现代通信网概论学习课件 宽带接入网教学课件.ppt

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1、7.1 接入网的基本概念7.2 宽带有线接入网技术7.3 宽带无线接入网技术7.4 无线局域网思考题,第七章 宽带接入网,7.1 接入网的基本概念,7.1.1 接入网的定义,对互联网的了解,1957年苏联发射了第一颗人造地球卫星，作为响应，美国国 防部组建了高级研究计划局（ARPA）；1969年美国国防部委托开发ARPANET，进行联网的研究（实验网阶段）；1986年美国国家科学基金会建设NSFNET（学术网阶段）；1992年1月，因特网协会（Internet Society）成立；,互联网在中国的发展,1987年我国通过拨号线路和国际Internet联通电子邮 件服务；1991年中国科学院高

2、能物理研究所通过卫星线路建 立了64Kbps的专线连接；19941年NCFC完成，正式开通与国际Internet的连 接，并以“cn”作为我国顶级域名在Internet网管中 心注册，正式加入国际Internet；截止2007年6月，中国网民人数已经达到1.62亿。,中国的四大互联网,中国科学技术网CSTNET中国教育和科研网CERNET中国公用计算机网CHINANET中国金桥信息网CHINAGBN,中国与世界互联网的比较,接入网的定义,接入网(Access Network，AN)是指本地交换机与用户终端设备之间的实施网络，也称之为用户网(User Network，UN)或本地网(Local

3、Network，LN)，相当于接口。,图7.1 传统的用户环路,网络端由业务节点接口(SNI)与业务节点(SN)相连；用户端经用户网络接口(UNI)与用户相连；管理方面则经Q3接口与电信管理网(TMN)相连。接入网的范围如图7.3所示。,接入网的组成,图7.3 接入网的范围,接入网的位置与功能,图7.2 接入网在整个通信网中的位置和功能,接入网在整个通信网中的位置和功能如图7.2所示。其中，TE为各种网络业务的终端设备，LE表示本地交换局，ET为各种交换设备。,综合考虑本地交换局、用户环路和终端设备；通过有限的标准化接口，将各种用户终端设备接入到用户网络的业务节点；提供一种独立于具体业务网的基

4、础接入平台。,接入网的作用,Internet的接入网,用户单机接入,电话拨号接入公用交换网（PSTN）,-关键是调制解调器设备-优点是适用范围广 电话普及率高-缺点是通信质量差 速率低（56Kbps）,-电脑、调制解调器、电话线等进行物理连接；-安装调制解调器的驱动程序；-设置拨号网络；-拨号到Internet。,电话拨号接入的步骤：,ISDN（综合业务数字网）的接入,-ISDN俗称“一线通”，它是电话局和用户之间采用一对铜线，实现端到端的数字通信方式,ISDN的优点：-综合的通信业务；-传输质量高；-使用灵活。,接入网的主要功能可分解为用户口功能(UPF)、业务口功能(SPF)、核心功能(C

5、F)、传送功能(TF)和系统管理功能(AN-SMF)，其功能结构如图7.4所示。其中核心功能(CF)的作用是将各个用户承载通路要求或业务口承载通路要求与公用传送承载通路相适配。对协议承载通路进行处理，以满足协议适配的传送和复用要求。核心功能可分布在整个接入网中。,7.1.2 接入网的功能结构,为便于网络设计与管理，接入网按垂直方向分解为三个独立的层次，即电路层、传输通道层和传输媒质层。其中每一层为其相邻的高阶层提供传送服务，同时又使用相邻的低阶层所提供的传送服务。对于接入网，电路层的上面还应有接入网特有的接入承载处理功能(AF)，再加上层管理和系统管理功能后，就构成了图7.5所示的接入网通用协

6、议参考模型。,7.1.3 接入网的分层模型,图7.5 接入网通用协议参考模型,7.1.4 接入网的接口接入网有三种主要接口，即用户网络接口、业务节点接口和维护管理接口等。1用户网络接口(UNI)用户网络接口(UNI)是用户与接入网的接口，主要有传统的模拟电话Z接口、ISDN基本速率接口、ISDN 基群速率接口、ATM 接口、E1接口、以太网接口，以及其他接口。用户终端可以是计算机、普通电话机或其他电信终端设备。,2业务节点接口(SNI)SNI是接入网和SN之间的接口，可分为支持单一接入的SNI和综合接入的SNI。目前支持单一接入的SNI主要有模拟Z接口和数字V接口两大类，其中Z接口对应于UNI

7、的模拟2线音频接口，可提供模拟电话业务或模拟租用线业务；数字V接口主要包括ITU-T定义的V1V4接口，其中V1、V3和V4接口仅用于N-ISDN，V2接口可以连接本地或远端的数字通信业务。支持综合接入的标准化接口目前有V5接口和以ATM为基础支持宽带综合接入的VB5接口，但VB5尚在制定中，还很不完善。,3维护管理接口(Q3)维护管理接口(Q3接口)是管理网与通信网各部分的标准接口。接入网作为通信网的一部分，也应通过Q3接口和管理网相连，便于管理网实施管理功能。通过Q3接口，管理网可实施对接入网的运行、管理、维护和指配功能，其中对接入网来说，比较重要的是指配功能。,7.1.5 接入网的分类根

