接入网第一章

接入网技术参考书•1、《宽带接入技术及应用》郭世满，马蕴颖等编著.北京邮电大学出版社，2006•2、《接入网技术》张中荃主编.人民邮电出版社,2003•3、《接入网技术》雷维礼等编著.清华大学出版社,2006•4、《宽带接入网络工程》刘有信主编.国防工业出版社,2003•5、《综合宽带接入技术》陶智勇，周芳等编著.北京：北京邮电大学出版社，2002•6、《接入网及其V5接口》曲桦，李转年等编著.北京：人民邮电出版社，1999•7、《ADSL和DSL技术》郭士秋编著.北京：清华大学出版社，2001课程章节•1、接入网概述•2、接入网中的基础技术•3、V5接口•4、铜线接入技术（HDSL+HDSL2、ADSL、VDSL）•5、光纤接入技术（PON、APON、EPON+GPON、AON）•6、有线电视接入技术（HFC、CableModem、机顶盒）•7、无线接入技术（基本概念、ATM+WLAN、WiMAX）•8、IP接入技术（2）•9、电力线宽带接入（1）•10、网络电视技术和家庭网络（自学）考核方式•平时成绩+论文/考试•具体接入技术的应用背景、技术基础、基本原理、关键技术、发展现状及趋势、优缺点等。•论文包括基本技术原理、最新进展、横纵向比较、自己观点等。•讲解、答疑、讨论几个基本知识•1、目前，窄带与宽带的划分•速率小于2Mb/s的为窄带、亚宽带；•速率大于2Mb/s的为宽带。•2、研究调查显示，亚宽带比宽带更有居民市场。•3、据报道，采用DWDM技术，目前最大带宽已达3T，而且这个数值还在提高网络演进的发展方向•1、向多元化的宽带接入网演进•2、向以光联网为基础的下一代传送网演进•3、向以IPv6为基础的下一代互联网演进•4、向以3G为代表的下一代移动通信网演进•5、向以软交换为核心的下一代交换网演进第一章接入网概述•1.1接入网的基本概念•1.2接入网的分类•1.3接入网提供的综合业务1.1接入网的基本概念1.1.1接入网的定义与定界•1．接入网的定义•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（CustomerPremisesNetwork，CPN）两大块，其中CPN属用户所有，故通常电信网指公用电信网部分。公用电信网往往分为两部分：核心网与接入网，核心网又可划分为长途网（长途端局以上部分）与中继网（即长途端局与市话局之间以及市话局之间的部分）。接入网（即端局至用户之间的部分）•接入网（AN—AccessNetwork）是整个电信网（TN—TelecommunicationNetwork）的一个子网，其作用是连接用户网络（UN—UserNetwork）与业务节点（SN—ServiceNode），为用户提供各种业务的透明传输。•接入网作为电信网中一个新概念产生于20世纪90年代。在电信网中引入接入网的目的是为了突破传统用户环路在整个电信网中的“瓶颈效应”，进而实现用户之间或用户与业务节点之间的信息高速公路，使来自各种用户终端的或业务节点的信息之“车”能方便、快捷地登上信息高速公路，并以最快的速度，安全、可靠地抵达信息目的地。•接入网的引入将使传统电信网的结构发生重大变化，传统的用户环路将由接入网取代。这不仅会使网络中业务节点的覆盖范围扩大，从而导致整个网络需要的业务节点数减少，整个网络结构简化以及投资减少，而且会促使网络向宽带化、智能化、综合化和个人化的方向发展，从而导致目前的三大网络——电话网、计算机网和电视网融合，进而实现“三网合一”。•电信网是为众多用户服务的多个点到点的电信系统的集合。它是将多个点到点的电信系统通过交换设备或交叉连接设备按一定的网络拓扑结构集合在一起而构成的。传统网络图1.1.3示出传统电信网的结构摸型。由图可知，构成传统电信网的基本要素有四个，即：用户终端设备（UTE－UserTerminalEquipment）、网络节点（NN—NetworkNode）、传输链路（TL—TransmissionLink）和用户环路（SL—SubscriberLoop）。