第3章 接入网

本文主要是介绍第3章 接入网，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

3.1　接入网概述

3.1.1　接入网的定义与接口

电信网按网络功能分，分为：接入网、交换网和传输网。交换网和传输网合在一起称为核心网。

接入网（Access Network，AN）是由业务节点接口（Service Node Interface，SNI）和相关用户网络接口 （user-network interface，UNI）之间的一系列传送实体 (如线路、传输设施等) 组成，为供给电信业务而提供所需传送承载能力的实施系统。

业务节点（Service Node，SN）是提供业务的实体，是一种可以接入各种交换型或半永久连接型电信业务的网元，可提供规定业务的SN可以是本地交换机、租用线业务节点，也可以是路由器或特定配置情况下的点播电视和广播电视业务节点等。

接入网包括业务节点与用户端设备之间的所有实施设备与线路。

接入网的接口：
（1）UNI
UNI是用户与AN之间的接口，主要包括模拟2线音频接口、64kbit/s接口、2.048Mbit/s接口、ISDN基本速率接口和基群速率接口等。

（2）SNI
SNI是AN和SN之间的接口。接入网允许与多个SN相连，既可以接入分别支持特定业务的单个SN，又可以接入支持相同业务的多个SN。如果AN-SNI侧和SN-SNI侧不在同一地方，可以通过透明传送通道实现远端连接。

SNI主要有两种：
①模拟接口（Z接口），对应于UNI的模拟2线音频接口，提供普通电话业务或模拟租用线业务等。
②数字接口（V5接口），作为一种标准化的、完全开放的接口，用于接入网数字传输系统和数字交换机之间的配合。
VB5接口支持宽带综合业务数字网（Integrated Services Digital Network，ISDN）业务接入。

（3）维护管理接口（Q3接口）
Q3接口是电信管理网（Telecommunications Management Network，TMN）与电信网各部分相连的标准接口。

3.1.2　接入网的功能结构

1⃣️用户口功能：将特定的UNI要求与核心功能和管理功能相适配。

2⃣️业务口功能：将特定SNI规定的要求与公用承载通路相适配，以便核心功能的处理；同时负责选择有关的信息以便在AN系统管理功能中进行处理。

3⃣️核心功能：处于用户口功能和业务口功能之间，主要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，还包括对AN传送所需要的协议适配和复用所进行的对协议承载通路的处理。

4⃣️传送功能：为接入网中不同地点之间公用承载通路的传送提供通道，也为所用传输介质提供适配功能。

5⃣️AN系统管理功能（AN-SMF）：协调AN内用户口功能、业务口功能、核心功能和传送功能的指配、操作和维护，还负责协调用户终端（经UNI）和业务节点（经SNI）的操作功能。AN-SMF经Q3接口与电信管理网通信，以便接受监视/或接受控制，同时为了实时控制的需要也经SNI与SN-SMF进行通信。

3.1.3　接入网的分类
3.1.4　接入网的发展趋势

3.2　有线接入网
3.2.1　HFC接入网
3.2.2　光纤接入网
3.2.3　FTTx+LAN接入网

3.3　无线接入网
3.3.1　无线接入网的基本概念
3.3.2　无线局域网
3.3.3　其他无线接入技术

接入网的分类：

一、按传输介质分

1⃣️有线接入网

1、铜线接入网：采用双绞铜线作为传输介质，具体包括高速率数字用户线（HDSL）、不对称数字用户线（ADSL）、ADSL2、ADSL2+及甚高速数字用户线（VDSL）接入网。

2、光纤接入网：采用光纤为主要传输介质，根据传输设施中是否采用有源器件分为AON和PON。

PON包括ATM无源光网络（APON）、以太网无源光网络（EPON）和吉比特无源光网络（GPON）。

3、混合接入网：采用两种或以上介质，如光纤、电缆等。目前主要包括：HFC接入网，在CATV网的基础上改造而来，干线部分用光纤，配线网部分用同轴电缆；FTTx+LAN接入网，也称以太网接入，以太网内部采用双绞线，以太网出口用光纤。

