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  • 常用的接入网技术
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    2021-09-23 20:05:20

    接入网概述

    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。

    ITU- T13组于1995年7月通过了关于接入网框架结构方面的标准——G.902标准。

    接入网AN的定义:接入网由业务节点接口(SNI)和用户节点接口(UNI)之间的一系列传送实体(如线路设施和传输设施)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:
    1⃣️UNI:用户与AN之间的接口,主要包括模拟2线音频接口、64Kbps接口、2.048Mbps接口、ISDN基本速率接口和基群速率接口等。
    2⃣️SNI: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。若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:模拟接口(Z接口),提供普通电话业务或模拟租用线业务等;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ISDN业务接入。
    3⃣️维护管理接口(Q3):是电信管理网与电信网个部分相连的标准接口。

    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。

    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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  • 常用广域有哪些连接技术 - 全文

    千次阅读 2021-07-02 00:05:57
    对照OSI参考模型,广域网技术主要位于底层的3个层次,分别是物理层,数据链路层和网络层。一、PSTN(拨号上网)PSTN提供的是一个模拟的专有通道,通道之间经由若干个电话交换机连接而成。当两个主机或路由器设备需要...

    广域网是一种跨地区的数据通讯网络,使用电信运营商提供的设备作为信息传输平台。对照OSI参考模型,广域网技术主要位于底层的3个层次,分别是物理层,数据链路层和网络层。

    一、PSTN(拨号上网)

    PSTN提供的是一个模拟的专有通道,通道之间经由若干个电话交换机连接而成。当两个主机或路由器设备需要通过PSTN连接时,在两端的网络接入侧(即用户回路侧)必须使用

    PSTN调制解调器(Modem)实现信号的模/数、数/模转换。从OSI七层模型的角度来看,PSTN可以看成是物理层的一个简单的延伸,没有向用户提供流量控制、差错控制等服务。而且,由于PSTN是一种电路交换的方式,所以一条通路自建立直至释放,其全部带宽仅能被通路两端的设备使用,即使他们之间并没有任何数据需要传送。因此,这种电路交换的方式不能实现对网络带宽的充分利用。通过PSTN进行网络互联举例下图是一个通过PSTN连接两个局域网的网络互连的例子。在这两个局域网中,各有一个路由器,每个路由器均有一个串行端口与Modem相连,Modem再与PSTN相连,从而实现了这两个局域网的互连。

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    二、ISDN(一线通)

    ISDN是这样一种网络,由IDN发展演变而成,提供端到端的数字连接,以支持一系列的业务(包括话音和非话音业务),为用户提供多用途的标准接口以接入网络。通信业务的综合化是利用一条用户线就可以提供电话、传真、可视图文及数据通信等多种业务。

    综合业务数字网除了可以用来打电话,还可以提供诸如可视电话、数据通信、会议电视等多种业务,从而将电话、传真、数据、图像等多种业务综合在一个统一的数字网络中进行传输和处理,这也就是“综合业务数字网”名字的来历。

    由于ISDN的开通范围比ADSL和LAN接入都要广泛得多,所以对于那些没有宽带接入的用户,ISDN似乎成了惟一可以选择的高速上网的解决办法,毕竟128kbps的速度比拨号快多了;ISDN和电话一样按时间收费,所以对于某些上网时间比较少的用户(比如每月20小时以下的用户)还是要比使用ADSL便宜很多的。另外,由于ISDN线路属于数字线路,所以用它来打电话(包括网络电话)效果都比普通电话要好得多。

    它通过普通的铜缆以更高的速率和质量传输语音和数据。ISDN是欧洲普及的电话网络形式。GSM移动电话标准也可以基于ISDN传输数据。因为ISDN是全部数字化的电路,所以它能够提供稳定的数据服务和连接速度,不像模拟线路那样对干扰比较明显。在数字线路上更容易开展更多的模拟线路无法或者比较困难以证质量的数字信息业务。例如除了基本的打电话功能之外,还能提供视频、图像与数据服务。ISDN需要一条全数字化的网络用来承载数字信号(只有0和1这两种状态),与普通模拟电话最大的区别就在这里。

