第十一章 綜合業(yè)務接入技術(2015)

1、第十一章 綜合業(yè)務接入技術由NordriDesign提供接入網(wǎng)技術基礎3接入網(wǎng)概述公共電信網(wǎng)絡劃分為三個部分，即傳送網(wǎng)、交換網(wǎng)、用戶接入網(wǎng)（端局與用戶之間的部分）。傳送網(wǎng)和交換網(wǎng)在一起稱為核心網(wǎng)（Core Network），余下部分稱為接入網(wǎng)（access Network），或用戶環(huán)路，即交換局到用戶終端之間的所有機線設備，主要完成用戶接入核心網(wǎng)的任務。目前的傳送網(wǎng)已經(jīng)基本實現(xiàn)了數(shù)字化和光纖化，交換網(wǎng)也基本實現(xiàn)了數(shù)字化和程控化，而以銅線結(jié)構(gòu)為主，被稱為“最后一公里”的用戶接入網(wǎng)發(fā)展相對緩慢，直接影響了電信網(wǎng)所提供業(yè)務的容量、質(zhì)量以及網(wǎng)絡資源的開發(fā)利用，成為制約通信網(wǎng)發(fā)展的瓶頸所在。從電話端局的

2、交換機到用戶設備終端之間的用戶環(huán)路，自電話機發(fā)明以來就已經(jīng)存在，其基本配置形式在大約一百年的時間里并沒有發(fā)生重大變化。饋線電纜（主干電纜）一般35km，配線電纜為數(shù)百米，引入線數(shù)十米左右。接入網(wǎng)在電信網(wǎng)中的位置核心網(wǎng)（交換/傳輸）接入網(wǎng)CPESNIUNI接入網(wǎng)SNICPEUNI4接入網(wǎng)的產(chǎn)生接入網(wǎng)在傳統(tǒng)電信網(wǎng)上被稱為用戶環(huán)路，以銅雙絞線為主，只能解決電話或低速數(shù)據(jù)的接入，其特點是業(yè)務單一，用戶到本地交換機點到點連接。由于受傳輸損耗、帶寬和噪聲等的影響，簡單用戶環(huán)路已不能適應網(wǎng)絡發(fā)展和用戶的需要，新技術的引進使用戶環(huán)路漸漸失去了原來點到點的線路特性，開始表現(xiàn)出交叉連接、復用、傳輸和管理網(wǎng)的特性。

3、現(xiàn)代接入技術是獨立于具體業(yè)務網(wǎng)的基礎接入平臺，對上層所有業(yè)務流實施都透明傳送，呈現(xiàn)多元化的基本特征。接入技術可以分為有線接入技術和無線接入技術兩大類，目前向用戶提供寬帶業(yè)務的主要有基于銅線的ADSL技術、光纖技術、基于HFC的Cable Modem及寬帶無線等接入方式，而ADSL和光纖兩種接入方式占了90%以上。5接入網(wǎng)發(fā)展的必要性和重要性業(yè)務發(fā)展的必然要求：用戶對寬帶新業(yè)務的需求。要求接入網(wǎng)路提供寬帶傳輸通道。銅纜用戶網(wǎng)路容量小，頻帶窄，不易擴容和數(shù)字化，已成為實現(xiàn)電信網(wǎng)的瓶頸。 電信業(yè)務的發(fā)展方向是通信網(wǎng)的數(shù)字化、綜合化、寬帶化、智能化和個人化。降低企業(yè)經(jīng)營成本、提高經(jīng)濟效益的重要環(huán)節(jié)。交

4、換機程控化、中繼傳輸光纜化。接入網(wǎng)是整個電信網(wǎng)的窗口，也是電信網(wǎng)的“最后一公里”，投資比重占電信網(wǎng)總投資的50%左右 。維護費用比采用銅纜節(jié)省很多。優(yōu)化網(wǎng)路結(jié)構(gòu)、深化電信網(wǎng)絡運行維護體制改革。建設新一代接入網(wǎng)，將光纖敷設到離用戶最近的地方。拆點并網(wǎng)，建大局，優(yōu)化網(wǎng)路結(jié)構(gòu) 。集中維護人員，集中監(jiān)控和維護。 電信市場競爭的需要。網(wǎng)絡貼近用戶，快速提供多種業(yè)務，擁有市場主動性。6通信網(wǎng)的構(gòu)成及接入網(wǎng)的分類接入網(wǎng)核心網(wǎng)有線接入無線接入衛(wèi)星接入高空平臺蜂窩接入微波接入WLLWLANPAN通信網(wǎng)光纖接入PON，APONFTTB/C/H/O混合光纖同軸網(wǎng)Cable ModemDSL (ADSL,HDSL)7

