《现代通信网络技术》课件第7章.pptx
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1、第7章 接入网第7章 接入网7.17.1接入网概述接入网概述7 7.2.2铜线接入铜线接入7.37.3光纤光纤接入接入7.47.4混合光纤混合光纤/同轴电缆接入同轴电缆接入7.57.5无线接入无线接入本章小结本章小结习题习题第7章 接入网7.1接入网概述接入网概述1接入网的基本概念接入网的基本概念ITU-T在G.902建议中对接入网定义是: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(包括线路设施和传输设施)组成,为传送电信业务而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。G.902定义的接入网主要是PSTN接入网,电信网中的本地数字交换机与接入网设备之
2、间通过V5接口连接,主要实现远端电话用户接入PSTN。G.902定义的接入网是传统意义上的接入网,区别于第3章中Y.1231定义的IP接入网。第7章 接入网G.902定义的接入网是由3个接口定界的,即用户通过UNI连接到接入网;接入网通过SNI连接到业务节点;通过Q3接口连到电信管理网(TMN)上,如图7-1所示。业务节点(SN)是指能独立提供某种业务的实体,即一种可提供各种交换型或永久连接型的电信业务的网元,例如本地交换机、X.25节点机、DDN节点机、特定配置下的点播电视和广播电视业务节点等,支持窄带接入业务和宽带接入业务,并连接到电信网中。第7章 接入网图7-1接入网的定界第7章 接入网
3、电信管理网(TMN)是收集、处理、传送和存储有关电信网操作维护和管理信息的一种综合手段,可以提供一系列管理功能,对电信网实施管理控制。它是通信技术与计算机技术相互渗透和融合的产物。电信管理网的目标是最大限度地利用电信网络资源,提高运行质量和效率,向用户提供优质的通信服务。电信管理网(TMN)能使各种操作系统之间通过标准接口和协议进行通信联络,在现代电信网中起支撑作用。TMN有5种节点:操作系统(OS)、网络单元(NE)、中介装置(MD)、工作站(WS)、数据通信网(DCN)。TMN中有3类标准接口:Q接口、F接口、X接口。第7章 接入网2接入网的特点接入网的特点传统的接入网是以双绞线为主的铜缆
4、接入网,近年来,接入网技术和接入手段不断更新,出现了铜线接入、光纤接入、无线接入并行发展的格局。电信接入网与核心网相比有非常明显的区别,具有以下特点:(1)接入网结构变化大、网径大小不一。在结构上,核心网结构稳定、规模大、适应新业务的能力强;而接入网用户类型复杂,结构变化大、规模小、难以及时满足用户的新业务需求,由于各用户所在位置不同,造成接入网的网径大小不一。第7章 接入网(2)接入网支持各种不同的业务。在业务上,核心网的主要作用是比特的传送;而接入网的主要作用是实现各种业务的接入,如话音、数据、图像、多媒体等。(3)接入网技术可选择性大、组网灵活。在技术上,核心网主要以光纤通信技术为主,传
5、送速度高,技术可选择性小;而接入网可以选择多种技术,如铜线接入技术、光纤接入技术、无线接入技术,还可选择混合光纤同轴电缆(HFC)接入技术等。接入网可根据实际情况提供环型、星型、总线型、树型、网状、蜂窝状等灵活多样的组网方式。第7章 接入网(4)接入网成本与用户有关、与业务量基本无关。各用户传输距离的不同是造成接入网成本差异的主要原因,市内用户比偏远地区用户的接入成本要低得多;核心网的总成本对业务量很敏感,而接入网成本与业务基本无关。接入网可以选择多种技术,就目前的现状而言,接入网的技术可以分为有线接入和和无线接入两类。第7章 接入网3接入网的接入技术分类接入网的接入技术分类有线接入网包括铜线
6、接入网、光纤接入网、混合光纤同轴电缆(HFC)接入网等。1)铜线接入网在传统电信网中,用户线主要采用双绞铜线向用户提供电话业务。在现代电信网中,通过采用先进的数字信号处理技术来提高双绞铜线的传输容量,满足用户对各种电信业务的需求,如高速上网、视频业务等。第7章 接入网铜线接入网采用普通电话线(双绞铜线)作为传输介质,铜线接入技术包括线对增容技术和数字用户线(xDSL)技术。线对增容技术是指利用普通电话线(双绞铜线)在交换机与用户之间传送多路复用信号的技术,如N-ISDN技术。xDSL技术是指采用不同调制方式将信息在普通电话线(双绞铜线)上高速传输的技术,包括:非对称(异步)数字用户线(ADSL
