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1、第1章接入网绪论1.接入网概念：Access Network ,简称ANLast mile：从网络指向用户方向，最后一公里First mile：从用户指向网络方向，最初一公里2. ATM和IP技术的特点：1） ATM: Asynchronous Transfer Mode:异步转移模式;面向连接（虚连接）； 定长信元交换;提供QoS保证;低效（53字节信元，头部占5字节）；建 立/撤除连接，通信不灵活.2） IP： Internet Protocol: Internet协议；面向无连接；变长分组；无QoS 保证;尽力传送;通信灵活.第7章接入网接口及协议1 .接入网的两个重要标准：G.902
2、（电信网接入体系）和Y.1231 （IP网接入网 体系）.电信网和IP网1）电信网：UNI:用户网络接口 SNI:业务节点接口 Q3:电信管理接口 （配置和管理：用户端口功能，运送功能，业务端口功能）SN:业务节点 （提供业务的实体） 接入网不解释用户信令 SNI和UNI具有静态的关联用户不能通过命令自动接入不同的业务节点（不能动态改变）主要功能：复用、连接和运送，不含交换功能，独立于交换机 五大主要功能:1）用户口功能UPF 2）业务功能SPF 3）核心功能CF4）传送功能TF 5） AN系统管理功能AN-SMF （传送功能TF包括UPF、 SPF、CF和管理功能STM） IP网特点：RP定
3、界；解释用户信令；为接入用户动态分配IP地址；实 现网络地址转换（NAT）以太网接入（IPOE PPPOE）:以太网封装IP的两种形式IP Over Ethernet II: MAC层和物理层,IP分组直接由MAC帧封装a） IP Over IEEE802.3:完整的LLC子层、MAC子层和物理层；IP分组- LLC 帧-MAC 帧2 ） IP网主要功能：a）运送功能:承载并传送IP业务b）接入功能：对用户接入进行控制和管理（AAA:认证授权记账）c）系统管理功能：系统配置、监控、管理.接入网的两个重要标准区别：1）定义：G.902定义SNI与对应UNI之间的承载电信业务能力的实体， Y.12
4、31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2）定界和接口： G902由UNI、SNI和Q3接口界定 Y. 1231接口抽象为 统一的接口 RP,更具灵活性和通用性3）功能：G902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4）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Y1231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
5、户可以通过接入网 获得更多的IP服务5）接入管理:G902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r HDSLY ADSLL X/DSLC RO N L AONr HDSLY ADSLL X/DSLC RO N L AON3 .接入技术铜技接入网比纤接入网1星看接入网r 国定无技接入网U无会接入网 VL 替动无交接入网第2章 铜线接入技术1 . 铜线上的技术演进a）最初只提供POTS业务，带宽04kHzb）话带Modem技术，在 铜线上传输数据1）采用话带
6、频段，速率从最初的3OOb/s到现在的56Kb/sc） ISDN技术，采用时分复用实现数话同传2B+D信道将速率提高到144Kb/sd） xDSL技术1）工作频段大多在话带频带之外，可数话同传2） HDSL： 1.544Mb/s 2. 048Mb/sADSL：最大下行速率6Mb/s3） VDSL：下行速率提高到52Mb/s.影响 铜线传输质量的因素a）传输损耗：与距离、线径、频率有关b） 信号反射（混合线圈和回波）c） 噪声：白噪声，射频（RF）干扰，脉冲干扰，串扰.话带Modem拨号接入和ISDN拨号接入a）话带Modem拨号接入PSTN:公用 交换网1）特点：带宽为3003400Hz;最高
7、下行速率56Kb/s;占用话路，数话 不能同传；最简单、最廉价的接入方式；用于家庭用户、局部用于 小型办公室局域网的Internet接入2）局限性：长时间占用 网资源，造成 网的拥挤；带宽太窄、 速率太低；不能同时满足多种业务.3）调制方式：ASK、FSK、PSK/QPSK、QAM、TCM （现代的调制技术）b） ISDN拨号接入1）特点：模拟信道上采用数字传输技术;数话同传;高速接入；提供标 准网络用户接口，支持多个设备接入（条具有2B+D的用户线可连接8 台终端，最多可有3台同时工作，D信道也可传输低速数据）2）局限性：速率仍不够高，不能满足宽带业务需求；安装复杂4. HDSL ADSL