5、接入網(wǎng)的定義接入網(wǎng)(AN)是由業(yè)務節(jié)點接口(SNI)和用戶網(wǎng)絡接口(UNI)之間的一系列傳送實體組成的為傳送各種業(yè)務所需傳送承載能力的實施系統(tǒng)，可經(jīng)由Q3接口進行配置和管理。 通常，接入網(wǎng)對用戶信令是透明的，不做解釋和處理。 主要功能包括交叉連接、復用、傳輸，一般不包括交換功能，而且應獨立于業(yè)務節(jié)點。接入網(wǎng)的主要設計目標： 支持綜合業(yè)務接入。將接入網(wǎng)從具體的業(yè)務網(wǎng)中剝離出來，成為一種獨立于具體業(yè)務網(wǎng)的基礎接入平臺，以支持綜合業(yè)務接入。 開放、標準化SNI接口。將接入網(wǎng)與本地交換設備之間的接口，即SNI接口由專用接口定義為標準化的開放接口。8接入網(wǎng)的定界接入網(wǎng)覆蓋的范圍由三個接口三個接口界定，如

6、圖所示。 網(wǎng)絡側(cè)經(jīng)SNI與業(yè)務節(jié)點(SN)相連,用戶側(cè)經(jīng)UNI接口與用戶駐地設備(CPE)相連，CPE可以是簡單的一個終端，也可以是一個復雜的局域網(wǎng)或其他任意的用戶專用網(wǎng)。 TMN側(cè)可通過標準管理接口Q3對接入網(wǎng)設備進行配置和管理。 SN是提供業(yè)務的實體，如本地交換機、IP路由器、租用線業(yè)務節(jié)點或特定配置的視頻點播 (VOD)等。接入網(wǎng)的定界接入網(wǎng)(AN)Q3UNI業(yè)務節(jié)點(SN)SNIQ3TMN9接入網(wǎng)的物理參考模型接入網(wǎng)從物理上可分為饋線段、配線段和引入線段。10接入網(wǎng)的接口類型接入網(wǎng)有三種主要接口，即業(yè)務節(jié)點接口、用戶網(wǎng)絡接口和維護管理接口等。用戶網(wǎng)絡接口(UNI) ：UNI在用戶側(cè)，接

7、入網(wǎng)經(jīng)由用戶網(wǎng)絡接口與用戶宅用設備(CPE)或用戶駐地網(wǎng)(CPN)相連。業(yè)務節(jié)點接口(SNI)SNI是接入網(wǎng)和SN之間的接口，可分為支持單一接入的SNI和綜合接入的SNI。目前支持單一接入的SNI主要有模擬Z接口和數(shù)字V接口兩大類。維護管理接口(Q3)維護管理接口是電信管理網(wǎng)與電信網(wǎng)各部分的標準接口。接入網(wǎng)也是經(jīng)Q3接口與電信管理網(wǎng)(TMN)相連，以方便TMN管理功能的實施。 11接入網(wǎng)的特點具備復用、交叉連接和傳輸功能。接入業(yè)務種類多，業(yè)務量密度低。網(wǎng)徑大小不一，成本與用戶有關。線路施工難度大，設備運行環(huán)境惡劣。網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)多樣，組網(wǎng)能力強大。12接入網(wǎng)的接入技術分類銅線接入技術14數(shù)字用戶

8、線技術到目前為止，全球電信運營商的用戶有90%以上仍然是通過雙絞銅線接入電信網(wǎng)的，這部分的總投資達數(shù)千億美元。高頻性能較差，在80kHz處衰減達50dB左右。在光纖到戶短期內(nèi)還無法真正實現(xiàn)的情況下，開發(fā)基于雙絞線的寬帶接入技術，既可以延長雙絞線的壽命，又可以降低接入成本，對電信運營商和用戶都極有吸引力。習慣上將各種基于雙絞線的寬帶接入技術統(tǒng)稱為xDSL，其中ADSL技術是目前最有活力的一種寬帶接入技術，是大多數(shù)傳統(tǒng)電信運營商從銅線接入到寬帶光纖接入的首選過渡技術。15xDSL技術數(shù)字用戶線路（Digital Subscriber Line，DSL）技術是基于普通電話線的寬帶接入技術。它可在一根

