【教学课件】第八章宽带网接入技术.ppt
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1、第八章 宽带网接入技术,8.1 接入网的基本概念8.2 有线接入网8.3 无线接入网,8.1 接入网的基本概念,接入网是整个电信网的一部分,是在电信网用户环路的基础上发展演变而来的。由于接入网直接面向用户,成为通信网中情况最复杂的一部分,因此接入网技术的先进与否以及价格的高低,不仅直接影响着用户的可接受程度和与用户关系极其密切的用户终端技术,还关系到用户是否会积极采用提供的新业务。,8.1.1 接入网的定义和界定接入网有着严格的定义与界定。1995年7月,ITU-T第13研究组通过的建议G.902中对接入网做出如下定义:接入网由业务节点接口(SNI)和用户网络接口(UNI)之间的一系列传送实体
2、(例如,线路设施和传输设施)组成,为传送电信业务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。接入网的界定由其接口做出,如图8.1所示。,接入网通过UNI与用户终端设备相连。接入网通过SNI与位于局端或远端交换模块的业务节点相连。接入网通过Q3接口与电信管理网(TMN)相连接,并由电信管理网进行配置和管理。,8.1.2 接入网的分层模型接入网的分层模型用于定义接入网中各实体间的互连,它以ITU-T C.803的分层模型为基础。1电路层电路层涉及电路层接入点之间的信息传递并独立于传输通道层。2传输通道层传输通道层涉及通道层接入点之间的信息传递。,3传输媒介层传输媒介层与实际物理传输媒
3、介(如双绞线、同轴电缆、光纤、微波等)有关。4各层对应的内容各功能层的要素可以有几个描述特定要素详细能力的属性,如电路层的电路模式要素可以是B信道、H0信道、H11信道及其他属性。,8.1.3 接入网的接入类型接入网必须能够支持多种不同的接入类型以满足用户需求,其主要的接入类型有以下几种。PSTN和N-ISDN类,包括PSTN接入、ISDN基本速率接入、ISDN基群速率(1544kbit/s、2048kbit/s)接入。,B-ISDN类,包括基于SDH155Mbit/s接入、基于信元155Mbit/s接入、基于SDH 622Mbit/s接入、基于信元622Mbit/s接入和低速(1544kbi
4、t/s、2048kbit/s)B-ISDN的接入。永久性租用线类,包括64kbit/s、n64kbit/s或384kbit/s、1544kbit/s、1920kbit/s、l984kbit/s、2048kbit/s、34Mbit/s、139Mbit/s、SDH VC-12、SDH VC-3、SDH VC-4及ATM虚通路。,其他类包括数据业务类接入、广播类接入、交互式视像类接入等。8.1.4 接入网的接口与业务一、接入网的接口接入网有3种类型的接口,即用户网络接口、业务节点接口和维护管理接口。,1用户网络接口(UNI)UNI位于接入网的用户侧,是用户终端设备与接入网之间的接口。UNI的主要表现
5、形式有模拟二线音频接口(POTS)、模拟四线接口、E&M模拟接口、ISDN基本速率接口(BRI,2B+D)、ISDN基群速率接口(PRI,30B+D)、El数字接口、n64kbit/s的V.35接口等等。,2业务节点接口(SNI)SNI位于接入网的业务节点(SN)一侧,是接入网与业务节点之间的接口。按照SNI支持的接入能力,将其分为3类:仅支持一种专用接入类型;可支持多种接入类型,但所有接入类型的接入承载能力相同;可支持多种接入类型,且每种接入类型的接入承载能力不同。,3维护管理接口(Q3)Q3是接入网(AN)与电信管理网(TMN)之间的接口。TMN通过Q3接口实施对AN的管理、配置等操作,为
6、用户提供所需的接入类型和承载能力。接入网作为整个电信网络的一部分,通过Q3接口纳入TMN的管理范围之内。,二、接入网支持的业务接入网的业务节点有两类:一类是支持单一业务的业务节点;另一类是支持一种以上业务的业务节点,即组合业务节点。业务节点能提供的业务有以下几种。本地交换业务:PSTN业务、窄带ISDN业务(基本速率接入的ISDN、基群速率接入的ISDN)、宽带ISDN业务和分组数据业务。,租用线业务:基于电路模式的租用线业务、基于ATM的租用线业务和基于分组模式的租用线业务。按需的数字视频和音频业务。广播的视频和音频业务:数字业务和模拟业务。,8.1.5 接入网的管理控制和运行一、接入网管理