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    另外,ISDN也特指使用这项技术建立保持和断开电路交换的协议组或是isosorbidedinitrate二硝酸异山梨酯的缩写。

    (1)实现高可靠性及高质量的通信。由于终端和终端之间的信道已经完全数字化,噪音、串音及信号衰落失真受距离与链路数增加的影响都非常小,因此通信质量很高。

    (2)使用方便。信息信道和信号信道分离。在一条约2B+D的用户线上可以连接8台终端,可3台同时工作。

    (3)费用低廉。

    三、ADSL(推荐)

    ADSL属于DSL技术的一种,全称AsymmetricDigitalSubscriberLine(非对称数字用户线路),亦可称作非对称数字用户环路。是一种新的数据传输方式。

    ADSL技术提供的上行和下行带宽不对称,因此称为非对称数字用户线路。

    ADSL技术采用频分复用技术把普通的电话线分成了电话、上行和下行三个相对独立的信道,从而避免了相互之间的干扰。用户可以边打电话边上网,不用担心上网速率和通话质量下降的情况。理论上,ADSL可在5km的范围内,在一对铜缆双绞线上提供最高1Mbps的的上行速率和最高8Mbps的下行速率(也就是我们通常说的带宽),能同时提供话音和数据业务。

    一般来说,ADSL速率完全取决于线路的距离,线路越长,速率越低。

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    ADSL技术能够充分利用现有PSTN(PublicSwitchedTelephoneNetwork,公共交换电话网),只须在线路两端加装ADSL设备即可为用户提供高宽带服务,无需重新布线,从而可极大地降低服务成本。同时ADSL用户独享带宽,线路专用,不受用户增加的影响。

    最新的ADSL2+技术可以提供最高24Mbps的下行速率,和第一代ADSL技术相比,ADSL2+打破了ADSL接入方式带宽限制的瓶颈,在速率、距离、稳定性、功率控制、维护管理等方面进行了改进,其应用范围更加广阔。

    四、VDSL

    VDSL是一种非对称DSL技术,全称VeryHighSpeedDigitalSubscriberLine(超高速数字用户线路)。

    和ADSL技术一样,VDSL也使用双绞线进行语音和数据的传输。VDSL是利用现有电话线上安装VDSL,只需在用户侧安装一台VDSLmodem。最重要的是,无须为宽带上网而重新布设或变动线路。

    VDSL技术采用频分复用原理,数据信号和电话音频信号使用不同的频段,互不干扰,上网的同时可以拨打或接听电话。

    从技术角度而言,VDSL实际上可视作ADSL的下一代技术,其平均传输速率可比ADSL高出5至10倍。VDSL能提供更高的数据传输速率,可以满足更多的业务需求,包括传送高保真音乐和高清晰度电视、是真正的全业务接入手段。由于VDSL传输距离缩短(传输距离通常为300米~1000米),码间干扰小,对数字信号处理要求大为简化,所以设备成本比ADSL低。另外,根据市场或用户的实际需求,VDSL上下行速率可以设置成是对称的,也可以设置成不对称的。

    五、DDN

    DDN是利用数字信道提供半永久性连接电路,以传输数据信号为主的数据传输网络。

    ·通过DDN节点的交叉连接,在网络内为用户提供一条固定的,由用户独自完全占有的数字电路物理通道。无论用户是否在传送数据,该通道始终为用户独享,除非网管删除此条用户电路。这是一种电路交换方式。DDN可向用户提供2.4k、4.8k、9.6k、19.2k、N*64(N=1~31)及2048kbps速率的全透明的专用电路。