9、銅線上分別傳送數(shù)據(jù)和語音信號，其中數(shù)據(jù)信號并不通過電話交換設備，并且不需要撥號，屬于一直在線的專線上網(wǎng)方式，通常把所有的DSL技術統(tǒng)稱為xDSL。x表示A/H/I/M/RA/S/V等多種不同的數(shù)據(jù)調(diào)制實現(xiàn)方式。xDSL采用先進的數(shù)字信號自適應均衡技術，回波抵消技術和高效的編碼調(diào)制技術，在不同程度上提高了雙絞銅線對的傳輸能力，為用戶提供了一種低成本的綜合業(yè)務接入方式。按數(shù)據(jù)傳輸?shù)纳?、下行傳輸速率的相同和不同，DSL有對稱和非對稱傳輸兩種模式。對稱（Symmetrical）DSL技術對稱DSL技術中上、下行雙向傳輸速率相同，對線路質(zhì)量要求低，安裝調(diào)試簡單。HDSL（高比特率用戶數(shù)字線）：采用兩對或

10、三對雙絞線提供全雙工數(shù)據(jù)傳輸，支持n64Kb/s（n=1，2，3，）各種速率，較高的速率可達T1的1.544Mb/s或E1的2.048Mb/s，傳輸距離可達35km，技術上比較成熟，已經(jīng)在視頻會議、遠程教學、移動電話基站連接等方面得到了較為廣泛的應用。這種技術的缺點是目前還不能傳輸2.048Mb/s以上的信息，傳輸距離限于610km以內(nèi)。非對稱（Asymmetrical）DSL技術非對稱DSL技術的上、下行傳輸速率不同，主要有ADSL、VDSL等。適用于Internet接入、VOD視頻點播等。ADSL（非對稱用戶線）：是目前業(yè)界討論最熱烈的DSL技術。VDSL（甚高比特率數(shù)字用戶線）可在較短的

11、距離上獲得極高的傳輸速率，是各種DSL技術中速度最快的一種。不過，傳輸距離的縮短，會使碼間干擾大大減少，數(shù)字信號處理就大為簡化，所以其設備成本要比ADSL低。16ADSL系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基于ADSL技術的寬帶接入網(wǎng)主要由局端設備局端設備和遠端設備遠端設備組成，其中局端設備包括ATU-C、DSLAM和POTS分離器；遠端設備包括ATU-R和POTS分離器。POTS分離器：使ADSL信號能夠與普通電話線共用一對雙絞線，在局端和遠端均需要一個POTS分離器，在一個方向上組合兩種信號，另一個方向上將這兩個信號正確分離。POTS分離器是無源器件，當ADSL系統(tǒng)出現(xiàn)設備故障或電源中斷時，正常的電話通信業(yè)務仍然能夠

12、維持。ATU-R：遠端ADSL收發(fā)單元，放置于用戶端，完成接口適配、調(diào)制解調(diào)以及橋接功能。ATU-C：局端ADSL收發(fā)單元，放置于局端，與ATU-R配對使用。DSLAM：數(shù)字用戶線接入復用器，將用戶線路上的業(yè)務流量整合匯聚到與骨干網(wǎng)交換設備相連的高速數(shù)據(jù)鏈路上。17ADSL頻譜安排ADSL采用FDM技術，將可用頻帶劃分為三部分：上行信道占據(jù)1050 kHz的帶寬，速率一般是144kbps或384kbps，主要用于發(fā)送數(shù)據(jù)和控制信息。下行信道占據(jù)50kHz的帶寬，速率可以是1.5Mbps、3Mbps、6Mbps、9Mpbs。傳統(tǒng)話音業(yè)務仍然占用10 kHz以下的低頻段。利用雙絞線的空閑頻帶，AD

13、SL實現(xiàn)了全雙工數(shù)據(jù)通信。18ADSL接入方式目前存在ATM和IP兩種接入方式，即ATM over ADSL和Ethernet over ADSL。兩者的區(qū)別在于所接入的骨干網(wǎng)絡不同，協(xié)議也不同，后者的應用占據(jù)主導地位?，F(xiàn)在ADSL的應用領域主要是個人住宅用戶的Internet接入，也可用于遠端LAN、小型辦公室/企業(yè)Internet接入等。其主要的缺點是：較低的傳輸速率限制了高等級流媒體應用和HDTV等業(yè)務。非對稱特性不適于要求數(shù)據(jù)流收發(fā)對稱的企事業(yè)和商業(yè)辦公環(huán)境。ADSL的特點：一條電話線可同時接聽、撥打電話并進行數(shù)據(jù)傳輸，兩者互不影響。 雖然使用的還是原來的電話線，但ADSL傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并