8、和 VDSL 技术a） HDSL （高比特率数字用户线）上下行速率对称、1. 5/2Mb/s, 2对线（HDSL2支持1对线），与话带重叠, 不可与话音业务同时进行1）原理图接口作用：应用接口：HDB3一NRZ码映射功能:复接和分接公用电路:插入定位比特、维护比特和开销比特HDSL收发器:实现全双工传输2）帧格式：（P16）1.编码:2B1Q 编码规那么：1（符号位）0 （幅度位）-+31 1-+10 1-1 0 0-3a）特点：实现电路简单，使用经验成熟；旁瓣较多，会引起码 间干扰；低频成分较多，已造成群时延失真. CAP码：原理图见第二章PPT 29页特点：带宽减少一半，传输效率增加一倍;
9、无旁瓣干扰，减少 码间干扰；通带低端3dB点在20KHz,受低频能量丰富的脉 冲噪声级高频的近端串音等的干扰程度较小，群时延失真引 起的码间干扰也较小；通带高端的信号功率为零，近端串音 也较小。b） ADSL （不对称数字用户线）不对称，上行640kb/s,下行最高68Mb/so 1对线，工作频带高于话 带，采用FDM技术支持话音业务（语音数据图像），传输距离35km1） ADSL技术标准与开展 见第二章PPT33页ADSL技术接入结构用户端接入设备a） ADSL Modem:对数据信号进行调制/解调，实现ADSL数据的 正确收发b）别离器：由低通滤波器和高通滤波器组成;实现POTS与ADSL
10、 业务的分路 局端接入设备别离器机架：由多个别离器构成：将别离后的话音接入程控 交换机;将别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3） ADSL的频谱划分：04kHz, POTS业务；25. 875138KHz :上行数据 传输；1401104KHz,下行数据传输ADSL的数据通道：双向低速信道（LSO、LSI、LS2子通道和下行高速 信道（ASOAS3四个子通道）；快速通道（语音业务）和交织通道（数 据业务）4） 调制技术：QAM （正交幅度调制）DMT （离
11、散多音）CAP （无载波幅相）QAM调制技术：见第二章PPT 42页 CAP调制技术：见第二章PPT 44页DMT调制技术：见第二章PPT 46页（重点）6） ADSL帧格式：ADSL数据帧（物理帧）：固定帧率：4000f/s;每68数 据帧后跟一同步帧;帧长：约246 us ADSL超帧:两个同步帧之间的 数据帧组成一个超帧;ADSL超帧时长：17ms具体帧格式图见书P22 PPT第二章PPT 52页ADSL2（最高下行:12Mb/s,最高上行：1. 2Mb/s 三种功率模式：L0、 L2、 L3） ADSL2+ VDSLc） VDSL （甚高速数字用户线）（300kHz30MHz,具有AD
12、SL没有的ONU （光 分配网络）51.84Mbps （1. 5km）, 25. 95Mbps （1km）和 12. 96Mbps （0. 3km） 上行传输速率即L 62. 3Mbps, 19. 2Mbpso不对称上行最高6. 4Mb/s, 下行最高52Mb/s；对称上下行最高26Mb/s。1对线，工作频带高于话带, 可同时支持话音业务（语音 数据图像），传输距离L5km内，支持ATM 和PTM两种转移模式，适当设置可实现POTS, ADSL和VDSL同线工作，不 经程控交换机，直接进入数据网。第3章HFC接入技术CATV （有线电视），HFC（混合的光纤同轴电缆）和Cable Modem（
13、电缆调制解 调器）a） CATV:单向（下行）、广播式；同轴电缆或以同轴电缆为基础；50550MHz; 模拟信号传输;复用技术:FDM1）组成 PPT第3章P6书32页网络组成：头端、干线网、配线网、下引线 设备组成：头端设备、放大器（线缆越长，需要的放大器越多， 串联的放大器越多，失真越严重）、分配器、分支器2）拓扑结构：树状、鱼骨状结构（分支结构）3）局限性:只能视频;只能下行通信，不能双向交互;鱼骨型结构，只要 一地方发生故障，其余地方不能正常工作。b） HFC:干线局部：光传输系统代替CATV中的同轴电缆；放大器改成双向； 提供的业务:原有的CATV单向电视广播和宽带数据业务。点到多点
14、结构。1）结构组成：头端（PSTN、Internet）,光纤干线网（星形），配线网和下引线（树形，与CATV 一样）2）双向传输系统的组成引线（树形，与CATV 一样）2）双向传输系统的组成电视信号 信号电视信号 信号，服务区用户数据信号解调、分路CMTS：头CMTS：头端核入设第连接数据网与HFC, 对数据的调制/解调与传，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1m：电集调解器 连接用户的PC与HFC网络 对网络和用户数据进行调制/解 调与传输 实现网络与用户数据的双向交互CMTS与CM的通信过程为：上行方向：CMTS将接收到的经QPSK调制的数据 进行解调，转换成以
