网络综合接入（共7篇）
网络综合接入 篇1
1 前言
随着国内互联网行业的发展及信息通信的需求扩大, 大客户专网和大客户专线业务也在近年呈现爆发性增长, 为电信运营商带来了大量并且稳定的收入;而且后续市场前景随着客户的不断增长还有着巨大的发展空间, 从而可继续为电信运营商带来巨大的“钱”景, 因此各运营商将大客户市场作为业务运营必争之地。
在网络应用的不断扩展带来新的客户的同时, 也给运营商网络带来了新的挑战。随着IP业务、数字视频及大客户业务的迅猛增长, 运营商宽带网接入层面临更高的带宽、更大的容量和更好的服务质量的挑战, 网络接入技术也需要不断发展以适应运营商对城域网接入的持续需求, 为此, 近几年来各地电信运营商逐步开始实施接入网络专项改造, 通过采用新的技术和设备来优化网络结构、提升网络性能以及扩充接入带宽, 从而提高大客户接入业务可靠性, 减少网络故障;提高运营维护能力;提升网络带宽和保护能力, 以适应不同客户对网络质量的差异化需求。
烽火科技集团在为国内电信运营商提供主流设备和解决方案的基础上, 针对广电网络的实际应用需求, 因地制宜, 推出了广电大客户接入综合解决方案, 下面比对电信运营商的建设方案做详细阐述。
2 大客户接入分析
随着国家信息化建设的不断发展和深入, 各行业均完成了传统企业到信息化企业的转变。同时随着互联网、电子商务的发展和自身的OA业务需求, 企业专网建设成为企业主要需求之一, 其中以金融行业、电子政务、教育行业、公安行业等行业需求最为迫切。
各行业需求从业务层面看, 主要有语音、视频会议、OA、互联网接入、视频监控、专线互联几种, 从网络层面看, 主要有E1/V.35专线、以太网专线和综合接入专线为主;各行业的业务和接入需求及行业差异见表1。
由此可见, 行业专网和专线建设仍存在较大的行业性差异, 需针对不同行业的接入需求采用不同的技术手段。
3 接入技术分析
对于大客户接入网络, 传统方式多以光纤收发器、协议转换器、PDH光猫、MSTP等主要依托于电信运营商SDH网络而采用的相关接入技术, 随着IP城域网技术、电信级以太网技术、PON技术的发展成熟和相关设备成本的不断降低, PTN、EPON和MSAP等新兴接入技术在电信运营商网络得到了大规模的应用, 下面就上述技术特点和应用模式进行一下简单的介绍和比较。
3.1 PTN技术
PTN技术的发展演进
我国电信运营商的城域网现状是SDH/MSTP、以太网交换机、路由器等多个网络分别承载不同业务、各自维护的局面, 难以满足多业务统一承载和降低运营成本的发展需求。随着城域网IP业务占据主导地位, 城域网需要采用灵活、高效和低成本的分组传送平台来实现全业务统一承载和网络融合, 分组传送网 (PTN) 技术由此应运而生。
为了实现这些目标, PTN需要能够实现TDM业务的支持能力、分组时钟同步、互联互通等。
(1) 在对TDM业务的支持上, 目前一般采用PWE3 (端到端伪线仿真) 的方式 (图1) , 目前TDMPWE3支持非结构化和结构化两种模式, 封装格式支持MPLS格式。
(2) 分组时钟同步需求是3G等分组业务对于组网的客观需求, 时钟同步包括时间同步、频率同步两类。在实现方式上, 目前主要有如下三种:同步以太网、TOP (TimingOverPacket) 方式、IEEE1588V2。
(3) PTN是从传送角度提出的分组承载解决方案。技术可以革命, 网络只能演进。运营商现网是庞大的MSTP网络, MSTP节点已延伸至本地城域的各个角落, PTN网络要考虑与现网MSTP的互通。
基于PTN的应用优势
PTN是一种以分组作为传送单位, 真正实现了内核IP化、接口IP化、承载电信级以太网业务为主, 兼容TDM、ATM等业务的综合传送技术;是IP/MPLS、以太网和传送网三种技术相结合的产物, 具有面向连接的传送特征, 适用于承载电信运营商的无线回传网络、以太网专线、L2VPN以及IPTV等高品质的多媒体数据业务 (图2) 。
PTN技术完美地结合了数据技术与传输技术, 来自数据方面的大容量分组交换/标签交换技术, QoS技术, 来自传送的OAM管理, 50ms保护和同步, 可以使运营商的基础网络设施获得最大的技术优势, 增强未来快速部署新应用的灵活性和降低成本, 同时可以最大程度地利用现有网络, 保护运营商的已有资产。
3.2 EPON技术
EPON技术的发展演进
无源光网络 (PON) 的概念由来已久, 它具有节省光纤资源、对网络协议透明的特点, 在光接入网中扮演着越来越重要的角色。同时, 以太网 (Ethernet) 技术经过二十年的发展, 以其简便实用, 价格低廉的特性, 几乎已经完全统治了局域网, 并在事实上被证明是承载IP数据包的最佳载体。随着IP业务在城域和干线传输中所占的比例不断攀升, 以太网也在通过传输速率、可管理性等方面的改进, 逐渐向接入、城域甚至骨干网上渗透。而以太网与PON的结合, 便产生了以太网无源光网络 (EPON) , 见图3。它同时具备了以太网和PON的优点, 正成为光接入网领域中的热门技术。
EPON系统由局侧OLT (optical lineterminal) 、用户侧ONU (opticalnetwork unit) 及之间的ODN网络 (optical distributionnet work) 组成, ODN主要由分光设备 (POS) 组成, OLT置于中心机房, 是一个多业务平台, 提供面向PON的光纤接口。ONU放在用户设备端附近或与其合为一体, 提供面向用户的多种业务接入。ODN完成光信号功率的分配, 为OLT与ONU之间提供光传输通道。ODN网络包括五个部分:馈线段, 光缆分配点、配线段、光缆接入点和入户段。
E P O N采用单纤波分复用技术 (下行1 4 9 0 n m, 上行1310nm) , 仅需一根主干光纤和一个OLT, 传输距离可达20公里。在ONU侧通过光分路器分送给最多64个用户, 因此可大大降低OLT和主干光纤的成本压力。
EPON目前可以提供上下行对称的1.25Gb/s的带宽上下行均为千兆速率, 下行采用针对不同用户加密广播传输的方式共享带宽, 上行利用时分复用 (TDMA) 共享带宽。高速宽带, 充分满足接入网客户的带宽需求, 并可方便灵活的根据用户需求的变化动态分配带宽, 并且随着以太技术的发展可以升级到10Gb/s。
EPON具有同时传输TDM、IP数据和视频广播的能力, 其中TDM和IP数据采用IEEE 802.3以太网的格式进行传输, 辅以电信级的网管系统, 足以保证传输质量。通过扩展第三个波长 (通常为1550nm) 即可实现视频业务广播传输。
基于EPON的应用优势
EPON系统主要采用P2MP结构形式组网。该结构ONU之间天然隔离, 不会相互影响, 某节点ONU故障不影响其它ONU;同时只需增加ONU数量和少量用户侧光纤即可方便地对系统进行扩容升级, 充分保护运营商的投资。
EPON系统的局端 (OLT) 与用户 (ONU) 之间的ODN网络采用无源分光, 仅有光纤、光分路器等光无源器件, 作为EPON核心技术之一, 无源分光器可以达到免维护、环境适应能力强、工作稳定、不容易损坏等要求;无需租用机房、无需配备电源、无需有源设备维护人员, 因此, 可有效节省建设和运营维护成本。
此外, EPON系统带宽分配时采用DBA (动态带宽分配) 机制, 能在微秒或毫秒级的时间间隔内完成对上行带宽的动态分配。可根据各个ONU设备的业务容量和QOS配置情况, 实时地动态调整带宽分配, 最大限度利用光纤资源。
基于EPON的FTTX技术具有投资成本低、操作和维护简单等优势, 是解决“最后一公里”非常经济有效的宽带接入解决方案。目前, EPON技术已经在国内外得到了大规模的应用, 得到国内外运营商和厂商的支持和认可。
3.3 MSAP技术
MSAP技术的发展演进
随着IP数据业务的迅猛发展, 数据业务迅速成为了运营商电信网的主导业务。而电信运营商传统的SDH网是针对语音业务的发展而建设的, 其不具备IP业务为主的网络所需要的扩展性和灵活性, 然而当前现有网络中话音业务仍然是主要的收入来源, 为了保护已有投资和充分利用SDH所具有的成熟可靠性, 运营商希望能在支持现有TDM业务的基础上, 满足接入层设备宽带化和综合化的需求, 提高对数据业务的支持能力。正是基于这些方面的需求, MSAP (Multi-Service Access Platform) 技术应时而生。
