《现代通信接入网技术》课件 模块一 通信接入网基础认知

《现代通信接入网技术》模块1通信接入网基础认知21.1通信接入网的概念1.2通信接入网的标准1.3典型接入网技术简介目录1.4接入网的分类典型接入网技术简介1.1通信接入网的概念41.1.1通信网络结构1.1.2通信接入网的发展1.1.3通信接入网的结构组成1.1子目录1.1.4接入网在通信网中的位置传统的电信网络结构通常由若干终端设备通过用户环线与中心交换设备相互进行通信。1.1.1通信网络结构5由于通信设备间的距离太远，不可能敷设专用的线路,需组建传输通信网络。人们把整个电信网抽象为由核心网、接入网和用户驻地网组成所示。用户驻地网可以是终端网络，也可能是单独的设备。接入网处于核心网与用户驻地网之间，连接本地交换机和用户的部分。核心网处于通信网络的核心位置，承担骨干通信任务，是通信网的信源传输中心，主要由长途网(城市之间)和中继网（本市内）组成。1.1.1通信网络结构6UNISNISNIUNI用户驻地网用户驻地网接入网接入网核心网接入网的发展主要经历了如下四个阶段：1.1.2通信接入网的发展71.纯语音接入的接入网，主要基于电缆接入。2.初步的综合接入网，包括POTS（PlainOldTelephoneService,普通老式电话服务）、ISDN(IntegratedServiceDigitalNetwork,综合业务数字网)、DDN（DigitalDataNetwork,数字数据网）等。3.宽窄带一体化的接入网，如组合型、融合型。4.向NGN(NextGenerationNetwork,下一代网络)演进的接入网，实现与NGN的对接、全面过渡到分组网。三网融合是指电信网、有线电视网和互联网在向宽带通信网、数字电视网和下一代互联网演进过程中，三大网络经过改造和发展，它们相互渗透、相互兼容、并逐步整合成为全世界统一的信息通信网络。1.1.2通信接入网的发展8带宽，网络层次成为质量的瓶颈缺少端到端管理手段网络维护难以快速定界，快速定位网络建设成本、网络业务控制、网络服务质量等方面的接入网扁平化发展成为重要发展方向。1.1.2通信接入网的发展的发展趋势9传统通信接入网的结构组成如图，可分为馈线段、配线段和引入线段。SW为交换模块，RSU为远端交换模块，RT为远端设备，SN为业务节点，FP为灵活点，DP为配线点，CPN为用户驻地网。SN至FP为馈线段；FP与DP之间为配线段；DP至用户驻地网CPN为引入线段。FP与DP是两个很重要的信号分路点，大致对应传统铜线用户线的交接箱和分线盒。1.1.3通信接入网的结构组成10现代通信接入网的结构组成是指本地交换机与用户终端之间的所有机、线设备。各种不同业务（如宽带、语音或数据业务等）通过干线传输系统设备（如程控交换机、宽带汇聚设备、复用设备或交叉连接设备等）到达接入网骨干节点，通过配线架与接入网设备（如光线路终端，OLT）连接，然后再通过分配网络到达用户或网络终端设备。1.1.3通信接入网的结构组成11接入网是由用户与城域网之间的一系列实体(例如线路设施和传输接入设施等)组成,为传送接入电信业务和/或IP业务而提供所需传送承载和接入能力并且可通过网管接口或RP进行配置和管理的实施系统或网络接入网具有明显不同于城域网、骨干网的特点。1.1.4接入网在通信网中的位置12接入网是由用户与城域网之间的一系列实体组成。在无线接入网中，3G、4G或5G基站设备与核心网通过交换设备连接有线宽带接入网主要为光纤接入网，主要包括OLT、ONU和ODN等设备PSTN电话接入网包括MGW、电话终端和连接线缆，与核心网连接的设备可以是本地交换机或核心交换机。1.1.4接入网在通信网中的位置131.2接入网的标准151.2.1电信网接入网标准1.2.2IP接入网标准1.2.3接入网的分类1.2子目录ITU-TG．902。G.902建议书中接入网的定义：接入网是由由业务节点接口（SNI）和用户网络接口（UNI）之间的一系列传送实体组成，为传送电信业务而提供所需传送承载能力的实施系统，可经由Q3接口配置和管理。