数字接入网完整版.docx
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数字接入网完整版
1,电信网中接入网的位置和作用。
电信接入网是将用户设备连接到电信核心网的网络,使用户设备可以使用通过核心网提供的各种业务,是用户到电信核心网的承载电信业务的一系列实体。
由此可见,接入网的位置处在用户设备(或者多台用户设备组成的用户驻地网)和核心网之间。
接入网主要用于传送用户设备和核心网之间的往返数据,数据承载了各种各样的业务,而且接入网还可以具有用户接入管理的功能,以满足网络运营或网络安全等需求。
2,电信接入网的标准、定义、功能与特点。
电信接入网总体标准:
G.902
G.902建议是关于接入网的第一个总体标准,对接入网的形成具有关键性的奠基作用,意义十分重大。
然而,G.902建议仅仅是一个总体性的标准,需要引用一系列相关的其他的标准。
例如具体定义接入网接口的标准:
G.964(1994):
V5.1窄带接口。
G.965(1995):
V5.2窄带接口。
G.967.1(1998):
VB5.1宽带接口。
G.967.2(1999):
VB5.2宽带接口。
其他一系列相关标准,例如:
G.803(1993):
基于SDH的传送网络体系结构。
G.805(1995):
传送网络一般功能结构。
G.960(1993):
ISDN基本速率接入的接入数字段。
ISDN的有关建议:
I.112(1993),I.414(1993),I.430(1993)。
M.3010(1992):
电信管理网(TMN)原理。
Q.512(1995):
用户接入的数字交换接口。
Q.2512:
用户接入的网络节点接口。
定义:
接入网(AN)是由一系列实体(诸如线缆装置和传输设施等)组成的、提供所需传送承载能力的一个实施系统。
在一个业务节点接口(SNI)与之相关联的每一个用户网络接口(UNI)之间提供电信业务的所需的传送能力。
接入网可以经由一个Q3接口进行配置和管理一个接入网实现UNI和SNI的数量和类型原则上没有限制。
接入网不解释用户信令。
接入网具有五大主要功能:
1,用户口功能UPF(UserPortFunction):
将特定的UNI的要求适配到CF和AN-SMF。
2,业务口功能SPF(ServicePortFunction):
将特定的SNI的要求与公共承载相适配以便CF处理。
3,核心功能CF(CoreFunction):
将用户或业务端口的承载要求与公共传送承载适配。
4,传送功能TF(TransportFunction):
在AN的不同位置之间为传送提供通道和传输介质。
5,AN系统管理功能AN-SMF(AccessNetworkSystemManagementFunction):
协调各功能的指配、操作和维护。
可归纳为两大功能群:
传送功能、系统管理功能
传送功能TF包括UPF、SPF、CF:
承载并运送业务,UPF/SPF/CF主要是适配功能,是TF的外围功能。
系统管理功能STM:
供TMN进行系统管理
3,电信接入网的功能结构、定界与接口。
电信网的功能结构如下图:
电信接入网的接口:
1,用户网络接口UNI:
UserNetworkInterface连接用户与接入网之间的接口
类型:
单一UNI和共享UNI
2,业务节点接口SNI:
ServiceNodeInterface连接接入网与业务节点之间的接口
典型的SNI如:
Z接口,V接口,ATM接口等
注:
业务节点(SN)是提供业务的实体
如对交换业务:
SN提供接入呼叫和连接控制信令、接入连接及资源处理
3,电信管理接口Q3:
连接电信管理网与电信网其他部分的标准接口,电信管理网通过Q3接口实施对接入网的管理与协调。
管理包括:
1,用户端口功能的管理2,运送功能的管理3,业务端口功能的管理
4,IP接入网的定义、功能与特点。
IP接入网:
有网络实体组成的一个实现,为IP用户和IP业务提供者之间的IP业务提供所需接入能力。
“IP用户”和“IP服务提供者”均是逻辑实体,它们终止IP层、IP相关功能和可能的底层功能。
功能与特点:
1,用户可以动态选择不同的IP服务提供者
千万IP用户与众多IP服务提供者之间的选择