MSAP技术是融合了传统协议转换器技术和MSTP技术的产物, 它既继承了MSAP的SDH血统, 从而可以无缝接入SDH系统, 同时吸取了协转多业务大容量接入的优势, 产品一经应用, 即迅速得到了运营商的青睐, 在大客户接入领域得到了大量的使用。
MSAP设备包括局端、用户端和网元管理系统三个部分, 系统组成参见图4。
MSAP局端设备具备SDH交叉功能, 和用户端设备通过PDH光接口、100BASE-FX接口以及SDH光接口相连。局端设备的线路口可以提供STM-1光接口, SMT-4光接口, GE接口。业务板可以提供PDH光接口, 100BASE-FX接口, 10/100BASE-TX接口, GE接口, E1接口, V.35接口, STM-1光接口。
MSAP用户端设备包括3类:PD H光端机, 光纤收发器和SDH/MSTP光端机。可以提供E1接口, V.35接口和10/100BASE-TX接口的一种或者多种。
网元管理系统负责整个网络中MSAP设备的管理。
MSAP局端设备通过SDH接口STM1/4或以太网接口FE/GE和SDH/MSTP传输网或IP城域网相连, MSAP局端设备通过光纤和用户端设备 (包括PDH光端机、光纤收发器、SDH/MSTP多业务光端机等) 相连, 用户端设备通过E1/V.35或以太网等接口和客户设备相连, 从而实现客户网络设备的连接。
MSAP以传统的SDH/MSTP技术为基础, 采用先进的GFP、VCAT和LCAS等技术, 融合以太网交换技术, 可以实现TDM和以太网等多种业务的综合接入和传输。其框图如图5所示。
MSAP局端设备满足SDH节点的基本功能要求, 具有灵活的交叉连接处理能力, 可以支持业务板到线路板、业务板到业务板以及线路板到业务板交叉连接类型, MSAP局端设备提供低阶通道VC-12级别的虚级连功能和连续级联, 并提供级联条件下的VC-12颗粒的交叉处理能力。
MSAP通过标准的GFP和LACS协议实现对以太网业务的支持, 并且能够实现不同设备厂家之间以太网业务的互通。GFP是指数据信号映射到SDH的通用成帧协议, MSAP设备采用GFP协议封装以太网MAC帧。LACS在虚级联的源和宿的适配功能中提供了控制机制, 能够无损地增加或减少VCG链路容量, 以满足带宽需求方面的应用, 同时也提供了临时删除失效链路成员的能力。
MSAP支持以太网业务的透传功能。以太网业务透传功能是指来自以太网接口的数据帧不经过2层交换, 直接进行协议封装和速率适配后, 映射到SDH的虚容器 (VC) 中, 然后通过SDH节点进行点到点传送。MSAP透传功能可以实现传输链路带宽的可配置;可以保证以太网业务的透明性, 包括以太网MAC帧、VLAN标记等的透明传送;可以通过采用VC通道的虚级联映射或者连续级联来保证数据帧在传输过程中的完整性。
基于MSAP的应用优势
MSAP作为多业务接入平台, 上行能提供STM-1/STM-4上行及GE业务的接入, 下行可实现以太网、E1、V.35、语音、STM-1等多种业务的接入, 实现接入层面的统一。同时, MSAP技术能提供统一的网管平台, 实现接入层设备的统一网管。MSAP主要采用星形拓扑, 可以为每个客户单独使用一路光纤, 增强业务接口/带宽的需求, 通过更换远端设备或增加局端设备即可解决客户业务变更要求, 提高了接入业务的可靠性和以太网业务的互通性, 满足未来网络发展的需要。MSAP作为一种综合的多业务接入设备, 能做到业务、技术、管理和性价比的良好融合, 是目前宽带接入层组网的优选方案。
3.4 三种接入技术对比
PTN、EPON、MSAP技术组网性能比较如表2所示。
4 广电大客户专线解决方案
烽火提出的广电大客户接入解决方案 (图6) , 能够提供包括PTN、EPON和MSAP的全方位接入服务, 可针对同行业客户的不同需求, 提供全面的接入解决方案:PTN可为用户提供大管道的业务承载和电信级 (50ms) 业务保护、端到端的OAM、灵活的业务控制和QoS等级提供差异化的客户服务;EPON可为用户提供带宽灵活、低成本的接入;MSAP可为客户提供统一的业务接入技术, 拥有高安全稳定的SDH/以太网双核心, 确保支行多样化的业务承载和网点接入的可扩展性, 为用户提供优质服务。
5 总结
随着国家三网融合方案的出台, 广电正从传统的广播视频业务提供商转换为全业务提供商, 为广电提供新的发展机遇的同时也带来了新的挑战。未来广电在保持自身视频业务优势的同时, 也必须进军电信运营商占据优势的大客户专网和接入领域进行发展, 才能够保障竞争力和持续发展能力。故而目前各地广电网络都开始了IP城域网的建设以满足未来广电在三网融合时代业务发展和运营的需求。而对于在城域网建设领域刚刚起步的广电网络来说, 只有结合自身的业务和网络特点, 通过借鉴电信运营商的建网思路, 借助先进的网络技术, 规避电信运营商前期发展过程的失误, 从而节省时间和投入, 做到后发先至。烽火广电大客户接入方案作为一个完整的解决方案, 可以为广电大客户业务发展和网络建设提供一定的借鉴作用, 同过吸取多种解决方案的优势, 助力广电网络的建设提升一个新的台阶。
摘要：本文根据烽火提供的广电大客户接入综合接入方案, 针对目前各运营商激烈争夺的大客户接入市场情况, 对目前电信运营商市场中大客户接入的市场特点、主流技术进行了详细的分析, 对广电网络在大客户专网建设的规划和实践上有很大的参考意义。
关键词：大客户接入,PTN,MSAP,EPON,多业务接入,QoS
网络综合接入 篇2
随着全球通信技术的迅猛发展,基于地面网络的通信技术越来越不能满足用户大量的通信业务需求。由于卫星通信网络能够实现全球覆盖、灵活性好,能够为用户提供更宽的带宽以保证高速率的信息传输等优点,使得卫星通信网络成为发展的必然。低轨卫星的轨道高度比较低,信号的传播路径也比较短,传播过程中的信息损耗以及时延都比较小,可以更好地传输实时性业务,为实现个人通信提供了有利条件[1,2,3]。
由于低轨卫星的数目较多,多星覆盖率较高,用户终端可能被多颗卫星同时覆盖。比如全球星系统,双星覆盖率超过80%,双星以上的覆盖率也超过50%。在低轨卫星通信网络中,必须考虑呼叫接入问题,不仅包括新用户在本小区内建立新连接所涉及的呼叫接入,还包括相邻小区内切换过来的那部分呼叫请求的接入[4]。针对以上两种情况,需要对低轨卫星通信网络的接入算法进行研究。
1 现有的低轨卫星通信网络接入算法
针对低轨卫星通信网络的接入问题,很多文献都提出了相应的接入算法,包括最短距离接入算法、最长覆盖时间接入算法[5]、负载均衡接入算法、综合加权接入算法[6]。其中综合加权接入算法,对仰角、卫星覆盖时间、卫星空闲信道数进行了综合考虑,这也是目前应用比较多的接入算法。
1) 最短距离接入算法:
在该算法中,用户终端在任何时候都选择距离用户最近的卫星进行接入。这种算法相对比较简单,但是没有考虑大气中无线信号的传播情况以及无线链路中阴影效应等影响,因此这种算法的接入性能不佳,实用性不强。
2) 最长覆盖时间接入算法:
用户终端在任何时候都选择对其覆盖时间最长的卫星接入。这种算法能够最大程度地减少系统切换请求到达率,可以获得较低的强制中断率,但对于呼叫时间较短的用户,这种方案选择的卫星信号不是最好的。
3) 负载均衡接入算法:
该算法要求用户终端在任何情况下都选择空闲信道数最多的卫星进行接入,这样能够防止部分卫星过载,使整个卫星网络的负载趋于平衡,但该算法相对比较单一,同样没有考虑无线链路的通信质量状况。
4) 综合加权接入算法:
该算法综合考虑了仰角、覆盖时间、空闲信道数因素,其中覆盖时间和空闲信道数采用线性加权,仰角采用非线性加权。本文将这种算法称之为原始综合加权接入算法。计算公式为