1.2.1电信网接入网标准16用户网络接口UNI,进一步可分为单个UNI和共享UNI。单个UNI的例子包括PSTN和ISTN中各种类型的UNI,但是PSTN中的UNI和用户信令并没有得到广泛应用,因而各个国家采用自己的规定。共享UNI的例子是ATM接口。当UNI是ATM接口时，这个UNI可支持多个逻辑接入，每一个逻辑接入通过一个SNI连接到不同SN。这样ATM接口就成为一个共享UNI，通过这个共享UNI可以接入多个SN。用户网接口(UNI)在接入网的用户侧，支持各种业务的接入，如：模拟电话接入，N-ISDN业务接入，B-ISDN业务接入，以及租用线业务的接入。对于不同的业务，采用不同的接入方式，对应不同的接口类型。UNI主要接口有：ISDN2B+D，ISDN30B+D，Z接口，ATM接口，以太网接口，USB接口，PCI，租用线接口等。作用户接口的一定可以为业务节点接口。反之不成立（V5）。1.2.1电信网接入网标准17业务节点接口SNI是AN与SN之间的接口，是SN通过AN向用户提但电信业务的接口。业务节点（SN）是指能独立提供某种业务的实体，即一种可提供各宗交换类型或永久连接型的电信业务的网元，例如本地交换机、X2.5节点机、DDN节点机、特定配置下的点播电视和广播电视业务节点等，支持窄带接入业务和快带接入业务，并连接到电信网中。SNI是接入网和业务节点(AN)之间的接口。如果AN-SNI侧与SN-SNI侧不在同一地方，可以通过透明传送通道实现远端连接。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。数字的SNI称为V接口。在V5接口以前，CCITTQ系列建议中曾规范了V1~V4接。.接口V1~V4主要是为满足ISDN用户接入而制定的。它们的共同特点是都不支持PSTN和ISDN的综合接入。SNI：V5，VB5，以太网接口以及其它ATM接口，租用线接口等。1.2.1电信网接入网标准18电信管理网（TMN）是收集、处理、传送和储存有关电信网操作维护和管理信息的一种综合手段，可以提供一系列管理功能，对电信网实施管理控制。它是通信技术和计算机技术相互渗透和融合的产物。TMN的目标是最大限度地利用电信网络资源，提高运行质量和效率，向用户提供优质的通信服务。TMN能使各种操作系统之间通过标准接口和协议进行通信联络，在现代电信网中起支撑作用。TMN有5种节点：操作系统（OS）、网络单元（NE）、中介装置（MD）、工作站（WS）、数据通信网（DCN）。TMN有3类标准接口：Q接口、F接口、X接口。网管接口采用Q3接口。是电信管理网与被管理部分连接的标准接口。管理的功能包括用户端口功能的管理、运送功能的管理和业务端口功能的管理等。1.2.1电信网接入网标准192000年11月，ITU通过了IP接入网的的Y.1231标准。根据Y.1231建议,P接入网定义为：IP接入网是由网络实体组成提供所需接入能力的一个实施系统，用于在IP用户和IP业务提供者(ISP,IPServiceProvider)之间提供接入IP业务能力的网络”。IP网是IP作为第三层协议的网络。IP网络业务是通过用户与业务提供者之间的接口,以IP包传送数据的一种服务。1.2.2IP接入网标准20在接入网定义上：G.902定义SNI与对应UNI之间的承载电信业务能力的实体；Y.1231定义IP用户与IP服务提供者之间的承载IP业务能力的实体。在定界与接口上：G.902建议由UNI、SNI和Q3接口界定；而Y.1231建议的接口抽象为统一的接口RP,更具灵活性和通用性。从功能上比较：G.902建议具有复用、连接、运送，无交换和记费功能，它不解释用户信令，UNI和SNI只能静态关联，用户不能动态选择SN；而Y.1231建议除具有复用、连接、运送，还具有交换和记费功能，能解释用户信令，IP用户可以自己动态选择IP服务提供者。从接入管理角度比较：G.902对接入网的管理由电信能管理网络实现，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。1.2.3接入网标准的比较211.2.3接入网标准的比较22

