第10章+城域接入網(wǎng)設(shè)計

第10章城域接入網(wǎng)設(shè)計10.1城域接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)10.2窄帶城域接入網(wǎng)技術(shù)10.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計【重點】10.4無線接入網(wǎng)技術(shù)110.1城域接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)210.1城域接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)10.1.1城域網(wǎng)層次模型城域網(wǎng)是一個電信運營級網(wǎng)絡(luò)。城域網(wǎng)要求在業(yè)務(wù)類型、服務(wù)質(zhì)量、可靠性、安全性等方面有較高的保證。城域網(wǎng)結(jié)構(gòu)：核心層匯聚層接入層310.1城域接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)[P262圖10-1]城域網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖410.1城域接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)城域網(wǎng)核心層功能：數(shù)據(jù)快速轉(zhuǎn)發(fā)；骨干網(wǎng)之間的互連；城域網(wǎng)高速數(shù)據(jù)出口。核心節(jié)點選擇：業(yè)務(wù)分布、機房條件、光纖布放、城市規(guī)劃等。大城市核心節(jié)點一般3～6個；普通城市一般2～4個；采用全網(wǎng)狀或半網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。510.1城域接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)匯聚層功能：匯聚分散的接入點；數(shù)據(jù)交換、流量控制和用戶管理等。匯聚層節(jié)點的數(shù)量和位置與城市光纖分布和業(yè)務(wù)開展有關(guān)。匯聚層節(jié)點之間采用環(huán)形結(jié)構(gòu)（如SDH）。610.1城域接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)接入層功能：為不同用戶提供各種類型的接入方案；進行用戶流量控制。接入層有多種接入方式和接入地點。接入點選擇原則：用戶業(yè)務(wù)需求、地理位置、用戶數(shù)量、用戶分布密度等。窄帶接入技術(shù)：PSTN、X.25、FR、DDN等。710.1城域接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)寬帶接入技術(shù)：ADSL、Ethernet、HFC等。接入層一般采用樹形或環(huán)形結(jié)構(gòu)。接入網(wǎng)是否成功，在很大程度上決定了城域網(wǎng)設(shè)計的成敗。810.1城域接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)[案例]接入網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展910.1城域接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)10.1.2接入網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)ITU-TY.1231對IP接入網(wǎng)的定義：在IP用戶與IP服務(wù)者之間提供IP業(yè)務(wù)，提供接入到IP業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)實體。IP用戶和IP服務(wù)者是終結(jié)IP層或IP相關(guān)功能的邏輯實體，并且可能包括較低層的功能。IP接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)包括：CPN（用戶駐地網(wǎng)）RP（參考點）TE（終端設(shè)備）IP核心網(wǎng)等。1010.1城域接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)[P263圖10-2]IP接入網(wǎng)總體結(jié)構(gòu)1110.1城域接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)“IP用戶”和“IP服務(wù)者”都是邏輯實體。在IP網(wǎng)絡(luò)中，可以有一個或多個ISP。ISP可能是一個服務(wù)器集群，也可能是一臺服務(wù)器主機，甚至可能是一個提供IP服務(wù)的系統(tǒng)進程，IP用戶可以動態(tài)選擇不同的ISP。IP接入網(wǎng)的功能：傳輸功能接入功能系統(tǒng)管理功能1210.1城域接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)（1）傳輸功能不同的傳輸系統(tǒng)，IP接入網(wǎng)有不同的IP映射機制。典型的IP映射機制:IPoE（IPoverEthernet）；IPoDWDM（IPoverDWDM）；IPoSDH（IPoverSDH）等。1310.1城域接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)（2）接入功能接入模塊具有交換功能；接入模塊可以為用戶動態(tài)分配IP地址。（3）管理功能AAA系統(tǒng)（認證、授權(quán)、記賬）；接入認證協(xié)議選擇；數(shù)據(jù)加密等。