7、中的基本概念接入网的管理范围主要包括以下3个方面。1般的网络管理一般的网络管理主要是指接入网的配置管理和性能管理,包括各种类型接口的管理和传送部分的管理。,2设备的集中维护主要是指接入网中使用的各种设备的故障管理。3对保证业务质量的支持主要是通过和其他业务管理系统的互连,对保证业务质量提供支持。,二、接入网的管理、控制与运行对与业务节点相连的接入网的协调管理要包括接入网与业务节点的所有功能。1功能管理结构图8.4所示的是基于管理的通用功能结构。功能结构中所定义的接入网和业务节点功能都是要管理的对象,TMN通过Q3代理和管理信息库(MIB)进行管理。,2接入网的运行与维护电信管理网中针对接入网的
8、运行系统功能(OSFAN)进行监测,控制着接入网的各种功能,包括用户口功能的硬件实施。OSFAN还控制着接入网的维护,并根据接入类型和实施方式确定测试能力和规程。3接入网的管理功能对接入网实施的控制在送往接入网各功能组之前先要由接入网系统管理功能(AN-SMF)进行预处理。,4用户口功能组的管理用户口的控制包括激活/去激活功能、阻断/去阻断功能、配置功能和测试功能。用户口的监测包括故障检测/指示和性能监测等内容。5核心功能组的管理核心功能控制:核心功能的配置是控制承载分配、承载适配、协议承载分配和协议映射等功能所必需的。,核心功能监测:核心功能的监测也包括故障检测/指示、性能监测等内容。故障检
9、测/指示功能指明核心功能的正常与否,给出不正常的状态信息。非限时情况,故障信息报给AN-OSF;限时情况下,故障信息则报给SN-SMF。性能监测功能提供由核心功能测定的性能状态信息,如协议错误等,并将其报给AN-OSF。,6业务口功能组的管理业务口控制:根据故障状况,将业务口置于阻断(非运行)/非阻断(运行)状态。业务口监测:故障检测/指示功能指出业务口是否正常,并将故障信息报给AN-OSF;性能监测功能提供由业务口检测性能信息,如比特错误等,并将状态信息报给AN-OSF。,7传送功能组的管理传送功能控制:传送功能控制是限定传送媒介层、传输通道层和电路层的,它是由AN-OSF执行。传送功能监测
10、:故障检测/指示功能指出不同传送层的连接是否正常,并将故障信息报告给AN-OSF;可经AN-SMF对受影响的用户口或业务口进行阻断。,8AN-SMF的管理AN-SMF的控制:配置功能对AN-SMF进行性能评估、事件报告、安全和信息采集等进行控制;核查功能可恢复所有相关配置及接入网各功能与AN-SMF的状态信息。,8.1.6 接入网的分类根据传输方式可将接入网分为有线接入网和无线接入网两种。有线接入网又分为铜线接入网、光纤接入网和混合光纤/同轴电缆接入网;无线接入网则分为固定无线接入网和移动接入网。接入网传输技术分类如表8.1所示。,8.2 有线接入网,有线接入网是使用铜线、光缆和同轴电缆作为传
11、输媒介的接入网,目前主要有铜线接入网、光纤接入网和混合光纤/同轴电缆(HFC)接入网三类。本节将介绍这三类接入网技术。,8.2.1 铜线接入网一、XDSL技术1XDSL技术的发展早期,人们为了在原本用来传送模拟话音的用户环路上传输数据,使用了话带调解器技术。利用这一技术可以传送14.456.6kbit/s的数据。,与利用有线电视线路接入、光纤接入等方式相比,利用铜线接入有以下特点:网络是现成的,无需建设过程,能立即为用户开通高速业务。网络覆盖面广,规模大。投资省,无需线路材料的投入和铺设施工的投入。在开通宽带业务的同时,不影响原有话音业务(POTS)。因此,在铜线上实现高速接入是实现全球信息化