2⃣️无线接入网

1、固定无线接入网：为固定位置等用户或仅在小区内移动的用户提供服务，主要包括本地多点分配业务系统、WLAN、WiMAX系统等。

2、移动无线接入网：为移动用户提供各种电信业务，主要包括蜂窝移动通信系统（2G/3G/LTE等）、卫星移动通信系统和WiMAX系统等。

二、按传输的信号形式分

1⃣️数字接入网：传输数字信号，如HDSL接入网、光纤接入网和FTTx+LAN接入网等。

2⃣️模拟接入网：传输模拟信号，如ADSL接入网和VDSL接入网等。

三、按接入业务的速率分

1⃣️窄带接入网

2⃣️宽带接入网：接入速率大于等于1Mbps。

有线接入网

HFC接入网

HFC接入网是一种结合采用光纤与同轴电缆的宽带接入网，由光纤取代一般电缆线，作为HFC接入网中的主干。

HFC接入网是在CATV网的基础上改造而来的，是以模拟频分复用技术为基础，综合应用模拟和数字传输技术、光纤和同轴电缆技术、射频技术以及高度分布式智能技术的宽带接入网络。

HFC接入网是三网融合的重要技术之一，可以提供除CATV业务以外的语音、数据和其他交互型业务，也称为全业务网。

HFC接入网由信号源、前端（可能包括分前端）、主数字终端（HDT）、光纤主干网（馈线网）、同轴电缆分配网（配线网）和用户引入线等组成。

HFC线路网包括光纤主干网、同轴电缆分配网和用户引入线。

光纤主干网的结构主要有星形、环形和环星形

同轴电缆分配网一般采用与传统CATV网基本相同的树形，有些情况可为简单的总线结构。

HFC接入网双向传输的实现：

1⃣️光纤通道双向传输方式：从前端到光纤节点这一段光纤通道中实现双向传输可采用空分复用和波分复用两种方式，用得比较多的是波分复用。对于波分复用来说，通常采用1310nm和1550nm这两个波长。

2⃣️同轴电缆通道双向传输方式：同轴电缆通道实现双向传输到方式主要有空间分割方式、频率分割方式和时间分割方式等。在HFC接入网中一般采用空间分割方式和频率分割方式，目前解决双向传输等主要手段是频率分割方式（频分复用）。

HFC接入网采用副载波频分复用方式，即采用模拟调制技术。

光纤接入网

光纤接入网OAN是指在接入网中采用光纤作为主要传输介质来实现信息传送的网络形式，也可以说是业务节点与用户之间采用光纤通信或部分采用光纤通信的接入方式。

光纤接入网的分类：

1⃣️有源光网络AON：传输设施采用有源器件。

2⃣️无源光网络PON：传输设施由无源光器件组成——应用范围更广。

PON又分为：

1、APON：基于ATM技术的无源光网络，后更名为宽带PON（BPON）。

2、EPON：基于以太网技术的无源光网络。

3、GPON：是BPON的一种扩展。

光纤接入网的功能参考配置：

1⃣️4种基本功能模块：光线路终端（OLT）、光分配网络（ODN）/光配线终端（ODT）、光网络单元（ONU）、AN系统管理功能模块。

1、OLT：为光纤接入网提供网络侧与业务节点之间的接口，并经过一个或多个ODN/ODT与用户侧的ONU通信，OLT与ONU的关系为主从通信关系。OLT对来自ONU的信令和监控信息进行管理，从而为ONU和自身提供维护与供电功能。

2、ONU位于ODN/ODT和用户之间，ONU的网络侧具有光接口，而用户侧为电接口，因此需要具有光/电和电/光变换功能，并能实现对各种电信号的处理与维护管理功能。

3、ODN/ODT是光纤接入网中的传输设施，为ONU和OLT提供光传输通道作为其间的物理连接。

AON的传输设施为ODT（含有源器件）

PON中的传输设施为ODN（全部为无源光器件）。。

2⃣️5个参考点：光发送参考点S、光接收参考点R、与业务节点间的参考点V、与用户终端间的参考点T、AF与ONU间的参考点a。

3⃣️3个接口：Q3接口、UNI和SNI。

按照光纤接入网的参考配置，根据ONU设置的位置不同，可将光纤接入网分成不同的应用类型，主要包括光纤到路边FTTC、光纤到大楼FTTB、光纤到家FTTH或光纤到办公室FTTO等。

光纤接入网的传输技术

1⃣️双向传输技术：光纤接入网的传输技术主要提供完成连接OLT和ONU的手段。这里的双向传输技术（复用技术）是指上行信道（ONU到OLT）和下行信道（OLT到ONU）的区别。