式中:Ct代表目标性能函数;α代表卫星覆盖用户的时间加权系数;β代表卫星对用户仰角的加权系数;γ代表卫星的空闲信道加权系数,且α=β=γ=1;Tover为覆盖时间;Tmax为系统最大单星覆盖时间;θmin为系统的最小仰角;θ为系统仰角;Cfree为用户实时监测到的卫星剩余空闲信道数;Call为单颗卫星信道总数。该算法通过仰角因素来衡量无线链路实际的通信质量状况是不够的,虽然理论上尽可能选择仰角大的卫星接入,但在实际情况中由于无线链路阴影效应等影响,空间集合上仰角大的卫星并不一定能提供最好的通信质量,而且当仰角趋近最小时,卫星信道会出现严重恶化。
基于此,本文重点考虑无线链路的通信质量状况,将卫星覆盖时间、卫星空闲信道数、卫星接收信号的信噪比进行加权,提出了改进的综合加权接入算法。
2 改进的综合加权接入算法
在用户终端与低轨卫星通信网络接入时,无线链路的通信质量非常重要[7],而接收信号的信噪比真正反映了无线链路的通信质量状况,信噪比大则链路质量好。本文提出的改进的综合加权接入算法,既保留了最长覆盖时间接入算法的优点,又保证了接入时基本的链路通信质量,同时还尽量使空间的通信业务量趋于均衡,避免了呼叫繁忙的部分卫星过载。
2.1 改进的综合加权接入算法
在低轨卫星通信网络的改进综合加权接入算法中,可以根据算法中涉及的参数来计算卫星的优先级。覆盖时间、空闲信道以及接收信号的信噪比均采用线性加权。现设定其目标函数为
式中:μ代表卫星接收信号信噪比的加权系数;S代表用户实时监测到的接收信号的信噪比,Smin代表信噪比阈值,Smax代表信噪比的最大值,且满足Tover≤Tmax,Cfree≤Call,S≥Smin,C≥Cmin。
约束条件中S≥Smin是基本通信质量的保证,C≥Cmin是卫星有剩余空闲信道的保证。在满足约束条件的前提下,若用户实时监测接收到的卫星覆盖时间Tover越大,卫星接收信号的信噪比S越大,卫星剩余空闲信道数Cfree越多,则性能测度函数值越大。性能函数值越大,表明用户实时监测接收到的卫星覆盖时间、通信无线链路质量和卫星负荷这3个因素综合性能越好。加权系数调整使该策略更具灵活性,系统可以根据加权系数的调整从而使系统的接入性能达到更优。
2.2 参数的计算
设星座系统轨道倾角为i,轨道高度为h,S为卫星的星下点,M是地面用户节点,σ是卫星对地面的最大覆盖地心角,φ是卫星的最大半视角,则某时刻卫星对地面的覆盖区是以卫星与地心O的连线为轴线、半径等于地球半径R、球面角等于2σ的球帽区。设卫星在任一时刻t(t>0)的星下点经度纬度(λs,ψs),地面用户m的经纬度为(λm,ψm),则用户与地心O、星下点S的地心角γ满足
用户被该卫星覆盖的时间Tover近似为
式中:V是卫星相对于地球的运动速度。
对于每颗卫星总的信道数以及剩余信道数可以进行实时的检测。
在对信噪比进行计算时,用户终端为发射端,卫星为接收端,设地球站有效全向辐射功率为EIRP,链路的传播损耗为LU,卫星转发器接收天线的增益为GRS,则卫星转发器接收机输入端的载噪比[8]为
式中:Ts为卫星转发器输入端等效噪声温度,BS为卫星转发器接收机带宽,k为常数,这些都是已知量。
根据载噪比和信噪比的关系
可以得出信噪比为
式中:R为比特传输速率;B为接收系统的等效带宽。
3 仿真实现和结果分析
参照典型的低轨卫星系统-Globalstar系统参数对改进的综合加权接入算法进行系统仿真分析,并与综合加权接入算法进行了比较。具体的仿真参数包括8个轨道平面,每个平面上有6颗卫星,轨道的高度为1 414 km,倾度52°,相邻轨道卫星相位差为7.5°,每颗卫星240个信道,Cmin=1,Cmax=240,建立全球非均匀用户呼叫模型,呼叫到达率均服从泊松分布,通话时间服从负指数分布,仿真过程记录了新呼叫阻塞率和强制中断率随呼叫到达率的变化关系。
由于误码率越小,信噪比越大。因此,卫星接收前端的信噪比采用误码率来衡量,仿真时设定误码率阈值为1×10-6。本文采用BPSK调制方式时,误码率Pe与信噪比的关系为
定义新呼叫阻塞概率Pb,强制中断概率Pth,其中Pb是指一个新发起的呼叫请求无法接入到卫星通信网络的概率,Pth是指已经成功接入卫星通信网络的呼叫在通话过程中发生通信中断的概率[9,10],表示为
Pb=未接入的新呼叫数/系统总的新呼叫数 (9)
Pth=通信中断呼叫数/系统接入的总呼叫数 (10)
图1反映了新呼叫阻塞率与呼叫到达率变化的关系。仿真时选取5个参考点,业务量从每秒5个呼叫到每秒25个呼叫。
从图1可以看出随着呼叫到达率的增加,改进的综合加权接入算法在性能上要优于原始综合加权接入算法。当呼叫到达率低于10个/s时,由于新呼叫数目比较少,系统的负载也相对较轻,到达的每个呼叫基本上都能够接入到系统网络中,因而两种算法的新呼叫阻塞率都很低,随着呼叫到达率的进一步增加,两种算法的新呼叫阻塞率也呈现递增的趋势,这是因为系统的容量有限,系统将无法提供额外的空闲信道满足多余的新呼叫接入。由于原始综合加权接入算法考虑的仰角因素并不能真正反映无线链路的通信质量,而改进的综合加权接入算法考虑了信噪比因素,真正保证了无线链路的通信质量,可以为用户实时监测卫星接收信号的信噪比,即使卫星空闲信道数有限,但确保了呼叫的建立,增加了用户接入卫星的概率,因而新呼叫阻塞率降低。
图2反映了强制中断率和呼叫到达率的变化关系。
从图2可以看出,当呼叫到达率低于10个/s时,系统的强制中断率非常低,这意味着成功接入到卫星网络的呼叫没有发生通话的中断,由于切换所造成的呼叫请求也相对较少。随着呼叫到达数目的不断增加,发生切换的概率也不断增大,切换过来的部分呼叫将继续选择合适的卫星接入,在信道资源有限的前提下,强制中断率必然随之增大。相比于原始的综合加权算法,改进的综合加权接入算法的强制中断率得到了明显的改善,这是因为改进的加权算法满足卫星的信噪比不小于信噪比阈值,保证用户的基本通信质量,强制中断率也相应降低。
4 结束语
本文将卫星覆盖时间、卫星空闲信道数以及卫星接收信号的信噪比进行了综合考虑,提出了一种改进的综合加权接入算法,对低轨卫星通信网络的新呼叫阻塞率和强制中断率进行了仿真分析,从仿真结果来看,改进的综合加权接入算法相比于原始的综合加权接入算法,新呼叫阻塞率、强制中断率都得到了明显的改善,通过适当的调整加权系数的值可以满足系统的不同需求,用户终端接入低轨卫星通信网络的有效性与可靠性得到有效提升。因此改进的综合加权接入算法既保留了原始的综合加权接入算法的优点,又保证了基本的无线链路通信质量,具有现实意义。
摘要：针对用户终端有效与可靠接入低轨卫星通信网络的需求,基于现有的接入算法,综合考虑了卫星对用户终端的覆盖时间、卫星空闲信道数以及卫星接收信号的信噪比因素,提出了一种改进的综合加权接入算法,对该算法的目标函数和参数进行了设计与计算。仿真结果表明,采用改进的综合加权接入算法,新呼叫阻塞率和强制中断率等性能都得到了明显的改善。
关键词：低轨卫星通信网络,加权,接入算法,新呼叫阻塞率,强制中断率
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网络综合接入 篇3
本地光缆网是综合承载所有业务的基础资源。本地光缆网可分为核心层、汇聚层、接入主干层、配线层。核心汇聚层光缆结构较为稳定, 需求量也较平缓。配线层光缆与业务网密切相关, 紧跟各类业务的发展方向。接入主干光缆需要汇集配线层光缆业务上传至核心汇聚层, 因此接入主干光缆的建设在整个光缆网中起着承上启下的作用, 是光缆网建设的重中之重。通过接入主干光缆网建设, 可以实现业务快速响应, 提升市场竞争力, 缩短末端业务接入距离, 降低经济成本。
2 现行主流接入主干光缆建设模式
目前本地接入主干光缆大多是从汇聚节点出局通过多个光交成环建设。以144 芯光交环为例。光缆环网纤芯分配:24 芯共享纤芯, 每个光交24 芯独享纤芯, 此外预留24 芯。末端业务接入方式 (如图1 中箭头所示) :末端业务就近接入光交, 通过光交独享纤芯接入汇聚机房。各光交独享纤芯也可根据周边业务分布情况灵活分配。光缆环网示意图、纤芯分配配配及及及业业业务务务接接接入入入方方方式式式如如如图图图111 所所所示示示。。。
