1、三網融合與接入,電信工程系 張冰玉 2013.03,第2章 接入網技術,本章內容 2.1 接入網的基本概念 2.2 接入網的參考模型 2.3 主要的寬帶接入技術,2.1 接入網的基本概念,接入網泛指用戶與業(yè)務節(jié)點接口之間實現傳送承載功能的實體網絡，其目標是建立一種標準化的接口方式，以一個可監(jiān)控的接入網絡，使用戶能夠獲得話音、數據多媒體和有線電視等綜合業(yè)務。,2.1 接入網的基本概念,2.1.1 接入網在電信網中的位置 2.1.2 接入網的定義和接口 2.1.3 接入網的特點,電信網的水平劃分,2.1.1 接入網在電信網中的位置,UNI,SNI,SNI,UNI,電信網的垂直劃分,2.1.1 接入

2、網在電信網中的位置,應用層,業(yè)務層,核心層,傳送層,支撐網,2.1.2 接入網的定義和接口,Q3,SNI,Q3,UNI,G.902建議和我國的接入網體制的定義：接入網是由業(yè)務節(jié)點接口（SNI）和相關用戶網絡接口（UNI）之間的一系列傳送實體（包括線路設備和傳輸設備等）組成的，為傳送電信業(yè)務提供所需承載能力的系統(tǒng)，可經Q3接口進行配置和管理。,SNI（Service Node Interface）是接入網和業(yè)務節(jié)點之間的接口，支持單一接入的標準化接口主要有提供ISDN基本速率（2B+D）的V1接口和一次群速率（30B+D）的V3接口，支持綜合業(yè)務接入的標準化接口有V5接口。,UNI（User-N

3、etwork Interface）接口是用戶和網絡之間的接口，接入網與用戶間的UNI接口能夠支持目前網絡所能夠提供的各種接入類型和業(yè)務。,Q3接口是TMN網管操作系統(tǒng)（OS）和被管理網元（NE）之間的接口，該接口支持信息傳送、管理和控制功能。,2.1.3 接入網的特點,2.2 接入網的參考模型,2.2.1 傳統(tǒng)接入網的物理參考模型 2.2.2 IP接入網的參考模型,2.2.1 傳統(tǒng)接入網的物理參考模型,傳統(tǒng)電話接入網中，左側的SN通常是本地交換機，也可根據需要設置遠端交換模塊（RSU）。中間的FP和DP大致對應于銅纜用戶的交接箱和分線盒，實際可有不同程度的簡化。右側的可以接用戶終端設備或用戶駐

4、地網。,業(yè)務節(jié)點 （SN）,靈活點（FP）,配線點（DP）,用戶駐地設備/駐地網CPE/CPN,饋線,配線,引入線,接入網,2.2.2 IP接入網的參考模型,ITU-T在Y.1231建議中對IP接入網定義是： 在IP用戶和IP業(yè)務提供者之間提供所需的、對IP業(yè)務的接入能力的、網絡實體的實現。,2.2.2 IP接入網的參考模型,電信管理網（TMN）,IP接入網系統(tǒng)管理,IP接入功能,接入網傳送功能,用戶 駐地網 （CPN）,IP接入網（IPAN）,Q3,RP,RP,ISP: 互聯網服務提供商,2.2.2 IP接入網的參考模型,IP接入網,VS,PSTN接入網,參考點,功能,SNI、UNI、Q3,

5、傳送承載,RP、Q3,交換/選路等,2.3 主要的寬帶接入技術,你是如何上網的 ？,2.3 主要的寬帶接入技術,2.3.1 ADSL/VDSL技術 2.3.2 HFC技術 2.3.3 光接入網技術 2.3.4 無線接入技術,2.3.1 ADSL/VDSL技術,1980s Bell實驗室發(fā)明了DSL（數字用戶線）技術 DSL技術是利用電話線 作為傳輸介質的 寬帶接入技術 對稱和非對稱DSL 按照上行和下行 數據速率,下行,上 行,用戶,2.3.1 ADSL/VDSL技術,對稱型DSL（Symmetric） 特點 上下行速率一致 通常不支持數據和普通語音信號同傳 適用于企業(yè)點對點連接應用 HDSL