Y.1231建议将接入网的发展推进到一个新的发展阶段，IP接入网比电信接入网具有较大优势。IP接入网适应当今技术主流，可以提供数据、语音、视频和其它各种业务，满足网络融合的需要。目前宽带接入技术几乎都是基于IP接入网。管理功能指的是系统配置、监控和管理。通过网管接口或RP进行配置和管理Y.1231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。1.2.4接入网的功能23现代通信接入网主要有三大功能：系统管理功能、传送功能和接入功能。1.管理功能ISDN。采用基本速率接入、基群速率接入(1544kbps,2048kbps)

B-ISDN接入速率1544～622080kbps)

xDSL

无线和卫星PON、SDV、HFC和其他光传输技术CATV接入LAN/WAN

1.2.4接入网的功能24IP接入网的传送功能IP接入方式分为5类,即直接接入方式、PPP隧道方式(L2TP)、IP隧道方式(IPSec)、路由方式和多协议标记交换(MPLS)方式。IP接入功能主要包括:多业务提供商的动态选择使用PPP协议的IP地址动态分配网络地址翻译(NAT)鉴权加密计费与RADIUS服务器的交互1.2.4接入网的功能25接入网的接入功能1.3接入网的分类271.3.1按拓扑结构分类1.3.2按传输介质分类1.3.3按带宽分类

1.3子目录1.3.4按接入技术分类 1.3.1按拓扑结构分类28当前接入网中常见的拓扑结构有总线型结构、星型结构，环型结构，树型结构等，如图所示。在实际应用中还可以将以上各种拓扑网络结构进行组合，形成其他形式的网络结构。1.3.2按传输介质分类 29接入网按传输介质可分为有线接入网和无线接入网。其中有线接入网又包括光纤接入网、铜缆接入网和混合接入网等；无线接入网根据通信终端的状态又可分为移动无线接入网和固定无线接入网。1.3.3按带宽分类30窄带接入网语音传真宽带接入网上网视频游戏高清电视1.3.4按接入技术分类31数字用户线（XDSL）技术以太网技术混合光纤同轴电缆（HFC）技术电力线接入技术有源光网络（AON）技术无源光网络（PON技术）无线局域网（WLAN）技术无线广域网技术1.4典型接入网技术简介331.4.1xDSL技术1.4.2以太网接入技术1.4.3HFC技术 1.4子目录1.4.5无线接入技术 1.4.4光纤接入技术

1.4.1xDSL技术34xDSL技术是对多种用户线高速接入技术的统称，包括ADSL、HDSL、VDSL、SDSL、RDSL等,其中应用较广的是ADSL。xDSL通过不对称传输，利用频分复用技术，使上，下行信道分开，语音信道:0～4kHz，上行信道:30～138kH，下行信道:138～1104kHz减小了串音的影响，从而实现信号的高速传送。1.4.1xDSL技术各种xDSL技术特性表35ADSL技术36

ADSL技术应用最为广泛的技术。Bellcore在1989年提出的一种利用双绞线传送双向不对称数据的方法技术原理:上行方向，计算机终端发送数据信号经ADSLModem调制转换成高频模拟信号。电话机发送的是低频语音信号。二者经信号分离器，以频分复用的方式合成至一路信号，再经双绞线向局端传输。到达局端后再通过局端分离器将信号分开，高频信号经DSLAM(多路复用器)解调成数字信号，与互联网通信；低频信号经交换机与电话交换网通信。下行方向与上行方向的工作过程是互逆的。

37优点：（1）xDSL在同一铜线上分别传送数据和语音信号，充分使用现有铜缆网络设施（2）多种业务：视频点播、远程教学、可视电话、LAN互连、Internet接入等业务。（3）xDSL作为由窄带接入网到宽带接入网过渡的主流技术，在我国电信发展史上有重要的地位。问题：（1）经济性不好。造价较高，与新建无源光纤点对多点复用相比已无优势可言。（2）实用线路质量难以适应xDSL的高技术标准。线路传输带宽不足，不能高速视频。（3）xDSL的驱动功率较大，线间串扰较大，对其它低频通信设备会造成干扰。ADSL技术1.4.2以太网接入技术38以太网作为接入手段的主要原因：（1）以太网已有巨大的网络基础和长期的经验知识；（2）目前所有流行的操作系统和应用都与以太网兼容；（3）性能价格比好、可扩展性强、容易安装开通以及可靠性高；（4）以太网接入方式与IP网为最佳匹配。

1.4.2以太网接入技术39以太网接入是指以太网技术与计算机网络的综合布线相结合，直接为终端用户提供基于IP的多种业务的传送通道。在宽带小区的以太网接入系统中，小区用户通过楼内交换机与汇聚的三层交换机连接，三层交换机上连城域网。楼内交换机通过过VLAN划分进行用户隔离；三层交换机配置网关、网管和各种访问控制协议，同时设备接有各种服务器，提供认证、授权、计费等服务。