该方式网络结构简单清晰, 业务流向统一, 维护方便, 但对接入主干光缆纤芯需求量很大, 同时对汇聚机房设备能力容量等需求较高, 前期规划时需要考虑未来几年业务发展, 进行纤芯容量、设备能力预留。但因业务网发展变化难以准确预测, 后续可能出现部分光交纤芯用完、业务无法就近接入的情况。
3 综合业务接入点的接入主干光缆建设模式
随着各业务网迅速发展, 移动深度覆盖, 宽带广覆盖, IPTV发展提上实施议程, 对现有接入主干光缆网的冲击越来越大。如果按照原模式 (围绕汇聚节点建设主干光交环) 开展建设, 则很难准确预测业务发展变化;同时, 大量接入主干光缆建设占用管道资源, 加剧了管道资源紧张状况。为此, 运营商提出了综合业务接入区、综合业务接入点概念, 通过综合业务接入点进行业务收敛, 既减少接入主干光缆资源占用, 同时降低汇聚节点设备压力。
综合业务接入区主要是根据用户分布、业务类型、接入方式, 对服务公众用户宽带、商企客户、移动基站等综合业务接入的区域进行划分。单个综合业务接入区内, 可根据用户分布、业务类型、接入方式设置若干个综合业务接入点, 作为汇聚节点和末端接入点之间的衔接节点, 主要进行小范围业务收敛。综合业务接入点的选择应充分考虑机房位置、机房空间、机房配套如电源等, 此外管道光缆资源也是重要因素。
在综合业务接入点确定的情况下, 接入主干光缆建设原则如下:
接入主干光缆应以汇聚节点/ 综合业务接入点为中心, 面向业务接入, 进行光交节点布局和路由规划, 网络结构以环形为主。一级接入主干光缆承担区域内业务接入的主要功能, 并沟通汇聚节点与综合业务接入点;以汇聚节点为中心建设一级接入主干光缆环时, 应与综合业务接入点紧密衔接。
一级接入主干光缆的建设主要有两种模式:利旧现有接入主干光缆环;多个综合业务接入点组建新接入主干光缆环网。如图2 所示。
(1) 模式一:利旧接入主干光缆环
在充分利旧现有接入主干光缆 (围绕汇聚节点建设的主干光交环) 的基础上, 通过补充综合业务接入节点到光交的接入主干光缆, 逐步完善综合接入节点到汇聚机房的光缆, 实现综合业务接入点纳入主干光交环。该模式适用于城区等已经围绕汇聚节点建设有主干光交环的场景, 既能充分利用现有接入主干光缆资源, 又能提升接入主干光缆资源可用性。
该模式下, 光交纤芯分配不变, 沿用原有分配方式 (24 芯共享纤芯, 每个光交24 芯独享纤芯) , 每个综合业务接入点光缆所有纤芯均进行成端, 便于业务灵活接入。末端业务接入方式 (如图3 中箭头所示) :业务可通过就近光交接入, 利用光交独享纤芯就近接入综合业务无接入点内设备;综合业务接入点附近末端业务可就近接入综合业务接入点内设备, 这样可有效减少光交及综合业务接入点至汇聚机房的光缆纤芯占用, 节约光缆资源。纤芯分配及业务接入方式如图3 所示。
(2) 模式二:多个综合业务接入点组建新接入主干光缆环网
根据综合业务接入点位置布局, 选择位置相近、光缆路由合理的多个综合业务接入点, 围绕汇聚节点新建接入主干光缆环 (图4) , 每个综合业务接入点光缆所有纤芯均进行成端, 所有末端业务均就近接入综合业务接入点 (如图4 中箭头所示) 。该模式适用于新城区等尚未大规模建设的接入主干光缆场景。
此外, 近期各业务网发展变化较大, 尤其是LTE业务的广覆盖、深覆盖对纤芯资源的需求量巨大, 而且敷设基站至一级光交或者综合业务接入点光缆工期长、投资大, 较难满足快速开站要求。鉴于此, 建议在上述接入主干光缆模式下建设二级接入主干光缆, 末端业务就近接入二级光交, 然后通过一级光交接入综合业务接入点, 或者是通过二级光交直接接入综合业务接入点 (如图5 中箭头所示) 。二级接入主干光缆的建设适用于业务密度比较大的局部区域。
二级接入主干光缆环主要由光交组成。二级光交安装位置应尽量靠近用户, 主要安装在密集住宅小区或大型商务楼宇内、工业区旁及商业 (办公) 密集区域。二级光交容量建议为576 芯、288 芯两种。二级光交内为分光器预留安装空间。
二级光交至一级光交光缆的容量:576 芯二级光交至一级光交建议选择48 芯光缆, 288 芯二级光交至一级光交建议选择24 芯光缆。
二级接入主干光缆建设场景主要分两种:二级光交选择不同路由以环网形式连接到不同的一级光交/综合业务接入点或同一光交/ 综合业务接入点, 该场景适用于安全级别较高业务;二级光交以链路连接至一级光交/ 综合业务接入点, 该场景适用于安全性要求一般客户。如图5 所示。
4 结束语
网络接入技术 篇4
网络接入初始阶段的接入手段以传统的窄带或“准宽带” (2M以下) 方式为主, 主要有两种类型:
a.拨号接入方式
使用56K调制解调器通过公共电话网 (PSTN) 拨号, 通常上行和下行速率依据线路状态自动适配调整为28.8K、33.6K、45K等;
使用ISDN终端适配器 (TA) 通过ISDN (2B+D) 网络拨号, 如果指定使用一个B通道, 则达到64K速率, 如果用2B通道, 可达到128K速率。
b.专线接入方式
o DDN专线, 速率为64K～2M.其租用价格只有单位用户才能承受得起。
近年来陆续开发出一系列的以面向家庭用户为主的宽带网络接入技术, 较有代表性的包括:
1 DSL (Digital Subscriber Loop)
数字用户环路DSL是基于普通铜线 (包括电话线) 进行高速数据传输的技术, 因此对于充分利用现有覆盖千家万户的电信线路有很实际的意义。DSL经常被表达为x DSL, 因为DSL技术是一个“家族”, 其中x=A/H/S/C/I/V/RA等。x DSL比PSTN上的传统Modem更加高速, 同时也更加复杂。有趣的是, x DSL同样基于公共电话网或有线电视网, 当然不排斥在很多情况下可以进行点到点的专线传输。于是有这样的问题就不奇怪了:为什么普通Modem只能跑到56Kbps以下, 而x DSL却能够到几兆?如果这样的话, 为什么普通Modem还有存在和发展的必要?原因主要有两个:
a.x DSL只是利用PSTN或CATV的用户环路, 而不是整个网络, 采用x DSL技术调制的数据信号实际上是在原有话音或视频线路上叠加传输的, 在电信局和用户端分别进行合成和分解, 为此, 需要配置相应的局端设备, 而普通Modem的应用则几乎与电信网络无关, 因而比较方便、灵活;
b.传输距离愈长, 信号衰减愈大, 愈不适合高速传输, 这是放之四海而皆准的真理, 故x D-SL只能工作在用户环路上, 由于距离有限, 就可能提升传输速率;x DSL采用了不同于普通Modem的V.32、V.34、V.90等标准, 而运用先进的2B1Q、QAM、CAP (Carrierless Amplitude and Phase Modulation) 、DMT (Discrete Multi-Tone) 等调制解调技术, 虽然在互通性上要打上一个问号, 但由于通信速率大幅度提高, 因此还是值得的。在没有条件铺设光纤时, 运用x DSL技术很容易做到几公里范围内的高速网络互连。
2 CM (Cable Modem)
Cable Modem自然是适用于同轴电缆 (Cable) 传输体系的调制解调器, 它与普通的调制解调器有联系、也有区别。它们的共同点都是试图在模拟信道上传输数字信号, 因此都以Modem命名。而Cable Modem主要面向有线电视网, 即所谓的CATV/HFC网络, 传输速率可达几兆到几百兆。这里, 传输介质的区别不仅仅是双绞线和电缆的简单差异, 我们注意到, 普通Modem的传输是点对点进行的, 换言之, 一对通信的Modem“独占”了一条线路, 而Cable Modem而无法得到这样的“待遇”。在CATV网络上, 用户端的电缆系统是“共享”同一频率空间的。而且, 大多数的频段已经被分配给有线电视的各个频道, Cable Modem只能选取特定的“空闲”频段传输信息。在信号叠加以发送数据以及信号提取以接收数据的过程中, 不能影响有线电视的节目传送。
3 E/FE (Ethernet/FastEthernet)
以太网Ethernet和快速以太网Fast Ethernet并不是新鲜的网络技术, 但以太网技术在宽带接入网络中的应用还是近一、两年的事情, 而且还有愈演愈烈之势。
