FTTx 光纤接入网络工程课件：接入网基础理论

2.1接入网的基本概念2.2接入网的分类2.3接入网支持的业务种类2.4接入网的发展趋势

本章内容●接入网的基本概念●接入网的分类●接入网支持的业务种类●接入网的发展趋势

本章重点、难点●接入网的基本概念●接入网的分类本章学习目的和要求●理解接入网的概念●熟悉接入网的分类●熟悉接入网支持的业务种类2.1接入网的基本概念1.接入网的定义国际电信联盟(ITU-T)第13组于1995年7月通过了关于接入网框架结构方面的新建议G.902，其中对接入网的定义是：接入网由业务节点接口(SNI)和用户-网络接口(UNI)之间的一系列传送实体组成，它是给电信业务提供所需传送承载能力的实施系统，可由管理接口(Q3)配置和管理。原则上对接入网可以实现的UNI和SNI的类型和数目没有限制。接入网不解释信令。接入网可以看成是与业务和应用无关的传送网，主要完成交叉连接、复用和传输功能。2.接入网界定根据国际电联关于接入网框架建议(G.902)，接入网可由三个接口界定，即网络侧由业务节点接口(SNI)与业务节点(SN)相连组成，用户侧由用户-网络接口(UNI)与用户终端设备相连组成，管理方面则由Q3接口与电信管理网(TMN)相连组成，如图2-1所示。SN是提供业务的实体，它是一种可以接入到各种交换或非交换电信业务的网元。SN与传统网络节点(NN)不同，SN除了具有NN的交换功能外，还包括交换业务和种类。可提供规定业务的业务节点有本地交换机、租用线业务节点、特定配置的点播电视和广播电视业务节点等。SNI是接入网和业务节点之间的接口，它独立于业务节点和交换机，把不同业务的SN通过不同的SNI与接入网相连，向用户提供多种不同的业务服务。SNI可分为支持单一接入的SNI和支持综合接入的SNI。UNI是接入网与用户终端间的接口，支持目前网络所能提供的各种接入类型和业务。接入网的发展不应限制现有的业务和接入类型。不同的业务对应不同的接口类型。UNI分为独立式和共享式两种。Q3为TMN与电信网各部分相连的标准接口。接入网的管理应该纳入TMN的范畴，以便统一协调管理不同的网元。接入网的管理不但要完成接入网各功能模块的管理，而且要附加完成用户线的测试和故障定位。3.接入网的功能作用接入网主要有五项功能，即用户口功能(UPF)、业务口功能(SPF)、核心功能(CF)、传送功能(TF)和系统管理功能(SMF)，如图2-2所示。接入网的功能介绍如表2-1所示。4.接入网的特点根据接入网框架和体制要求，接入网的重要特点可以归纳为如下几点：(1)接入网对于所接入的业务提供承载能力，实现业务的透明传送。(2)接入网对用户信令是透明的，除了一些用户信令格式转换外，信令和业务处理的功能依然在业务节点中。(3)接入网的引入不应限制现有的各种接入类型和业务，接入网应通过有限的标准化的接口与业务节点相连。(4)接入网有独立于业务节点的网络管理系统，该系统通过标准化的接口连接TMN。TMN实施对接入网的操作、维护和管理。2.2接入网的分类接入网有多种分类方法，例如可以按传输媒介分、按拓扑结构分、按传输技术分、按接口标准分、按业务带宽分、按业务种类分，等等。接入网通常采用传输媒介分类方法，如图2-3所示。2.2.1有线接入1. xDSL接入网(传输介质是铜质电话线)xDSL是各种类型DSL(DigitalSubscriberLine，数字用户线路)的总称，包括ADSL、RADSL、VDSL、SDSL、IDSL、HDSL等。xDSL是一种新的传输技术，在现有的铜质电话线路上采用较高的频率及相应调制技术，即利用在模拟线路中加入或获取更多的数字数据的信号处理技术来获得高传输速率。xDSL中的“x”表示任意字符或字符串，各种DSL技术最大的区别体现在其信号传输速率和距离不同，以及上行信道和下行信道的对称性也不同两个方面。2.光纤接入(传输介质是光纤)光纤接入可分为有源与无源系统两种。有源光网络的局端设备(CE)和远端设备(RE)通过有源光传输设备相连接。传输技术是骨干网中已大量采用的同步数字体系(SDH)和准同步数字系列(PDH)技术，但以SDH技术为主。远端设备主要完成业务的收集、接口适配、复用和传输功能。局端设备主要完成接口适配、复用和传输功能。此外，局端设备还向网元管理系统提供网管接口。在实际接入网建设中，有源光网络的拓扑结构通常是星型或环型。有源光网络具有以下技术特点：(1)传输容量大。(2)传输距离远。