：UTE：NN：TL：SLCN图1.1.3传统电信网结构模型用户终端设备是电信网中的源点（信源）和宿点（信宿）。其主要功能是发送信息和接收信息。它包括一些变换和反变换装置，完成相应的信号变换与处理功能。对于发送终端设备，其主要功能是把待发送的信息变换为信道上可传送的信号；对于接收终端设备，其主要功能是把信道上送来的信号恢复为信宿能接收的信息。除此之外，终端设备还必须能够按一定协议产生、发送和接收、识别各种信令信号。这些信令信号在电信网内的作用有二：其一，用于自动交换；其二，用于收、发两用户终端设备之间的相互联系和握手应答。对应于不同的电信业务，有不同的信源和信宿，因而存在不同的变换与反变换装置。所以，对应于不同的电信业务，存在不同的用户终端设备。例如，对应于电话业务的用户终端设备是电话机；对应于数据业务的用户终端设备是数据终端（如个人计算机）；对应于传真业务的用户终端设备是传真终端（如传真机）；对应于视像业务的用户终端设备是视像终端（如电视机）等。网络节点是电信网的核心。网络节点的核心设备是节点交换机，它的基本功能是自动完成接入该节点的链路的汇集、转接接续和交换任务。为此，节点交换机必须能够按照预先规定的一套协议，自动产生、发送和接收、识别工作中所需的各种信令信号。对应于不同的电信业务，节点交换设备的性能要求不同。例如，对于电话业务来说，由于通信的实时性要求，不允许网络引入明显的传输时延，因此，目前主要采用直接接续通话的电路交换方式；对于数据业务来说，由于计算机终端和数据终端通常有各种不同速率，并且，它们对通信的实时性常常没有要求，因此，一般采用存储转发交换方式；对于图象等宽带业务，为了提高效率，则采用先进的ATM宽带交换方式。传输链路是网络节点之间的信号传输通路，它是由网络节点之间的物理连接媒介及其相应的传输设备组成的。其任务是在网络节点之间高速、可靠地传送信号。传输链路的实现方式很多，按照所用的传输媒质，可将其分为两大类：有线传输链路和无线传输链路。前者包括明线、电缆、光纤传输系统；后者包括微波、卫星传输系统等。多个网络节点由传输链路连接起来，形成电信网的核心，故称其为电信网的“核心网”。用户环路是连接网络节点与用户终端设备的传输线路，又叫用户线。它是把各种业务的不同用户终端设备连接到电信网的网络交换节点的必由之路。用户环路既可以采用双绞线、音频电缆、明线、同轴电缆、光纤等有线传输方式，也可以采用一点对多点等无线传输方式。无论采用何种传输方式，用户环路与用户终端设备之间总是一一对应的关系，即一个用户终端设备占用一条用户环路，且一条用户环路只能由一个用户终端设备所占用。需要指出，上述四个基本要素仅仅构成了电信网的“硬件”。一个完整的电信网应当由“硬件”和“软件”两部分组成。所谓“软件”是指电信网的各种规约，其中包括各种信令、协议和标准。这些“软件”的作用是使用户之间、用户与网络节点之间以及网络节点之间建立起共同的“语言”，以便网路能够合理地运行并受到正确的控制，从而达到任意两个用户之间能够快速接通并相互交换信息的目的。需要强调的是随着技术的发展，“软件”在整个电信网中作用越来越重要，因为电信网的性能在很大程度上决定于“软件”。另外，为了实现灵活和多用，网络中许多原来由“硬件”完成的任务目前都由“软件”来完成，因此，“软件”在整个电信网中的地位变得越来越重要。目前，图1.1.3中的核心网的带宽已经比较宽了。可以认为核心网基本实现了信息的宽带高速传输。但是，用户环路的带宽却很窄，一般只有一个模拟话路的带宽（4kHz）。如果把网络节点看成信息高速公路的入口，则用户环路就像一条“羊肠小道”，成为限制整个电信网传输各种业务信息的“瓶颈”。为了适应电信网向用户提供多种业务，特别是宽带业务的需要，则必须拓宽这条“羊肠小道”，打破其“瓶颈”限制。这样便产生了接入网这一新技术。