宽带网络运营商通常采用光纤到大楼 (Fiber to the Building, 简称FTTB) 并在楼内铺设非屏蔽双绞线 (UTPS) 的方祛构造接入网络, 与企业建设局域网型的内部网络没什么差别。广告宣传中所谓FTTB+LAN方式即属于此列。
4 LRE (Long Reach Ethernet)
长距离传输以太网LRE技术是DSL技术和以太网的综合, 又被称为Ethernet over DSL, 即在DSL线路上传输以太网。这种技术既保持了以太网技术价廉物美的特性, 也解决了以太网在普通铜线对上无法传输或传送不远的缺陷, 这样就可以充分利用现有电话线资源, 是对以太网接入技术的一种很好的补充。目前, 韩国、台湾等国家和地区大量采用这种技术手段, 据报道收效相当显著。
5 WLAN (Wireless LAN)
无线局域网WLAN显然在所有宽带网络接入技术中十分出色, 它采用IEEE的802.11b比标准, 能够提供高达11M带宽的无线以太网传输———又是无线接入、又是宽带网络、又是我们熟悉的以太网, 实在太吸引人了。不过, WLAN的设备目前还比较昂贵, 技术相对稚嫩, 大面积推广有一定难度。
6 电力线通信 (Power Line Communica-tion)
电力线通信技术简称为PLC技术, 是利用配电网低压线路传输高速数据、话音、图像等多媒体业务信号的一种通信方式。因为它具有无需新线、覆盖范围广、连接方便的显著特点, 被认为是提供“最后一公里”解决方案最具竞争力的技术之一。其接入方法十分简单, 用户通过特定的PLC Modem联结到户内电源插座, 通过电力线进行互连或者接入相应的PLC主控设备, 然后连接到网络。用户只需装设一台PLC-Modem, 不用拨号, 就能在线地接收和发送Internet信息。
除了以上介绍的技术外, 还有不少宽带网络接入技术也有足够的“亮度”, 可以照耀宽带网络的前程:B-ISDN/ATM、LMDS/MMDS、PON (EPON/APON) 、Home PNA、VSAT、3DDS、Blue Tooth (蓝牙) 等。由于各种接入技术都有各自的优劣势, 在实际应用中对各种技术的判断和采用需要从多个方面进行全面综台分析:满足需求、技术成熟、建网成本、环境适应能力、通信质量、用户接受程度、发展潜力等, 在最终某项技术一统天下之前相当的一段时期内, 接入网将会是一个多元、互补的局面。总之, 无论采用何种接入技术, 只有最大程度地满足用户的需求, 才能有效占领市场。
摘要：计算机网络技术可以说是当前业界最为热门的技术之一, 随着骨干网速度的快速提升, 接入技术也有了很大的发展。综述了网络接入技术的发展变化。
综合接入网技术设计研究 篇5
Litespan1540接入网技术主要经历了三个发展阶段。第一阶段是基于ATM结构的纯窄带网络,网络结构采用点到点的星形结构,主要节点的功能是代替老交换机,提供交换机的部分功能,也提供少量的ISDN功能,功能比较单一。第二个发展阶段是基于DSL的光纤铜缆混合网络,网络结构也可以采用环状结构,实现点到多点的连接方式,同时提供宽带和窄带业务的接入,主要的接入技术有ADSL、VDSL、SDH/PDH、EPON和以太网接入技术。第三阶段是基于宽带化、IP化的多业务多技术融合。随着核心网技术的飞速发展及三网融合概念的提出,利用一套接入平台实现不同技术的应用,尽最大可能地提高传输带宽并实现向全光网络平滑过渡。
2. Litespan1540采用的主要技术和特点
2.1 灵活多变的网络拓扑结构和MLS设计
Litespan1540可以采用多种网络拓扑结构,支持星形、环形、树形及混合形等。在硬件设计上采用MLS(Multiservice Line Shelf)多业务线路机框结构和总线设计思路。各种线路板卡都有固定的通用插槽,可以根据业务的需要灵活配置,既可以配置成窄带型,也可以配置成宽带型或宽窄带混合型,即插即用非常方便,可以快速提供新业务。多个MLS可以级联,支持大容量的用户接入,具有强大的扩容能力。
2.2 NLC、IQ、Server Bus三总线设计构成开放系统
Litespan1540使用的板卡种类主要分为以下几种:窄/宽带控制板卡、窄/宽带线路卡、服务器卡、传输卡、测试卡以及各种辅助卡(如告警卡、铃流卡、连接卡等)。由于采用总线结构这种先进的设计思路,各种板卡是通过各自的接口挂接在相应的总线之上。这就给整个系统设计带来了很大便利,可以把整个系统分割成实现各个功能的独立模块进行分别设计,最后通过标准接口整合成一个系统。Litespan1540的每块主要板卡都由独立电源和CPU处理器构成,形成一个智能单元,很多计算机设计的成功经验可以移植到Litespan1540的设计中来,保证了Litespan1540系统设计的开放性。随着通信技术的不断发展,它的功能必将越来越强大。
3. 总线性能和相关技术
3.1 NLC窄带总线
Litespan1540 MLS提供两个固定位置的NEHC窄带控制卡插槽,系统正常工作时只有一块NEHC处于工作状态,另外一块处于待机状态。每块NEHC都通过NLC总线连接到所有的NB Line Card(窄带线路卡)。
NLC窄带总线由以下几部分组成:
(1)6ⅹ8.64=51.84 Mbps Downstream Date Bus(下行数据总线)6路串行线路从每块NEHC到所有线路卡,每条线路传输频率为8.64MHz。
(2)6ⅹ8.64=51.84 Mbps Upstream Date Bus(上行数据总线)从所有线路卡到每块NEHC,每条线路传输频率为8.64MHz。
(3)8.64 MHz参考时钟,从每块NEHC到所有线路卡,它是NLC比特速率的参考时钟。为了避免单一信号的扰动,每块NEHC提供10路8.64 MHz分发时钟,每个时钟提供给2块线路卡。
(4)8 KHz的帧同步信号,从每块NEHC到所有线路卡。为了保护的原因,每块NEHC到所有线路卡都提供帧同步信号,以点到多点的方式分发到MLS机框的背板。数据总线采用了GTLP(Gunning Transceiver Logic Plus)信号技术,使得信号质量得到较大改善,并同时减小了机框功率和电磁干扰(EMI)。GTLP驱动电路采用集电极开路外接上拉电阻。如图1。
数据下行时,上拉电阻可以选择连接至3.3V、2.5V或1.5V。3.3V和2.5V选择考虑了兼容早期采用TTL电平的NB窄带线路卡,并适当减少功耗,上行数据线则将上拉电阻连接至1.5V。
3.2 窄带控制器NEHC
从窄带控制器NEHC在系统中的位置来看,它是连接窄带线路卡和传输卡的桥梁:一方面,它通过NLC总线从窄带线路卡获取上行数据或发送下传数据给窄带线路卡;另一方面,它通过传输卡进行发送或接收数据。根据NEHC的实际运用环境,NEHC设计主要包含它与传输卡之间接口设计和控制电路的设计,实现各种管理功能,如所有板卡的识别和监控、协议的处理和转换、Q3网管接口等。
目前设计的NEHC窄带控制器支持SDH/PDH的应用和E1传输功能,并可提供面向LE侧的V5.X接口和面向NLC的VA接口的HDLC控制功能。
3.3 窄带线路卡ATLCE
窄带线路卡ATLCE通过LCIA3接口连接到NLC总线,上行时,来自30路语音的模拟信号经滤波、增益调整后到达对应的VINITIC芯片,经A/D转化为8比特的数字信号后,采用时分复用技术在窄带控制器NEHC的控制下插入到810个可用的NLC帧对应的时隙中。下行时正好相反,无论上行还是下行,同一个终端对应的时隙都是固定不变的。
ATLCE除了提供30路POTS的基本功能外,还提供一定的软件和硬件的测试功能。每块ATLCE板上都有DC/DC直流转换器,MLS背板上的-48V电压经转换后提供ATLCE各部分工作所需电压。这样当板卡电源发生故障时可将影响范围缩至最小。
3.4 IQ宽带总线
