《宽带接入网技术项目式教程》课件第1章

任务1接入网概述

任务2接入网发展

模块一接入网基础1.1.1接入网在电信网中的位置

从整个电信网的角度，可以将全网划分为公用电信网和用户驻地网（CPN）两大块，其中CPN属用户所有，故通常电信网仅指公用电信网部分。

公用电信网按功能划分包括传输网、交换网和接入网三部分，交换网和传输网属于核心网。从局端到用户之间的所有所用机线设备组成接入网，接入网也称为本地环路、用户网、用户环路系统。电信网基本组成模型如图1-1所示。任务1接入网概述图1-1电信网的基本组成最初的接入网就是将用户话机连接到电话局的交换机上，如图1-2所示。具体方式是：端局本地交换机的主配线架(MDF)经大线径、大对数的馈线电缆(数百至数千对)连至分路点(交接箱)，从而再转向不同方向；交接箱经较小线径、较小对数的配线电缆(每组几十对)连至分线盒；分线盒通常是通过若干单对或双对的双绞线直接与用户终端处的网路接口(NI)相连，用户引入线为用户专用，NI为网络设备和用户设备的分界点。图1-2传统接入网结构1.1.2接入网的定界

根据ITU-T关于接入网框架建议(G.902)，接入网(AN)是由业务节点接口(SNI)和相关用户网络接口(UNI)之间的一系列传送实体(如线路设施和传输设施)所组成的，它是一个为电信业务提供所需传送承载能力的实施系统。

接入网所覆盖的范围可由三个接口来定界，即网络侧经由SNI与业务节点相连，用户侧经由UNI与用户相连，管理方面则经Q3接口与电信管理网(TMN)相连，如图1-3所示。图1-3接入网示意图业务节点是提供业务的实体，可提供规定业务的业务节点有本地交换机、租用线业务节点或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，可分为支持单一接入的SNI和支持综合接入的SNI。支持单一接入的标准化接口主要有提供ISDN基本速率(2B+D)的V1接口和一次群速率(30B+D)的V3接口；支持综合业务接入的接口目前有V5接口，包括V5.1、V5.2接口。

接入网与用户间的UNI接口能够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。

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块的管理，而且要附加完成用户线的测试和故障定位。根据接入网框架和体制要求，接入网的重要特征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。1.1.3接入网功能结构

接入网有五个基本功能，包括用户接口功能(UPF)、业务接口功能(SPF)、核心功能(CF)、传送功能(TF)、接入网系统管理功能(AN-SMF)，各种功能模块之间的关系如图1-4所示。图1-4接入网的功能结构

1)用户接口功能(UPF)

用户接口将特定UNI的要求与核心功能和管理功能相适配，具体功能有：

①终结UNI功能；

②A/D变换和信令转换功能；

③UNI的激活与去激活功能；

④UNI承载通路/承载能力处理功能；

⑤UNI的测试和用户接口的维护、管理和控制功能。

2)业务接口功能(SPF)

业务接口将特定SNI的要求与公用承载通路相适配，以便进行核心功能处理，并选择有关的信息用于AN-SMF的处理，具体功能有：

①终结SNI功能；

②把承载通路要求、时限管理和运行要求及时映射进核心功能；

③特定SNI所需的协议映射功能；

④SNI的测试和SPF的维护功能；

⑤管理和控制功能。

3)核心功能(CF)

核心功能处于UPF和SPF之间，承担各个用户接口承载通路或业务接口承载通路的要求与公用承载通路的适配。核心功能可以分布在整个接入网内，具体功能有：

①接入承载通路处理功能；

②承载通路的集中功能；

③信令和分组信息的复用功能；

④ATM传送承载通路的电路模拟功能；

⑤管理和控制功能。

4)传送功能(TF)

传送功能为接入网中不同地点之间公用承载通路的传送提供通道，同时为相关传输媒质提供适配功能，主要功能有：

①复用功能；

②交叉连接功能；

③物理媒质功能；

④管理功能。

5)接入网系统管理功能(AN-SMF)