1.4.2以太网接入技术40以太网的传输介质早期采用的是同轴电缆，现已经被淘汰，现在主要是五类或五类以上的双绞线，也可以是光纤或无线电波等。IP协议已经一统网络层，同时以太网技术已有重大突破，容量分为10/100/1000Mb/s三级，可按需升级，10Gb/s以太网系统也即将问世。以太网技术最佳地匹配了IP技术。它采用变长帧、无连接、域内广播等技术，正在一统链路层。新兴的宽带运营商已经大量发展了以太接入技术，专门针对电信运营商开发了以太接入技术，如IEEE802.3ah-2004，EFM等。同时，以太接入技术正在进一步完善，其系统结构、接入控制、用户隔离安全性都得到提高。

1.4.3HFC接入技术41HFC混合光纤同轴系统是从有线电视（CATV）发展而来。可以提供有线电视、宽带数据、电话等多种业务的接入。HFC网的干线部分以光纤为传输介质，配线网部分保留原有的树形－分支型模拟同轴电缆网。其前端信号通过光发射机转为光信号，干线使用光纤传输，网络分配系统使用同轴电缆。数据业务引入CableModem技术，实现语音、数据多种业务的接入。CableModem的通信和普通Modem一样，是数据信号在模拟信道上交互传输的过程，其前端设备为CMTS，用于管理和控制用户侧设备CM。

1.4.3HFC技术42优点：（1）HFC是从光纤CATV演变而来，新业务初期成本低，运营成本也大大下降（2）它的带宽较宽。（3）利用HFC可以提供电话、数据和先进视频等多业务平台问题：（1）由于HFC采用的是模拟传输方式，其可靠性不是太高，特别是系统的噪声问题较为严重，反向回传倒产生类似漏斗的噪声累积（2）其上行信道也比较受限，电话供电问题也不易解决。（3）在频谱分配方案中没有国际标准，市场上设备不易互通；（4）不支持Q3接口，管理问题解决的不是很好。（5）技术经济性不好，造价较高因此，HFC作为广电系统宽带接入技术在新建网络已基本不再采用，取代的是EPON+EOC。1.3.4光纤接入技术43接入网已由铜缆接入发展为光纤接入，即所谓“光进铜退”。XDSL技术、HFC技术大多用到了铜缆，在一定时期内可以满足一部分宽带接入的需求，但都是一种过渡技术。以光纤为传输介质的光接入技术具有容量大、衰减小、传输距离远、防干扰能力强、保密性好等诸多优点，且其建设成本也相对较低，因此，光纤接入成为当前宽带接入的主流技术。1.3.4光纤接入技术44OLT提供了网络侧与本地交换机之间的通信接口，可以上连各种业务，下接不同ONU并提供管理和监控、维护功能；ODN通过光纤和光分路器提供了光传输的手段，组成纯无源的光配线网；ONU为光接入网提供了直接或远端的用户侧接口。ONU具有电/光和光/电转换功能，不仅要完成业务信号的连接，还要完成信令处理、维护管理等功能。

1.4.4光纤接入技术45基于PON技术的宽带接入网根据ONU的位置可分为多种应用类型FTTC(光纤到路边)FTTB（光纤到楼）FTTH（光纤到户）

1.4.5无线接入技术46无线接入技术是指在交换接点与用户终端之间的传输线路上，全部或部分采用无线传输方式。由于无线接入技术无需敷设线路、建设速度较快、受环境制约小、设备安装灵活、维护方便，成为有线接入不可或缺的重要补充。常用的无线宽带接入技术主要有:无线广域网接入技术（WWAN)无线局域网（WLAN）无线个域网（WPAN）

1.4.5无线接入技术471.无线广域网接入技术典型的无线广域网接入技术为蜂窝移动通信接入技术，它把移动通信的服务区分为一个个正六边形的小区，每个小区设一个基站，不同的小区可以重复使用同一频率。1.3.5无线接入技术48LTE移动通信技术LTE采用与2G、3G都不同的OFDM空中接口技术，CF3G网络架构进行了优化，采用扁平化的网络架构，即接入网EUTRAN不再包含RNC,仅包含eNodeB。eNodeB之间通过X2接口互连。每个eNodeB与分组核心网(EPC)通过S1接口相连。S1接口的用户平面终止于服务网关S-GW上，控制平面终止于移动性管理实体MME上。控制面和用户面的另一端终止于eNodeB上。1.3.5无线接入技术495G移动通信技术5G是第五代移动通信技术的简称，是最新一代蜂窝移动通信技术。5G的三大特性是高速率、低时延、广连接，5G核心网分布式架构完美适配应用延伸到边缘的需求，边缘计算的算力得到了解放。人工智能的核心