现代通信技术跟系统

现代通信技术与系统

陆韬编著

注：本教材已由武汉大学出版社出版版权所有，翻录必究

二O O 八年七月

武汉大学出版社

第9章有线通信综合接入网技术

宽带互联网的组网结构分为“用户接入网”和“城域骨干网+长途广域网”两部分；宽带接入网是使用最广泛,发展技术较快的重要通信技术,代表着通信网络的主要组成部分。本章叙述了宽带互联接入网的主流组网技术和发展的新标准，共分为四个部分：第1节概述了通信宽带互联网组网概念与国际规范；第2节简述了通信宽带铜线接入技术；第3节简述了通信网宽带光纤接入技术；第4节简述了用户综合通信网组网技术；其中第2-4节均为最新通信接入网技术的技术发展成果；整章内容构成了通信接入网络的基础理论要点，具有很强的实用性。

§9-1宽带互联网组网技术概论

§9-1-1 通信接入网概论

1.通信接入网概论

根据ITU-T建议G.902的定义：通信接入网(AN)是由通信业务节点接口(SNI)和用户网络接口(UNI)之间的一系列通信业务传输设施所组成的，该设施受到通信运营商（电信公司）的监控、配置和管理。它主要包括用户终端设备、用户线传输系统和通信业务节点接口设备等三大部分。其功能主要是将用户的各种通信业务信息汇聚传送至电信公司的通信系统（如节点机房等）。

我国自20世纪90年代（1990年之后）开始，大量采用全塑铜芯双绞线市内通信电缆，敷设于通信用户与电信局（交接箱、节点机房等）之间，形成了庞大的通信电缆（属于“一类双绞线”）接入网的特点；目前城市通信机房一般分为“交换传输中心机房（监控中心）”和“小区节点机房（无人职守）”两大类，每个中心机房统一监管若干个小区节点机房，通过（单模）光纤传输系统，疏导其通信业务量；每个小区节点机房则汇聚其自然地域范围内的所有通信用户，一般每个小区节点机房的用户区域半径在2.5Km以内，最大不超过5.0Km，用户总数一般不超过1.5万户。

接入技术可以分为有线接入技术和无线接入技术两大类，目前向用户提供宽带业务的主要有基于铜线的ADSL技术、光纤接入（EPON、GPON）技术、基于HFC的Cable Modem及宽带无线等接入方式，而ADSL和光纤两种接入方式占了95%以上的市场份额。本章主要介绍有线通信接入技术。2．接入网的定义

根据ITU-T建议G.902的定义：接入网(AN)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所组成的电信承载系统，并可通过标准管理（Q3）接口进行配置和管理。它通常包含用户线传输系统、复用设备、数字交叉连接设备和用户网络接口设备。其主要的作用包括复用和传输功能，但一般不包括交换功能，并且独立于交换机。另外接入网对用户信令是透明的，不做处理，相应的信令处理由SN完成。

图9.1接入网的系统组成示意图

ITU-T接入网的主要设计目标如下：

(1) 支持各类综合电信业务的接入。将接入网从具体的业务网中剥离出来，成为一种独立于具体业务网的基础接入平台，以支持电话、宽带、IPTV等各类电信业务接入，有利于降低接入网的建设成本。

(2) 开放、标准化SNI接口。将接入网与本地交换设备之间的接口，即SNI接口由专用接口定义为标准化的开放接口，这样AN设备和交换设备就可以由不同的厂商提供，为大量企业参与接入设备市场的竞争提供了技术保证，有利于设备价格的下降。

(3) 独立于SN的网络管理系统。该网管系统通过标准化的接口连接TMN，由TMN实施对接入网的操作、维护和管理。

以上对接入网的定义，既包括了窄带接入网又包括了宽带接入网。通常宽带与窄带的划分标准是用户网络接口上的速率，即将以分组交换方式为基础，把用户网络接口上的最大接入速率超过2 Mb/s 的用户接入系统称为宽带接入，对最小接入速率则没有限制；窄带接入系统是基于传统的64 kb/s的电路交换方式发展而来的，对基于IP的高速数据业务支持能力较差。

3．接入网的范围定界

接入网覆盖的范围由三个接口界定，如图9.1所示。网络侧经SNI与业务节点(SN)相连，CPE可以是简单的一个终端，也可以是一个复杂的局域网或其他任意的用户专用网。TMN侧可通过标准管理接口Q3对接入网设备进行配置和管理。

