FTTx 光纖接入網絡工程課件：接入網基礎理論

2.1接入網的基本概念2.2接入網的分類2.3接入網支持的業(yè)務種類2.4接入網的發(fā)展趨勢

本章內容●接入網的基本概念●接入網的分類●接入網支持的業(yè)務種類●接入網的發(fā)展趨勢

本章重點、難點●接入網的基本概念●接入網的分類本章學習目的和要求●理解接入網的概念●熟悉接入網的分類●熟悉接入網支持的業(yè)務種類2.1接入網的基本概念1.接入網的定義國際電信聯(lián)盟(ITU-T)第13組于1995年7月通過了關于接入網框架結構方面的新建議G.902，其中對接入網的定義是：接入網由業(yè)務節(jié)點接口(SNI)和用戶-網絡接口(UNI)之間的一系列傳送實體組成，它是給電信業(yè)務提供所需傳送承載能力的實施系統(tǒng)，可由管理接口(Q3)配置和管理。原則上對接入網可以實現(xiàn)的UNI和SNI的類型和數(shù)目沒有限制。接入網不解釋信令。接入網可以看成是與業(yè)務和應用無關的傳送網，主要完成交叉連接、復用和傳輸功能。2.接入網界定根據(jù)國際電聯(lián)關于接入網框架建議(G.902)，接入網可由三個接口界定，即網絡側由業(yè)務節(jié)點接口(SNI)與業(yè)務節(jié)點(SN)相連組成，用戶側由用戶-網絡接口(UNI)與用戶終端設備相連組成，管理方面則由Q3接口與電信管理網(TMN)相連組成，如圖2-1所示。SN是提供業(yè)務的實體，它是一種可以接入到各種交換或非交換電信業(yè)務的網元。SN與傳統(tǒng)網絡節(jié)點(NN)不同，SN除了具有NN的交換功能外，還包括交換業(yè)務和種類?？商峁┮?guī)定業(yè)務的業(yè)務節(jié)點有本地交換機、租用線業(yè)務節(jié)點、特定配置的點播電視和廣播電視業(yè)務節(jié)點等。SNI是接入網和業(yè)務節(jié)點之間的接口，它獨立于業(yè)務節(jié)點和交換機，把不同業(yè)務的SN通過不同的SNI與接入網相連，向用戶提供多種不同的業(yè)務服務。SNI可分為支持單一接入的SNI和支持綜合接入的SNI。UNI是接入網與用戶終端間的接口，支持目前網絡所能提供的各種接入類型和業(yè)務。接入網的發(fā)展不應限制現(xiàn)有的業(yè)務和接入類型。不同的業(yè)務對應不同的接口類型。UNI分為獨立式和共享式兩種。Q3為TMN與電信網各部分相連的標準接口。接入網的管理應該納入TMN的范疇，以便統(tǒng)一協(xié)調管理不同的網元。接入網的管理不但要完成接入網各功能模塊的管理，而且要附加完成用戶線的測試和故障定位。3.接入網的功能作用接入網主要有五項功能，即用戶口功能(UPF)、業(yè)務口功能(SPF)、核心功能(CF)、傳送功能(TF)和系統(tǒng)管理功能(SMF)，如圖2-2所示。接入網的功能介紹如表2-1所示。4.接入網的特點根據(jù)接入網框架和體制要求，接入網的重要特點可以歸納為如下幾點：(1)接入網對于所接入的業(yè)務提供承載能力，實現(xiàn)業(yè)務的透明傳送。(2)接入網對用戶信令是透明的，除了一些用戶信令格式轉換外，信令和業(yè)務處理的功能依然在業(yè)務節(jié)點中。(3)接入網的引入不應限制現(xiàn)有的各種接入類型和業(yè)務，接入網應通過有限的標準化的接口與業(yè)務節(jié)點相連。(4)接入網有獨立于業(yè)務節(jié)點的網絡管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過標準化的接口連接TMN。TMN實施對接入網的操作、維護和管理。2.2接入網的分類接入網有多種分類方法，例如可以按傳輸媒介分、按拓撲結構分、按傳輸技術分、按接口標準分、按業(yè)務帶寬分、按業(yè)務種類分，等等。