1410.1城域接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)10.1.3接入網(wǎng)常見類型接入網(wǎng)采用銅纜、光纜、無線等傳輸介質(zhì)。接入網(wǎng)建設(shè)中，線路架設(shè)占用50%左右的資金。接入網(wǎng)呈現(xiàn)“光進銅退”的發(fā)展趨勢，光接入將成為下一代接入網(wǎng)采用的主要技術(shù)。常見的接入網(wǎng)類型如表10-1所示。1510.1城域接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)[P264表10-1]接入網(wǎng)類型1610.1城域接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)10.1.4接入網(wǎng)技術(shù)特征（1）業(yè)務(wù)量密度低骨干網(wǎng)中繼電路的使用率在50%以上。接入網(wǎng)業(yè)務(wù)量密度較低，如小區(qū)用戶接入鏈路的平均使用率在20%以下。（2）業(yè)務(wù)量分布為集中型城域骨干網(wǎng)的業(yè)務(wù)量分布均勻。接入網(wǎng)的業(yè)務(wù)量分布為集中型。接入網(wǎng)有明顯的“主從”結(jié)構(gòu)，適用于集中控制。1710.1城域接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)（3）成本必須低廉城域骨干網(wǎng)每個用戶分擔的成本較低。接入網(wǎng)由個別或少數(shù)用戶專用，平均使用率低，成本直接由用戶承擔。（4）成本差異大接入網(wǎng)要覆蓋各種類型的用戶，不同類型用戶的需求不同，建設(shè)條件不同，導致成本差異較大。1810.1城域接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)（5）成本與業(yè)務(wù)量無關(guān)接入網(wǎng)業(yè)務(wù)量密度低，盡管業(yè)務(wù)量變化較大，但對成本沒有明顯影響，其成本與業(yè)務(wù)量基本無關(guān)。（7）用戶需求多樣化不同用戶在業(yè)務(wù)容量，業(yè)務(wù)性能，可靠性等方面有不同的要求。大企業(yè)用戶要求QoS保證，安全保護等。居民用戶對QoS要求不高，成本承受能力差。用戶需求的多樣化決定了接入網(wǎng)技術(shù)的多樣化。1910.1城域接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)（8）運行維護量大核心網(wǎng)設(shè)備一般在機房內(nèi)；接入網(wǎng)設(shè)備一般在室外或建筑物樓道中。接入網(wǎng)故障率較高，運行維護工作量十分龐大。（9）覆蓋半徑較小。據(jù)統(tǒng)計，10km能覆蓋95%以上的用戶。2010.1城域接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)（10）接入設(shè)備多樣化企業(yè)網(wǎng)絡(luò)常用接入設(shè)備：L3/L4交換機；路由器；防火墻；光纖Modem；DDN設(shè)備等。個人用戶接入設(shè)備：各種Modem、交換機、AP等。2110.2窄帶城域接入網(wǎng)技術(shù)2210.2窄帶城域接入網(wǎng)技術(shù)10.2.1E1/T1數(shù)字化鏈路1．語音采樣頻率人類聽覺頻率在20Hz～20kHz之間，人耳在感覺4kHz的語音時較舒適。國內(nèi)外電話都采用4kHz作為話音頻率區(qū)。按照采樣定理，要達到4kHz的語音頻帶，采樣頻率應(yīng)當達到8kHz。如果采樣量化范圍在0～255（8bit）之間，則數(shù)據(jù)采樣速率為：8bit×8000次/秒＝64kbit/s。說明電話語音的數(shù)據(jù)采樣速率如果不低于64kbit/s，就可以得到很好得語音效果。2310.2窄帶城域接入網(wǎng)技術(shù)2．E1與T1標準E1接口是城域傳輸網(wǎng)和接入網(wǎng)中最常用的接口標準，絕大部分城域網(wǎng)設(shè)備都提供E1接口。E1是歐洲標準，T1是北美標準，中國采用E1標準。E1有32路時隙，其中30路為可用時隙。2410.2窄帶城域接入網(wǎng)技術(shù)[P266圖10-4]E1幀結(jié)構(gòu)2510.2窄帶城域接入網(wǎng)技術(shù)如圖10-4所示8bit語音編碼組成一個時隙（TS）；32個時隙組成一個E1幀；一個E1幀的長度為256bit（8bit×32時隙）。成幀的E1中，TS0時隙用于幀同步、告警等信號，其余31個時隙可用于傳輸數(shù)據(jù)或話音編碼信號。2610.2窄帶城域接入網(wǎng)技術(shù)成復幀的E1：TS0時隙用于傳輸幀同步、告警信號；TS16時隙用于傳送隨路控制信令信號；其余30路時隙用于傳送話音編碼或數(shù)據(jù)。PSTN往往使用成復幀的E1格式，這樣一條E1鏈路可以滿足30路電話同時進行通話。在不成幀的E1中，所有32路時隙都可用于傳輸有效數(shù)據(jù)。2710.2窄帶城域接入網(wǎng)技術(shù)3．E1鏈路傳輸速率E1鏈路采用PCM（脈沖編碼調(diào)制）信號，規(guī)定每秒8000個E1幀通過E1鏈路，因此E1鏈路的數(shù)據(jù)傳輸速率為：8000×256bit=2.048Mbit/s。1個E1鏈路有32個64kbit/s的話音或數(shù)據(jù)信道。E1幀周期為：T＝1/f＝1/8000＝125μs2810.2窄帶城域接入網(wǎng)技術(shù)4．CE1鏈路CE1是將E1的2M帶寬劃分為N個64kbit/s的信道，用戶僅使用其中的幾個信道，如128kbit/s等。通信量不大的用戶大都采用CE1鏈路。E1鏈路的傳輸介質(zhì)可以是電話線、雙絞線、同軸電纜、光纖、微波和紅外線。2910.2窄帶城域接入網(wǎng)技術(shù)5．