14、不通過電話交換機，所以ADSL上網(wǎng)不需要繳付額外的電話費，節(jié)省了費用。 ADSL的數(shù)據(jù)傳輸速率是根據(jù)線路的情況自動調(diào)整的，它以“盡力而為”的方式進行數(shù)據(jù)傳輸。19ADSL調(diào)制技術離散多音頻（DMT）調(diào)制技術多載波調(diào)制技術。通過增加子信道的數(shù)目和承載的比特書來提高傳輸速率。輸入數(shù)據(jù)自適應的分配到每一個子信道上。上下行傳輸速率可達2Mbps和15Mbps。根據(jù)信噪比動態(tài)分配，具有糾錯功能。20ADSL2和ADSL2+技術ADSL2技術在第一代ADSL技術的基礎上發(fā)展起來，下行頻譜與ADSL相同，最高下行速率理論上可以達到12Mbps。支持距離接近7km的引用場合，主要改善如下：速率和距離的改善。增

15、強的功率管理。增強的抗噪聲能力。增強的故障診斷和線路測試能力。提供信道化的業(yè)務。多ADSL線路的捆綁。ADSL2+技術在ADSL2的基礎上發(fā)展起來的，核心內(nèi)容是拓寬使用頻帶，提高傳輸速率。頻道從1.1MHz增加到2.2MHz，支持的子信道由256個增加到512個。下行速率大大提高，理論上可達到24MHz。光纖接入技術22基本概念光纖接入技術指在接入網(wǎng)中采用光纖作為主要傳輸媒質(zhì)來實現(xiàn)用戶信息傳送的應用形式。光纖接入網(wǎng)（OAN）指采用光纖接入技術的接入網(wǎng)，一般指本地交換機與用戶之間采用光纖或部分采用光纖通信的接入系統(tǒng)。優(yōu)點：支持寬帶業(yè)務，解決接入網(wǎng)的“瓶頸效應”問題，傳輸距離長、質(zhì)量高、可靠性好。

16、缺點：成本高、網(wǎng)管復雜、遠端供電困難。按照用戶端的光網(wǎng)絡單元(ONU)放置位置不同又劃分為FTTC(光纖到路邊)、FTTB(光纖到樓)、FTTH(光纖到戶)等等。因此光纖接入網(wǎng)又稱為FTTx接入網(wǎng)。23基本結(jié)構(gòu)根據(jù)分路方式的不同可分為無源光網(wǎng)絡（PON）和有源光網(wǎng)絡（AON）。光纖接入網(wǎng)包含4種功能模塊：光線路終端（光線路終端（OLTOLT）：分離不同種類的業(yè)務，管理來自ONU的信令和監(jiān)控消息，為ONU和自身提供維護和指配功能，一般是獨立設備。光網(wǎng)絡單元（光網(wǎng)絡單元（ONUONU）：具有光電轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換、復用復用等功能，實現(xiàn)與用戶端設備的連接。光分配網(wǎng)絡（光分配網(wǎng)絡（ODNODN）：完成OLT

17、與ONU之間光信號的傳輸和功率分配，提供光路監(jiān)控等功能。適配功能（適配功能（AFAF）：為ONU和用戶設備提供適配功能。24光纖接入網(wǎng)的種類一般按照ODN采用的技術光網(wǎng)絡可分為兩類：有源光網(wǎng)絡有源光網(wǎng)絡(Active Optical Network，AON)和無源光網(wǎng)絡無源光網(wǎng)絡(Passive Optical Network，PON)。有源光網(wǎng)絡有源光網(wǎng)絡(AON)(AON)：指光配線網(wǎng)光配線網(wǎng)ODNODN含有有源器件含有有源器件(電子器件、電子電源)的光網(wǎng)絡，該技術主要用于長途骨干長途骨干傳送網(wǎng)傳送網(wǎng)。無源光網(wǎng)絡無源光網(wǎng)絡(PON)(PON)：指ODNODN不含有任何電子器件及電子電源不含

18、有任何電子器件及電子電源，ODN全部由光分路器光分路器(Splitter)等無源器件組成無源器件組成，不需要貴重的有源電子設備。但在光纖接入網(wǎng)中，OLT及ONU仍是有源的。由于PON具有可避免電磁和雷電影響避免電磁和雷電影響，設備投資和維護成本低投資和維護成本低的優(yōu)點，在接入網(wǎng)中很受歡迎。圖所示是PONPON的一般結(jié)構(gòu)的一般結(jié)構(gòu)。ONUONUInternetPSTNATM/FROLTSNIPONSplitterFTTHFTTBSplitterSplitterONUNTFTTC25光纖接入網(wǎng)的種類光纖到路邊（FTTC-Fiber to the Curb）、光纖到遠端（FTTR-Fiber to

