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接入网概念

王朝other·作者佚名  2006-01-08
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接入网概念

"接入网"??? -- 也许对于许多人来说它是一个陌生的名词,但实际上它却就在我们的周围,除了一般的终端设备(如电话、手机、电脑……)之外,,与我们的"距离"最近的就是它——"接入网",这是由接入网在整个电信网中的地位(直接面向用户)决定的。

在电信局中交换机、电信主干网路的速度越来越快;然而,在用户终端与交换网之间的连接速度却成为"瓶颈"……在电信领域出现了新的技术概念--接入网……

接入网的出现,使整个电信网路的发展更加合理,网路资源的利用更加充分。

"接入网"是由传统的用户环路发展而来,是用户环路的升级。接入网是电信网的一部分。接入网直接面向用户,通过各种传输媒介为用户提供各种业务。

国际电联标准部(ITU-T)提出了接入网(AN-Access Network)的概念,目的是综合考虑解决将本地交换机、用户环路和中断设备通过有限的标准化接口,将各种用户接入到业务节点的问题。

从交换局或业务节点到用户终端在绝大多数情况下距离不超过4km,在城市多数情况可能只有1km,接入网是业务接入的瓶颈,是网络数字化的最后一段,"最后的一公里"的称谓由此而来。由于接入网量大面广,成为影响网络建设与运行成本的最重要的部分,对接入网技术的性能价格比要求很高,接入网技术的开发任务还很重,接入网数字化仍然是任重道远,因此有人称接入网是"艰难的最后一公里"或"漫长的最后一公里"。

一般地说,通信网包含核心网(Core network)(也即骨干网,backbone)和接入网(access network)两大部分。例如一个大城市,必有市内通信网(常称市内电话网,local telephone network),它分若干地区设立若干交换局(CO,central office)(也即exchange)作为网的结点。这些交换局经过局间线路(interoffice line)相互连接,传输成群的信号,构成市内通信的核心网。

与此同时,每一通信用户终端各自经过这样或那样的有线传输线路,连接在该地区的交换局。这样的用户线,英文原来称Sub-scriber line或local loop,近来则称为 accessline,译成接入线。用户叫话时,信号通过这种接入线接至交换局;用户被叫时,信号从交换局通过接入线接至该用户。这种接入线既是整个通信网的最后一英里(last mile),又是最初一英里(first mile)。这样,一个市内通信网范围内众多用户的接入线就构成接入网。

从整个通信网来看,核心网承担全市通信,关系重大,而接入网的每一对接入线只涉及一个用户,影响较小。但是,用户数众多,相应地接入线的线对数庞大,因此对通信网投资企业者来说,接入网需要花去比核心网更多的资金。

"access"这个英文名词,不久以前才在通信技术英文文献中出现和推广使用,我们译为"接入"。它可能代表两种意义。一是象前面说的那样,把用户叫话的信号接至通信网的结点,准备进行交换。二是把用户的话音、数据或视频信息业务送进通信网,或从通信网传出至用户。通信网可以是有线固定的,也可以是无线移动通信的或固定通信的。对于无线,就称为"无线接入"(wirelessaccess)。

历史回顾

1 、一个降低接入段线路投资的组网概念的提出

1975年英国电讯(BT)在苏格兰(格拉斯哥)举行的一次研讨会上首次提出了接入网的概念。

开始实验时间--1976年在(曼彻斯特)进行了组网可行性试验, 1977年在苏格兰和伦敦地区进行了大规模的推广应用;

总结时间--1978年在格拉斯哥会议上正式肯定这种组网方式并命名为"接入网组网"技术,随后由Willesm 等人共同编辑了此次会议的文献集--"电信网技术"。

2、国际电信技术界的认同

1978年BT在CCITT相关会议上正式提出接入网组网概念;

1979年CCITT用远端用户集线器(RSC)命名方式给具备类似性能的设备进行了框架描述。

滚滚长江东逝水

1)数字程控交换机(SPC)于70年代末开始大规模商业化,这使得RSC的概念发展为RSU(不带本地交换)、RSM(带本地交换)两部分。

2)由于接入网概念普遍为电信运营和设备供应商所接受,加上数/ 模混合网时代的来临,PCM数字复用传输设备从更高程度减少了RSU(或RSM)与主控设备之间的实践连接数量,并作为一种过渡性的网关接口设备较好地解决了数/模混合网中模拟设备与数字设备之间的互连互通问题。

3)一些新崛起的中小企业开始涉足RSU及PCM复用设备的生产制造,并展开了与传统的具有垄断地位的大电信设备供应商之间的竞争。运营者注意到这种竞争将给自己带来可观的经济利益,并可在一定程度上摆脱传统设备供应商的制约,于是在CCITT上公开支持这种竞争并希望通过标准化程序使之获得稳定的发展。