12、的一种经济可行的手段。,2XDSL技术的原理在XDSL技术中,用户通过非屏蔽铜质双绞线对连接到交换机,从而连接到电信网络中。除了HDSL以外,大部分XDSL技术是一种叠加传输技术,即在线路上开通XDSL业务的同时不影响原有窄带业务,如PSTN电话业务和ISDN等,这是利用线路上与窄带POTS业务相分离的高端频谱实现的。,3几种典型的XDSL技术介绍XDSL在线路编码、回波抵消、自适应均衡等方面采用数字信号处理的新技术,利用铜线中话音频带以上的部分进行高速数据传输,所含技术分支很多,还不断有新的分支出现,其中有3类比较典型的技术:高比特率数字用户环路(HDSL)技术、非对称数字用户线(ADSL)
13、技术和甚高速率数字用户线(VDSL)技术。,二、高速数字用户环路(HDSL)HDSL是铜线对增容技术进一步发展的结果。它利用二对或三对铜线,为用户提供E1的全双工数字连接。,三、不对称数字用户环路(ADSL)ADSL是在一对铜线上为用户提供上、下行信号速率不等的数字连接。它在铜线对上传输的信号频谱分为三个频带:低端(4kHz以下)仍用于传送普通电话业务,上行信道传送速率可达768kbit/s,下行信道传送速率可达8Mbit/s。表8.4中列出的是美国国家标准(ANSI)下属的E1T1.4工作组制定的DMT ADSL标准。,ADSL系统的主要特点是“不对称”。这一特点正好适用于接入网中图像业务和
14、数据业务的固有不对称性。ADSL技术的主要优点是可以充分利用现有的铜线网路,设备装、拆方便。主要缺点是容量较小。,四、线路编码12B1Q编码2B1Q码是用1位四进制(quaternary)码组表示2位二进制(binary)码组。这种编码的优点是简单成熟,与PSTN和ISDN BRA兼容性好,成本低。,2QAM编码QAM是一种十分成熟且应用广泛的调制技术,其基本方法是将发送数据流分为两路,分别对正弦载波和余弦载波进行数字调幅,然后相加传输。3CAP编码CAP线路传输码的编码方式采用无载波幅度相位调制,与QAM一样,同相分量和相位正交分量分别有8个幅值,每个码元含4比特信息。,4DMT编码一般铜线
15、回路的衰减特性随其长度、线径、桥接等不同变化很大,而且噪声与频率有关,因此铜线回路的通信容量也在变化。DMT技术的基本原理是把可用带宽(1MHz以内)分成若干个子信道,如图8.8所示。,8.2.2 光纤接入网光纤接入网(OAN)是指从业务节点(SN)与用户终端之间的部分或全部采用光设备实现接入的系统。它与铜线接入技术相比有无可比拟的优点和广阔的应用前景。,光纤具有传输带宽宽(可用带宽达50THz)且传输衰减小(工作波长为1550nm的单模光纤的传输衰减可达0.15dB/km)的突出优点,因而成为现代通信网中干线传输的主要手段。,一、光纤接入网的拓扑结构光纤接入网根据室外传输设施中是否含有有源设
16、备,可以将其分为有源光网络(Active Optical Network,AON)和无源光网络(Passive Optical Network,PON)。AON采用有源的电复用器分路,PON则采用无源的光分路器分路。,1单星型结构如图8.9所示,单星型结构是指用户端的每一个光网络单元(Optical Network Unit,ONU)分别通过一根或一对光纤与局端的同一光线路终端(Optical Line Terminal,OLT)相连,形成以OLT为中心向四周辐射的星型连接结构。,2有源多星型结构如图8.10所示,从OLT到电复用器(MUX)形成一个星型结构的光纤连接,从MUX到ONU又形成一
17、个星型结构的光纤连接,所以称之为多星型结构。,3无源多星型结构将有源多星型结构中的MUX替换为无源光分路器(OBD),成为无源多星型结构,如图8.11所示。,4总线型结构总线型结构的特点是所有ONU通过非平衡光分路器(NBOBD,分光比不为11)共用同一条光纤馈线,其优点是共享效率较高,结构简单。,5环型结构像总线型结构一样,环型结构中所有的ONU共用一条光纤链路,但这条光纤链路首尾相接形成单环型结构。上面介绍的各种光纤接入网的基本结构各有长处,在实际应用中,常常结合实际情况综合考虑,将几种基本结构混合使用。表8.5列出几种光接入网拓扑结构及性能比较。,二、光纤接入网的基本结构1光纤接入网功能
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