接入網通常采用傳輸媒介分類方法，如圖2-3所示。2.2.1有線接入1.?xDSL接入網(傳輸介質是銅質電話線)xDSL是各種類型DSL(DigitalSubscriberLine，數(shù)字用戶線路)的總稱，包括ADSL、RADSL、VDSL、SDSL、IDSL、HDSL等。xDSL是一種新的傳輸技術，在現(xiàn)有的銅質電話線路上采用較高的頻率及相應調制技術，即利用在模擬線路中加入或獲取更多的數(shù)字數(shù)據(jù)的信號處理技術來獲得高傳輸速率。xDSL中的“x”表示任意字符或字符串，各種DSL技術最大的區(qū)別體現(xiàn)在其信號傳輸速率和距離不同，以及上行信道和下行信道的對稱性也不同兩個方面。2.光纖接入(傳輸介質是光纖)光纖接入可分為有源與無源系統(tǒng)兩種。有源光網絡的局端設備(CE)和遠端設備(RE)通過有源光傳輸設備相連接。傳輸技術是骨干網中已大量采用的同步數(shù)字體系(SDH)和準同步數(shù)字系列(PDH)技術，但以SDH技術為主。遠端設備主要完成業(yè)務的收集、接口適配、復用和傳輸功能。局端設備主要完成接口適配、復用和傳輸功能。此外，局端設備還向網元管理系統(tǒng)提供網管接口。在實際接入網建設中，有源光網絡的拓撲結構通常是星型或環(huán)型。有源光網絡具有以下技術特點：(1)傳輸容量大。(2)傳輸距離遠。(3)用戶信息隔離度好。(4)技術成熟。無源即PON(PassiveOpticalNetwork，無源光網絡)，有窄帶與寬帶之分。PON本身下行是點到多點系統(tǒng)，上行為多點到點，上行時需要解決多用戶爭用問題，目前上行大多用TDMA(時分多址)技術。PON最重要的特點就是它是無源設備，它擁有點到多點的網絡結構。它綜合了ATM技術和無源光網絡技術，可以提供現(xiàn)有的從窄帶到寬帶等各種業(yè)務。PON由OLT(OpticalLineTerminal，光線路終端)、ONU/ONT(OpticalNetworkUnit/OpticalLineTerminal，光節(jié)點(光網絡單元/光網絡終端)和無源光分路器組成。其中，Splitter是光分路器，它根據(jù)光的發(fā)送方向，將進來的光信號分路并分配到多條光纖上，或是組合到一條光纖上。ONU/ONT主要完成業(yè)務的收集、接口適配、復用和傳輸功能。OLT主要完成接口適配、復用和傳輸功能。此外，OLT還向網元管理系統(tǒng)提供網管接口。ODN(OpticalDistributionNetwork，光分配網絡)中光分路器的工作方式是無源的，這就是無源光網絡中“無源”一詞的來歷。但ONU和OLT還是工作在有源方式下，即需要外接電源才能正常工作。所以，采用無源光網絡接入技術并不是所有設備都工作在不需要外接饋電的條件下，只是ODN部分無須有源器件。3.混合接入網混合接入網是指接入網的傳輸介質采用光纖和同軸電纜混合組成。混合接入網主要有三種方式，即光纖同軸電纜混合(HybridFiber-Coaxial，HFC)方式、交換式視頻廣播(SwitchDigitalVideo，SDV)方式以及綜合數(shù)字通信和視頻(IntegratedDigitalCommunicationandVideo，IDV)方式。(1)HFC是光纖和同軸電纜相結合的混合網絡。HFC通常由光纖干線、同軸電纜支線和用戶配線網絡三部分組成。從有線電視臺出來的節(jié)目信號先變成光信號在干線上傳輸，到用戶區(qū)域后把光信號轉換成電信號，經分配器分配后通過同軸電纜送到用戶。它與早期廣電有線電視系統(tǒng)或有線電視(CATV)同軸電纜網絡的不同之處主要是在干線上用光纖傳輸光信號，在前端需完成電-光轉換，進入用戶區(qū)后要完成光-電轉換。