7、)、高比特数字用户线(HDSL)、甚高速数字用户线(VDSL)技术等。其中,ADSL在Internet高速接入方面应用广泛、技术成熟;VDSL在短距离(0.3km1.5km)内提供高达52Mb/s传输速率,大大高于ADSL和CableModem。第7章 接入网ADSL是目前得到普遍应用的xDSL技术,它的下行通信速率远远大于上行通信速率,最适用于Internet接入和视频点播(VOD)等业务。ADSL从局端到用户端的下行和用户端到局端的上行的标准传输设计能力分别为8Mb/s和640kb/s,ADSL的下行速率受到传输距离和的影响,处于比较理想的线路质量情况下,在2.7km传输距离时ADSL的下
8、行速率能达到8.4Mb/s左右,而在5500m传输距离时ADSL的下行速率就会下降到1.5Mb/s左右。第7章 接入网2)光纤接入网光纤接入网采用光纤作为传输介质,利用光网络单元(ONU)提供用户侧接口。由于光纤上传送的是光信号,因而需要在交换局侧利用光线路终端(OLT)进行电/光转换,在用户侧要利用ONU进行光/电转换,将信息送至用户设备。根据ONU放设的位置不同,光纤接入网可分为光纤到大楼(FTTB)、光纤到路边(FTTC)或光纤到小区(FTTZ)、光纤到户(FTTH)或光纤到办公室(FTTO)等。FTTB与FTTC的结构相似,区别在于FTTC的ONU放置在路边,而FTTC的ONU放置在大
9、楼内;FTTH从端局连接到用户家中的ONU全程使用光纤,容量大,可以及时引入新业务,但成本比较高。第7章 接入网3)HFC接入网混合光纤同轴电缆(HFC)接入网采用光纤和同轴电缆作为传输介质,是电信网和有线电视(CATV)网相结合的产物。实际上将现有的单向模拟CATV网改造为双向网络,利用频分复用技术和CableModem实现话音、数据和交互式视频等业务的接入。CableModem是专门在CATV网上开发数据通信业务而设计的用户接入设备。第7章 接入网局端将电信业务和视像业务综合,从前端通过光载波经光纤馈线网传送至用户侧的光网络单元(ONU)进行光/电转换,然后经同轴电缆传送至网络接口单元(N
10、IU)。每个NIU服务于一个家庭,它的作用是将整个电信号分解为电话、数据、视频信号送达各个相应的终端设备。用户可以利用现有的电视机而无需外加机顶盒就能接收模拟电视信号。采用FTTC+HFC的组网方式,可以提供交互式数字视频(SDV)。在SDV中,FTTC和HFC是重叠的,一是用FTTC来传送所有交换式数字业务,包括话音、图像和视频;二是用HFC来传送单向模拟视频信号,同时向FTTC的ONU供电。第7章 接入网4)无线接入网无线接入网是由业务节点接口(SNI)和用户网络接口(UNI)之间的一系列传送实体组成,为传送电信业务而提供所需传送承载能力的无线实施系统。无线接入(WA)是指利用无线通信技术
11、(包括移动通信、VSAT、微波、卫星、无绳电话等)实施接入网的全部或部分功能,向用户提供固定的或移动的终端业务。无线接入网它可以全部或部分地替代有线接入网,具有组网灵活、使用方便和成本较低等特点,特别适合于农村、沙漠、山区和自然灾害严重等不便于使用有线接入的地区,是对有线接入的有效支持、补充和延伸,是快速、灵活装备与实现普遍服务的重要手段。第7章 接入网另外,无线接入技术也是实现个人通信的关键技术之一,未来个人通信的目标是实现任何人在任何时候、任何地方能够以任何方式与任何人进行通信。无线接入技术是无线通信技术与接入网技术的结合,只要是采用无线通信技术将用户驻地网或用户终端接入到公用电信网的核心
12、网的系统,称为无线接入系统或无线本地环路(WLL)系统。第7章 接入网无线传输通过电磁波实现,电磁波是由传输天线中的电流感应产生的震荡电磁射线,电磁波在空气中或自由空间中传播,然后被接收天线感应。在无线通信中,频率影响着数据传送量和传送速率,传输功率决定有效信号的可传输距离,并保持信号的可被理解性。一般来说,低频传输携带的数据量小,速度慢,但传输距离较远;而高频传输携带的数据量大,速度快,但传输距离较近。第7章 接入网7.2 铜线接入铜线接入铜线接入,即数字用户环路(DSL)技术是一种利用普通铜质电话线路,实现高速数据传输的技术。数据传输的距离通常在300m7km之间,数据传输的速率可达1.5