(3)用户信息隔离度好。(4)技术成熟。无源即PON(PassiveOpticalNetwork，无源光网络)，有窄带与宽带之分。PON本身下行是点到多点系统，上行为多点到点，上行时需要解决多用户争用问题，目前上行大多用TDMA(时分多址)技术。PON最重要的特点就是它是无源设备，它拥有点到多点的网络结构。它综合了ATM技术和无源光网络技术，可以提供现有的从窄带到宽带等各种业务。PON由OLT(OpticalLineTerminal，光线路终端)、ONU/ONT(OpticalNetworkUnit/OpticalLineTerminal，光节点(光网络单元/光网络终端)和无源光分路器组成。其中，Splitter是光分路器，它根据光的发送方向，将进来的光信号分路并分配到多条光纤上，或是组合到一条光纤上。ONU/ONT主要完成业务的收集、接口适配、复用和传输功能。OLT主要完成接口适配、复用和传输功能。此外，OLT还向网元管理系统提供网管接口。ODN(OpticalDistributionNetwork，光分配网络)中光分路器的工作方式是无源的，这就是无源光网络中“无源”一词的来历。但ONU和OLT还是工作在有源方式下，即需要外接电源才能正常工作。所以，采用无源光网络接入技术并不是所有设备都工作在不需要外接馈电的条件下，只是ODN部分无须有源器件。3.混合接入网混合接入网是指接入网的传输介质采用光纤和同轴电缆混合组成。混合接入网主要有三种方式，即光纤同轴电缆混合(HybridFiber-Coaxial，HFC)方式、交换式视频广播(SwitchDigitalVideo，SDV)方式以及综合数字通信和视频(IntegratedDigitalCommunicationandVideo，IDV)方式。(1)HFC是光纤和同轴电缆相结合的混合网络。HFC通常由光纤干线、同轴电缆支线和用户配线网络三部分组成。从有线电视台出来的节目信号先变成光信号在干线上传输，到用户区域后把光信号转换成电信号，经分配器分配后通过同轴电缆送到用户。它与早期广电有线电视系统或有线电视(CATV)同轴电缆网络的不同之处主要是在干线上用光纤传输光信号，在前端需完成电-光转换，进入用户区后要完成光-电转换。(2) SDV是为住宅用户提供视像(以模拟视像业务为主)宽带业务的一种接入网方式，特别适合单向、模拟的有线电视传送。(3) IDV方式的基本原理与SDV方式的原理近似，它是在ATM技术还未成熟推广前所采用的一种过渡方式。IDV即智能桌面虚拟化(IntelligentDesktopVirtualization)，是英特尔公司提出的一种革新性的框架，它将使得管理用户计算的整个系统变得更加智能，而且在最大化用户体验的同时能够给IT人士提供所需的管理功能。IDV是一种相当新颖的技术观念，在未来很有可能彻底颠覆整个桌面虚拟化游戏规则。IDV解决方案在确保用户尽享高性能、移动性和灵活性的同时，给IT人员提供控制和保护桌面映像和设备的能力。2.2.2无线接入网无线接入是指业务节点到用户终端部分或全部采用了无线接入方式。1.固定无线接入固定无线接入系统的用户终端具有一定的移动性。固定无线接入(FixedWirelessAccess，FWA)主要是为固定位置的用户或仅在小范围区域内移动的用户提供通信服务。其用户终端包括电话机、传真机、计算机等。固定无线接入是无线技术的固定应用，其工作频段有450 MHz、800/900 MHz、1.5 GHz、1.8/1.9 GHz或3 GHz。固定无线接入系统主要分为一点多址、本地环路一点多址(DRMASS)、新型甚小口径地球站(VSAT)、微小口径地球站(USAT)等几种实现方式。(1)一点多址固定无线接入技术：采用固定无线接入技术的目的是实现业务节点接口到用户终端之间的无线连接，将PSTN延伸至用户并提供透明的传输。(2)本地环路一点多址固定无线接入技术：本地环路一点多址系统由基站、中继设备和终端站三部分构成。基站的上行为交换设备，基站、中继设备以及终端站之间采用微波连接。基站分为集线设备、基站控制器和TMD控制器三个组成部分，终端站由下话单元和用户单元组成。本地环路一点多址系统的应用范围很广，当用户不是很密集或用户基数较小时，使用DRMASS技术是比较经济可行的，相对于有线传输方式，其施工和维护比较方便并且长期开销也比较小，因此系统比较可靠和经济合理。