(2)?SDV是為住宅用戶提供視像(以模擬視像業(yè)務為主)寬帶業(yè)務的一種接入網方式，特別適合單向、模擬的有線電視傳送。(3)?IDV方式的基本原理與SDV方式的原理近似，它是在ATM技術還未成熟推廣前所采用的一種過渡方式。IDV即智能桌面虛擬化(IntelligentDesktopVirtualization)，是英特爾公司提出的一種革新性的框架，它將使得管理用戶計算的整個系統(tǒng)變得更加智能，而且在最大化用戶體驗的同時能夠給IT人士提供所需的管理功能。IDV是一種相當新穎的技術觀念，在未來很有可能徹底顛覆整個桌面虛擬化游戲規(guī)則。IDV解決方案在確保用戶盡享高性能、移動性和靈活性的同時，給IT人員提供控制和保護桌面映像和設備的能力。2.2.2無線接入網無線接入是指業(yè)務節(jié)點到用戶終端部分或全部采用了無線接入方式。1.固定無線接入固定無線接入系統(tǒng)的用戶終端具有一定的移動性。固定無線接入(FixedWirelessAccess，F(xiàn)WA)主要是為固定位置的用戶或僅在小范圍區(qū)域內移動的用戶提供通信服務。其用戶終端包括電話機、傳真機、計算機等。固定無線接入是無線技術的固定應用，其工作頻段有450?MHz、800/900?MHz、1.5?GHz、1.8/1.9?GHz或3?GHz。固定無線接入系統(tǒng)主要分為一點多址、本地環(huán)路一點多址(DRMASS)、新型甚小口徑地球站(VSAT)、微小口徑地球站(USAT)等幾種實現(xiàn)方式。(1)一點多址固定無線接入技術：采用固定無線接入技術的目的是實現(xiàn)業(yè)務節(jié)點接口到用戶終端之間的無線連接，將PSTN延伸至用戶并提供透明的傳輸。(2)本地環(huán)路一點多址固定無線接入技術：本地環(huán)路一點多址系統(tǒng)由基站、中繼設備和終端站三部分構成。基站的上行為交換設備，基站、中繼設備以及終端站之間采用微波連接。基站分為集線設備、基站控制器和TMD控制器三個組成部分，終端站由下話單元和用戶單元組成。本地環(huán)路一點多址系統(tǒng)的應用范圍很廣，當用戶不是很密集或用戶基數(shù)較小時，使用DRMASS技術是比較經濟可行的，相對于有線傳輸方式，其施工和維護比較方便并且長期開銷也比較小，因此系統(tǒng)比較可靠和經濟合理。(3)新型甚小口徑地球站系統(tǒng)：VSAT可以直接安裝于終端用戶的所在地，其口徑通常為1.2～2.8?m，設備使用方便，維護簡單，用戶可以省去地面電路，直接與主站或數(shù)據(jù)中心相連接。2.移動無線接入移動無線接入技術主要指用戶終端在較大范圍內移動的通信系統(tǒng)接入技術，主要為移動用戶提供服務，其用戶終端包括手持式、便攜式、車載式電話等。移動無線接入網包括蜂窩移動電話網、無線尋呼網、無繩電話網、集群電話網、衛(wèi)星全球移動通信網直至個人通信網等，是當今通信行業(yè)中最活躍的領域之一。移動接入又可分為高速和低速兩種。高速移動接入一般可用蜂窩系統(tǒng)、衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)、集群系統(tǒng)等。低速接入系統(tǒng)可用PGN的微小區(qū)和毫微小區(qū)，如CDMA的WILL、PACS、PHS等。近幾年來，隨著技術的不斷發(fā)展和網絡的日趨演進，以5G為代表的移動通信與以WiMAX為代表的全球微波互聯(lián)接入在相互角逐的同時，逐漸互補融合、共同發(fā)展。2.3接入網支持的業(yè)務種類1.語音類業(yè)務語音類業(yè)務就是利用電信網為用戶實時傳送雙向語音信息以進行會話的電信業(yè)務。1)程控電話業(yè)務程控數(shù)字交換機已經在電信網上取得廣泛使用，程控交換機除了給用戶提供通話服務外，還能提供縮位撥號、呼叫等待、三方通話、呼叫轉移、呼出限制等業(yè)務，滿足用戶的不同需求。