E1接口的連接E1連接設(shè)備有基帶Modem、光纖收發(fā)器、光端機、路由器等。電信運營商開通E1或CE1鏈路后，E1鏈路兩側(cè)的設(shè)備由用戶進行控制。使用E1鏈路時，網(wǎng)絡(luò)兩端路由器E1接口的參數(shù)配置必須完全一致。雙方接口參數(shù)不一致時，會造成數(shù)據(jù)鏈路不通、誤碼、失步等現(xiàn)象。3010.2窄帶城域接入網(wǎng)技術(shù)[案例]E1數(shù)字鏈路連接3110.2窄帶城域接入網(wǎng)技術(shù)[案例]E1數(shù)字鏈路的網(wǎng)絡(luò)連接3210.2窄帶城域接入網(wǎng)技術(shù)10.2.2PSTN接入網(wǎng)技術(shù)PSTN撥號接入網(wǎng)的最大傳輸速率可達56kbit/s。由于PSTN接入速率太低，目前已被淘汰。[P268圖10-6]PSTN接入網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)3310.2窄帶城域接入網(wǎng)技術(shù)10.2.3X.25接入網(wǎng)技術(shù)1．X.25分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)工作原理X.25基于存儲轉(zhuǎn)發(fā)原理。X.25協(xié)議采用虛電路服務(wù)，它要求數(shù)據(jù)鏈路層提供無差錯的傳輸。X.25的數(shù)據(jù)傳輸速率低于64kbit/s。X.25通信費用與通信量有關(guān)。X.25在同一條虛電路上既傳輸控制分組，又傳輸數(shù)據(jù)分組，這就是通常所說的帶內(nèi)信令。3410.2窄帶城域接入網(wǎng)技術(shù)2．X.25分組交換網(wǎng)的結(jié)構(gòu)[P266圖10-7]X.25分組交換網(wǎng)結(jié)構(gòu)3510.2窄帶城域接入網(wǎng)技術(shù)（1）分組交換機（PSN）提供交換虛電路和永久虛電路，提供用戶識別、路由選擇以及流量控制等功能。（2）網(wǎng)絡(luò)管理中心（NMC）（3）網(wǎng)絡(luò)集中器（NC）將多個終端集中起來，接入高速線路。（4）分組裝拆設(shè)備（PAD）將終端的信息組裝成分組，再送入分組交換網(wǎng)。（5）分組終端/非分組終端（PT/DT）具有X.25協(xié)議的接口。3610.2窄帶城域接入網(wǎng)技術(shù)支持拓撲結(jié)構(gòu)星形、樹形、網(wǎng)狀形等。用戶可租用市話模擬線或數(shù)字專線，采用X.28（模擬電話）或X.25（數(shù)字專線）規(guī)程進入X.25分組網(wǎng)絡(luò)。3710.2窄帶城域接入網(wǎng)技術(shù)[案例]X.25網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用3810.2窄帶城域接入網(wǎng)技術(shù)10.2.4FR接入網(wǎng)技術(shù)1．幀中繼（FR）的特點幀中繼傳輸速率為19.2kbit/s～2Mbit/s。幀中繼簡化了節(jié)點之間的處理過程，網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點不進行糾錯、流量控制、幀確認等功能，信號在每個FR交換機中直接通過。幀中繼適合突發(fā)性較強、速率較高、時延較短，且要求經(jīng)濟性較好的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。X.25用戶可經(jīng)過軟件升級后直接支持幀中繼。3910.2窄帶城域接入網(wǎng)技術(shù)2．幀中繼工作過程幀中繼要求誤碼率較低的網(wǎng)絡(luò)。幀中繼采用帶外信令，即它的呼叫控制信令與用戶數(shù)據(jù)是分開傳輸?shù)摹?010.2窄帶城域接入網(wǎng)技術(shù)[案例]FR網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)4110.2窄帶城域接入網(wǎng)技術(shù)10.2.5DDN接入網(wǎng)技術(shù)1．DDN的基本特性DDN提供永久或半永久性電路。電信運營商將DDN鏈路租給用戶后，DDN鏈路就成為了用戶的數(shù)字專線。DDN電路采用固定連接方式，不需經(jīng)過交換設(shè)備，所以也稱為DDN專線。4210.2窄帶城域接入網(wǎng)技術(shù)DDN網(wǎng)絡(luò)特點：采用點對點傳輸模式；僅用于數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)；電信運營商只提供相應(yīng)的連接線路；常用傳輸速率為9.6kbit/s～2Mbit/s（E1）。DDN主干為光纖傳輸，采用數(shù)字信道直接傳送數(shù)據(jù)，傳輸質(zhì)量高。專線連接方式不必選擇路由，因此時延小，速度快，適用于業(yè)務(wù)量大、實時性強的用戶。4310.2窄帶城域接入網(wǎng)技術(shù)2．DDN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)DDN由數(shù)字傳輸電路和相應(yīng)的數(shù)字交叉復用設(shè)備組成。DDN網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖如[P271圖10-8]DDN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)4410.2窄帶城域接入網(wǎng)技術(shù)3．DDN用戶接入方式NTU通常與DSU（如基帶Modem）配套使用，這是一種常用接入方式，支持128kbit/s以下速率，提供V.24或V.35接口。[P271圖10-9]DDN網(wǎng)絡(luò)用戶Modem接入低速接入支持64kbit/s以下速率，采用V.24接口。高速接入支持CE1的N×64kbit/s，采用V.35接口。4510.2窄帶城域接入網(wǎng)技術(shù)[案例]DDN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)4610.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計