    DDN用户终端可以是异步终端(DTE)、计算机(PC)或局域网络。

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    DDN是一个透明传输网,为用户提供物理通道,只负责传送,不改动任何用户数据,没有额外的资源交换及协议开销。在接入上,DDN只要求用户的物理接口与网络提供的物理接口匹配即可。

    六、有线宽带网

    Cable-Modem(线缆调制解调器)是一种超高速Modem,它利用现成的有线电视网进行数据传输。它有对称速率型和非对称速率型两种连接方式,前者上传和下载速率相同,在500kbps-2Mbps之间,后者上传速率在500kbps-10Mbps之间,下载速率为2Mbps-10Mbps。由于采用共享结构,随着用户的增加,接入速度会有所下降。有线宽带网需租用电信运营商的互联网出口。

    七、LAN(小区宽带)

    LAN方式介入是利用以太网技术,采用光缆加双绞线的方式对社区进行综合布线,形成局域网,用户的电脑通过网线与网卡相连,实现上网。LAN可提供10M以上的共享带宽。

    在同一网络交换机内的用户存在安全问题。

    八、PON(无源光网络)

    PON是一种点对点的光纤传输和接入技术,在此网中不含有任何电子器件及电子电源,全部由光分路器等无源器件组成。PON每个用户使用的带宽可从66kbps到155Mbps间灵活划分。

    九、LMDS(无线接入宽带)

    LMDS(本地多点分配接入系统)是目前可用于社区宽带接入的一种无线接入技术。每个终端用户带宽可达25Mbps,总入量为600Mbps。每基站下的用户共享带宽。

    第一代LMDS是模拟系统,主要用于电视节目的传播,因此,也被称为无线CATV网。

    第二代LMDS系统采用的是全数字的技术,不仅能够传播单向的电视节目,还能够升级为WLL中的全交互式双向交换型宽带网络。LMDS支持目前已有的主要传输标准,如ATM、TCP/IP、MPEG-2等

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    LMDS的具体含义为:

    ①L(Local)表示工作在高频波段,信号的传播特性限制了覆盖小区的范围。

    ②M(MulTIpoint)表示信号的发射是一点对多点,即广播形式,而由用户返回的信号则是点对点形式。

    ③D(DistribuTIon)表示通过资源的固定或动态分配,可同时进行声音、数据、因特网、视频等多项业务的传输。

    ④S(Service)描述了运营者与用户之间的关系,LMDS网络提供的服务由运营者选择。

    LMDS的工作原理

    LMDS作为宽带无线点对多点通信系统,其最大优点是可用频带宽,可达1.3GHz,LMDS的系统实现方案有多种,根据系统不同,蜂窝半径2~5km不等,调制方式对第一代模拟系统为FM为主的频分多址方式,对第二代数字系统调制方式有QAM或QPSK,天线形式和参数的差异就更大了。

    十、PLC(电力线上网)

    PLC(电力通讯技术)是利用电力线传输数据和语音信号的一种通讯方式,需要上网时,通过连接在电脑上的“电力猫”,再与电源插座连接即可。多数电力线网采用宽带共享,可实现14Mbps或45Mbps的传输率。——现在还没怎么普及

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  • 5G无线接入网架构及关键技术

    万次阅读 多人点赞 2019-10-19 17:19:54
    多接入管理(MRM)是一种多无线接入技术(RAT)集中控制解决方案,实现无线接入网(RAN)和核心网(CN)解耦。 6.融合资源协同管理 综合考虑多种回传条件,自适应资源协同与管理。基于基带资源池融合资源协同...