2)磁卡電話業(yè)務磁卡電話業(yè)務是公用電話業(yè)務的一種，用戶將預先購買的特種卡片插入裝有讀卡器的電話機上進行通話，并能自動計費。3)可視電話業(yè)務可視電話業(yè)務是在電話線上加可視終端設備，使雙方在進行通話時既可聽到聲音，也能看到圖像的一種電話業(yè)務。4)會議電話業(yè)務會議電話業(yè)務是不同地點的用戶利用電話電路召開電話會議業(yè)務，參加會議的用戶可以聽到其他地點用戶的發(fā)言。5)移動電話業(yè)務移動電話業(yè)務是以移動用戶為服務對象，在移動用戶與移動用戶之間、移動用戶與固定用戶之間提供話音服務，用戶在覆蓋范圍內隨時隨地與外部保持通信聯(lián)系。移動電話業(yè)務按照通信方式與服務對象分為陸地移動電話業(yè)務、衛(wèi)星移動電話業(yè)務和無繩電話業(yè)務。2.數(shù)據(jù)類業(yè)務數(shù)據(jù)類業(yè)務是實現(xiàn)人與計算機，計算機與計算機、智能設備之間通信的一種寬窄帶上網業(yè)務。3.圖像通信類業(yè)務圖像通信類業(yè)務是指通過電信網絡傳送、存儲、檢索或廣播圖像與文字的視覺信息的業(yè)務。它具有形象、直觀、生動和適于多種業(yè)務需要的特點。對于普通用戶而言，最為普通的圖像業(yè)務為普通廣播電視、衛(wèi)星電視、有線電視、數(shù)字電視等幾種。

2.4接入網的發(fā)展趨勢電信網發(fā)展到今天，正在進入一個新的轉折點，展現(xiàn)了寬帶化、IP化以及業(yè)務融合化的趨勢。有線接入網發(fā)展趨勢“寬帶提速”是運營商必然的戰(zhàn)略選擇，不提速就無法開展頻帶更寬的業(yè)務，無法實現(xiàn)運營商戰(zhàn)略目標的轉移。因此，“寬帶提速”將成為運營商長期面臨的課題。而在這部分的解決方案中，無論采用哪種最新的DSL技術，都必須遵循縮短銅纜長度和提供更大的帶寬的基本規(guī)律。為此，全球的主流運營商包括中國的固網運營商在內，都在計劃或開始實施DSLAM(DigitalSubscriberLineAccessMultiplexer，數(shù)字用戶線路接入復用器)物理位置下移的戰(zhàn)略，努力做到“光進銅退”，最終實現(xiàn)FTTH。在這一進程中，F(xiàn)TTx與ADSL2+/VDSL2的結合將是長期和重要的工作內容。有線接入的發(fā)展趨勢是光纖接入。光纖接入同有線電視結合，具有高速率、低成本的特性且發(fā)展?jié)摿薮?、資源豐富。光纖接入采用DWDM密集波分復用技術，可把高達80個不同波長的數(shù)據(jù)信道復用在一個光束上，然后在一條光纖上傳輸。在每條信道傳輸2.5?Gb/s的數(shù)據(jù)，一條光纖每秒可傳輸200?Gb/s的信息。因此，光纖接入網將是未來有線接入網的主流技術。隨著數(shù)據(jù)通信與多媒體業(yè)務需求的發(fā)展、智能便攜式通信設備的大規(guī)模普及以及用戶對移動接入寬帶網絡需求的大量增加，為了適應移動數(shù)據(jù)、移動計算及移動多媒體運作的需要，第四代移動通信進入加速發(fā)展通道。第四代移動電話行動通信標準指的是第四代移動通信技術(4G)。該技術包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式。4G是集3G與WLAN于一體，并能夠快速傳輸數(shù)據(jù)及高質量音頻、視頻、圖像等。4G從理論上來講可以達到100?Mb/s的下載速度，能夠滿足大部分用戶對于無線服務接入的需求。4G也因其擁有超高的數(shù)據(jù)傳輸速度，被中國物聯(lián)網校企聯(lián)盟譽為機器之間當之無愧的“高速對話”