对于低群路容量的宽带应用,Litespan1540提供一条2×155.64Mbps的双向ATM总线,总线连接到宽带控制板和所有的通用线路卡插槽,构成点到多点的连接。IQ总线主要定义了以下一些信号线:数据线、时钟信号线、信元同步信号线、访问权限控制线等。ATM是一种传输模式,在这一模式中,信息被组织成信元,因包含来自某用户信息的各个信元不需要周期性出现,所以叫异步传输模式。ATM技术是一种非常成熟的传输技术,兼具了分组交换灵活和电路交换实时的优点。ATM技术能保证用户对数据传输服务的质量Qo S(Quality of Service)。在早期的Litespan1540系统中,几乎所有型号的宽带用户线路卡ATLC和宽带控制器(AANC、AICC等)都是基于这种传输模式设计的。但随着三网合一概念的提出,ATM传输模式的应用正在慢慢淡出接入网,以太网技术得到了飞速发展,网络正逐步走向宽带化和IP化。由于Litespan1540设计技术的开放性,只要对MLS多业务机框的背板设计作很小一些改动,就能开发出兼容性好且性能优越的新型号板卡,实现产品的更新换代。
3.5 宽带线路卡设计技术
最新设计的EFLCA/B用户宽带线路卡采用了英特尔IXP2350网络处理器和Broadcom BCM6411、BCM6421芯片,实现了吉比特以太网接口。原理框图如图2。
EFLC有两种版本EFLCA和EFLCB,EFLCB带有POTS分离器子板,而EFLCA则不带。
POTS分离器主要起低通滤波作用,将语音信号分离传送到传统语音交换网络。EFLCA/B主要的功能可以分为两个部分:数据连接部分实现24路ADSL用户线路到宽带控制板GEBC的GE口的双向连接。数据处理部分实现数据的封装和解封装以及流量控制和Qo S。上行方向,将ATM信元封装成以太网包,下行方向则相反。
在EFLCA/B的设计中,以太网的接口采用了TBI(Ten Bit Interface)标准,ATM信元不经过背板直接在线卡内经Utopia Level 2到GE口,实现了ATM信元和以太包的相互转换。采用TBI标准的优点是可以减少控制线数量,有利于线路板和背板布线。
整块线卡比较有特色的设计是:采用CPLD逻辑可编程芯片来实现大部分控制和接口功能,具体如下:
复位寄存器和相关逻辑;
中断逻辑设置与配置;
宽带控制板工作/待机检测;
窄带控制板8K同步时钟产生和分发;
GE SerDes(串并转换)控制和状态检测;
Little Endian/Big Endian转换地址翻译。
在线路卡插槽上设计了Disable line/Card Presence线路,用于板卡的硬件复位和在线检测,控制板通过测试这条线上的电平就能区分这插槽上的是宽带卡还窄带卡或是空槽:电平小于1.0V时为宽带卡,大于1.8V时为窄带卡,大于1.0V且小于1.8V则判定是空槽位。
每个插槽在背板都定义了一个5 Bit的识别地址,每位接地表示“0”,开路表示“1”。一共可以定义32个槽位。线卡的每一路用户的物理地址是唯一的,在线路板卡申请获得优先权时,首先采样IQ总线得到总线上的槽位识别码,然后和它自己的槽位识别码进行比较,如果发现自己的优先级别低就撤回申请,否则它就获得优先权,并把它的槽位识别码取反后发送到IQ总线。通过给每个用户分配不同的优先级别即总线仲裁机制实现每路用户的差异化服务。
3.6 宽带控制器GEBC
限于篇幅有限,只对宽带控制卡作一些简单介绍。Litespan1540现在主要有两种类型的宽带控制卡,早期的宽带控制卡是基于ATM传输模式设计的,提供网络侧4×2Mbit/s的IMA接口或者VC-4虚容器中ATM信元的直接STM-1传输。最新设计的宽带控制卡GEBC是基于IP传输模式的,并且兼容IEEE802.3、IEEE802.3u、IEEE802.3z/ab、IEEE802.3x标准。总的来说,GEBC包含了NT和LANX两部分,NT部分实现XDSL以及ATM到IP的转换功能,LANX部分实现数据通道的交换功能。GEBC向网络侧提供4个GE口,2个SFP吉比特光口及Auto-MDIX RJ45自适应端口。
4. 总结
以上从Litespan1540多功能机框MLS的总线结构出发,分析了几种基于总线设计线卡的关键技术。从中可以看到这种分布式的设计方案无疑是成功的,每个功能单元设计的独立性很强。但也可以看出,它的宽带总线是基于ATM的,随着网络的IP化,ATM被市场逐渐淡化。为了考虑新产品的兼容性,机框背板线路需要改动,这对于新的系统是没有影响的。从新的宽带线路卡EFLCA/B的设计中,我们可以看出,ATM到IP的转换是在板内完成的,这样EFLCA/B就不能与早期的宽带线路卡通用。以下提出一些我个人的改进思路,解决方案是可以再设计一种宽带控制卡,提供ATM到IP的功能,或在宽带线路卡上提供到背板的ATM接口。也可以将宽窄带控制卡合并,且设计时考虑兼容性,在背板上同时提供ATM和以太网两种接口,这样既可以增强机框的通用性,也能增加机框板卡容量,为以后设计出更强功能的宽带线卡做好硬件上的准备。
摘要：接入网技术的快速发展以及用户需求的多样化,使得接入网在规模和结构上向多协议多平台演化。如何充分利用现有网络资源,改善网络性能并不断适应多变的外部环境是通信企业提升竞争力的有效手段。从接入网技术层面阐述了Litespan1540接入网关如何实现多功能、多业务综合接入以及所用到的关键技术。
关键词：异步传输模式,多业务线路机框,窄带总线,宽带总线,服务总线,GTLP逻辑电平
参考文献
[1]张中荃.接入网技术[M].北京:人民邮电出版社,2003.
[2]李雪松,傅珂等.接入网技术与设计应用[M].北京:北京邮电大学出版社,2009.
网络综合接入 篇6
关键词：以太网无源光网络,光线路终端,光网络单元
PON网络已经成为了一种较为先进的网络技术, 从技术的角度来分析, 由于以太网已经成为事实上的局域网标准, 而EPON技术在高效承载以太网业务、完善支持组播业务、多业务支持等方面, 都有独特的优势, 因而在近几年得到快速发展, 尤其是在光纤到户工程中得到了广泛的应用。本文主要对PON网络下的多业务接入系统及接入方法展开研究。
一、基于EPON的多业务接入
(一) FTTB多层小区——EPON+LAN方式 (见图1)
在实际的工作当中, PON网络下的多业务接入系统及接入方法呈现出了多样化的特点。例如, FTTB多层小区, 就是近几年比较盛行的一种方式。如图1所示, 某一小区在采用EPON+LAN的方式进入以后, 虽然楼栋和住户较多, 但依然达到了一个较为理想的效果。首先, 多个单元公用一台ONU, 使得各项成本被有效压缩, 不会影响到网络的利用效率, 同时还能够发挥出网络的积极作用;其次, OLT放置在小区中心机房, 通过GE电路接入IP局域网分别连接SS和Internet, OLT上面配置了8个PON口, 上联接口配置了2个GE光口和2个GE电口。通过这种方式来进行系统接入, 使得PON网络的运行更加流畅, 各个单元的用户不会相互影响, 并且在实际工作中, 达到了便于维护的目的。综合而言, EPON+LAN方式是一种理想的接入方法, 在我国的很多地区, 都得到了广泛应用。日后可以尝试加入一些全新的网络技术, 并且不断更新固有的方法、体系, 实现工作上的更大提升。
(二) FTTO方式
除了上述的方法之外, PON网络下的多业务接入系统及接入方法还可以应用FTTO的方式来进行。如图2所示, 首先, 在地下室机房放置OLT主设备。该设备具有总领全局的作用, 在实际的工作当中, 主设备能够对其他设备的运行产生决定性的影响, 并且必须放在一个较为安全的地方。地下室机房具备所有的条件, 可以让主设备在一个较为理想的环境中运行。其次, OLT通过GE电路接入IP城域网, 配置16个PON口, 上联接口配置2个GE光口和2个GE电口。这种安装方式与EPON+LAN方式有所不同, 但同样能够达到之前的工作效果。相对而言, FTTO方式服务的范围也不小, 与EPON+LAN方式存在差异, 二者在实际的应用当中, 都可以达到节省成本、提高效益的目的。第三, 工作人员在接入系统的时候, 会在每一间办公室, 都放置一台ONU, 每个ONU可以提供8FE和16路语音的接入。由此可见, FTTO方式作为PON网络下的多业务接入系统及接入方法的重要组成部分之一, 日后可以进一步推广应用。 (见图2)
二、农村信息化