    一、5G网络需求与架构特征

    1、5G应用场景与性能指标

    ITU正式命名5G为IMT-2020,确定了其三大应用场景。移动互联网与物联网将成为移动通信两大驱动力,5G将是以人为中心的通信和机器类通信共存的时代。

    • 超高的速度体验:以虚拟办公为例,办公区95%以上用户体验速率>1Gbit/s,20%以上用户体验速率>5Gbit/s。
    • 超高用户密度:以大型赛事为例,预计忙时段每用户数据量>9GB/h,保证用户体验速率>0.3~20Mbit/s。
    • 超高速移动场景:对于移动速度>500km/h用户,上行>100Mbit/s,下行>20Mbit/s,端到端低于100ms时延。
    • 低时延超可靠连接:对于智能交通系统,与车辆间信息交互时延<5ms,还有虚拟现实等,需要5G网支持1ms时延。
    • 海量终端连接:以大量传感器部署为例,移动网每个小区需提供30万设备连接。

     表1 5G的主要能力指标

    名称 定义 ITU指标 峰值速率 网络中用户能够达到的最大数据速率 20 Gbit/s 用户体验速率 覆盖范围内凡在可达的最低数据速率 100 Mbit/s 连接密度 单位面积上处于连接状态或者可接入的设备数目 10^{6} 设备/km^{2} 流量密度 单位地理面积上的总业务吞吐量 10 Mbit/(s·m^{2}) 能效 网络单位能耗所能传输的信息量及手持终端设备和无线传感器所能延长的电池使用时间 100 倍 频谱效率 单位频谱上的数据吞吐量 3 倍 时延 数据进入网络中某点之后到用户可以获取之前的时间 1 ms 移动性 不同移动速度条件下达到某种QoS的能力 500 km/h

    2、5G网络部署及运营维护需求

    3GPP增加网络运营方面的要求,降低网络建设成本,提升网络能效,高效利用各类频谱。提供灵活、开放、网络适配与编程能力。

    3、5G网络架构特征

    1.高数据流量和用户体验

    先进的无线传输技术:其中大规模无线技术,利用空间自由度通信提升频谱效率,波束集中降低干扰,发射功率降低,巨大的天线数目令线性预测编码与线性选择器趋于最优,与高阶调制编码技术结合使用提升频谱效率。

    无线频谱:高频段、超高频段(如毫米波频段)开发,大规模天线波束成形增益解决覆盖问题。

    小区加密:无线接入系统中,小区分裂难以进行,部署低功率小基站,形成超密集网络(UDN)。超密集网络降低热噪声影响,但迫切需要干扰消除、基于簇化的集中控制进行干扰协调。控制面数据面分离实现覆盖与容量单独优化。D2D缩短收发距离,实现数据流量分流。核心网架构中,传统LTE控制面(SGW、PGW复杂)、数据面分割不彻底,数据面(边界PGW瓶颈)功能过于集中。需数据面下沉本地分流、控制面集中化,软硬件解耦灵活化。