光纤接入网常用的双向传输技术主要包括光空分复用、光波分复用、时间压缩复用和光副载波复用。其中用的最多的是光波分复用。

2⃣️多址接入技术：主要有光时分多址TDMA、光波分多址WDMA、光码分多址CDMA和光副载波多址SCMA，目前一般采用光时分多址接入方式。

EPON

EPON是基于以太网技术的无源光网络，即采用PON的拓扑结构实现以太网帧的接入。

EPON的标准为IEEE 802.3ah。

EPON的技术特点：

1⃣️运营成本低，维护简单。

2⃣️可提供较高的传输速率，目前可提供上下行对称的1.25Gbps，随着以太网技术的发展可以升级到10Gbps。

3⃣️服务范围大，容易扩展。

4⃣️技术实现简单。没有改变以太网数据帧格式。

5⃣️带宽分配灵活，服务有保证。

EPON的网络结构一般采用双星形或树形。

EPON中设备分为：

1、无源网络设备，指ODN，包括光纤、无源分光器、连接器和光纤接头等。ODN一般放置于局外，称为局外设备。

2、有源网络设备，包括OLT、ONU和设备管理系统EMS。

EPON的设备功能

1⃣️OLT：既是一个交换机或路由器，又是一个多业务提供平台，提供面向无源光网络的光纤接口。

OLT的布放位置有三种方式：

1、OLT放置于局端中心机房（交换机房、数据机房等）：覆盖范围大，便于维护和管理，节省运维成本，利于资源共享，建议采用这种方式。

2、OLT放置于远端中心机房：覆盖范围适中，便于操作和管理，同时兼顾容量和资源。

3、OLT放置于户外机房或小区机房：节省光纤，但管理和维护困难，OLT的覆盖范围比较小，而且需要解决供电问题，一般不建议采用这种方式。

2⃣️分光器：将1路光信号分为N路光信号，或反之。EPON中分光器的分光比规定为1:8/1:16/1:32/1:64，即最大分光比是1:64。

3⃣️ONU：放置在用户侧，目前一般ONU设备的用户接口包括POTS接口，用于支持VoIP业务接入；FE等电接口，用于供用户上网，另外，还有电话接口。

EPON的工作原理

EPON采用波分复用WDM技术，实现单纤双向传输。使用两个波长时，下行使用1510nm波长，上行使用1310nm波长，用于分配数据、语音和IP交换式数字视频业务。使用3个波长时，下行使用1510nm波长，上行使用1310nm波长，增加一个下行1550nm波长，携带下行CATV业务。EPON的下行采用时分复用TDM+广播的传输方式。上行采用时分多址接入TDMA的方式。

GPON

GPON是BPON（APON）的一种扩展，GPON标准提供了前所未有的高带宽，上下行速率有不对称和对称两种，其非对称性能更能适应宽带数据业务市场。最高速率上、下行均可达到2488.32Mbps。GPON演进到XGPON，上下行速率均可达到10Gbps。

GPON标准规定了一种特殊的封装方法：EPON封装方法GEM。

GPON的技术特点：

1⃣️业务支持能力强，具有全业务接入能力。

2⃣️可提供较高带宽和较远的覆盖距离。

3⃣️带宽分配灵活，有服务质量保证。

4⃣️具有保护机制和OAM功能。

5⃣️安全性高。

6⃣️网络扩展容易，便于升级。

7⃣️技术相对复杂，设备成本较高。

GPON的网络结构

GPON与EPON相同，也是由OLT、ONU、ODN3个部分组成的；GPON可以灵活地组成树形、星形、总线型等拓扑结构，其中的典型结构为树形结构，采用二级封装较多。

GPON支持的分光比为1:16/1:32/1:64/1:128，最大分光比为1:128.