就PON网络下的多业务接入系统及接入方法本身而言, 一定是多种多样的, 而且会随着社会需求的变化, 使得接入系统及接入方法更加人性化, 能够达到不同人群的不同需求。为保证在今后的工作中, 将PON网络下的多业务接入系统及接入方法进一步优化, 工作人员将目光投向了农村, 促进农村信息化的完成。根据以往的工作经验和当下的工作标准, 主要是采用光纤到村庄的方式来进行。光分路器一在多数情况下, 会放置在交通主干道上的交接箱中, ONU则放置在各个村庄, ONU中一般集成了DSL设备, 可同时提供语音和数据的接入。上述方法在实施以后, 取得了非常积极的成果。经过一段时间的实践和比对, 这种方法达到了以下目标:首先, 充分考虑到PON网络下的多业务接入系统及接入方法的特点, 解决了电缆盗割的问题, 更好的控制成本, 为农村的后续发展, 提供了较大的保障。其次, 该种方式, 对农村地形的适应性较强, 避免了频繁维护带来的负面影响, 节约光纤的同时, 不会影响日常网络运转及需求。第三, 结合了农村的客观实际情况, 降低了网络建设成本。从这一点不难看出, PON网络下的多业务接入系统及接入方法无论是在城市的小区中, 还是在农村当中, 都具有不同的接入方法, 而且可以充分满足当下的需求。日后的工作工作重点在于, 进一步优化和健全接入方法及系统, 提高性价比。
三、对PON网络的思考
现阶段的网络技术发展很快, 农村和城市的高度统一, 也使得各项工作得到有效展开, 解决了很多的问题。例如, EPON与NGN网络互连方式, NGN与EPON系统通过IP网络互联, 将原直接挂到IP网的IAD通过EPON网络接入到软交换, 从而实现EPON系统对语音业务的支持。这就充分证明, PON网络在今后的发展中, 拥有更大的提升空间, 无论是多业务接入系统, 还是接入方法, 都可以实现更大程度上的革新。工作人员在革新或者优化工作中, 首要考虑的就是成本问题, 必须符合当下工作的发展, 不能在城市或者农村造成矛盾、冲突;其次, PON网络下的多业务接入系统及接入方法必须互相配套, 在不同的地区能够得到相应的效果, 为当地的网络发展, 提供较大的助力。
结语
本文就PON网络下的多业务接入系统及接入方法展开了分析与讨论, 从客观的角度来说, 多业务接入系统已经得到了很大程度上的健全, 接入方法也在朝着多元化的方向发展, 相信日后能够创造更大的经济效益与社会效益。
参考文献
三网融合综合接入方案设计 篇7
【本文献信息】黄钰.三网融合综合接入方案设计[J].电视技术, 2012, 36 (2) .
三网融合是指电信网、计算机网和有线电视网三大网络通过技术改造, 能够提供包括语音、数据、图像等综合多媒体的通信业务[1,2,3,4]。三网融合是一种广义的、社会化的说法, 在现阶段它是指在信息传递中, 把广播传输中的点对面, 通信传输中的点对点, 计算机中的存储时移融合在一起, 更好地为人类服务, 并不意味着电信网、计算机网和有线电视网三大网络的物理合一, 而主要是指高层业务应用的融合。三网融合后, 用户可用电视遥控器打电话, 在手机上看电视剧, 随需选择网络和终端, 只要拉一条线、或无线接入即完成通信、电视、上网等。
1 三网融合将统一于IP
三网融合的中心应该是IP网, 而不是广播电视网和电信网。下一代网络 (NGN) 将基于统一的IP分组网, 提供各种融合的业务。通信网络规划与建设已经进入下一代网络时代的同时, 接入技术本身也有综合化的发展态势, 并正向更高带宽、更加分组化、更加多媒体化的多样化业务提供的方向发展。NGN综合接入网正是全面满足和适应这种发展进程的产物。
三网融合的难点主要是接入技术。接入网是指骨干网到用户终端之间的所有设备。由于骨干网一般采用光纤结构, 传输速度快, 因此接入网便成为了整个网络系统的瓶颈。现阶段, 接入网的接入方式主要包括无线接入、基于双绞线的XDSL (数字用户环路) 、光纤同轴电缆 (有线电视电缆) 混合接入等方式。作者设计了三网融合综合接入的网络架构框架, 如图1所示。该架构以互联网为核心网, 可以支持多种接入方式:有线电视网络接入, GPRS接入, 以及固定ADSL接入方式。该架构保证了各种用户和终端的接入。下面的章节, 作者将进一步阐释各种接入方案。
2 有线电视接入方式
现基于有线电视的HFC网络, 如图1所示, 采用Cable Modem技术提出三网融合的实现方案。有线电视网最大优点就在于光纤和电缆传输, 带宽可达1 GHz。通过Cable Modem可为用户提供打电话、视频点播 (VOD) 、模拟和数字电视、计算机宽带网接入等多功能业务服务。
如图2所示, 这是一个利用有线电视网作为接入网的具体架构图。为了更清楚地阐释其系统结构, 把它分成前端机房区、网络链路区和终端用户区3部分。图中用实线表示上行信号通道, 虚线表示下行信号通道。
2.1 前端机房区
前端机房区主要包括了合成器和分离器这两个功能模块, 该区的作用是混合两种网络信号之后向下行方向传输, 同时将实时回传来的信号上行发送回到网络去寻求响应。首先在上行方向, 分离器的右侧是由光接收机传送来的一路信号 (即一股线) , 左侧分离成两路信号 (两股线) 。一路信号发给CATV前端设备;另一路信号经过线缆调制解调器终端系统 (CMTS) 、本地交换机和路由器发送到Internet网络。CMTS用来将用户和前端的服务器或者是访问Internet的路由器联接起来, CMTS系统包括调制器、解调器、上变频器、网络接口、TDMA和系统控制器等。这里的交换机连接了来自两种不同网络的信息, 同时连接了如网管服务器、CMTS管理机、TOD服务器、DHCP服务器等网络支撑设备。同理, 前端机房区的信号下行方向是上行的逆过程。合成器的左侧有两路信号, 右侧合成为一路信号传向光发射机。一路信号是由卫星通信终端设备和本地视频服务器所发出的, 其中包括了若干个频道电视节目以及VOD信号;另外一路信号是由Internet经过网络路由器、本地交换机和CMTS到合成器前。
2.2 网络链路区
HFC网络在干线部分采用了光纤技术进行数据传送, 在信号下行方向应用64QAM调制以及频率搬移将多路信号调制到一路光信号上。该路光信号由光发射机将其发出, 通过光纤传送到光节点设备 (Fiber Node) 。光节点包括1个光接收机和1个光发射机。它实际上是光电、电光转换的转换点, 具有双向传输功能。光节点设备接收下行光信号, 进行光电转换并将这种电信号放大, 然后电信号经同轴电缆传给各个用户;在上行方面, 光节点接收到同轴电缆支路送来的上行信号, 进行电光转换后, 将电信号发往上行光接收机。
2.3 终端用户区
在终端用户区, 可以看到在下行方面, 电缆入户之后, 经过分支分配器将信号分成了两路分路, 一路直接连接电视机, 另一路连接到Cable Modem, 接着由Cable Modem再将信号分成两路, 一路连接电话机, 另一路连接交换机或电脑。同理, 用户的上行信号从计算机经电缆调制解调器、光节点机、光传输网络、光接收机送到服务器;另一路回传电视信号可以实现可视电话、视频会议和家庭防盗报警等功能。从而实现了3类设备的通信链路的融合。这样带有交换功能的HFC就能向用户提供双向交换服务。
2.4 有线电视网作为接入网的优势
有线电视网作为接入网具有其优势。
第一, 电信入户的双绞线带宽只有5 000 Hz, 而有线电视入户采用的是同轴电缆, 其带宽很容易做到1 000MHz, 目前传输网大多数己是750 MHz了, 就现在的带宽需求来说, 有线电视的“最后一公里”是畅通的。
第二, 就目前应用情况来看, 国内部分城市已经使用有线电视Cable Modem接入方式, 有线电视接入技术在不断发展和完善, 况且Cable方式有着良好的光缆基础, 应该看到它的美好前景和技术发展空间, 其将来对于最终的光纤入户也可能作出贡献。
3 移动GPRS接入方式
图1所示综合接入方案架构图中, 在GPRS接入中, 关键节点有两个:一个为网关GSN (Gateway GSN, GGSN) , GGSN称为GPRS路由器, 它是GPRS网络与外网的分界线, 对内负责Gn网络的传输, 对外是一台因特网路由器;另一个是策略决策功能模块 (Policy Decision Function, PDF) , PDF实现在承载层中的本地策略控制。这里的P-CSCF可作为一个用户代理, 和PDF交互, 授权承载资源并进行Qo S管理。