    2.低时延

    1ms时延,物理层<100\mu s,广义频分复用(GFDM)成潜在物理层技术,内容缓存(未来或支持基站间合作缓存)及D2D技术。

    3.海量终端连接

    提升整体容量,用户分簇化管理以及中继将控制信令与数据汇聚传输,接入层和非接入层协议优化合并,潜在技术协议栈简化处理,可编程协议栈差异化定制。

    4.更低成本

    减少基站功能,基于通用硬件平台实现软硬件解耦,多虚拟运营商提供差异服务。

    5.更高能效

    MTC类终端待机增长,统一协调提升容量小区的开关。

    6.5G网络架构特征总结

    接入网侧控制面与数据面分离,通过簇化集中控制协调;核心网侧控制面与数据面分离,控制面集中实现本地分流、灵活路由;软硬件解耦与上述结合。

    二、5G网络总体架构

    1、METIS 5G架构

    功能架构由四个高层构件组成,中心管理实体(CME)、无线节点管理(RNM)、空中接口(AI)、可靠业务构件。

    以业务为导向的拓扑管理器(STM)运营环境信息来决定通过FA/功能池要求部署数据面还是用户层。

    以服务为导向的处理器(SPM)将STM中定义的数据面与控制面的功能实体化

    5G-SDN控制器根据配置组合来建立物理层上的服务链。

    5G编排器不运行控制面功能,而是组合优化逻辑拓扑和相关物理网络资源。

    2、NGMN 5G架构

    1. 5G设计原则

    无线设计原则:利用频谱、低阶高密度部署,干扰协调消除、支持动态无线拓扑

    核心网设计原则:移动性宽带优化

    端到端设计原则:灵活的功能和能力、支持创造新价值、安全和保密

    运维和管理设计原则:自动化、监视能力、大数据预测与主动操作

    2. 5G架构

    利用硬件和软件的结构分离以及SDN和NFV提供的可编程能力

    3. 网络切片

    支持以一种特定方式处理控制面和用户面来实现特定类型的通信业务,简洁、灵活

    4. 5G系统组件

    5G无线接入技术族(5G RAT family,5GRF)、5G无线接入技术(5G RAT,5GR)、5G网络功能(5GF)、5G基础设施(5GI)、5G端到端管理和编排实体(5GMOE)、5G网络、5G终端设备(5GD)、5G系统(5GSYS)、5G切片(5GSL)

    3、中国IMT-2020 5G网络架构

    1.三朵云

    控制云 集中控制核心,多个虚拟化网络控制功能模块组成,集中或分散部署,技术上覆盖全部控制功能,可根据业务场景定制化裁剪。其中,能力开放模块是5G移动通信网与网络需求方的接口,网络资源编排模块/MANO提供了可管、可控、可运营的服务。

    接入云(smart RAN)包含多种部署场景,未来5G接入网基于分簇化集中控制的功能体现在集中式的资源协调管理、无线网络虚拟化以及以用户为中心的虚拟小区

    转发云 包括单纯高速转发单元以及各种业务使能单元

    网络功能虚拟化 “三朵云”网络架构支持按照场景用例在公共网络基础设施上实现网络功能的虚拟化,这样虚拟虚拟端到端网络可以称为网络切片。

    2.系统参考架构

    3.部署架构(整体)

    三、5G无线接入网络架构

    1、各种应用场景

    典型应用场景

      载波频率 聚合系统带宽 拓扑 站间距 基站天线单元 UE天线单元 用户分布和UE速度 室内热点场景               密集城区场景               城区宏覆盖场景               郊区场景               荒野场景(广覆盖和最小服务)               荒野场景(超广覆盖)               大规模连接城区覆盖               高速路场景               车联网场景              

    2、5G无线接入网需求分析

    1.性能要求

    传统移动性能(用户峰值速率、移动性、延时性)提升,关注用户体验速率、流量密度、和连接数,还需关注能源效率(bit/J)、成本和可靠性指标

    2.功能要求

    灵活扩展与定制、控制与承载分离、融合资源协同管理、跨制式系统深度融合、边缘计算与无线能力开放、灵活本地路由、新型无线接入技术

    3、5G无线网络关键技术

    1.无线控制承载与分离

    将原有无线网络控制面与用户面相分离,分别由不同网络节点承载,控制面传输将针对控制信令对可靠性与覆盖的要求,采取低频大功率传输以及低阶调制编码等方式,用户面传输将针对数据承载对不同业务质量与特性要求,采取相适应的无线传输带宽,动态调整传输方式适应不同用户需求。按照承载的对象与提供网络的功能划分为 信令基站、数据基站、虚拟宏基站控制器等,他们属于功能逻辑概念,可共存于一个物理实体或独立部署。

    RRC过程:对于空闲状态(RRC-idle)用户,可以仅驻留在控制网络层,对于连接状态(RRC-connected)用户,可同时与控制网络层与数据网络层保持链接,