2,IP接入网解释用户信令,用户可以通过呼叫选择不同的IP服务提供者
3,为接入用户动态分配IP地址
4,实现网络地址转换(NAT)
5,数据加密
6,用户接入管理,AAA功能:
认证、授权、记账。
5,IP接入网的结构与参考模型。
IP接入网统一由参考点RP定界。
模型描述的IP接入网的三大功能:
1,运送功能,:
承载并传送IP业务。
2,接入功能:
对用户接入进行控制和管理(AAA)。
认证(通过口令和用户名实施身份认证,即鉴权)
授权(认证通过,准许使用网络资源进行访问)
记账(记录用户使用的资源及通信流量,进行记账)
3,系统管理功能:
系统配置、监控、管理。
6,G.902建议与Y.1231建议的比较。
定义上:
G.902定义SNI与对应UNI之间的承载电信业务能力的实体
Y.1231定义IP用户与IP服务提供者之间的承载IP业务能力的实体
定界与接口:
G.902建议由UNI、SNI和Q3接口界定
Y.1231建议的接口抽象为统一的接口RP,更具灵活性和通用性
功能:
G.902建议:
具有复用、连接、运送,无交换和记费功能
不解释用户信令,UNI和SNI只能静态关联,用户不能动态选择SN
Y.1231建议:
除具有复用、连接、运送,还具有交换和记费功能
解释用户信令,IP用户可以自己动态选择IP服务提供者
接入网、核心网与业务提供者的关系:
G.902建议:
接入网与核心网相互独立
核心网与业务绑定,不利于更多的业务提供者参与
Y.1231建议:
接入网、核心网、业务提供者完全独立
更多的业务提供者参与用户可以通过接入网获得更多的IP服务
接入管理:
G.902建议:
对接入网的管理由电信能管理网络实现,受制于电信网的体制
没有关于用户接入管理的功能
Y.1231建议:
具有独立且统一的AAA用户接入管理模式
便于运营和对用户的管理
适应于各种接入技术
结论:
IP接入网比电信接入网具有较大优势
宽带接入基于IP将是大趋势
7,电话铜线网本地环路基本结构。
电话铜线网本地环路,即用户环路。
是指用户到接入端局之间的线缆和传输设施,包括电话铜线线缆,分线盒,交接箱等。
如下图
8,影响电话铜线的传输性能的主要因素。
1,传输损耗:
与距离、线径、频率有关
2,信号反射(混合线圈和回波)
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
3,噪声
白噪声:
由线路中电子运动产生的固有噪声
射频(RF)干扰:
电话线充当天线,可能收到AM/FM信号
脉冲干扰:
瞬间突发干扰,如交换机的开关暂态、振铃等
串扰:
同一扎内或相邻扎线之间的干扰
9,电话铜线网的IP、ADSL接入体系的结构、主要特点、基本技术。
ADSL(asymmetricdigitalsubscriberline,非对称数字用户线)具有两个显著的特点:
1,可在同一用户线上同时提供POTS业务和数据业务
2,上行(用户到端局)与下行(端局到用户)所占用的频带不同,上行所占用频带少。
用户端接入设备
ADSLModem:
对数据信号进行调制/解调,实现ADSL数据的正确收发。
分离器:
由低通滤波器和高通滤波器组成,实现POTS与ADSL业务的分路。
局端接入设备:
分离器机架:
由多个分离器构成,将分离后的话音接入程控交换机,将分离的数据接入数据交换机(ATM或Ethernet交换机)
ADSLAM:
ADSL接入复用器,实现各路ADSL数据的复用和解复用,有些*DSLAM具有局部管理和网关的功能
注:
ADSLAM:
ADSLAccessMultiplexing,ADSL接入复用器
ATU-C:
ADSLTransmissionUnit-COside,ADSL局端传输单元
ATU-R:
ADSLTransmissionUnit-Remoteside,ADSL远端传输单元
10,ADSL系统频谱划分和复用(分离)技术。
0~4kHz,POTS业务
25.875~138KHz,可双向配置,主要用于ADSL上行数据传输
140~1104KHz,用于ADSL下行数据传输
ADSL通过ADSLmodem设备(包括局端传输单元ATU-C,远端传输单元ATU-R,ADSLAM)将电信业务和数据业务在同一根电缆中,利用不同频带发送数据,实现电信业务和数据业务的复用。