4)CCITT相关工作组在80年代初先后提出了V1、V2、V3、V4共4种数字接口的一般性建议。

5)运营者、传统设备供应商、新的竞争者之间的错综复杂的经济利益关系,使得上述4种数字接口建议工作最终未能取得广泛的认同。

6)80年代中期世界范围内反垄断呼声高涨,新诞生的中小企业对其发展严重受制于传统的大型供应商的局面日益不满,加之发达国家反垄断法的出台,导致了电信界对接入网接口规范化和标准化要求的提出。

7)80年代后期,在各方面的推动下,ITU-T 开始着手制定标准化程度较高的数字接口规范--V5.X,并对接入网作了较为科学的界定(尽管还存在不少值得商榷和明显疏漏的问题)。

8)V5.X 促使接入网设备长期被处在垄断地位的大制造商自然控制的局面出现崩溃,运营业可以从设备供应商之间的竞争中获得更多的好处(包括经济的、技术的)。但是,随着网络规模的急速膨胀,运营业的网络管理(特别是由于接网中物理节点显著增加)及许多相关问题日趋复杂化,网管危机开始出现。

9)TMN(电信管理网)概念的提出是运营业为在多设备供应商环境下寻求高效管理能力解决网管问题的又一新的努力。

10)由于历史的原因,大制造商不愿再为失去市场份额和利润水平保持沉默, 转而在接入网网管问题上采取了从技术标准到竞争策略的全方位反攻,其直接的结果就是想方设法对ITU-T 在接入网网管建议的制定方面制造困难,以便达到网管不通使运营者失去对基于V5.X标准的其它供应商产品的不自觉抵制(由于网管不通会使运营者在使用标准接口的接入网产品方面产生管理障碍和心理障碍)。

11) 新进入电信产品市场的竞争企业只有依靠不断推出新的技术概念和鼓吹可能为运营业带来的好处以期获得来自市场方面的支持。

12)90年代以来宽带、无线技术的发展,特别是人们普遍认为B-ISDN时代即将来临,接入网有可能为新的运营公司提供发展机会,为老的运营公司提供增值业务,于是ITU-T终于在1998年基本完成了VB5建议的制定工作。

13)与此同时,运营业的垄断行为也正在发达国家受到不可阻挡的挑战, 新出现的运营者必须采用更为先进的技术手段(如宽带、无线接入等)以尽可能地减少或降低地面线路的投资风险。

14)NII(国家信息基础设施)、GII(全球信息基础设施)概念的提出及光纤传输技术的革命性进步,使接入网很可能会发展成一个独立的产品及运营市场。

上述动力使得接入网技术仍能以较强的势头持续发展至今。

接入网定义

接入网是在业务节点接口(SNI)和与其关联的每一个用户网络接口(UNI)之间由提供电信业务的传送实体组成的系统。

SN(业务节点)是提供接入到各种交换和/或非交换电信业务的网元。SNI(业务节点接口)是提供用户接入到SN的接口。UNI(用户网络接口)指的是终端设备与应用接入协议的网络终端之间的接口。

接口配置

在交换业务的情况下,SN即本地交换局(LE),它提供接入呼叫和连接控制信令以及接入连接与资源处理的能力。这时接入网就是本地交换局与用户终端之间的系统,也就是过去所指的本地线路分配网的全部或一部分。最简单的接入网就是金属用户线路,这时UNI就是电话机与用户线的接口,SNI就是电话交换机的模拟用户线接口(Z接口)。显然有电信网以来就有接入网,随着数字化从核心网扩展到用户接入,SNI和UNI多样化了,它们之间的传送实体也变得复杂了,国际电信联盟就开始用接入网来定义SNI和UNI之间的传送系统。交换机数字用户接入用的SNI统称为V接口,根据帧格式等而区分为V1~V5,其中V5又依据集线能力分为V5.1与 V5.2, 宽带则称为Vb5.1和Vb5.2。UNI的类型也很多,ITU-T已经规定的有ISDN的T接口和B-ISDN的Tb接口,实际上大量使用的还有10Mb/s 和100Mb/s以太网接口,将来还有1000Mb/s以太网口。用户终端也不仅仅是TE,代替TE的可能就是一个网络,即CPN(用户驻地网)。

随着IP和视频业务发展,路由器、接入服务器、视频服务器等作为SN出现在电信网络,这时SNI可以是与交换业务相同的V5或Vb5类接口,也可以是不同的接口,对后者ITU-T目前尚未标准化。