8、据宽带接入网采用的传输媒介和传输技术的不同，接入网可分为宽带有线接入网和宽带无线接入网两大类。宽带有线接入网技术主要包括：基于双绞线的xDSL技术、基于HFC网(光纤和同轴电缆混合网)的Cable Modem高速接入技术、光纤接入网技术等。宽带无线接入网技术主要包括：3.5 GHz固定无线接入、LMDS微波的宽带业务等。,接入网的接入方式,电源是电信系统正常工作的先决条件，任何电信系统都存在供电问题。接入网的供电问题与核心网相比具有特殊性。在核心网中，电信设备通常都放置在网络节点(或业务节点)的专用机房内。与之相配套的高质量、高可靠性的电源系统足以保证电信设备的正常稳定地工作。而在接入网中，一

9、些设备是放置在网络节点(或业务节点)的机房内，称为局端设备；另一些设备是放置在远离机房的马路旁小房子内或用户驻地，成为远端设备。远端设备一般是无人看守的。对于局端设备，可直接采用机房内的电源系统为其供电，该电源稳定可靠，足以保证局端设备正常稳定运行，所以供电问题比较简单；而对于远端设备，供电问题则比较复杂。,7.1.6 接入网的供电,1远端供电 远端供电是指由局端为接入网的远端设备进行供电。这种方案要求有较长的馈电线路。在铜线接入网中，这种馈电线路可以与业务传送线路复用。例如，目前电话网中的用户终端设备电话机，就是采用局端馈电的远端供电方案，其馈电线路与传送电话信号的线路都是同一对对称双绞线，

10、即馈电与语音传送复用在同一对双绞线上。再如，数字传输的再生中继系统中，对再生器的供电也是采用馈电与业务传送复用的远端供电方案，如图7.6所示。该方案通常称为幻线供电。,图7.6 中继器幻线供电方案,在光纤接入网中，由于馈电线路不能使用传送信号的光纤(用光纤传送电能，其效率是很低的)，故使远端供电变得复杂化。这时必须架设专门的馈电线路来为远端设备供电。在无线接入网中，由于利用无线电波传送电能的方案行不通，因此也必须架设专门的馈电线路为远端设备供电。远端供电方案的优点是可靠性高、维护费用低；缺点是一次性投入成本过高。另外，当馈电电缆与通信电缆复用时，存在安全问题，需要对维护人员进行专门培训。,2本

11、地供电 远端设备一般位于用户侧或靠近用户侧，因此可以由用户或当地市电为其供电。这种供电方案称为本地供电。为了提高电源的质量和可靠性，本地供电通常采用市电与蓄电池组合的供电方案。这种方案的特点是：当市电正常时，由市电经蓄电池为远端设备浮充供电；当市电中断时，则由蓄电池临时供电。蓄电池的容量应根据市电的中断概率来配置，即当市电中断概率较大时，蓄电池容量应配置大些；当市电中断概率较小时，蓄电池的容量则应配置小些。本地供电的优点是技术成熟、成本较低；缺点是维护费用高，需要不断更换旧电池，特别是在市电紧缺的地区，蓄电池费用开销将很大。,7.2 宽带有线接入网技术,先了解接入网的激烈竞争,在接入网市场上，

12、运营商争抢用户，硝烟四起。各运营商“跑马圈式”争抢用户：电信、移动、联通、长宽、铁通、有线电视公司等等使用的招数简直是“八仙过海，各显神通”，比如：提高服务，增值新业务，降低价格，广告宣传，恶意诋毁，甚至破坏设施等等。,再了解电话铜线接入网技术的演变,最初电话双绞线只提供POTS业务，带宽为04kHz60年代开始在电话双绞铜线上用话带Modem传输数据，只能达到300bps，97年后，达到56kbps；ISDN（综合）的2B+D信道将速率提高到144kbps；HDSL技术使速率到1.544Mbps/2.048Mbps；ADSL技术使最大下行速率达8Mbps；VDSL技术进一步将下行速率提高到5

13、2Mbps；,因此，电话铜线接入技术的演变使接入速率逐步提高，演变成话带Modem接入ISDN接入 xDSL接入方式。,电话铜线传输引起的损伤因素,衰减：距离：距离越长，衰减越大线径：线径越细，衰减越大频率：频率越高，衰减越快,信号反射：阻抗不匹配，引起信号反射；回路中线径不同，拼接引起阻抗变化导致信号反射。,噪声：白噪声：由线路中电子运动产生的固有噪声；射频干扰噪声：电话线充当天线，可能收到AM信号；脉冲干扰：瞬间突发干扰，雷雨天气；串扰：同一扎线内或相邻线扎之间的干扰。,关于在普通PSTN上的话带Modem接入网,Modem 带宽为音频范围；最高下行速率为56kbps；上网时一直占用话路，