再通过分离器将不同业务分离,分别传送至响应网络。
11,DMT调制技术的基本原理及调制过程。
DMT是一种多载波调制技术,将信道分成了若干个独立的子信道,每个子信道分别进行QAM调制,根据各个子信道的误码率情况,自适应分配比特率,甚至关闭干扰大的子信道,实质上是一种躲避干扰的策略,以牺牲带宽来提高抗干扰能力。
输入信号经过比特分配和缓存,将输入数据划分为比特块,经TCM编码后在进行512点离散傅里叶变换将信号变换到时域,这是时比特块将转换成256个QAM子字符,随后对每个加上循环前缀(用于消除码间干扰),经数模变换(D/A)和发送滤波器将信号送上信道。
注:
以上既是原理又是调制过程
12,CATV网络过渡到HFC网络需要解决的问题。
在原有CATV基础上进行双向改造
干线部分:
光传输系统代替CATV中的同轴电缆
用户分配网:
仍保留同轴电缆网络结构,但放大器改成双向的
可提供业务
保留原有CATV单向电视广播业务
利用剩余频带提供宽带数据业务
13,HFC网络结构、工作频谱划分。
各部分说明
1,头端:
信号的接收与处理中心
接收来自各种信号源的电视信号(卫星、本地)
接入到PSTN、Internet
2,光纤干线网:
头端到服务区光节点之间的部分(光纤)
拓扑结构为星形
配线网和下引线:
完全同CATV(放大器除外)
配线网的拓扑结构为树形
14,CM接入系统的典型配置。
CM:
电缆调解器
连接用户的PC与HFC网络
对网络和用户数据进行调制/解调,并传输
实现网络与用户数据的双向交互
CMTS:
头端设备
连接数据网与HFC
对数据的调制/解调与传输,对所有CM的接入进行控制(认证许可)
给CM分配带宽并进行管理
15,光纤接入网的概念、网络结构、工作波长、传输技术、应用类型。
光纤接入网的概念:
指在接入网中应用光纤,从运营商向用户侧延伸,取代原有的铜缆,最终实现纯光纤化的接入网
上面的图为光接入网的基本结构示意图
下面的图为ITU-T提出的光接入网的基本结构
光网络单元ONU(OpticalNetworkUnit):
提供用户到接入网的接口(光电转换、物理接口)
提供用户业务适配功能(速率适配、信令转换)
光分配网ODN(OpticalDistributionNetwork):
为OLT和ONU之间提供光传输技术
由光连接器和光分路器OBD(OpticalBranchingdevice)组成
完成光信号功率的分配及光信号的分、复接功能
光线路终端OLT(OpticalLineTerminal):
提供与中心局设备的接口(光电转换、物理接口)
提供与ODN的光接口
分离不同的业务
光纤的工作窗口(可用工作波长区)有三个:
850nm窗口(780nm~850nm)常用于多模光纤通信,未得到很好使用
1310nm窗口(1260nm~1360nm)应用广泛,主要用于提供2Mb/s及以下的业务
1550nm窗口(1480nm~1580nm)用于异波长双工的下行通信以及宽带的新业务
传输技术:
光接入网是一种共享介质的点到多点的网络结构。
所以其上行通信和下行通信是不同的。
下行通信时:
OLT向各个ONU采用广播通信方式。
上行通信时:
由于多个ONU共享一根光纤传输,而每个ONU发送信号是突发的,所以采用了一下几种复用技术来避免上行信号间碰撞。
空分复用SDM:
上下行双向通信个各使用一根光纤
两个方向的通信单独进行,互不影响
性能最佳,设计最简单
光传输设备和线缆双倍,成本高
时分复用TDM:
每个ONU动态或固定分配一个时隙
每个ONU在分配的时隙内上传数据
固有问题:
每个ONU与OLT距离不等
传输时延不同
到达OLT的相位不同
对OLT要求:
完善的测距技术,实现定时调整和同步
快速的同步技术
快速、动态的门限判决技术
波分复用WDM:
不同波长的信号共享一根光纤传输,彼此不干扰
要求每个ONU在指定波长上发射
对激光二极管要求高(温度、环境影响大)
OLT设备复杂,成本高(每个波长都需光发射器和检测器)
根据ONU位置,OAN可分为三种应用类型:
光纤到路边FTTC
光纤到楼FTTB
光纤到家/办公室FTTH/O
16,PON接入系统的结构、关键技术、组网应用。
组成:
OLT、ODN、ONU,且ODN中全是无源器件
关键技术:
1,测距技术
为什么要测距?