GPON与EPON的区别：

1⃣️上下行速率：GPON定义了7种对称和不对称速率；EPON只有一种对称速率。

2⃣️技术实现复杂度：GPON重新定义了自己的GEM帧结构，并定义了多种复用方式，技术实现较复杂；EPON基于以太网，除了扩充定义多点控制协议外，没有改变以太网帧格式，技术实现简单。

3⃣️业务承载能力：EPON和GPON提供的业务可以是窄带业务、宽带业务。如果需要提供的业务都是IP，或对TDM业务的要求不高，EPON是最佳选择；若要兼顾IP业务与TDM业务，尤其是对TDM业务有严格要求时，GPON会更有优势。

FTTx+LAN接入网

FTTx+LAN接入网是指光纤加交换式以太网的方式（也称为以太网接入），可实现用户高速接入互联网，支持的应用类型有FTTC、FTTB、FTTH，泛称为FTTx。

FTTx+LAN接入网的优点：

1⃣️高速传输。目前用户上网速率为10Mbps或100Mbps。

2⃣️网络可靠、稳定。

3⃣️用户投资少，价格便宜。

4⃣️安装方便。

5⃣️应用广泛。

FTTx+LAN接入网的缺点：

1⃣️五类线的布线问题。

2⃣️故障定位困难。

3⃣️用户隔离问题。

无线接入网

无线接入网是指从业务节点接口到用户终端全部或部分采用无线方式，即利用卫星、微波及超短波等传输手段向用户提供各种电信业务等接入系统。

无线接入网的优点：

1⃣️建网投资费用低，与有线网建设相比，省去了不少线路设备，而且网络设计灵活、安装迅速。

2⃣️扩容可以因需求而定，方便快捷，防止过量配置设备而造成浪费。

3⃣️开发运营成本低，无线接入取消了铜线分配网和铜线分接线等，也就无须配备维护人员，因而大大降低了运营费用。

无线接入网的分类：

1⃣️固定无线接入网：主要为固定位置的用户或仅在小区内移动个点用户提供服务，其用户终端主要包括电话机、传真机或数据终端（如计算机等）。

实现方式主要包括：直播卫星系统、多路多点分配业务系统、本地多点分配业务系统（LMDS）、无线局域网（WLAN）及微波存取全球互通（WiMAX）等。

2⃣️移动无线接入网：为移动用户提供各种电信业务。

无线局域网

无线局域网是无线通信技术与计算机网络相结合的产物，一般来说，凡是采用无线传输介质的计算机局域网都可称为无线局域网，即利用无线电波或红外线在一个有限地域范围的工作站之间进行数据传输的通信系统。

无线局域网的分类；

1⃣️采用无线电波（微波）的无线局域网

该种方式又可按照调制方式不同，又可分为窄带调制方式与扩展频谱方式。

2⃣️基于红外线的无线局域网

红外线是一种视距传输技术。该种方式传输速率较高、移动通信设备所必需的体积小和功率低，无须专门申请特定频率的使用执照等主要技术优势。

无线局域网的拓扑结构：

1⃣️自组网拓扑（无中心拓扑）：由无线客户端设备组成，它覆盖的服务区称为独立基本服务集（IBSS）。

2⃣️基础结构拓扑（有中心拓扑）：网站由无线基站、无线客户端组成，覆盖区域分为基本服务集和扩展服务集。位于中心的无线基站称为无线接入点AP。

无线局域网的频段分配：

无线局域网采用微波和红外线作为传输介质，它们都属于电磁波的范畴。

1⃣️工业用频段900MHz。

2⃣️科学研究用频段2.4GHz。

3⃣️医疗用频段5GHz。

无线局域网的标准：

IEEE制定的第一个无线局域网的标准是802.11。

其他无线接入技术：

1⃣️RFID：是一种非接触式的自动识别系统，通过射频无线信号自动识别目标对象，并获取相关数据。

2⃣️蓝牙：是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和个域网之间的短距离数据交换。使用2.4GHz～2.485GHz的ISM波段的UHF无线电波，这是全球范围内无须取得执照（但并非无管制的）的工业、科学和医疗用（ISM）波段的2.4GHz短距离无线电频段。

3⃣️ZigBee：是基于IEEE 802.15.4标准的低功耗局域网协议，是一种短距离、低功耗的无线通信技术。技术特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率，主要适用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。

4⃣️Home RF接入技术：由Home RF工作组开发的开放性行业标准，目的是在家庭范围内使计算机与其他电子设备之间实现无线通信。

5⃣️UWB技术：超宽带是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。UWB具有抗干扰能力强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小等诸多优势，主要应用于室内通信、高速无线LAN、家庭网络、无绳电话、安全检测、位置测定、雷达等领域。

6⃣️IrDA红外接入技术。

7⃣️可见光接入技术：利用可见光波段的光作为信息载体，无须光纤等有线信道的传输介质，在空气中直接传输光信号的通信方式。电磁波谱的可见光区波长范围为0.38um～0.76um。

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