接入网功能

现在所谈到的接入网一般地说它包括缆线设施和传输设备,可含复用、交叉连接等传输功能,还有与UNI有关的用户端口功能、与SNI有关的业务端口功能以及核心功能(如集线、电路仿真和通路选择),这些功能分布在OLT(光线路终端)和ONU(光网络单元)中。需要指出即便在交换业务接入的情况下接入网本身也并不解释用户信令,换句话说接入网不受用户信令所控制。对于SNI是V5 和Vb5类接口的接入网,与V5和Vb5类接口有关的功能是由网络管理系统通过AN中管理用的Q接口来配置的。

接入网业务

迄今为止,各国电信网的主要业务仍然是电话,约占总业务量的70%至90%,因而接入网规划设计的主要目标仍然是针对电话业务的,目前主要是2Mbit以下速率。除了电话业务外,接入网在目前至少应支持现有铜缆用户网所能支持的所有业务,例如各种低速数据业务、N×64kbit数据租用业务、模拟租用线、ISDN基本接入和一次群接入、非本地交换的业务等等。

对于小企事业用户和居民用户,近期的主要宽带业务需求主要有下面5类:

①点播电视(VOD)或难点播电视(NVOD),又称影视点播业务或准影视点播业务,尤其是点播电影节目。这类业务允许用户选择中心电影库中的任何一部影片并具有很短的延时。这类业务将会是小企事业和居民用户环境下发展最快的宽带新业务。

②交互式图像游戏。这类业务允许用户通过现有的公用电话网玩电子图像游戏,电子图像游戏库可以有大量丰富多采的节目可供选用。这类业务也会有相当的市场。

③交互式图像业务。这类业务允许用户控制所看的节目,例如用户可以控制摄像机的角度,参加游戏节目,获取新闻或体育节目的额外信息等。

④远程教育。这类业务允许分布在各地的用户都能参加现场的或录像的教育课程。这类业务预计也将会有较大的发展潜力。

⑤多媒体库。这类业务可以看作是远程教育节目中的一种,其特点是允许用户进行交互式搜索,并能看、读、听多媒体信息,即有视听读能力。

中长期的宽带业务需求主要有下面几类:

①广播电视。这类业务允许用户籍用广播电视。这类业务允许用户接入和迅速选择广播电视节目。

②事务业务。这类业务允许用户参与交互式事务,诸如银行、购物、要求服务、预购机票、预订旅馆等。"

③目标型广告。这类业务允许作广告的公司选择某一类人或群体看他们的广告,或者为特定的个人或群体选择广告类型。

其他的还有图像信箱业务和可视电话业务等。

接入网家族

接入网的分类方法有很多种,例如可以按传输媒介分、按拓扑结构分、按使用技术分、按接口标准分、按业务带宽分、按业务种类分等等。将这些因素都考虑进去,接入网的花样自然就很多,但常用的主要有下面几大类,它们可单独使用或混合使用:

金属用户线上的XDSL:它又可分为IDSL(ISDN数字用户环路)、HDSL(利用两对线双向对称传输2Mb/s的高速数字用户环路)、SDSL(单线对双向对称传输2Mb/s的数字用户环路,传输距离比HDSL稍短)、VDSL(甚高速数字用户环路)、ADSL(不对称数字用户环路)。上述系统的拓扑结构是点到点。

同轴电缆上的HFC(双向混合光纤同轴电缆接入传输系统),SDV(可交换的数字视频接入系统,也基于混合光纤同轴电缆,但同轴缆上只传下行信号)。

拓扑结构是树型或总线型,下行物理上通常为广播方式。HFC/SDV与其他接入方式相比的特点是下行可以混合传送摸拟与数字信号。

光纤接入系统:可分为有源与无源系统,有源系统有基于PDH和SDH之分,拓扑结构可以是环型、总线型、星型或它们的混合型,也有点对点的应用。

无源即PON(无源光网络),有窄带与宽带之分,目前宽带 PON已经标准化的是基于ATM的 PON,即 APON。PON本身下行是点到多点系统,上行为多点到点,上行时需要解决多用户争用问题,目前上行大多用TDMA(时分多址)技术。

无线接入系统:通常指固定无线接入(FWA),根据其技术来自无绳电话(如DECT)、集群电话、蜂窝移动通信、微波通信或卫星通信可分为很多类,对应不同的频段,容量、业务带宽和覆盖范围各异。无线接入主要的工作方式是点到多点,上行解决多用户争用的技术有FDMA(频分多址)、TDMA(时分多址)和CDMA(码分多址),从频谱效率看CDMA最好,TDMA其次。其中CDMA又可有扩谱(DS)、跳频(FH)和同步(S-CDMA)几种。