6、（High Data Rate DSL，高數據速率數字用戶線） SDSL （Symmetric DSL / Single-pair DSL，單對線數字用戶線） SHDSL（Single-pair High-speed DSL，單對線高速數字用戶線）,2.3.1 ADSL/VDSL技術,非對稱型DSL（Asymmetric） 特點 下行速率遠大于上行速率 支持數據和普通語音信號同傳 適用于普通用戶上網接入 ADSL（Asymmetric DSL，非對稱數字用戶線） RADSL（ Rate Automatic adapt DSL，速率自適應數字用戶線） VDSL（Very High Speed D

7、SL，甚高速數字用戶線）,2.3.1 ADSL/VDSL技術,ADSL網絡基本結構,互聯網,電話交換網,PC,ADSL Modem,電話,DSLAM,高頻數據信號,低頻語音信號,用戶側,電話局側,用戶線路,DSLAM: DSL Access Multiplexer,分離器,分離器,從PC發(fā)出的數據是數字信號，經過Modem調制成高頻模擬信號，再在分離器處與語音的低頻信號混合,ADSL技術標準,2.3.1 ADSL/VDSL技術,ADSL傳輸,2.3.1 ADSL/VDSL技術,頻分復用方式,2.3.1 ADSL/VDSL技術,ADSL調制技術DMT(離散多音頻調制）,頻率,幅度,傳輸信道,2.

8、3.1 ADSL/VDSL技術,VDSL（Very high bit-rate Digital Subscriber Line，甚高比特率數字用戶線）,VDSL標準：G.993.1 VDSL2標準：G.993.2,2.3.2 HFC技術,傳統(tǒng)的有線電視網絡CATV 新一代的有線電視網絡HFC Cable Modem系統(tǒng),2.3.2 HFC技術,傳統(tǒng)的有線電視網絡CATV,組成：網絡組成：前端、饋線網、配線網、引入線 設備組成：前端設備、放大器、分配器、分支器 拓撲結構： 樹狀結構（分支結構）,2.3.2 HFC技術,業(yè)務單一：視頻 單向通信：只能下行通信，不能雙向交互 網絡結構脆弱：樹形結構，

9、只要一個地方或設備故障，可能導致中斷對眾多用戶的服務 傳統(tǒng)的CATV已不能滿足現代業(yè)務（交互式、綜合業(yè)務）的要求，雙向改進勢在必行,CATV網絡的局限性,HFC ：Hybrid Fiber Coaxial 混合光纖同軸電纜 在原有CATV基礎上進行雙向改造 饋線部分：光傳輸系統(tǒng)代替CATV中的同軸電纜 用戶分配網：仍使用同軸電纜網絡結構，但放大器改成雙向的 可提供業(yè)務 保留原有CATV單向電視廣播業(yè)務 利用剩余頻帶提供寬帶數據業(yè)務,2.3.2 HFC技術,2.3.2 HFC技術,HFC網絡結構,光纖到服務區(qū)結構（FSA），饋線網為星型拓撲，服務區(qū)內保留CATV網的樹型-分支型結構 每個服務區(qū)物

10、理上為一個獨立的子網，不同的服務區(qū)可采用相同的頻譜，彼此不干擾,HFC+Cable Modem全業(yè)務接入 全業(yè)務接入 用戶可在有線電視網內實現Internet訪問、IP電話、視頻會議、 視頻點播、遠程教育、網絡游戲等功能 用于全業(yè)務網的HFC系統(tǒng)的關鍵設備： 局用數字終端（HDT）-前端 網絡接口單元（NIU）-用戶側 光纖節(jié)點（FN）-配線網 Cable Modem系統(tǒng) 組成：CM（Cable Modem） 電纜調制解調器； CMTS（CM Terminal System）CM前端系統(tǒng) CM和CMTS通過雙向HFC網絡連接 傳輸速度350Mbps；傳輸距離100km,2.3.2 HFC技術,