4710.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計10.3.1ADSL接入網(wǎng)設(shè)計1．xDSL技術(shù)的類型ADSL是以電話線為傳輸介質(zhì)的一種寬帶接入技術(shù)。ADSL上行速率為16～640kbit/s;下行速率為1.544～8.192Mbit/s;傳輸距離為3～5km。4810.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計xDSL接入技術(shù)有：ADSL（非對稱數(shù)字用戶環(huán)路）

VDSL（甚高速數(shù)字用戶環(huán)路）；HDSL（高速數(shù)字用戶環(huán)路）；RADSL（自適應(yīng)速率數(shù)字用戶環(huán)路）；IDSL（ISDN數(shù)字用戶環(huán)路）；SDSL（單線對數(shù)字用戶環(huán)路）等。xDSL技術(shù)之間的區(qū)別主要在于傳輸速率、傳輸方向性、傳輸距離以及電話線類型。4910.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計2．DSLAM接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型ADSL目前采用IP傳輸模式。ADSL的IP接入稱為DSLAM（DSL接入復用器）[P272圖10-10]DSLAM接入網(wǎng)模型5010.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計DSLAM接入網(wǎng)由局端模塊和遠端模塊組成。遠端模塊由用戶ADSLModem和語音分離器組成，用戶端稱為ATU-R。局端模塊包括ADSLModem群和多路復用系統(tǒng)。通常將ADSLModem群和多路復用系統(tǒng)組合成一個接入設(shè)備，稱為DSLAM（DSL接入復用器）。ADSL局端稱為ATU-C。DSLAM主要功能：對來自用戶端的比特流進行分離或復合；將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到上連的IP城域網(wǎng)中。5110.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計BAS（寬帶接入服務(wù)器）是IP城域網(wǎng)用戶管理設(shè)備。BAS功能：用戶識別認證計費IP地址管理流量匯聚安全管理等。5210.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計3．DSLAM城域接入網(wǎng)設(shè)計（1）兼容性設(shè)計（2）設(shè)備選型（3）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計大容量節(jié)點，接入設(shè)備采用級聯(lián)方式，GE上行；小容量節(jié)點，采用單臺接入設(shè)備，F(xiàn)E上行。（4）QoS保證（5）安全機制IP地址綁定，地址黑/白名單，用戶接入控制，多域認證，非法流量限制，ACL策略等。5310.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計（6）網(wǎng)絡(luò)管理PPPoE、IEEE802.1x認證系統(tǒng)。支持SNMP、Telnet、RMON、TFTP、BOOTP等遠程管理控制技術(shù)。5410.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計[案例]DSLAM在城域接入網(wǎng)中的應(yīng)用5510.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計[案例]DSLAM在城域接入網(wǎng)中的應(yīng)用5610.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計[案例]DSLAM組網(wǎng)案例5710.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計10.3.2HFC接入網(wǎng)設(shè)計1．HFC接入網(wǎng)概述CATV（有線電視）網(wǎng)絡(luò)為單向樹形結(jié)構(gòu)，電視信號采用廣播方式向用戶終端傳輸。CATV網(wǎng)絡(luò)改造為HFC（同軸電纜光纖混合網(wǎng)）：雙向化改造數(shù)字化改造多業(yè)務(wù)化改造5810.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計2006年統(tǒng)計，美國接入網(wǎng)市場中：雙向HFC占44％；ADSL占35％；光纖接入占1％；其他部分占20％。5910.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計HFC優(yōu)點：不像以太網(wǎng)，因為通信量的增加而導致數(shù)據(jù)包之間的碰撞增加；不像ADSL網(wǎng)絡(luò)，因為通信距離的遠近而使通信速率發(fā)生顯著變化。通信質(zhì)量不會因電視頻道數(shù)的增加而變化。6010.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計HFC缺點采用樹形結(jié)構(gòu)，樹形結(jié)構(gòu)本質(zhì)是總線共享型，當用戶增多時，分配給用戶的帶寬就會變窄；低頻段的回傳噪聲積累變大（漏斗效應(yīng)）；廣電總局規(guī)定：一個光節(jié)點最多覆蓋500個用戶。