种可以接入各种交换型和/或永久连接型电信业务的网元。如：程控交换机、DDN节点机、X.25节点机、CATV前端、ATM交换机、VOD服务器等2.3业务节点接口—SNI交换机与接入网之间的接口称为业务节点接口(SNI)业务节点接口有模拟的Z接口与数字的V接口数字业务的发展要求从用户到业务节点之间是透明的纯数字连接，因此要求业务节点具备数字的SNI。业务节点接口—SNI业务节点接口—SNI业务节点类型主要有3种：仅支持一种接入类型；可支持多种接入类型，但所有接入类型支持相同的接入能力；可支持多种接入类型，且每种接入类型支持不同的承载能力。

数字的SNI——V接口在V5接口以前，CCITTQ系列建议中曾规范了V1~V4接口

其中，V2为PCM桢接入，V1、V3、V4均专用于ISDN而缺乏通用性。影响不同供货商设备的兼容。

2.4数字的SNI——V5接口

V5接口是一种标准化的、开放的、综合的、实现交换与传输结合的新型数字化SNI。ITU-T于1994通过V5接口规范，我国于1996发布V5.1、V5.2接口国内标准已规范的V5接口有V5.1、V5.2和VB5接口。VB5是宽带V5接口，其标准制定已于1998年底完成。LTV5接口是一种开放的、标准的数字接口，便于不同厂家设备互连V5接口的出现限制了交换机厂商的垄断！V5接口具有多种业务接入能力，如PSTN(PublicSwitchedTelephoneNetwork公共交换电话网络)、ISDN、模拟租用线和数字租用线等，有利于综合业务的发展V5接口的出现降低了接入网的成本V5接口提高了网络的可靠性和可维护性V5接口实现了数字传输和数字交换的结合数字的SNI——V5接口接入网LEV5接口HDB3码V5接口参考点位置程控交换机V5.1接口模块交换主机接入网2048kbit/s链路程控交换机V5.2接口模块交换主机接入网2048kbit/s链路2048kbit/s链路2048kbit/s链路V5接口的功能程控交换机承载通路ISDND通路信息PSTN信令信息控制信息链路控制信息*保护信息*承载通路连接*定时信息*仅适用于V5.2接口接入网承载通路：为ISDN基本接入用户端口已分配的B通路或PSTN用户端口的PCM编码的64kbit/s通路提供双向传输能力。ISDND通路信息：为ISDN基本接入用户端口的D通路信息(包括Ds型、p型和f型数据)提供双向传输能力。PSTN信令信息：为PSTN用户端口的信令信息提供双向传输能力。用户端口控制：提供双向传输每一独立用户端口的状态和控制信息的能力。2048kbit/s链路控制：对2048kbit/s链路的帧定位、复帧定位、告警指示和CRC信息进行管理控制。第二层链路控制：为控制协议和PSTN信令信息提供双向通信能力。用于支持公共功能的控制：为指配数据和重启动能力提供同步应用。要求多个时隙连接的业务，应在一个V5.2接口内的一个2048kbit/s链路上提供。在这种情况下，应总能提供8kHz和时隙顺序的完整性。链路控制信息：链路控制协议支持V5.2接口的2048kbit/s链路的管理功能。保护信息：保护协议支持逻辑C通路在物理C通路之间的适当的倒换。承载通路连接(BCC)：BCC协议用于在LE控制下分配承载通路。定时信息：为比特传输、字节识别和帧同步提供必需的定时信息。这种定时信息也可以用于LE和AN之间的同步操作。V5.1接口支持的业务NT1ZTTPSTN接入ISDN基本接入ISDN基本接入模拟租用线数字租用线程控交换机V5.1接口模块V5.1接入网永久租用线业务节点V5.2接口支持的业务NT1ZTTPSTN接入ISDN基本接入ISDN基本接入模拟租用线数字租用线程控交换机V5.2接口模块V5.2永久租用线业务节点NT1TTISDN基群接入ISDN基群接入接入网V5.1与V5.2的比较V5接口的应用存在的问题V5接口作为一个新型的数字用户接口正日益受到各国电信部门的重视并在接入网建设中应用。但由于V5接口提出的时间还不长，标准化工作亦在不断完善之中。V5接口的应用中还存在以下问题：（1）网络管理困难（2）维护测试不便2.6点对点协议

PPP（pointtopointprotocol）---点对点协议概述

PPP的功能PPP封装PPP链路操作

PPP协议概念Point-to-PointProtocol点到点的协议目前使用的版本:RFC1661协议作用范围点到点的链路上(数据链路)功能实现点到点链路的两个节点之间:数据链路的建立与拆除链路质量检测身份认证网络层协议协商与配置(如IP协议的IP的地址等)两个子协议：LCP与NCP