13、Mb/s52Mb/s。xDSL是各种类型DSL的总称,包括HDSL,SDSL,ADSL,RADSL,VDSL和IDSL等。其中“x”由取代的字母而定。各种DSL技术的区别主要体现在信号传输速率和距离的不同,以及上行速率和下行速率是否具有对称性两个方面。第7章 接入网ADSL接入系统的主要技术特点是:(1)采用了适合用户接入业务的不对称传输结构,可为用户提供高速的数据传输信道。(2)采用先进的线路编码和调制技术,具有较好的用户线路适应能力。(3)可同时支持话音和数据业务,并将数据和话音流量在网络结构的接入端实现分离。(4)可充分利用现有市话网络中大量的铜缆资源,并可与光纤接入网中的光缆铺设计划协
14、调发展,从而为用户提供高质量的数据接入服务。它适用于个人用户宽带接入Internet网络、企业点对点连接和局域网互联等应用。第7章 接入网符合ITU-TG.992.1建议(G.dmt)的ADSL是在电话用户线上采用分离器技术,支持上行速率为640kb/s,最低下行速率为6.144Mb/s的非对称高速数据传输,有效传输距离为3km5km。由于采用分离器,系统成本偏高,且需要派专业人员上门安装。符合ITU-TG.992.2建议(G.Lite)的ADSL不用分离器技术,它是一种简化的ADSL,最高下行速率为1.536Mb/s,上行速率为512kb/s,有效传输距离为3km5km。ADSLG.Lite
15、具有成本低,安装简便的优点,因此发展较快。第7章 接入网ADSL接入系统基本结构由局端设备和用户端设备组成,局端设备包括在中心机房的ADSLModem(即ATU-C局端收发模块)、DSL接入多路复用器(DSLAM)和局端分离器。用户端设备包括用户ADSLModem(即ATU-R用户端收发模块)和POTS分离器。目前ADSL系统有两种传送模式,一种是基于ATM传送方式的ADSL系统,另一种是基于IP和Ethernet包传送方式的ADSL系统。对于第1种方式的ADSL系统,局端设备一般通过34Mb/s或155Mb/sATM接口和ATM交换机相连;对于第2种方式的ADSL系统,局端设备一般通过100
16、base-T或10base-T接口与路由器或接入服务器相连。ADSL接入模型如图7-2所示。第7章 接入网图7-2ADSL接入模型第7章 接入网DSLAM的功能是对多条ADSL线路进行复用,并以高速接口接入高速数据网,能与多种数据网相连,接口速率支持155Mb/s、100Mb/s、45Mb/s和10Mb/s。ADSL网络管理平台能灵活地对ADSL线路进行配置、监测和管理,允许采用多种计费方式。第7章 接入网信号分离器是一个3端口器件,由一个双向低通滤波器和一个双向高通滤波器组合而成,如图7-3所示。信号分离器在一个方向上组合两种信号,而在另一个方向上则将这两种信号分离。其中低通滤波器用于传输话
17、音信号,抑制数据信号传输的干扰;高通滤波器用于传输数据信号,抑制话音信号传输的干扰。为了使得话音信号和数据信号能同时在一条双绞线上传输,在双绞线的两端都需要有一个信号分离器。第7章 接入网图7-3信号分离器第7章 接入网7.3 光纤接入光纤接入光接入网(OAN)泛指在本地交换机,或远端模块与用户之间全总或部分采用光纤作为传输媒质的一种接入网。目前的接入网主要是铜缆网(如双绞电话线),铜缆网的故障率很高,维护运行成本也很高,OAN的引入首先是为了减少铜缆网的维护运行费用和故障率,其次是为了支持开发新业务,特别是多媒体和宽带新业务;最后是为了改进用户接入性能。第7章 接入网在铜缆上的传输业务经常会
18、受到各种干扰和距离的限制,用户接入速率一般不会很高,传输距离通常也受限在10km以内,而光纤接入网,在技术上要远比铜缆优越,受环境干扰和距离限制远没有铜缆网强,而且速率还可远高于传统的铜缆,具有非常明显的发展潜力。采用光纤接入网已经成为解决电信发展瓶颈的主要途径,不仅最适合于新建的用户小区,而且也对需要更新的现有铜缆网的主要替代手段。第7章 接入网7.3.1光纤接入网的基本结构光纤接入网的基本结构光接入网主要由光线路终端(OLT)、光配线网(ODN)和光网络单元(ONU)三大部分组成,如图7-4所示。第7章 接入网图7-4光接入网的系统模型第7章 接入网(1)光线路终端OLT。OLT位于ODN
19、与核心网之间,实现核心网与用户间不同业务的传递功能,通常安装在服务提供端的机房中。它可以区分交换和非交换业务,管理来自ONU的信令和监控信息,并向网元管理系统提供网管接口,完成接口适配、复用和传输功能。同一个OLT可连接一个或多个ODN,为ODN提供网络接口。OLT可以直接设置在本地交换机接口处,也可以设置在远端,与远端集线器或复用器接口,OLT在物理上可以是独立设备,也可以与其他功能集成在一个设备内。第7章 接入网(2)光配线网络ODN。ODN位于ONU和OLT之间,为OLT与ONU提供光传输手段,完成光信号的传输和功率分配任务。通常ODN是由光连接器、光分路器、波分复用器、光衰减器、光滤波