6110.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計[案例]HFC漏斗效應(yīng)6210.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計2．HFC接入網(wǎng)技術(shù)性能分析（1）HFC工作頻段HFC采用頻分復用技術(shù)，將5～1000MHz的頻段分割為上行和下行通道。50～550MHz用來傳輸模擬電視信號；每一個頻道帶寬為6～8MHz，可以安排90～60路模擬電視信號。[P274圖10-12]HFC典型頻譜安排6310.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計（2）HFC工作原理HFC將傳輸信號（電視、話音、數(shù)據(jù)等）調(diào)制為QAM（正交幅度調(diào)制）射頻波，不同的信號，通過調(diào)制得到不同的QAM射頻波，實現(xiàn)頻分多路。將調(diào)制好的射頻波合路，再調(diào)制成光波，用光纖進行傳輸。接收端用光接收機得到多路射頻信號；通過射頻濾波器和解調(diào)器恢復傳送的基帶信號。6410.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計HFC頻分復用的優(yōu)點：可靈活地增加模擬電視節(jié)目的頻道數(shù)；給數(shù)字信號和模擬信號分配不同的頻段，實現(xiàn)同時傳輸；給上行和下行信號分配不同的頻段，實現(xiàn)雙向傳輸；給不同用戶分配不同的頻段，用于復用尋址。6510.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計HFC信號調(diào)制與傳輸方式：下行信號采用QAM調(diào)制；采用TDMA（時分多址）傳輸技術(shù)；上行信號采用QPSK（正交相移鍵控）調(diào)制技術(shù)；傳輸采用FDMA（頻分多址）與TDMA組合方式。HFC大多采用DOCSIS（有線電纜數(shù)據(jù)服務(wù)接口）標準。DOCSIS是基于IP的數(shù)據(jù)傳輸標準，側(cè)重于對系統(tǒng)接口的規(guī)范。6610.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計（3）視頻節(jié)目需要的帶寬網(wǎng)絡(luò)碼流速率達到500kbit/s時，在線播放RM視頻的清晰度超過了普通電視信號；網(wǎng)絡(luò)碼流速率達到700kbit/s時，MPEG-4視頻清晰度可以達到DVD盤片的效果。一路MPEG-2標清視頻，需要3～4Mbit/s的帶寬；一路H.264標清視頻，需要1～1.5Mbit/s的帶寬；一路H.264高清視頻，需要4～6Mbit/s的帶寬。6710.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計3．雙向HFC城域接入網(wǎng)設(shè)計[案例]雙向HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)6810.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計[案例]雙向HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)6910.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計HFC網(wǎng)絡(luò)組成：前端（也稱為頭端），光纜傳輸，同軸電纜傳輸和用戶分配。（1）前端接入部分CMTS（電纜調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)）功能：接收5MHz～42MHz的上行射頻信號；將信號解調(diào)為核心交換機能理解的信號格式；把下行信號經(jīng)QAM調(diào)制后輸出；CMTS的功能相當于一臺大型CableModem群。7010.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計服務(wù)器功能：用戶CableModem正常運行前，必須先獲得IP地址、配置文件和時間信息。DHCP服務(wù)器接收每個用戶發(fā)出請求信息，向用戶傳遞IP地址，配置文件名，TFTP（簡單文件傳輸協(xié)議）服務(wù)器IP地址，ToD（時間服務(wù)器）的IP地址等。7110.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計混合器的功能：將下行QAM信號轉(zhuǎn)變?yōu)镃ATV頻段輸出的射頻信號。為前端多個下行信號進行混合輸出；為多路上傳信號進行分路。雙向光端機功能：接收下行光信號，并轉(zhuǎn)換成多路射頻信號；為上行信號提供足夠的光功率，并將信號傳輸?shù)角岸藱C房的CMTS設(shè)備中。對上行和下行信號均設(shè)置有衰減和均衡功能，調(diào)整過高或過低的信號。7210.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計（2）光纜傳輸部分光節(jié)點功能：由雙向光端機等設(shè)備組成。完成5～860MHz帶寬光電信號的轉(zhuǎn)換。光放大器功能：補償同軸電纜對射頻信號的衰減。雙向放大和濾波，可調(diào)衰減器和均衡器。為了增加傳輸距離，干線上串接多個光放大器。7310.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計（3）同軸電纜傳輸部分分配器功能：將一路輸入信號分成幾路輸出，通常有2/4/6/8/16等分配形式。將高清視頻信號通過普通同軸電纜線延長到200m左右。HFC同軸電纜阻抗為75歐姆。7410.