PPP协议——LCP链路控制协议LCPLinkControlProtocol链路建立链路参数协商（如MRU等）与配置是否认证或认证协议协商链路拆除等PPP协议——NCP网络层控制协议NCPNetworkControlProtocol不同的网络层协议可复用在同一PPP链路上PPP为不同的网络层设计了相应的NCP如对应IP协议的NCP为IPCP对应IPX协议的NCP为IPXCP不同的NCP处理不同网络层特殊要求（如IP地址分配等）同一个PPP连接下可开启多个NCPPPP的协议的封装格式类似HDLC的UI帧（无编号帧）地址控制协议数据FCS字节1

1

2变长2地址控制数据FCSHDLCUI帧PPP帧固定值OxFF固定值Ox03封装数据的协议类型PPP的协议操作过程五个阶段及各阶段转换图UPOPENDSUCCESS/NONEFAILDOWNCLOSING链路死亡链路建立认证网络层协议链路终止FAILPPP协议的五个阶段死亡阶段物理层未准备好、PPP的初始阶段链路建立阶段，由LCP完成建立请求、协商MRU、认证协议、链路质量监测协议认证阶段,由LCP完成可选项，对用户身份的鉴别。是否选或选择何种认证协议在建立连接阶段协商网络层协议阶段，由NCP完成对网络层协议进行配置，如网络层地址（IP地址）分配链路终止阶段,由LCP完成可以在任何时候终止链路，链路的正常终止由LCP分组完成，一个NCP的关闭不一定引起链路的关闭PPPoE协议概念PPPOverEthernet以太网的点到点的协议目前使用的版本:RFC2516PPPoE的引入PPP只适应点到点链路的接入控制点到多点链路PPP仍然适应吗？否!PPPoE可以实现对点到多点链路的接入控制PPPoE的功能对以太网上每个用户与NAS之间建立一条PPP会话通道每一条PPP会话通道有唯一的连接标识实现对太网上每个用户进行单独的管理PPPoE接入模型图中：接入桥接设备可为：交换机、ADSLModem接入集中器可为：PPPoE服务器、DSLAM主机主机主机接入集中器AccessConcentrator主机主机ISP局域网（以太网）PPP会话桥接接入设备BridgingAccessDevicePPPoE协议分层模型以太网物理层PPPoE数据链路层网络层PPPIPPPPoE分组（帧）格式PPPoE协议封装在以太帧中（以太帧的载荷）字节目的MAC地址源MAC地址类型有效载荷（PPPoE分组）FCS662变长4PPPoE封装在以太帧中发现阶段类型：0x8863会话阶段类型：0x8864版本代码类型有效载荷会话标识比特01234567012345670123456701234567长度PPPoE分组格式固定值不同阶段的分组类型PPPoE载荷长度标识一个特定的PPPoE会话发现阶段：为空会话阶段：PPP帧2.7认证、授权、计费协议AAA是用户接入管理的核心功能AAA功能的含义Authentication（认证）：确认用户接入时声称的身份Authorization（授权）：根据认证结果授予用户接入的相应权限Accounting（记费）：记录用户对网络资源的使用情况，为计费、审计等服务RADIUS协议

RADIUS是一种C/S结构的协议，它的客户端最初就是NAS（NetAccessServer）服务器，现在任何运行RADIUS客户端软件的计算机都可以成为RADIUS的客户端。由于RADIUS协议简单明确，可扩充，因此得到了广泛应用，包括普通电话上网、ADSL上网、小区宽带上网、IP电话、VPDN（VirtualPrivateDialupNetworks，基于拨号用户的虚拟专用拨号网业务）、移动电话预付费等业务。最近IEEE提出了802.1x标准，这是一种基于端口的标准，用于对无线网络的接入认证，在认证时也采用RADIUS协议。图2-16RADIUS的基本工作原理Diameter协议

Diameter协议作为下一代的AAA协议标准。Diameter(为直径，意味着Diameter协议是RADIUS协议的升级版本)协议包括基本协议，NAS(网络接入服务)协议，EAP(可扩展认证)协议，MIP(移动IP)协议，CMS(密码消息语法)协议等。Diameter协议支持移动IP、NAS请求和移动代理的认证、授权和计费工作，协议的实现和RADIUS类似，也是采用AVP，属性值对(采用Attribute-Length-Value三元组形式)来实现，但是其中详细规定了错误处理和failover机制，采用TCP协议，支持分布式计费，克服了RADIUS的许多缺点，是最适合未来移动通信系统的AAA协议。Diameter和RADIUS比较

（1）RADIUS固有的C/S模式限制了它的进一步发展。Diameter采用了peer-to-peer模式，peer的任何一端都可以发送消息以发起计费等功能或中断连接。（2）可靠的传输机制。RADIUS运行在UDP协议上，并且没有定义重传机制，而Diameter运行在可靠的传输协议TCP、SCTP之上。Diameter还支持窗口机制，每个会话方可以动态调整自己的接收窗口，以免发送超出对方处理能力的请求。（3