19、the Remote Unit）含義：將ONU設置在路邊的入孔或電線桿上的分線盒處，即DP點，有時也可設置在交接箱處，即FP處。適合于點到點或點到多點的樹形，用于居民住宅和小企業(yè)，ONU支持典型用戶數(shù)在128個以下（也有支持200個用戶以上的）。從ONU至用戶，若采用同軸電纜可傳送視像業(yè)務，若采用雙絞線對，則可傳送普通電話業(yè)務。光纖到大樓（FTTB）含義：將FTTC結(jié)構(gòu)中的ONU直接設置在樓內(nèi)（配線箱處），再經(jīng)多對雙絞線將業(yè)務分送給各個用戶。FTTB為點到多點結(jié)構(gòu)，可提供高速數(shù)據(jù)、電子商務、可視圖文等寬帶業(yè)務。光纖到戶（FTTH）、光纖到辦公室（FTTO）含義：將ONU換成無源光分路器，并移到

20、用戶房間內(nèi)，即為FTTH結(jié)構(gòu)。若將ONU放在大企事業(yè)用戶大樓終端設備處并能提供一定范圍內(nèi)的靈活的業(yè)務，則構(gòu)成FTTO。業(yè)務量：FTTOFTTHFTTO適合點到點或環(huán)形，F(xiàn)TTH多采用點到多點結(jié)構(gòu)。26無源光網(wǎng)絡中的復用技術多址接入技術多址接入技術時分多址波分多址副載波多址碼分多址雙向傳輸技術雙向傳輸技術空分復用波分復用副載波復用碼分復用時間壓縮復用27以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡接入技術光纖接入網(wǎng)具有容量大，損耗低，防電磁能力強等優(yōu)點，隨著技術的進步，其成本最終可以肯定也會低于銅線接入技術。但就目前而言，成本仍然是主要障礙，因此在光纖接入網(wǎng)實現(xiàn)中，ODN設備主要采用無源光器件，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)主要采用點到多點方式

21、，具體的實現(xiàn)技術主要有三種：基于基于ATMATM技術的技術的APONAPON基于基于EthernetEthernet技術的技術的EPONEPON基于基于GEMGEM（GPONGPON封裝方法）的封裝方法）的GPONGPON。28EPON 技術采用點到多點的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，在PON上傳送以太網(wǎng)幀，利用光纖實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)和視頻等多媒體全業(yè)務的接入。主要由光線路終端（OLT）、光分配網(wǎng)絡（ODN）和光網(wǎng)絡單元/光網(wǎng)絡終端（ONU/ONT）組成。OLT位于局端，ONU/ONT位于用戶端。OLT既具有交換機/路由器的功能，又是一個多業(yè)務提供平臺。ODN由無源光分路器（POS）和光纖組成，用于實現(xiàn)OLT與多

22、個ONU之間的連接。POS無需電源，結(jié)構(gòu)簡單，可多級級聯(lián)，從OLT到ONU的距離可達20km。ONU為用戶提供EPON的接入功能，采用以太網(wǎng)協(xié)議。29EPON的工作原理1ONUTE2ONUTE3ONUTE123123123123無源光分路器可變長分組，IEEE 802.3 幀格式OLT1ONUTE2ONUTE3ONUTE213123無源光分路器OLT下行廣播發(fā)送、上行時分多址接入30EPON的關鍵技術和優(yōu)勢關鍵技術：上行帶寬分配實時業(yè)務傳輸質(zhì)量安全性和可靠性優(yōu)勢特點：與現(xiàn)有以太網(wǎng)的兼容性。長距離、高帶寬。低成本、易維護。靈活的多業(yè)務平臺。31GPONGPON：吉比特無源光網(wǎng)絡接入技術EPON由于和IP協(xié)議的天然親和性受到了業(yè)界的普遍關注，但是它在傳送實時業(yè)務和網(wǎng)絡維護管理方面還存在一些不足，又推出了吉比特無源光網(wǎng)絡（GPON）。GPONGPON具有吉比特速率、支持具有吉比特速率、支持多業(yè)務透明傳輸，提供多業(yè)務透明傳輸，提供QoSQoS保證和電信級網(wǎng)絡維保證和電信級網(wǎng)絡維護管理護管理。關鍵技術：關鍵技術：傳輸匯聚層傳輸匯聚層GEMGEM技術、媒質(zhì)接入控制技術、動態(tài)帶寬分配技術、測距和時延補償技技術、媒質(zhì)接入控制技術、動態(tài)帶寬分配技術、測距和時延補償技術、突發(fā)發(fā)送和接收技術等。術、突發(fā)發(fā)送和接收技術等。主要特點：主要特點：可對不同類型、不