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計（4）用戶分配部分終端用戶盒（STB）功能：信號輸入接口；TV接口與電視機相連，接收電視節(jié)目；FM接口供調(diào)頻收音機信號接收；數(shù)據(jù)接口與CableModem設(shè)備相連，連接計算機、數(shù)字電視、機頂盒等。7510.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計CableModem功能：在下行方向，接收并解調(diào)信號，轉(zhuǎn)換成MPEG-2數(shù)據(jù)包，再還原為以太幀；在上行方向，PC發(fā)送的以太幀由CableModem封裝，經(jīng)過QPSK調(diào)制后，通過HFC網(wǎng)絡(luò)傳輸給CMTS設(shè)備。加/解密、橋接、網(wǎng)卡、SNMP代理等。7610.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計[案例]有線電視雙向網(wǎng)絡(luò)改造7710.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計[案例]7810.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計4．關(guān)于三網(wǎng)融合的討論三網(wǎng)融合是將電視、電話和數(shù)據(jù)，通過一個網(wǎng)絡(luò)開展服務(wù)。技術(shù)爭論：雙向HFC接入網(wǎng)；如美國和國內(nèi)的上海，深圳，福州，青島，大連，大同等地。以太接入網(wǎng)（EPON+LAN）。日本、韓國等，有成功的應(yīng)用經(jīng)驗。7910.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計HFC存在的問題：采用樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，存在匯聚噪聲問題。雙向改造需要增加反向光發(fā)射機，反向光接收機，反向放大器，CMTS等設(shè)備。需要改造終端用戶盒，加裝濾波器。信號平衡調(diào)試工作復雜，工程量較大。模擬信號、銅纜傳輸終究是一種衰落的技術(shù)。8010.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計以太接入網(wǎng)存在的問題：有源器件過多（交換機、光纖收發(fā)器等），需要單獨供電，防塵，防雷等；需要使用大量交換機、光纖收發(fā)器等設(shè)備，并重新鋪設(shè)光纖和網(wǎng)線，一次性投資很高。以太接入網(wǎng)相當于新架設(shè)一個網(wǎng)，原有的HFC網(wǎng)絡(luò)資源沒有充分利用。8110.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計10.3.3Ethernet接入網(wǎng)設(shè)計城域以太接入網(wǎng)僅借用了以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)和接口，而網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有所不同。以太接入網(wǎng)由局端設(shè)備和用戶端設(shè)備組成。局端設(shè)備功能：用戶認證授權(quán)和計費用戶IP地址動態(tài)分配網(wǎng)絡(luò)管理等。8210.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計[P279圖10-16]園區(qū)以太接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)園區(qū)節(jié)點市區(qū)接入點8310.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計市區(qū)接入點：IP城域網(wǎng)中設(shè)置有多個市區(qū)接入點；市區(qū)接入點由3層交換機和寬帶接入服務(wù)器（BAS）等設(shè)備組成。市區(qū)接入點可以接入以太網(wǎng)，ADSL，WLAN等網(wǎng)絡(luò)，并將信號傳送到城域傳輸網(wǎng)（如SDH）。市區(qū)接入點由若干個園區(qū)節(jié)點構(gòu)成。8410.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計園區(qū)節(jié)點：園區(qū)節(jié)點由3層以太交換機或路由器等設(shè)備組成。園區(qū)節(jié)點通過單模光纖上連到市區(qū)接入點交換機；園區(qū)節(jié)點通過多?；騿文９饫w，連接到園區(qū)中各個樓宇的交換機，作為用戶的網(wǎng)絡(luò)入口。8510.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計園區(qū)建筑物之間采用光纖作為傳輸介質(zhì)；光纖到建筑物：每棟樓一臺2層交換機，向上與園區(qū)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的3層交換機連接，向下給用戶提供以太網(wǎng)接入端口。光纖到樓道：每個樓道單元一臺2層交換機，通過光纖連接到園區(qū)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的3層交換機。交換機以星形結(jié)構(gòu)延伸到每個每戶。8610.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計[案例]城域以太網(wǎng)絡(luò)接入8710.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計10.3.4EPON光接入網(wǎng)設(shè)計1．