20、器和光纤光缆等无源光器件组成的无源光分配网,呈树型分支结构。第7章 接入网(3)光网络单元ONU。ONU位于用户和ODN之间,实现用户接入。主要功能是终结来自ODN的光纤、处理光信号,并为多个小企事业用户和居民住宅用户提供业务接口。ONU的网络侧是光接口,用户侧是电接口,因些ONU需要有光/电和电/光转换功能,还要完成对语音信号的数/模和模/数转换、复用、信令处理和维护管理功能。它既可以安装在用户住宅处,也可以安装在路边(DP)处甚至楼边(FP)处。第7章 接入网1.光接入网的分类光接入网的分类从光接入网的网络结构来看,按室外传输设备中是否含有源设备,光接入网可分为有源光网络(AON)和无源光
21、网络(PON)两大类。1)有源光网络(AON)有源光网络主要采用电复用器分路,即指是OLT和ONU之间通过有源光传输设备相连。根据传输技术不同,AON又可分为基于SDH的AON、基于PDH的AON、基于MSTP和基于PPPOE的AON。目前以基于SDH技术为主。有源光网络具有以下技术优势:第7章 接入网(1)传输容量大:目前用在接入网的SDH传输设备一般提供155Mb/s或622Mb/s的接口,有的甚至提供2.5Gb/s的接口。将来只要有足够的业务量需示,传输带宽还可以增加。(2)传输距离远:在不加中继设备的情况下,传输距离可达7080km。(3)用户信息隔离度好:有源光网络的网络拓扑结构无论
22、是星型还是环型,从逻辑上看,用户信息的传输方式都是点到点方式。第7章 接入网(4)技术成熟:无论SDH设备还是PDH设备,均已在以太网中大量使用。(5)成本上长升低:由于SDH技术在骨干传输网中大量使用有源光接入设备的成本已大大下降,但在接入网中与其他接入技术相比,其成本还是比较高的。第7章 接入网2)无源光网络(PON)无源光网络是指在OLT和ONU之间的光分配网络没有任何有源电子设备,主要采用光分路器分路。1983年,BT实验室首先发明了PON技术;PON是一种纯介质网络,由于消除了局端与用户端之间的有源设备,它能避免外部设备的电磁干扰和雷电影响,减少线路和外部设备的故障率,提高系统可靠性
23、,同时可节省维护成本,是电信维护部门长期期待的技术。PON的业务透明性较好,原则上可适用于任何制式和速率的信号。目前基于PON的实用技术主要有APON/BPON、GPON、EPON/GEPON等几种,其主要差异在于采用了不同的二层技术。第7章 接入网2.光接入网的特点光接入网的特点光接入技术与其他接入技术(如铜双绞线、同轴电缆、无线等)相比,其具体优点表现如下:(1)传输速率高。现在采用的光纤波分复用技术可使一根光纤的传输容量加大到Tbps级,4光路的WDM技术可以使一根光纤同时传输40Gbps信息量;100光路的WDM技术可以使一根光纤同时传输1Tbps信息量,这是其他有线接入网无法比拟的。
24、第7章 接入网(2)功率增益高,频率宽。现代的WDM/DWDM光纤系统中采用EDFA掺铒光纤放大器能够使带宽从2030nm扩展到80100nm,对1550nm窗口上提供足够的功率增益。(3)适合各种综合业务。因为光纤接入有极高的传输速率和带宽,所以用户可以通过光纤接入网实现各种信息传输业务,它有利于传统电话通信网(PSTN)、互联网(Internet)和有线电视广播网(CATV)“三网合一”。光纤接入网能满足用户对各种业务的需求。第7章 接入网(4)传输质量高。光纤通信可以克服铜线电缆无法克服的一些限制因素。如光纤损耗、频带宽,解除了铜线直径小的限制,光纤不受电磁干扰,保证了信号传输质量,用光
25、缆代替铜线,可以解决城市地下通信管道拥挤的问题。当然,与其他接入技术相比,光接入网也存在一定的劣势。主要表现在如下几个方面:一是成本较高,尤其是光节点离用户越近,每个用户分摊的接入设备成本就越高;二是与无线接入相比,光纤接入网还需要管道资源,配置也较复杂。但采用光接入网是光纤通信发展的必然趋势,光纤到户是公认的接入网发展目标。第7章 接入网7.3.2 EPON接入接入随着IP技术的不断完善,大多数的运营商已经将IP技术作为数据网络的主要承载技术。由此也衍生出大量以以太网技术为基础的接入技术。同时由于以太技术的高速发展,使得ATM技术完全退出了局域网。因此把简单经济的以太技术与PON的传输结构结
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