15、太网帧的形式传送给路由 器。同时，CMTS负责处理不同的MAC程序， 这些程序包括下行时隙信息的传输、测试管理 以及给各CM分配TDMA时隙。UMTSW UMQ9也值过程力：下行方向： 来自路由器的数据包在 UMTS 中被封装成 MPEG2-TS帧的形式, 经 过64QAM 调制后与有线电视楔拟信号 混合输出RF信号到HFC网络.下载给 各CM;3）优势：取消主干上的放大器，提高信号质量和可靠性；主干上采用 光纤，提高了容量；双向交互式通信；Cable Modem可实现全业务通 信（数、话、图）4）上行信道的分配问题（MAC协议），上行信道噪声干扰：交流声调制, 侵入噪声，共路失真，热噪声，非
16、线性Cable Modem（基于双向HFC）:基于双向HFC的宽带接入技术；频分复 用；数据业务和传统CATV业务共存（CATV：典型频段：50550MHz CM： 典型频段：542MHz, 550750MHz） ;CM上、下行双向通信（542MHz （上 行）550750MHz （下行）；非对称速率方式（下行 最高42Mbps上行 最高 10M bps （QPSK 最高 1.5Mbps）;两种标准（IEEE802. 14,基于 ATM 传输 D0CSIC,基于IP传输） 1）系统结构图： CM内部有上下行两条传输通道（图见第3章PPT 29页） 上行传输通道的数据信号来源于用户终端设备，经M
17、AC处理、 数据编码、过失控制编码和调制后传送至HFC网络；下行传 输通道的数据信号来源于HFC网络，经解调、过失控制解码 和数据成帧后传送至用户终端设备。 HFC网络下行信号采用的调制方式主要是256QAM或64QAM 调制，经解调后送至交织/FEC模块进行去交织和FEC纠错处 理，再送至数据成帧模块形成数据帧，最后通过网络接口卡 （NIC）传送至用户终端设备。2） Cable Modem 工作原理： 每个CM都有一个ID （48位，制造商定）CM的接收器能调谐到所有M个下行信道的任何一个接收数 据,CM能在所有1n个上行信道中的任何一个发送数据 CM发送数据前要向CMTS申请带宽（发送时隙
18、数）上行帧为小时隙流格式，下行帧格式为MPEG-2,封装ATM信 元或可变长分组。上行帧划分:FDMA+TDMA上行帧格式：上行信道承载三种PDU （管理、请求、数据）: 带宽请求 PDU： Request PDU（miniPDU）,占 1 个 minislot （可 能碰撞）/数据PDU： data PDU, 一般占多个minislot/管理 信息PDU： manage PDU,占多个时隙（测距、注册）下行帧格式：一（,MPEG由头部有载荷组成（我8s亍节）-基于ATM的CM： 4节头部+工84节羲倚-基于KP的UM：4字节头部+工字节揖针域可选）+383/工84节钱荷 二个M PEG可封装
19、多个MAC帧2以社做1 AC中电口T能被4卜片.由多个M PEG中应承载；3）工作过程加电初始化：获得上行信道参数（同步信息/SYNC上行信道描 述（UCD） /由UCD描述的上行信道的MAP信息）测距（Range） （测距请求/测距响应）建立IP连接建立口寸间建立平安 机制（初始化过程详见第三章PPT 33页） 预约带宽传送数据:CM向CMTS申请带宽，由CMTS分配;CM在分 配的带宽里上传数据，实现与网络的交互4） CM协议参考模型：物理层和MAC层/数据:ATM信元（802. 14标准） LLC PDU （ D0CSIC 标准） 物理层：分为:PMD子层、TC子层 PMD子层（物理介质
20、相关子层）：分为上行和下行，提供物理接 口、信号的调制/解调、比特流同步等TC子层（传输会聚子层）：对MAC帧进行分片与重组/形成在 信道上传输的格式/ PDU的定界/完成同步、测距和功率调整.5）调制方式：上行:QPSK、16QAM 下行：64QAM、256QAM（QAM的信道利用率比QPSK高，但QPSK的抗干扰性更好）6） CM带宽的请求、分配与管理:MAC层最核心技术（带宽请求+捎带请求 相结合）待发数据的CM,从下行信道获取头端对上行带宽分配的广播信 息（MAP PDU）,从中选取一个空闲的minislot, CM通过上行信道 在选取的minslot内发送一个request. 如果请
21、求冲突，那么按某种算法进行冲突分解（AK: IEEE802. 14采 用基于树的分解算法和P坚持/DOCSIS采用二进制指数退避算 法），并再次请求请求成功，会收到正确的ACK,对CM的发送时刻及允许发送的 minislot个数（可能与申请的个数相同，也可不同）。 CM根据分配信息，在指定的上行时隙内发送data PDU （发送数 据时是不会产生冲突的）。要在HFC上实现数字传输,模拟双向放大器必须改成数字中继器,CM只是 一种过渡的技术。第4章以太网接入技术第5章光纤接入技术1 .优势:理论带宽几乎是无限的;单个波长可传输10Gb/s,采用波分复用可 传输更高的速率；衰减很小;抗腐蚀能力强，