    宏微异构组网场景:宏基站作为信令基站担任无线网控制面功能,微基站作为数据基站接受宏基站的无线资源管理并承担精细化的用户面处理。宏基站还需根据实际部署情况作为数据基站提供微基站未覆盖区域用户面的数据承载,但如果宏、微基站间不存在理想回传链路条件(交互时延>5ms),需要多连接技术实现UE与宏微多个无线节点的同时连接。3GPP标准化组织给出双链接方式的控制面与用户面方案(1A、3C)。宏微异构网络小小区的引入使得网络结构不规则,传统移动性管理转变为在宏小区的统一RRC连接控制下不同小小区的添加删除,包括MeNB不变、SeNB切换和SeNB不变、MeNB切换。未来5G网若大量采用小小区密集组网,宏基站负荷压力进一步增大,基站数据中心方案将宏小区微基站用户面集中构建基站数据中心(适用于1A方案),簇数据中心将宏小区内微基站用户面按簇集中(适用于3C),本地数据中心方案将宏基站的控制面与用户面彻底分离。连接增强技术针对不同连接的性能差异进行合理利用或对性能相对偏差的连接进行增强,控制面可以采用RRC分集技术在控制面连接性能下降区域(宏小区边缘)利用多个节点对UE提供双重RRC连接;用户面可以采用灵活的多用户数据流量控制机制优化宏微基站用户面数据缓存,优化下行间不平衡,通过分离用户面的上下行连接,合理设计RLC状态报告传输源,优化上下行间不平衡。

    微-微组网场景:亟待解决超密集网络的无线干扰和频繁切换等问题,无线网络虚拟化技术可以实现单物理层下的多连接通信。通过虚拟层覆盖扩展技术,对于多个微基站同时通过相同空口资源下发下行控制信息情况,分集接收来自多个微基站下发的虚拟宏基站信息,合并提高增益,虚拟宏基站对各个微基站发送的上行信息进行分集接受,获得分集合并增益。多系统下的控制与承载分离架构需要增加跨系统协同管理模块。

    2.无线网络虚拟化

    网络切片、共享、隔离

    基站功能虚拟化:实现无线资源“云”化,在“池”层面分配平台资源和无线网络资源,按需分配,动态调整基带处理单元(BBU),同时需要解决实时处理关键技术。

    软件定义RAN拓扑和协议栈:首先通过业务感知和预测确定网络覆盖范围的边界,架设相应的节点形成网络拓扑,再在节点上分配时频等资源,最后配置业务等协议栈,信息反馈对网络结点和拓扑进行流量优化和智能调整。软件定义协议栈通过协议栈解耦,实现无线网络开放性和可编程性,快速部署精准适配。动态组织RAN架构以网络功能虚拟化(NFV)为核心基础,以网络部署场景和业务时空特性需求为中心,支持灵活、动态组织形式,部署管理各网络节点和网络功能分布。无线网络资源虚拟化对无线资源灵活切片和共享。

    3.增强C-RAN

    将所有或部分基带处理资源进行集中,形成基带资源池,统一分配管理,在提升资源利用率、降低能耗同时提升网络性能。

    4.移动边缘计算(MEC)

    在无线接入侧部署提供IT和云计算能力的通用服务器,业务本地化、低时延高带宽、无线网络上下文信息感知功能,节省回传带宽。

    5.多制式协作与融合

    重点关注将控制面统一为融合的多制式管理和控制面,将业务流自适应地调配到合适接入网上承载分流,实现接入网和核心网的解耦,可以集中式、分布式部署。多接入管理(MRM)是一种多无线接入技术(RAT)集中控制解决方案,实现无线接入网(RAN)和核心网(CN)解耦。

    6.融合资源协同管理

    综合考虑多种回传条件,自适应资源协同与管理。基于基带资源池融合资源协同管理策略,对集中基带处理资源灵活划分,即对BBU和射频拉远单元(RRU)之间的功能划分重定义,相关接口重新设计,基于簇化集中控制的融合资源协同管理策略将无线控制功能抽取和集中,解决干扰问题。

    7.灵活移动性

    包括空闲无移动性管理、连接态无移动性管理、完整空闲无移动性管理、完整连接态无移动性管理。同时面对频繁切换和大量无线接入点导致信令负荷增加降低用户体验的问题,可以采用虚拟小区技术,虚拟多个小区为一个虚拟宏小区进行多小区簇的移动集中性管理和资源协同控制管理。宏微基站增强连接实现微小区控制面用户面分离。