接入网大潮

随着数字化与宽带业务的出现,采用具有更长传输距离和更大容量的通信媒介,成为现今接入网技术的发展方向。

xDSL数字用户系列技术是基于原有的铜缆接入网而提供的一种宽带接入手段,HFC系统和非对称Cable Modem在传送模拟CATV信号方面具有很大优势;但从技术发展来看,光纤到户(FTTH)是接入网的最终解决方案。光纤到户的优点在于:对用户来说带宽不受限,这为宽带业务进入家庭提供了带宽上的保证;另外,光纤直接到家,不受外界的干扰也无泄露问题,室外设备可以做到无源,避免雷击,性能更可靠,供电成本也最低;但其缺点是成本太高,不能大量推广。由于FTTH的成本问题,致使目前大多数情况下光纤不能到家庭,但在提高成本不多的情况下,使光纤尽量靠近用户,光纤到路边/光纤到大楼(FTTC/FTTB)无疑是一种兼顾目前和未来的较好方案。

在接入网技术中,目前有几个引人注目的发展趋势:

1. 内置SDH接入网。它具有兼容性强、有利于向宽带接入发展的优点。

2. 以ATM技术为基础的无源光网络(APON)。它代表了宽带接入技术的发展方向,其优势在于:结合ATM多业务多比特率支持能力和PON透明宽带传送能力,业务的接入非常灵活。

3. 利用ATM技术传送MPEG-2信号。实现视频点播业务(VOD)是近几年ATM论坛、ITU-T等组织研究的一个中心内容,也是AN发展的另一趋势。

4. 基于光纤环路(FITL)和ATM技术的交互式数字视频接入系统(SDV)。目前国外正在进行该系统的实验,它除支持传统的话音窄带业务外,还能向用户提供VOD,数字广播视频服务以及模拟广播视频服务业务;另外,在SDV网络的不同单元间还可以进行信息流(如图像、ATM数据包)的交换。

5. 宽带无线接入的本地多路分配系统(LMDS)。它采用蜂窝单元,以毫米波28GHz向用户提供VOD、广播和会议电视、视频家庭购物等宽带业务。

随着社会和技术的进步,信息技术发展的大趋势是电话、计算机、电视三种技术、产业乃至网络的融合,即三网合一。它表现为业务层互相渗透交叉,应用层使用统一的通信协议,网络层互联互通,技术上趋向一致。在这种大潮推动下,接入网的发展目标是建立一个全业务接入网(FSAN),它不仅能支持窄带、宽带以及交互式宽带业务,而且还能支持目前尚未定义的一些新业务,将各种应用性技术融于一网,以满足用户的各种业务需求

接入网应用

接入网有有线、无线等形式,世界上各个国家因国情不同,实现接入网的方式也各异。在西方发达国家早已建成的电信网、有线电视网和计算机网中存在大量完好的双绞铜线和同轴电缆,而在发展中国家信息基础设施建设中,由于光纤接入网将成为世界信息网中的发展重点,光纤接入网正在获得大幅增长。

北美----北美国家基本上利用了光缆和原有金属双绞线及同轴电缆提供多媒体图像业务。在美国,CATV的同轴电缆连接了93%以上的家庭,所以广泛采用单向HFC方式实现CATV。一些公司在接入网中采用交互式数字视像SDV方式,把电信及数字视像业务进行数字复用传输,并在ONU上与模拟CATV信号混合接入用户,以实现高速双向业务。

欧洲----在欧洲,各国多采用数字用户环路DLC方式。英国和德国等国家正在积极采用无源光网络PON,ONU的终端连接到用户的引入线保留原有的金属电缆,采用ADSL和VDSL的系统方式,迅速有效提供多媒体图像业务。

日本----日本已经实现光纤到楼和光纤到路边,虽然推迟了推进光纤到户的计划,但一些大公司最新引进的系统仍然是要将光缆进一步接近用户住宅。

我国----在我国,随着接入网概念的提出,我国也相应制定了一系列的接入网技术体制、标准及测试规范。从1996年开始,中国电信组织了由17个中外厂商和15个省邮电管理局参加的35个实验点。经过近2年的试验,结果表明V5接口可实现不同厂家接入网设备与交换机的互通,接入网具有较强的业务支持能力,除支持PSTN、ISDN业务外,还支持N×64kbps、64kbps以下各类速率、Internet、X.25、CATV等业务,值得在公网推广,SDH的接入设备也已投入实用。根据试验和测试结果,1998年中国电信选出功能较强、能较好符合中国V5接口规范的15个厂家10多种接入网设备在公网上试用。由此,我国V5接入网的实际应用在全国范围逐步展开。到目前为止,网上接入网设备共400万线,规模超过世界其他国家。

随着我国接入网技术的逐渐成熟和发展,公众多媒体通信接入系统、ATM接入、VOD系统等已逐步进入试验网阶段,而利用HFC系统和非对称CableModem,将专用CATV网改造成具有宽带数据和话音接入的宽带接入网的工作也在逐步展开。这些都为建设能传送活动图像、图片、数据、话音等各种业务的、统一的接入系统--全业务接入网打下坚实的基础。

 
 
 
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