11、2.3.2 HFC技術,Cable Modem系統(tǒng)結構,CM把上行數據信號進行數/模轉換；下行數據信號進行摸/數轉換， CM的上、下行信號用不同調制方式調制在雙向傳輸的一個6MHz/8MHz的頻帶上 CM無需撥號，可永久連接 CMTS用于處理CM發(fā)送和接收的數據 CM間通信須由CMTS轉發(fā) CM向下提供標準接口，如10BASE-T接口,Cable Modem內部原理圖,2.3.2 HFC技術,2.3.2 HFC技術,Cable Modem標準機構與規(guī)范,MCNS：Multimedia Cable network System DOCSIS: 有線電纜數據傳輸規(guī)范,目前，基于IP的CM產品在市場

12、上占主導地位 如今，IEEE802.14工作組已停止工作,作業(yè),完成課后作業(yè) 說明HFC網絡是如何在CATV網絡基礎上進行改造的 試描述HFC+CM系統(tǒng)實現全業(yè)務接入的過程,Why Fiber? 傳輸容量大 傳輸損耗小 泄露小，保密性好 節(jié)省有色金屬 光接入網（OAN，Optical Access Network） 在接入網中采用光纖作為主要傳輸媒質的接入技術,2.3.3 光接入網技術,2.3.3 光接入網技術,功能參考模型,應用類型 按照ONU在光接入網中所處的具體位置不同，可以將OAN劃分為三種基本的應用類型 FTTC(光纖到路邊） FTTB（光纖到樓） FTTH（光纖到戶）,2.3.3

13、光接入網技術,PON（無源光網絡）技術 ODN全部由無源器件組成 和AON（有源光網絡）相比， PON 具有極高的可靠性 對環(huán)境的依賴程度小 PON 分為 APON/BPON（基于ATM的PON） EPON（基于以太網的PON） GPON（千兆比特兼容的的PON） 現階段EPON與GPON并存,2.3.3 光接入網技術,PON結構,2.3.3 光接入網技術,OLT：Optical Line Terminal 光線路終端 POS：Passive Optical Splitter 無源分光器 ONU：Optical Network Unit 光網絡單元,POS,PON技術特點 拓撲結構：點到多點,

14、樹型 G.652光纖傳輸 上/下行波長：1310nm/1490nm(視頻1550nm） 下行TDM（時分復用）廣播方式 上行TDMA（時分多址接入）方式,2.3.3 光接入網技術,2.3.3 光接入網技術,EPON和GPON比較,2.3.4 無線接入技術,為何采用無線接入？,靈活性強 抗災能力強 支持個人通信,什么是無線接入？,無線接入是指在交換節(jié)點到用戶終端之間的傳輸線路上，部分或全部采用了無線傳輸方式,2.3.4 無線接入技術,無線接入的主要技術？,蜂窩技術 微波點對點技術 衛(wèi)星通信技術,無線接入分類？（按照用戶終端的可移動性）,固定無線接入（無線本地環(huán)路，WLL) 用戶終端固定或只有有限

15、的移動性 主要系統(tǒng)有本地多點分配業(yè)務、多路多點分配業(yè)務、一點多址微波系統(tǒng)、固定無繩通信系統(tǒng)、直播衛(wèi)星系統(tǒng)等 移動無線接入 用戶終端能在較大范圍內移動同時進行通信 主要系統(tǒng)有移動衛(wèi)星系統(tǒng)、集群系統(tǒng)、無線局域網、蜂窩移動通信等,2.3.4無線局域網（WLAN）概述,W + LAN（無線通信技術 + 計算機網絡） 使用無線多址信道 功能：為小范圍內固定或移動站點提供無線數據通信服務 標準機構及組織：IEEE802.11工作組；WiFi聯盟 主要技術品牌：WiFi；HomeRF；HyperLAN1/2 技術標準：IEEE802.11及擴展系列 網絡結構：Adhoc(無中心）；AP（有中心） 頻段：2.