    8.网路频谱共享

    独占授权式频谱分配造成频谱闲置、利用不充分等问题,动态式频谱分配解决上述问题。共存式频谱共享以功率区分,只适用于短距离通信(WiFi,蓝牙),覆盖式频谱适合于长距离通信,分为机会式和协作式。

    认知无线电系统(CRS)核心技术之一为频谱感知,认知无线电频谱检测技术主要分为基于发射机的检测,合作检测(能达到高的检测概率)、和基于接收机的检测,基于发射机的检测分为匹配滤波法(匹配确知信号)、能量检测(不适合低信噪比)、循环平稳特性检测(通过循环谱密度函数特征,运算复杂)。频谱共享池将频谱区域划分为黑色区域、灰色区域、白色区域,对特定频谱或子信道进行精准归类(如多抽头奇异值分解),分为集中式和分布式。功率控制主要采协作机制方法,还存在竞争,有对策论、信息论作为解决问题的主要技术。

    授权的频谱共享(LSA)方式下,每一个要使用频谱共享频段的用户必须获得授权,主要由频谱资源数据库和频谱共享控制器两个功能模块组成。

    9.邻近服务

    能使位置相邻的终端用户在网络控制或不控制的情况下直接通信,增强网络覆盖、联合发送接收。

    D2D通信技术,分簇化集中控制的5G网D2D通信分为集中式和分布式,其无线资源管理包括D2D通信设备发现、模式选择、功率控制、资源分配,复用模式下三者要相结合。

    10.无线mesh

    未来,回传资源多样化,微基站位置难以预测,需要支持各种不同特性的业务。5G无线回程管理与优化技术包括回传网关优化与管理、拓扑管理和优化、回传网络资源管理和调度。

    4、5G无线接入网设计原则与网络架构

    1. 5G无线网络设计原则

    融合、灵活、智能、高效

    2. 5G无线网络逻辑架构

    5G无线网络功能选择 包括通用网络功能和专用网络功能,综合考虑计算复杂度与性能提升、集中功能与分布功能、慢速控制与快速控制、信令负荷与性能提升之间的均衡问题。

    逻辑架构分为集中式逻辑架构与分布式逻辑架构。

    3. 5G无线网络部署架构

    未来5G无线物理网络将是一个多拓扑形态、多层次类型、动态变化的网络,具有平台连接多样化、承载方式多样化和拓扑结构多样化的特点。

    部署综合考虑业务应用属性、网络功能时延要求、特殊业务属性、网络环境条件等多重因素。

    5、典型场景下5G无线接入网部署策略

    1.热点高容量场景下5G智能无线网络部署策略

    需要解决系统干扰问题、移动信令负荷和系统顽健性、系统成本与能耗、低功率基站即插即用、轻量级用户小基站。

    网络设计部署方面遵循无线网络功能部署总体原则,充分结合实际网络环境和设备平台条件。

    2. 低时延高可靠场景下5G智能无线网络

    提供1ms空口时延、毫秒级端到端时延和接近100%的业务保证

    对现有蜂窝架构进一步扁平化,充分利用新模型优势,除了提升单RAT单孔口传输可靠性、还应充分利用未来异构网络特点,充分利用多空口在频率、空间上的多样性,提升传输可靠性。