22、不受电磁波干扰.工作窗口: 850nm 窗口（780nm850nm）/1310nm 窗口（ 1260nm1360nm） /1550nm 窗口 （1480nm1580nm）2 .光接入网（OAN）:a）组成：1） 光网络单元 ONU （Optical Network Unit）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 （Optical Distribution Network） 为OLT和OUN之间提供光传输技术由光连接器和光分路器OBD （Optical Branching device）组成 完成光信号功率的分配及光信号的分、复接
23、功能光线路终端 OLT （Optical Line Terminal） 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 别离不同的业务b）光接入网可分为：AON（有源光网络，传输距离长）、P0N（无源光网络, 传输距离短）4. P0N （无源光网络）拓扑结构:一般采用星形（单星型，双星型）、树形和 总线形。AON （有源光网络）拓扑结构:一般采用有源星形、链形和环形。5. 光纤接入网的应用类型：光纤到路边FTTC（FTTC+xDSL,混合结构）/光 纤到楼FTTB （FTTB+Ethernet） /光纤到家/办公室FTTH/06. 光接入网的传输技术a）双向传输技术（复用技术
24、）：光空分复用（0SDM）,光波分复用（0WDM）, 时间压缩复用方式（TCM）,光副载波复用（0SCM）。b）多址接入技术：光时分多址接入（OTDMA）方式，光波分多址（0WDMA） 方式，光码分多址（0CDMA）和光副载波多址（0SCMA）方式7. P0N的数据传输：单纤双向、点对多点，L25G下行:0LT向各ONU采用广播通信方式，传输连续时隙流（下行帧）：局端数据一 0LT 一封装成连续时隙流下行帧，以广播方式传送一各0NU收到信元流，取出属于自己的数据一用户终端上行:采用TDMA技术（动态分配），突发传送时隙流（上行帧）：各0NU共享上行信道，且数据突发性强;各0NU向0LT申请带宽
25、一0LT授权0NU发送（上行的发送时隙、带宽分配等）一获得授权的0NU在指定时隙发送8. 测距：采用TDMA,必须保证每个时隙的数据彼此独立，互不干扰;P0N结 构中，各0NU到0LT的物理距离不等，那么各0NU到0LT的传输时延不同，如不 进行时延补偿，会出现时隙的重叠，造成数据干扰;为确保多个0NU到0LT间的 正确传输，必须引入测距机制，使各0NU到OLT的逻辑距离相等9. EPON的工作原理：基于Ethernet技术和P0N技术；物理层采用P0N,链 路层采用以太网；千兆速率；IEEE的802.3ah（以太网标准）；传输距离W20 Km, 分支比Wl:32;主干网为以太网，数据流为以太
26、帧流.10. EPON的系统结构：0LT （光线路终端，语音，数据，视频业务）、ONU （光 网络单元:用户接入）以及ODN （光分配网络（分光器和光纤）构成。主要为星 型和树形，点到多点结构11. EPON的复用技术:上下速率均为IGb/s;物理层编码方式为8B/10B码， 其线路码速率为L25Gb/s; 一根光纤采用波分复用实现全双工通信；下行使用 1490nm，上行使用1310nin,用于分配数据、语音和IP交换式数字视频业务；1550nm 波长,携带下行CATV业务；641518字节变长帧,定时帧;物理层和数据链路层。a） EPON下行（2ms）采用时分复用（TDM） +广播的传输方式
27、:帧结构图见 第五章PPT 60页b）上行通信：采用时分多址接入（TDMA）方式，帧结构图见第五章PPT 64页c）物理层的关键技术:突发信号的快速同步、网同步、光收发模块的功 率控制和自适应接收11. EPON的MPCP协议：ONU的自动发现和注册/ONU的动态测距/提供OLT 给ONU进行带宽分配的机制。a）协议帧：具体帧格式详见第五章PPT 80页GATE帧：在Discovery过程和正常数据操作过程中发送授权时间片给ONU, 以便ONU根据所分配的时间片进行数据发送。REPORT帧：从ONU发往OLT用于报告ONU的状态以及请求。REGISTER_REQ：在自动发现过程中，ONU发给OLT用于向OLT请求注册。REGISTER： OLT发给ONU用于对REGISTER_REQ消息的响应。REGISTER_ACK： ONU发给OLT指示整个注册过程的结束。12. EPON中的时间标签测距法的原理：具体测距原理详见第五章PPT 90页