采用TDMA,必须保证每个时隙的数据彼此独立,互不干扰。
由于各个ONU和OLT的物理距离各不相同,并且传输的距离也会受到相关因素的影响。
因此OLT必须引入测距技术对时延差异进行补偿,使所有ONU到OLT具有相等的逻辑距离,从而确保不同ONU说发出信号能够在OLT处准确复用在一起,避免碰撞。
单独测距+传输数据时测距相结合(粗测+精测)
单独测距在ONU初装联网时必须进行
传输数据时测距可根据OLT的配置而定
测距的基本思想:
粗侧时OLT向ONU发出一条指令,ONU接到指令后向OLT发出特定信号,OLT则利用某种技术根据收到的信号给ONU分配一个均匀时延。
精测时,通过监测上行信号实时调整时延值。
2,快速比特传送技术
3,突发信号的收发
4,扰码技术
5,媒质接入控制(MAC)技术
组网应用:
基于ATM的无源光网络:
APON
基于Ethernet的无源光网络:
EPON
注:
AON与PON的比较
AON(有源光网络),其ODN含有光放大器等有源器件,OLT和ONU通过有源光传输设备相连。
PON由无源器件组成,信号在传输过程中无需再生放大,直接由无源光分路器传至用户,实现透明传输。
接入网通常采用PON,因为PON与AON相比,虽然PON的覆盖范围和传输距离比较小。
但由于户外无有源设备,提高抗干扰能力,可靠性高,简化了接入途中的安装条件,价格更低,安装维护更方便。
17,APON系统结构、工作过程、关键技术、接入传输系统。
APON指基于ATM的无源光网络,其物理层使用PON,链路层传输ATM信元
在下行方向:
采用TDM技术,传送连续的时隙流。
每个时隙是一个长度为53字节的ATM信元或OAM信元。
由ATM交换机来的ATM信元先送给OLT,OLT再将到达各个ONU的下行业务组装成连续的155.520Mb/s或622.080Mb/s的下行帧,以广播方式发送到下行信道上,各个ONU收到所有的下行信元后,根据信元头信息VCI/VPI从中取出属于自己的信元送给用户终端。
在上行方向:
采用TDMA技术,由各个ONU收集来自用户的信息,通过猝发模式以155.520Mb/s的速率发送数据。
18,EPON传输原理、帧结构、光路波长分配、关键技术。
EPON:
基于Ethernet的无源光网络。
物理层采用现成的PON技术,链路层传输的是以太帧,提供更大的带宽,更低成本和更宽业务能力的技术。
EPON传送可变长Ethernet帧(64~1518字节)
EPON帧为定时长帧
下行:
固定长度帧的连续数据流(2ms),内含多个不同长度的以太帧(时隙)+头部+校验部分,其中:
信息头部含ONU标识符和同步头
上行:
采用TDM技术,每个ONU在授权给定的时隙内发送数据帧,不会发生碰撞(注:
申请带宽时可能发生碰撞)。
帧长度也为2ms
注:
EPON与APON的技术区别:
1,帧周期长度
2,封装方式
3,分组长度
EPON:
64-1518字节
APON:
53字节
19,无线本地环的基本结构和接入方案。
固定无线接入网
基本结构
一般采用有中心的结构,中心站称为基站
中心站控制所有用户站的接入,同时接入有线网
所有用户站之间不能直接通信,必须通过基站转发
用户端通过无线信道向局端进行通信,它不受线缆的约束,网络比较灵活。
接入的方案有以下几种:
1,WLAN接入技术:
无线局域网接入,
2,WMAN接入技术:
无线城域网接入,
3,WWAN接入技术;无线广域网,例如基于移动通信设施的广域的无线接入技术。
4,卫星接入技术:
覆盖的范围最广。
20,LMDS系统的参考模型,体系结构、功能及关键技术。
LMDS(LocalMultipointDistributionService)本地多点分配业务,通过点到多点微波传输技术向住宅用户和商业用户提供宽带接入。