    四、5G无线接入网多协同与技术融合技术

    1、移动网络与WLAN核心网侧互操作

    WLAN接入EPC,WLAN分为非可信与可信网络接入

    用户在移动网络接入和WLAN接入间进行业务切换时,分为无缝分流和非无缝分流。接入网发现和选择功能(ANDSF)是一个重要的网元功能模块

    2、移动网络与WLAN无线网侧互操作

    3、移动网络与WLAN无线网侧PDCP层融合

    按照LTE与WLAN之间的回传场景分为LTE/WLAN共站部署场景和LTE/WLAN不共站部署场景

    4、基于IPSec隧道的LTE/WLAN无线集成

    5、基于MP-TCP的多连接技术

    MP-TCP技术将传统TCP协议层分为MP-TCP子层和Subflow(TCP)子层构成,具有高度灵活性。

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  • 兖州矿业(集团)公司通讯中心结合矿区社区实际,大力推广光纤加局域网的接入网技术在宽带社区应用,取得了显著成效。实现高速以太网宽带接入的常用法是FTTx+LAN,即光纤+局域网。
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  • 宽带接入技术

    2021-11-07 11:58:49
    一、宽带接入 ...2、宽带接入技术:有线宽带接入技术和无线宽带接入技术。 二、铜线接入技术 1、传统的铜线接入技术是通过调制解调器拨号实现用户的接入Internet。 2、铜线宽带接入技术(也就是x

    一、宽带接入

    1、用户要想接入Internet,必须经过ISP (Internet Service Provider),即Internet服务提供商,比如电信、移动、联通等公司。为广大家庭用户提供到Internet的接入,最好的方式是利用用户家里现有的线路,不用再单独布线,现在非常普及的就是利用电话线路和有线电视线路。

    2、宽带接入技术:有线宽带接入技术和无线宽带接入技术。

    二、铜线接入技术

    1、传统的铜线接入技术是通过调制解调器拨号实现用户的接入Internet。

    2、铜线宽带接入技术(也就是xDSL技术)是数字用户线路(DSL)的总称,包括ADSL、RADSL、VDSL、SDSL、IDSL和HDSL等。xDSL技术就是把0~4kHZ低端频谱留给传统电话使用,而把原来没有被利用的高端频谱留给用户上网使用。

    3、ADSL考虑了用户访问Internet的主要目的是获取网络资源,需要更多的下载流量,较少的上行流量,因此ADSL的上行和下行带宽设计为不对称。上行指从用户到ISP,而下行指从ISP到用户。

    4、ADSL拨号上网利用的就是电话线进行频分复用技术这样的一种机制进行上网的。如图所示是基于ADSL的接入网组成。

     三、HFC技术

    1、HFC是Hybrid Fiber Coax的缩写,光纤同轴HFC网(混合网)在1988年被提出,是在目前覆盖面很广的有线电视网(CATV)的基础上开发的一种居民宽带接入网,除可传送CATV外,还提供电话、数据和其他宽带交互型业务。现有的CATV网是树型拓扑结构的同轴电缆网络,它采用模拟信号的频分复用技术对电视节目进行单向传输。而HFC网是把原来的有线电视网中的同轴电缆主干部分改换为光纤。如图所示,光纤从头端连接到光纤节点。在光纤节点光信号被转换为电信号。然后通过同轴电缆传送到每个家庭用户。

     四、光纤接入技术

    1、为了更好的上网体验,现在一般采用光纤到户(FTTH),也就是说把光纤一直铺设到用户家庭,在用户家中才把光信号转换成电信号,这样用户可以得到更高的上网速率。

    五、移动互联网接入技术

    1、移动互联网就是将移动通信和互联网二者结合成为一体,是指将互联网的技术、平台、商业模        式与应用与移动通信技术结合并实践的活动的总称。比如4G、5G以及移动终端设备。 

    2、4G即第四代移动电话通信标准,指的是第四代移动通信技术,这种新的网络技术可使电话用户以无线形式实行全方位的虚拟连接。

    3、移动互联网的图形

     ps:1、由于移动终端从一个基站到另一个基站时需要对移动IP地址进行重新配置。(这就是为什么坐高铁时网络信号不好) 

           2、用微信打电话时要通过Internet即图中的IP网络,而直接打电话就不用经过Internet这一网络,直接是基站与基站之间通信。

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空空如也

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常用的接入网技术