通过Q3接口或中介设备与电信管理网接口连接，协调接入网各种功能的提供、运行和维护，具体功能有：

①配置和控制；

②业务提供的协调；

③用户信息和性能数据收集；

④协调UPF和SN的时限管理；

⑤资源管理；

⑥故障检测和指示；

⑦安全控制。1.1.4接入网拓扑结构

1.有线接入网常用的拓扑结构

有线接入网常用的拓扑结构有如下几种：

(1)总线型结构：将涉及通信的所有点串联起来并使首末两个点开放时就形成了链型结构，当中间各个点可以有上下业务时又称为总线型结构，也称为T型结构，如图1-5所示。这种结构的特点是共享主干链路，节约线路投资，增删节点容易，彼此干扰较小。缺点是损耗积累，用户接收对主干链路的依赖性强。图1-5总线型结构(2)环型结构：将涉及通信的所有点串联起来，而且首尾相连，没有任何点开放时就形成了环型结构，如图1-6所示。这种结构的特点是可实现自愈，即无需外界干预，网络可在较短的时间内自动从失效故障中恢复所传业务，可靠性高。缺点是单环所挂用户数量有限，多环互通较为复杂，不适合CATV等分配型业务。图1-6环型结构(3)星型结构：这种结构实际上是点对点的方式，涉及通信的所有点中有一个特殊点(即枢纽点)与其他所有点直接相连，而其余点之间不能直接相连，如图1-7所示。这种结构的特点是结构简单，使用维护方便，易于升级和扩容，各用户之间相对独立，保密性好，业务适应性强。缺点是所需链路代价较高，组网灵活性较差，对中央节点的可靠性要求极高。图1-7星型结构(4)树型结构：类似于树枝形状，呈分级结构，在交接箱和分线盒处采用多个分路器，将信号逐级向下分配，最高级的端局具有很强的控制协调能力，如图1-8所示。这种结构的特点是适用于广播业务。缺点是功率损耗较大，双向通信难度较大。图1-8树型结构

2.无线接入网常用拓扑结构

无线接入网常用拓扑结构有两类：无中心拓扑结构和有中心拓扑结构。

(1)无中心拓扑结构。在无中心拓扑结构中，一般所有站点都使用公共的无线广播信道，并采用相同的协议争用无线信道，任意两个节点之间可以直接进行通信，如图1-9所示。

这种结构的优点是组网简单，成本费用低，网络稳定性好；缺点是当站点增加时，网络服务质量会降低，网络的布局受限制。无中心拓扑结构适用于用户数较少的情况。图1-9无中心型结构(2)有中心拓扑结构。在有中心拓扑结构中，需要设立中心站点，所有站点对网络的访问均由其控制，如图1-10所示。图1-10有中心型结构1.1.5IP接入网

1.IP接入网定界

根据Y.1231建议，IP接入网是指由网络实体组成的提供所需接入能力的一个实施系统，用于在一个“IP用户”和一个“IP服务者”之间提供IP业务所需的承载能力。IP接入网统一由参考点RP定界，如图1-11所示。图1-11IP接入网结构