带宽大,享有“无线光纤”之称。
系统结构:
是一种蜂窝通信结构
系统组成:
用户站、基站
基站位于服务区中央,覆盖服务区用户
基站上联LMDS中心局、再连接到业务网
点对多点无线链路
上行信道:
多用户共享,需要MAC机制
特点:
1,集中控制,便于用户接入管理(基站控制)
2,上下行不对称,下行带宽为1GHz,上行为300MHz
3,提供QoS保证,根据业务QoS,申请并分配带宽
4,双工通信:
FDD\TDD
5,多路访问:
TDM/TDMA、FDM/FDMA
6,系统容量大:
带宽大(1.3GHz),提供容量大
7,可扩容性强:
可增加每个扇区的载波数(最多可容纳5个载频)
可增加扇区的数量,最多可划分24个扇区
21,WLAN的拓扑结构、关键技术及协议标准。
WLAN有两种组网结构:
基础设施架构(中心结构,AP)和对等结构(有时也称为Ad-hoc方式)。
关键技术:
1,CSMA/CA协议:
具有冲突避免的载波侦听多路访问协议
原理:
通过随机延时的机制(又称为随机回退)让一个站先发送,其他站随后尝试发送,它们会因为侦听信道载波为忙而等待,从而避免冲突。
2,WLAN安全技术
协议标准:
IEEEstd802.11-1997发布,2Mbps@2.4GHz
IEEE802.11,1999Edition
IEEE802.11a-1999:
54Mbps@5GHz:
在5GHz的频带,最高速率为54Mbps
IEEE802.11b-1999:
11Mbps@2.4GHz
IEEE802.11g-2003:
54Mbps@2.4GHz
IEEE802.11i-2004,MAC的安全性增强
22,用户接入管理的功能、系统结构和基本协议。
接入管理功能:
1,长期以来集中在AAA管理
2,发展成基于以AAA管理为核心的QoS管理和安全管理
AAA管理:
是用户接入管理的核心功能。
包括:
Authentication(认证):
确认用户接入时声称的身份
Authorization(授权):
根据认证结果授予用户接入的相应权限
Accounting(记帐):
记录用户对网络资源的使用情况,为计费、审计等服务
QOS管理:
可以与AAA管理协同,在用户接入时提供保证。
包括以下几个方面:
1,接入时传递用户对QoS的要求
2,接入段提供QoS保证
3,用户端到端全程QoS提供支持
用户接入的安全管理包括两方面:
1,数据信息的安全传送
2,网络资源的访问控制
系统结构:
1,分散
2,集中
3,集中/分布:
采用分布控制、集中认证的机制管理用户的接入。
参与用户接入管理的协议主要分为三个层次
1,接入链路协议,例如:
PPP、PPPOE、802.3等。
2,接入认证/控制协议,例如:
认证协议——PAP、CHAP等;控制协议——802.1X。
3,接入管理协议,例如:
RADIUS
用户接入控制服务器
NAS—NetworkAccessServer
BAS—BroadbandAccessServer
BRAS—BroadbandRemoteAccessServer
以上三者是不同时期对接入控制服务器的不同叫法,其实表示的是同一个东西。
补充:
ISDN是数字交换和数字传输的结合,实现了用户线的数字化,提供端到端的数字连接,提高了传输质量。
是一种全数字化的技术。
ISDN的接口标准:
1,BRI接口,即2B+D,两个B通道(每个64Kb/s),用于传输话音,数据等,一个D通道(16Kb/s),用于传输信令。
2,PRI接口。
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