16、4GHz（ISM頻段），5GHz 主要問題：如何利用有限的帶寬、如何避免或分解沖突、如何保持站點移動時的連續(xù)通信、提高抗干擾能力問題、安全性問題等。,2.3.4 IEEE802.11系列標準,IEEE 802.11協議族成員,物理層,802.11(1/2 Mbps),802.11b(5.5/11 Mbps),802.11g(54 Mbps),802.11a(54 Mbps),802.11n(300 Mbps),2.3.4 IEEE802.11物理層協議標準,WLAN網絡結構,無中心對等結構（Ad hoc）,所有移動站點都處于平等地位 無中心站，所有站點間可直接通信無需中繼 所有站點共享同一信道

17、，競爭同一信道 需采用全向天線 用戶增加時，沖突厲害 適合用戶少且范圍小的組網,WLAN網絡結構（續(xù)）,有中心AP接入結構,所有移動站點通過中心站點(AP)接入 一般AP位置不動，實現站點的接入和到有線網的橋接 不考慮移動站點之間的直接通信 只考慮各站點與AP之間的直接通信 無線站點之間、無線站點到互聯用戶的通信都需通過AP轉發(fā) AP采用全向天線，移動站點采用定向天線 有中心的結構便于對用戶的接入管理，更適合作WLAN接入網的結構,WLAN網絡結構（續(xù)）,BSS Basic Service Set ,基本服務組 BSS是一個基本的WLAN的單元網絡 為一組站點提供通信服務 在一個BSS內，各站

18、點可直接通信（對等），或只能通過一跳中繼實現站點之間的通信（AP) 每個BSS都有一個ID，稱為BSSID 不同的BSS之間的站點不能直接通信,WLAN網絡結構（續(xù)）,ESS ESS:Extended Service Set ，擴展服務組 多個BSS通過一個分布系統(tǒng)(DS)相連構成一個ESS(每個BSS內有一個AP，用于連接DS及控制BSS內站點接入） ESS有一個ID，稱為ESSID（與BSSID統(tǒng)稱為SSID）。同一個ESS的站點可以在不同的BSS之間“漫游”,WLAN關鍵技術,擴頻技術 無線頻譜規(guī)劃 安全技術 覆蓋與天線技術 無線漫游技術,擴頻技術,概念 用來傳輸信息的射頻帶寬遠大于信息

19、本身帶寬的一種通信方式 技術特點 抗干擾、抗衰落 安全性高 WLAN中采用的擴頻技術 跳頻擴頻（FHSS） 直接序列擴頻（DSSS）,無線頻譜規(guī)劃,WLAN所用頻段特點 ISM頻段 不受無線電管理部門管制 用戶使用時不需注冊 WLAN頻譜規(guī)劃 2.4GHz頻 (2.4GHz2.4835GHz) IEEE802.11b/g/n 5GHz頻段 (5.725GHz5.850GHz) IEEE802.11a/n,無線安全技術,WEP 有線等價保密協議，Wired Equivalent Privacy 定義于：IEEE 802.11-1999 RC4對稱加密算法、密鑰長度40/128bit 可用于認證和數據加密 認證：共享密鑰認證 保密強度太低，已無實用價值 WEP協議和RC4算法均存在著重大漏洞,無線安全技術,TKIP 時限密鑰完整性協議 Temporal Key Integrity Protocol 從IEEE 802.11i草案開始定義 仍然采用RC4算法 引入了多種算法提高保密強度 WPA：Wi-Fi Protected Access Wi-Fi將TKIP作為過渡措施推出 主要是一種市場措施,無線安全技術,802.11i引入新的安全機制 802.11i是WLAN信息安全性的最新標準 據認為可以構建安全的無線局域網 受到業(yè)界廣泛支持 最新的安全機制包括： CCM