2.IP接入网的功能模型

IP接入网主要有三大功能：运送功能、接入功能、系统管理功能，参考模型如图1-12所示。

(1)运送功能：是指承载并传送IP业务；

(2)接入功能：是指对用户接入进行控制和管理(包括AAA、NAT、IP地址动态分配等)；

(3)系统管理功能：是指进行系统配置、监控和管理。图1-12IP接入网功能模型

3.G.902与Y.1231比较

1)定义角度

G.902定义的是SNI与对应UNI之间的承载电信业务能力的实体。

Y.1231定义的是IP用户与IP服务提供者之间的承载IP业务能力的实体。

2)定界与接口角度

G.902建议由UNI、SNI和Q3接口定界。

Y.1231建议的接口抽象为统一的RP接口,更具灵活性和通用性。

3)功能角度

G.902建议具有复用、连接、运送等功能，无交换和记费功能，不解释用户信令，UNI和SNI只能静态关联，用户不能动态选择SN。

Y.1231建议除具有复用、连接、运送的功能之外，还具有交换和记费功能，可解释用户信令，IP用户可以自己动态的选择IP服务提供者。

4)接入网、核心网与业务提供者的关系

G.902建议接入网与核心网相互独立，核心网与业务绑定，不利于更多的业务提供者参与。

Y.1231建议接入网、核心网、业务提供者完全独立，更多的业务提供者参与；用户可以通过接入网获得更多的IP服务。

5)接入管理角度

G.902建议对接入网的管理由电信管理网络实现，受制于电信网的体制；没有关于用户接入管理的功能。

Y.1231建议具有独立且统一的AAA用户接入管理模式；便于运营和对用户的管理；适应于各种接入技术。

由上可见，由Y.1231建议定义的IP接入网比由G.902定义的接入网具有较大优势，宽带接入基于IP将是大趋势。1.2.1接入网发展

未来我国接入网的发展方向主要表现在以下几点：

(1)宽带接入是接入网发展的必然趋势；

(2)宽带接入基于IP将是大趋势；

(3)未来接入网必须是全业务接入网；

任务2接入网发展

(4)分阶段、有步骤地向FTTH／FTTO演进，是接入网切实可行的发展方向；

(5)接入网对多种因素敏感，还没有一种绝对主导技术，采用面向多元化的接入技术，以模块式结构来构筑公共接入平台，融合多元化的接入技术，融合多种技术和业务，简化网络结构，才能适应接入网的发展。1.2.2接入网的特点

传统的接入网是以双绞线为主的铜缆接入网，近年来，接入网技术和接入手段不断更新，出现了铜线接入、光纤接入、无线接入并行发展的格局。电信接入网与核心网相比有非常明显的区别，具有以下特点：

(1)接入网结构变化大、网径大小不一。

在结构上，核心网结构稳定、规模大、适应新业务的能力强；而接入网用户类型复杂，结构变化大、规模小，难以及时满足用户的新业务需求，由于各用户所在位置不同，造成接入网的网径大小不一。

(2)接入网支持各种不同的业务。

在业务上，核心网的主要作用是比特的传送；而接入网的主要作用是实现各种业务的接入，如语音、数据、图像、多媒体等。

(3)接入网技术可选择性大、组网灵活。

在技术上，核心网主要以光纤通信技术为主，传送速度高，技术可选择性小；而接入网可以选择多种技术，如铜线接入技术、光纤接入技术、无线接入技术，还可选择混合光纤同轴电缆(HFC)接入技术等。接入网可根据实际情况提供环型、星型、总线型、树型、蜂窝状等灵活多样的组网方式。

(4)接入网成本与用户有关，与业务量基本无关。

各用户传输距离的不同是造成接入网成本差异的主要原因，市内用户比偏远地区用户的接入成本要低得多；核心网的总成本对业务量很敏感，而接入网成本与业务基本无关。1.2.3接入网提供的业务

1.普通电话业务

接入网提供普通电话(POTS)接口，它既可支持模拟用户，又可支持用户交换机的接入，同时还支持虚拟用户交换机(Centrex)及CID等新业务。

2.ISDN业务

接入网提供ISDNBR(2B+D)和ISDNPRI(30B+D)接口，实现ISDN业务。ISDN业务接入示意图如图1-13所示。图1-13ISDN业务接入示意图

3.DDN专线业务

数字数据网络(DDN)是一个传输速率高、质量好、网络时延小和全透明的数字数据网络。在DDN节点机与OLT之间可以通过E1接口相连，如图1-14(a)所示。在DDN节点机与OLT之间也可以通过V.24或V.35接口相连，如图1-14(b)所示。图1-14DDN专线业务接入示意图

4.有线电视(CATV)业务

随着我国有线电视业务(CATV)的迅速普及，在用户接入网中引入CATV业务势在必行。可通过内置式光发射模块、光接收机模块等构成一个独立的CATV光纤传输系统，同时还将CATV单元纳入集中监控和网络管理，如图1-15所示(其中STB为提供数模转换的机顶盒)。图1-15有线电视业务接入示意图

5.Internet业务

(1)上网业务：这类用户是Internet网上为数最多的用户，通过专线方式和普通拨号方式接入Internet网络。目前提供的主要业务有：电子邮箱、新闻信息、远程登录、文件传输、交谈、多人聊天、浏览查询、WWW、网络文件搜索系统等。

(2)为中、小企业提供虚拟主机业务、主机托管业务。

(3)网络资源出租业务，为ISP、ICP提供网络资源，包括国际/国内带宽、拨号端口、主机、计费系统等，实现VISP、VICP等。

(4)提供面向全国范围的虚拟专