EPON技術(shù)特征EPON（以太無源光網(wǎng)絡(luò)）定義了新的物理層規(guī)范，以實現(xiàn)點到多點以太幀的TDM（時分復用）接入。EPON還定義了OAM（運行、維護和管理）機制。EPON物理層：EPON采用波分復用（WDM）技術(shù)，可以實現(xiàn)單纖雙向傳輸。EPON下行信號采用廣播傳輸方式；上行信號采用TDMA（時分多址）傳輸方式。8810.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計EPON支持10km和20km的最大傳輸距離。EPON采用8B/10B編碼，上下行對稱傳輸速率為1Gbit/s（目前技術(shù)達到了100Gbit/s）；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)支持樹形、環(huán)形和混合形。EPON的OAM功能：遠端故障指示遠端環(huán)回控制等。8910.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計EPON數(shù)據(jù)鏈路層：在數(shù)據(jù)鏈路層，EPON新增加了多點MAC控制協(xié)議（MPCP）。MPCP協(xié)議功能：在EPON系統(tǒng)中實現(xiàn)點到點的仿真；支持點到多點網(wǎng)絡(luò)；ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）的發(fā)現(xiàn)和注冊；多個ONU之間上行傳輸資源的分配；本地擁塞狀態(tài)匯報等。9010.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計EPON優(yōu)點：對光收發(fā)模塊技術(shù)要求低，系統(tǒng)成本較低；支持高速Internet、語音、IPTV、TDM專線、CATV等多種業(yè)務(wù)接入；具有很好的QoS保證；具有組播業(yè)務(wù)支持能力。9110.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計2．EPON工作原理（1）下行傳輸EPON采用以太技術(shù)，因此不需復雜的協(xié)議轉(zhuǎn)換。[P280圖10-17a]EPON信號下行傳輸原理9210.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計（2）上行傳輸。數(shù)據(jù)上行時采用時分復用方式[P280圖10-17b]EPON信號上行傳輸原理9310.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計3．EPON關(guān)鍵技術(shù)（1）測距OLT需要測試每一個ONU與OLT之間的邏輯距離，并據(jù)此來控制ONU信號發(fā)送延時，使不同距離的ONU所發(fā)送的信號能在OLT處準確地復用。（2）帶寬分配根據(jù)用戶業(yè)務(wù)類型與特點分配信道帶寬。（3）時鐘同步EPON是時鐘同步系統(tǒng)，如果ONU與OLT之間時鐘不同步，就會發(fā)生比特錯位或相位突變等問題。9410.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計4．EPON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)EPON組成：OLT（光纖線路終端）ODN（光分配節(jié)點）ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）等。9510.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計[案例]EPON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)9610.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計[案例]EPON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)9710.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計（1）OLT（光纖線路終端）OLT組成：OLT是一臺交換機或路由器，也是一個多業(yè)務(wù)提供平臺，提供面向無源光網(wǎng)絡(luò)的光纖接口。OLT功能：放在前端機房，負責數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入。提供多個1/10/100G的以太接口；支持WDM傳輸；支持SDH、ATM、FR連接。對用戶進行帶寬分配；網(wǎng)絡(luò)安全和管理配置。9810.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計（2）ODN（光分配節(jié)點）ODN組成：光纖、光分路器（OBD）、光放大器（EDFA）、光纖接頭（AF）等。ODN功能：分發(fā)下行數(shù)據(jù)；集中上行數(shù)據(jù)。光分路器(OBD)：OBD是無源設(shè)備；OBD分線比為1：1/2/4/8/16/32，可以采用多個OBD進行級連。9910.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計（3）ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）ONU功能：接收光信號；轉(zhuǎn)換用戶幀格式（以太網(wǎng)、電話、E1等）；提供L2/L3層交換功能。ONU一般為帶光纖模塊的交換機。ONU一般安裝在小區(qū)機房或用戶室內(nèi)，主要負責用戶端的寬帶接入。10010.