在现代电信网中，接入网将取代传统的用户环路，从而真正实现信源到信宿的信息高速公路。图1.1.4示出现代电信网的结构模型。由图可知，现代电信网由四大部分组成：核心网（CN）、接入网（AN）、用户网（UN）和电信管理网（TMN）。ANQ3Q3SNICNUNIUNTMN图1.1.4现代电信网结构模型核心网由业务节点（SN—ServiceNode）（注意：概念上SN不同于前面提到的NN）和传输链路构成，主要完成信息的交换与传输任务；接入网由传输媒质（如双绞线、同轴电缆、光纤或无线电波等）和传输设备（如复用设备、集中设备与交叉连接设备等）构成，连接用户网络与核心网，完成用户终端设备与业务节点之间的信息传输任务；用户网络是许多用户终端设备及其与接入网设备连接媒质的集合，完成两者之间的信息传输任务；电信管理网是整个电信网的一个支撑网，主要完成对整个电信网（主要是核心网和接入网）的操作、维护与配置等管理任务。现代电信网与传统电信网相比，有如下重要区别：（1）核心网是多业务综合的交换与传输平台在现代电信网中，核心网是一个多业务综合的宽带交换与传输网络。因此，各种业务（话音、数据、视像等）都可以综合在同一个网络平台上进行交换与传输。然而，在传统电信网中，不同的业务一般只能由不同的网络来传送。在目前的电信网中，电话网是规模最大的电信网，其发展已经历了一百多年。该网络的结构是以电话业务为传送对象而设计的。因此，电话网是最适于话音信号传输的网络。当然，电话网也可以作为一些非话业务的传送平台，但所传送的非话业务必须与话音业务兼容。显然，对于非话业务，电话网并不是理想的网络。而对于某些业务（如视像）的传送，电话网则更是无能为力。虽然，模拟电话网目前已完成数字化改造，然而，即使对于数字电话网来说，其大部分用户环路目前仍然是模拟的，其交换与传输处理方式也是针对电话业务且以一个数字话路（64kb/s）为单位进行的。显然，这种处理方式对于某些非话业务未必是可行或有效的。例如，对于低速数据业务，必须先采用复用技术将其装入零次群（64kb/s）才能进行交换与传输。（2）接入网消除了用户环路的“瓶颈效应”如图1.1.5所示，在传统电信网中，用户环路的可用带宽一般只有4kHz，因此成为用户终端设备与网络节点之间的“瓶颈”；在现代电信网中，接入网能够提供用户终端设备所要求的传输带宽，从而消除了用户终端设备与业务节点之间的“瓶颈效应”，进而可以实现用户端到端的信息高速公路。UTESN（a）SLUTESN（b）AN图1.1.5AN击破了SL的“瓶颈效应”（3）接入网提高了用户环路中传输媒质的使用效率在传统电信网中，一条用户环路只能连接一个用户终端，其使用效率较低；在现代电信网中，由于接入网采用了复用技术、集中技术以及交叉连接技术，可使一个小区、一个单位、甚至一个地区的多个用户终端共享同一传输媒质，因此大大提高了传输媒质的使用效率，从而可以有效地降低网络建设的成本。（4）接入网支持全业务（FS—FullService）综合接入在传统电信网中，用户环路只能支持电话、传真、低速数据等少量窄带业务的接入；在现代电信网中，接入网能够同时支持各种业务，包括话音、数据、视像等宽带多媒体业务的综合接入，从而促使整个网络向全业务网（FSN—FullServiceNetwork）发展。（5）接入网支持“三网合一”在现代电信网中，由于接入网的引入，网络将向宽带化、智能化、综合化和个人化的方向发展，从而导致目前的三大网络——电话网、计算机网和电视网的融合，最终实现“三网合一”。（6）网络的结构与性能发生重大变化现代电信网与传统电信网相比，网络的结构与性能将发生重大变化。首先，接入网的引入会使业务节点的覆盖范围扩大，从而可以减少网络中业务节点的数量。这不仅简化了整个网络的物理结构，减少了网络的投资，而且能够提高网络的运行效率与性能。其次，由于现代电信网采用了功能强大的电信管理网，因此大大增强了网络的有效性、可靠性和灵活性，进一步提高了网络的运行效率和整体性能指标。所有这些，都使