(3)新型甚小口径地球站系统：VSAT可以直接安装于终端用户的所在地，其口径通常为1.2～2.8 m，设备使用方便，维护简单，用户可以省去地面电路，直接与主站或数据中心相连接。2.移动无线接入移动无线接入技术主要指用户终端在较大范围内移动的通信系统接入技术，主要为移动用户提供服务，其用户终端包括手持式、便携式、车载式电话等。移动无线接入网包括蜂窝移动电话网、无线寻呼网、无绳电话网、集群电话网、卫星全球移动通信网直至个人通信网等，是当今通信行业中最活跃的领域之一。移动接入又可分为高速和低速两种。高速移动接入一般可用蜂窝系统、卫星移动通信系统、集群系统等。低速接入系统可用PGN的微小区和毫微小区，如CDMA的WILL、PACS、PHS等。近几年来，随着技术的不断发展和网络的日趋演进，以5G为代表的移动通信与以WiMAX为代表的全球微波互联接入在相互角逐的同时，逐渐互补融合、共同发展。2.3接入网支持的业务种类1.语音类业务语音类业务就是利用电信网为用户实时传送双向语音信息以进行会话的电信业务。1)程控电话业务程控数字交换机已经在电信网上取得广泛使用，程控交换机除了给用户提供通话服务外，还能提供缩位拨号、呼叫等待、三方通话、呼叫转移、呼出限制等业务，满足用户的不同需求。2)磁卡电话业务磁卡电话业务是公用电话业务的一种，用户将预先购买的特种卡片插入装有读卡器的电话机上进行通话，并能自动计费。3)可视电话业务可视电话业务是在电话线上加可视终端设备，使双方在进行通话时既可听到声音，也能看到图像的一种电话业务。4)会议电话业务会议电话业务是不同地点的用户利用电话电路召开电话会议业务，参加会议的用户可以听到其他地点用户的发言。5)移动电话业务移动电话业务是以移动用户为服务对象，在移动用户与移动用户之间、移动用户与固定用户之间提供话音服务，用户在覆盖范围内随时随地与外部保持通信联系。移动电话业务按照通信方式与服务对象分为陆地移动电话业务、卫星移动电话业务和无绳电话业务。2.数据类业务数据类业务是实现人与计算机，计算机与计算机、智能设备之间通信的一种宽窄带上网业务。3.图像通信类业务图像通信类业务是指通过电信网络传送、存储、检索或广播图像与文字的视觉信息的业务。它具有形象、直观、生动和适于多种业务需要的特点。对于普通用户而言，最为普通的图像业务为普通广播电视、卫星电视、有线电视、数字电视等几种。

2.4接入网的发展趋势电信网发展到今天，正在进入一个新的转折点，展现了宽带化、IP化以及业务融合化的趋势。有线接入网发展趋势“宽带提速”是运营商必然的战略选择，不提速就无法开展频带更宽的业务，无法实现运营商战略目标的转移。因此，“宽带提速”将成为运营商长期面临的课题。而在这部分的解决方案中，无论采用哪种最新的DSL技术，都必须遵循缩短铜缆长度和提供更大的带宽的基本规律。为此，全球的主流运营商包括中国的固网运营商在内，都在计划或开始实施DSLAM(DigitalSubscriberLineAccessMultiplexer，数字用户线路接入复用器)物理位置下移的战略，努力做到“光进铜退”，最终实现FTTH。在这一进程中，FTTx与ADSL2+/VDSL2的结合将是长期和重要的工作内容。有线接入的发展趋势是光纤接入。光纤接入同有线电视结合，具有高速率、低成本的特性且发展潜力巨大、资源丰富。光纤接入采用DWDM密集波分复用技术，可把高达80个不同波长的数据信道复用在一个光束上，然后在一条光纤上传输。在每条信道传输2.5 Gb/s的数据，一条光纤每秒可传输200 Gb/s的信息。因此，光纤接入网将是未来有线接入网的主流技术。随着数据通信与多媒体业务需求的发展、智能便携式通信设备的大规模普及以及用户对移动接入宽带网络需求的大量增加，为了适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作的需要，第四代移动通信进入加速发展通道。第四代移动电话行动通信标准指的是第四代移动通信技术(4G)。该技术包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式。4G是集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据及高质量音频、视频、图像等。4G从理论上来讲可以达到100 Mb/s的下载速度，能够满足大部分用户对于无线服务接入的需求。4G也因其拥有超高的数据传输速度，被中国物联网校企联盟誉为机器之间当之无愧的“高速对话”