14、一对双绞线数据话路不能同时进行；一种最简单、最便宜的接入方式；广泛用于家庭用户、部分用于小型办公室局域网接入internet。,话带Modem接入网的特点：,长时间占用电话网资源，造成电话网的拥挤带宽太窄，速率太低，不能满足宽带业务的需求；不能同时满足多种业务。,局限性,ISDN：Integrated Services Digital Network（综合业务数字网）TE1：非ISDN终端；TE2：ISDN终端；TA：ISDN终端适配器；NT：网络-用户接口设备。信道：2B+D，B信道传输数字话音或数据信息，D信道传输信令。,基于综合业务数字ISDN的接入网：,电话铜线,在模拟信道上采用数字传

15、输技术一线多能（数字话音同时传）；高速接入，2个B信道可以捆绑使用，上网速率可达128kbps；提供标准网络用户接口，支持多个设备接入；可用于家庭用户拨号接入、商用专线接入。,ISDN接入网的特点：,7.2.1 ADSL接入网,ADSL接入网的定义：,ADSL是指以普通电话为传输介质，实现上传下载高速数据的网络接入方式，称为ADSL接入网。,ADSL实际上就是非对称数字用户线网络，即下行速率（8Mbps）传输数据流远大于上行速率（64Kbps）传输。,ADSL的概念于1989年提出；最初打算用于视频点播（VOD）业务，由于带宽和费用的问题，并未实现初衷；1998年开始，ADSL重点转到Inte

16、rnet的接入；,ADSL接入网的产生：,与POTS业务共享同一电话线，采用频分复用技术进行数据话音同时传输；ADSL业务不经过程控交换机，直接进入数据网，ADSL业务不交电话费；传输距离35km；业务类型：语音、数据、图像；上下行速率不对称特别适合Internet的接入。,ADSL接入网技术的特点：,基于电话用户线的宽带接入技术xDSL工作频段高于话带采用先进的调制技术，实现电话铜线上的高速接入；分类：ADSL（3km）、HDSL（35km）、VDSL（1.5km）；,xDSL接入网的特点：,不同DSL接入网的技术差别：,HDSL：上下行速率对称，1.5/2Mbps，2对线，与话带重叠，不可

17、与话音业务同时进行；,ADSL：不对称，上行640kbps，下行最高8Mbps，1对线，工作频段高于话带，可同时支持话音业务,VDSL：不对称/对称，不对称上行最高6.4Mbps，下行最高52Mbps；对称上行行最高26Mbps，1对线，工作频带高于话带，可同时支持话音业务。,ADSL接入的工作原理,数据终端,话音终端,宽带接入口,局端传输单元,ADSL接入实际图示,传统电话通信目前仅利用了双绞线20 kHz以下的传输频带，20 kHz以上频带的传输能力处于空闲状态。因此，ADSL采用FDM技术，将双绞线上的可用频带划分为三部分：25138 kHz，主要用于ADSL上行信道数据传输；13811

18、04 kHz，主要用于下行信道数据传输；20kHz以下，主要用于传统POTS语音的低频段传输。ADSL采用这种方式，利用双绞线的空闲频带，实现了全双工数据通信，如图7.7所示。,ADSL频带的划分：,图7.7 ADSL的频谱分配,全球电信运营商用户量90%以上；主要采用双绞线接入电信网技术 双绞线寿命延长、成本低，弥补光纤到户的高成本；适合个人、小型企事业用户，对电信运营商和用户吸引力大；下行带宽远高于上行，借助Internet的发展 走向大规模市场；可以看电影、浏览图片，网页；一条电话线同时传输语音、数据，上网打电话可同时进行；ADSL数据不通过电话交换设备，所以使用ADSL上网不需单独付费

19、，价格优惠，是目前一种主流的宽带接入技术。,ADSL接入网的特点：,ADSL的安装,（1）通过控制面板网络安装向导，安装完毕后，电脑桌面出现宽带连接图标。,（2）打开宽带连接图标，在出现的界面里边输入服务商提供的用户名和密码，登录即可连接上网了。,（3）这种方式只能一台电脑上网，如果要实现多台电脑同时上网，可以增加路由器连接方式进行。路由器设置参考说明书即可。,主要用于个人住宅用户的Internet接入；也可用于远端LAN、小型办公室/企业Internet接入等。,应用领域及缺点,ADSL的应用领域：,ADSL的缺点：,(1)较低的传输速率限制了高等级流媒体应用和HDTV等业务的开展。(2)非对称特性不适于要求数据流收发对称的企事业和商业办公环境。(3)由于ADSL设备是面向ATM体制的，因而ADSL/ATM设备成本仍较高。,