其中SN是提供业务的实体，比如SN可以是本地交换机、IP路由器、租用线业务节点或特定配置的视频点播(VOD)等。接入网允许与多个SN相连，既可以接入多个支持不同业务的SN，也可以接入支持相同业务的多个SN。

图9.2 接入网的一般物理结构示意图

4．接入网的一般物理结构

接入网从物理上可分为馈线段、配线段和引入线段，图9.2为接入网的一般物理结构。

连接业务节点和局端设备之间的部分称为馈线段，接入网的局端设备可以放在机房内，即和业务节点放在一起，也可以放在机房外，如某个小区中心、马路边或写字楼内。如果局端设备与业务节点放在一起，则局端设备一般通过电接口与业务节点直连；如果局端设备没有与业务节点放在一起，则馈线段一般采用有源光接入技术，如SDH、PDH等。网络拓扑结构可以是环型或星型。连接局端设备和远端设备之间的部分称为配线段，远端设备一般放在马路边、小区中心、大楼内、用户办公室或用户家中，局端设备和远端设备之间可采用无源光纤、无线或铜线方式传输。网络拓扑结构可以是星型或树型。引入线部分的传输媒介一般为铜线或无线。

§9-1-2主要功能和协议参考模型

1．接入网的功能模型

接入网的功能结构分为五个基本功能组：用户口功能(UPF)、业务口功能(SPF)、核心功能(CF)、

传送功能(TF)和接入网系统管理功能(AN-SMF)，其结构如图9.3所示。

图9.3接入网的功能结构示意图

（1）用户口功能用户口功能的主要作用是将特定UNI的要求与核心功能和管理功能相适配，它完成的主要功能有：终结UNI功能、A/D转换和信令转换、UNI的激活与去激活、UNI承载通路/承载能力的处理、UNI的测试。

（2）业务口功能业务口功能的主要作用是将特定SNI规定的要求与公用承载通路相适配以便核心功能处理，也负责选择有关的信息以便在AN-SMF中进行处理，主要功能有：终结SNI功能、将承载通路的需要和即时的管理及操作需要映射进核心的功能、对特定的SNI所需的协议进行协议映射，以及SNI的测试。

（3）核心功能核心功能的主要作用是负责将个别用户承载通路或业务口承载通路的要求与公用传送承载通路相适配。核心功能可以在接入网内分配，具体包括：接入承载通路的处理、承载通路集中、信令和分组信息的复用、A TM传送承载通路的仿真及管理和控制。

（4）传送功能传送功能的主要作用是为接入网中不同地点之间公用承载通路的传送提供通道，也为所用传输媒介提供媒介适配功能，主要功能有：复用功能、交叉连接功能、管理功能、物理媒介功能等。

（5）接入网系统管理功能接入网系统管理功能的主要作用是协调接入网内UPF、SPF、CF 和TF 的指配、操作和维护，也负责协调用户终端(经UNI)和业务节点(经SNI)的操作功能, 主要功能有：配置和控制功能、指配协调功能、故障监测和指示功能、用户信息和性能数据收集功能、安全控制功能、资源管理功能、对UPF和SN协调的即时管理和操作功能。

2．接入网的参考模型

接入网的功能结构实际是以ITU-T G.803建议的分层模型为基础的，而分层模型则定义了构成接入网的各实体之间的相互配合关系，接入网的通用协议参考模型如图9.4所示。其中电路层面向电路层接入点之间信息的承载模式，例如电路模式、分组模式、帧中继模式、A TM模式等。

图9.4接入网通用协议参考模型示意图

通道层定义了通道层接入点之间信息的传递方式，并为电路层提供透明的通道，如PDH、SDH 、ATM及其他类型的通道。

传输媒介层则与具体的传输媒介相关，相当于OSI的物理层，它可以是铜线系统(xDSL)、光纤接入系统、无线接入系统、混合接入系统等，而具体的传输媒介可以是双绞线、光纤、无线或同轴光纤混合方式等。

接入承载处理功能位于电路层之上，主要用于用户承载体、用户信令及控制与管理。

§9-1-3接入网的接口与分类

接入网有三种主要接口，即业务节点接口、用户网络接口和维护管理接口等。

1．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