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計[案例]EPON在城域網(wǎng)中的應(yīng)用10110.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計[案例]EPON在小區(qū)接入中的應(yīng)用10210.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計[案例]EPON承載CDMA業(yè)務(wù)的組網(wǎng)10310.3寬帶城域接入網(wǎng)設(shè)計[案例]園區(qū)網(wǎng)絡(luò)的EPON改造10410.4無線接入網(wǎng)技術(shù)10510.4無線接入網(wǎng)技術(shù)無線網(wǎng)絡(luò)是有線網(wǎng)絡(luò)的補充。無線網(wǎng)絡(luò)特點：無需敷設(shè)線路建設(shè)速度快初期投資小受環(huán)境制約不大安裝靈活維護方便等。10610.4無線接入網(wǎng)技術(shù)10.4.1WLAN無線局域網(wǎng)設(shè)計1．WLAN標準WLAN（無線局域網(wǎng)）采用IEEE802.11系列標準。IEEE802.11標準采用微蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)標準推薦采用ISM（工業(yè)、科學、醫(yī)學）無線網(wǎng)絡(luò)頻段，這個頻段在國際上是自由頻段。10710.4無線接入網(wǎng)技術(shù)[案例]無線網(wǎng)絡(luò)蜂窩結(jié)構(gòu)10810.4無線接入網(wǎng)技術(shù)2．IEEE802.11無線局域網(wǎng)基本模型WLAN的最小組成單元是BSS（基本服務(wù)集），它包括使用相同協(xié)議的無線站點。[P283圖10-20]IEEE無線局域網(wǎng)模型10910.4無線接入網(wǎng)技術(shù)ESS（擴展服務(wù)區(qū)）由多個BSS單元，以及連接它們的分布式系統(tǒng)（DS）組成。只包含物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，不包含網(wǎng)絡(luò)層及以上各層。DS（分布式系統(tǒng)）可以是LAN，起到連接骨干網(wǎng)絡(luò)的作用。AP（接入點）相當于局域網(wǎng)中的集線器。是小型無線基站，負責信號的調(diào)制與收發(fā)。覆蓋半徑為20m～25km。11010.4無線接入網(wǎng)技術(shù)3．WLAN的拓撲結(jié)構(gòu)（1）無中心WLAN結(jié)構(gòu)也稱為Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)，它不需要AP。由一組有無線網(wǎng)卡的主機組成，主要用于無線主機之間的直接通信。這種網(wǎng)絡(luò)與局域網(wǎng)不兼容，只能獨立使用。特點：穩(wěn)定性好，容量有限，只適用于個人用戶之間互連通信，并且距離必須足夠近。11110.4無線接入網(wǎng)技術(shù)（2）單中心WLAN結(jié)構(gòu)由AP、無線主機和分布系統(tǒng)組成。AP用于無線主機與有線網(wǎng)絡(luò)之間的信號接收、緩存和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。特點：擴容方便；網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性較差。11210.4無線接入網(wǎng)技術(shù)[案例]單中心無線網(wǎng)絡(luò)11310.4無線接入網(wǎng)技術(shù)（3）多中心WLAN結(jié)構(gòu)多中心結(jié)構(gòu)解決了單點故障問題。但是多中心容易引起AP之間的同頻干擾問題。在布置AP時，應(yīng)當選擇支持多信道的AP；AP的信道必須交叉布置，或采用定向天線。11410.4無線接入網(wǎng)技術(shù)[案例]多中心無線網(wǎng)絡(luò)11510.4無線接入網(wǎng)技術(shù)IEEE802.11定義了14個信道，每個信道隔5MHz，每個信道占22MHz的帶寬。多信道同時工作時，兩個信道的中心頻率間隔不低于25MHz。在一個微蜂窩區(qū)內(nèi)，直序擴頻技術(shù)最多可以提供3個不重疊的信道同時工作。11610.4無線接入網(wǎng)技術(shù)4．WLAN中主機的漫游圖10-24WLAN中移動主機漫游工作原理示意圖移動IP技術(shù)工作原理：外地移動主機（MN）通過外地代理（FA），向家鄉(xiāng)代理（HA）注冊，使HA獲得移動主機當前的位置，從而實現(xiàn)漫游。11710.4無線接入網(wǎng)技術(shù)[案例]無線網(wǎng)絡(luò)的漫游11810.4無線接入網(wǎng)技術(shù)[案例]WLAN中AP的布置11910.4無線接入網(wǎng)技術(shù)[案例]WLAN在城域接入網(wǎng)中的應(yīng)用12010.4無線接入網(wǎng)技術(shù)[案例]WLAN在城域接入網(wǎng)中的應(yīng)用12110.4無線接入網(wǎng)技術(shù)[案例]無線[案例]企業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)12210.4無線接入網(wǎng)技術(shù)10.4.2LMDS固定無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計1．LMDS固定無線網(wǎng)絡(luò)基本特性LMDS（本地多點分配業(yè)務(wù)）是一種固定無線寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它利用地面基站轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，以毫米波向用戶提供語音通信