IP承载网络与GPRS接入网络相互独立, 但这两层的完全独立是不可能的, 这是因为如果没有控制层面和用户层面的交互, 运营商就不能控制服务质量 (Qo S) 以及媒体什么时候开始和结束[5]。因此, 需要在会话层和传输承载层间建立一套交互机制来授权和控制承载通道的使用。下面将具体介绍在GPRS接入过程中这种会话层和承载层的策略控制机制。
在GPRS接入中, 具体的接入方式采用基于业务的本地策略控制 (Service Based Local Policy, SBLP) , SBLP通过授权令牌的绑定机制实现将承载授权请求与业务信息之间的绑定。授权令牌是在一个接入点中所有PDP上下文中唯一的标识符, 它包括两方面的信息:用于标识会话的ID和PDF的地址。SBLP提供在“尽力服务”以外更好的Qo S支持, 之后计费关联也作为一种额外的能力被加入进来。IP核心网的特点是控制层和用户层的分离, 会话管理实体 (P-CSCF) 并不了解IP连接实体 (GGSN等) 的业务流量, 而IP连接实体也不了解用户端的会话状态, 这就需要PDF和GGSN来实现计费信息的交互。使用计费标志符 (ICID) 和GPRS的计费标志符 (GCID) 的交换可以实现IP网络和GPRS之间的计费关联。这些计费标识符在承载通道授权的过程中被交换。ICID标识符在授权决定消息中被传送给GGSN, 而GCID则作为授权报告消息的一部分被传送给PDF。图3所示为GPRS接入方式中的策略控制机制。
如图3所示, 通过GPRS接入核心网操作过程, 分成两个不同的阶段:Qo S资源授权和Qo S资源预留。
步骤1, Qo S资源的授权:1) 主叫用户向P-CSCF发送信令, 建立呼叫请求。2) P-CSCF向PDF转发相关的SDP信息 (包括流标识符、数据速率、会话的发起者) 进行授权认证。P-CSCF从PDF处获得一个授权令牌 (Token) 以标示会话。PDF对IP多媒体数据流进行授权并记录, 并通过Go接口传送到策略执行点GGSN, 此时Qo S资源授权已经完成。
步骤2, Qo S资源的预留:1) 用户进行激活或更改承载资源时, 发送PDP上下文激活或更改请求到GGSN。2) GGSN收到该请求后, 向PDF申请授权信息。GGSN构建一个门来控制进入和出去的通信流, 由PDF根据绑定信息和存储的授权信息来决定什么时候打开这个门。当这个门打开的时候, GGSN允许通信流通过这个GGSN。门的打开可以作为来自GGSN的初始授权请求的一个应答来发送, 或者作为一个独立的决定来发送。通过独立的决定, 运营商能够确保用户层的资源不会在会话被最终接收前被使用。
GPRS接入方式中, 允许建立的多媒体会话包含一些不同类型的媒体成分, 例如音频和视频。任何参与方可能在一个进行的会话中加入或者结束一个媒体成分。所有的媒体成分针对计费目的应该是可单独被标识的, 并且必须能够对会话中的每个媒体成分单独计费。然而GGSN只能够为一个PDP上下文建立一个GGSN呼叫详细记录 (CDR) 。因此, 不可能在同一个PDP上下文中分离不同媒体成分 (视频和音频) 的通信量。由于当前计费数据生成和关联的模型不允许在同一个PDP上下文中有多个媒体成分, 因此必须迫使用户去为每个不同的媒体成分打开一个PDP上下文。
4 固定ADSL接入方式
基于传统电信网的固定接入主要采用的是非对称数字用户环路 (Asymmetrical Digital Subscriber Loop, AD-SL) 技术。ADSL以普通电话线作为传输媒质, 由于采用了全新的数字调制解调技术, 可以传送比Modem和ISDN带宽高得多的宽带技术。
如图1所示, 在固定接入方式中, 基于传统电信网的有网络附着子系统 (NASS) 和资源接纳控制子系统 (RACS) 这两个子系统有效地实现业务控制与传送功能相分离, 向下感知传送网络的资源使用情况, 并为上层应用提供接口。通过接纳和资源控制, 确保正确合理地使用传送网络资源, 从而保证业务的服务质量, 并防止带宽和业务被盗用的现象发生。在用户UE的正常接入流程中, 首先由NASS完成对用户的鉴权和IP地址分配, 并在CLF处登记UE所分配的IP地址、存储用户标识、用户的服务质量清单、用户的位置信息隐私权设置。在SPDF鉴权之后, RACS结合运营商定义的策略和资源可用性进行用户授权。BGF是边界网关, 分配必要的承载资源以执行用户请求的业务。具体的接入流程如图4所示。
固定运营商向用户 (如ADSL用户) 提供各种业务。互联星空是中国电信推出的一项互联网应用服务。用户通过互联星空可以享受到影视、游戏、教育等丰富多彩的互联网内容服务。下面以互联星空业务为例, 阐释固定接入过程中的具体消息流程和涉及的相关实体对该业务的接纳控制。
4.1 互联星空业务管理系统的逻辑结构
图5为互联星空业务管理系统逻辑结构。从图中可以看出, 该业务管理系统逻辑上可以划分为3个层次:界面层、业务调度管理层和业务控制与分发层。
界面层是平台的对外接口, 主要通过SOAP/XML和平台的核心部分——业务调度管理层互通信令或做信令转换。
业务调度管理层最重要的是NASS子系统, 其中包括Radius Client, RCP和CLF这3个子模块。Radius Client负责将业务计费信息通过Radius发送到AAA后台。RCP为资源计算处理单元, 根据当前的网络资源状况、用户的业务开展情况, 负责网络资源计算和控制。CLF为连接会话定位与存储功能, 主要登记UE所分配的IP地址, 一个业务调度管理层可能管理若干个CLF, 这些位置信息和其他相关信息如用户的信息可以存放在一个集中式的数据库中。
业务控制与分发层中, RACS是关键模块, 包括PDC和SPDF两个子模块。PDC为策略传递控制器, 将业务请求转换成各个设备控制器相应策略。SPDF为基于业务的策略决策功能模块, 负责接收来自上层业务系统请求, 并通过COPS协议将策略下发, 同时也负责搜集BGF的相关信息。
BGF为边界网关, 是策略执行点, 将SPDF下发的策略执行, 并将策略执行结果回送给SPDF。策略执行点一般在网络设备内部, BGF的功能可以包括分组调度、接入控制、分类器和预留、流量分类、流量调控、分类与标记、拥塞管理、流量监控与整形等。
4.2 会话管理
4.2.1 链路建立
如图6所示, TCP链路成功建立过程描述为:1) 首先建立TCP链路。2) 当BGF初始化正常启动COPS协议时, 将主动并且定时 (T1) 向SPDF设备发送OPN消息请求验证TCP通路的合法性。3) SPDF在收到OPN消息后, 将对其中的一些验证信息进行检查, 如果接受, 那么将向BGF发送CAT消息, 并同时将KA定时器 (T2) 的值回送给BGF。反之, 将向BGF发送CC消息通知BGF此时不接受链路建立请求。4) 如果返回的CAT消息有错误, SPDF必须回送一个CC并指出错误原因。
4.2.2 业务流程举例
本节以策略安装 (或更新) 为例介绍业务流程, 如图7所示。其中, BGF端操作执行SPDF下发的策略信息, 上报执行结果;SPDF端操作向BGF下发策略信息。
5 小结
从三网融合概念提出至今, 国内三网融合已走过十余年, 而实质性的试点工作也已满一周年。在过去的一年中, 三网融合一度遭遇“夭折论”, 但加大力度推进三网融合进程的呼声从未停止过。三网融合无论从社会发展需求、用户利益还是从产业本身的利益出发, 都能带来积极的正面效应。
本文研究的综合接入方案是三网融合中非常重要的课题。作者设计了综合接入方案的网络架构, 阐释了各种接入方式的工作流程, 提出了有线电视网作为接入网的优势。但是由于目前在三网融合的接入技术方面的国际标准尚不成熟, 该综合接入方案还有很多值得完善的地方, 本文仅限于有线电视、GPRS和ADSL接入方式, 但其他方面接入如WLAN接入方式等还需要进一步研究。若要真正实现综合接入, 各种终端 (如ADSL终端, GPRS终端等) 都需要一个用户标识卡, 即一个物理上与移动设备相互独立的集成电路卡UICC (Universal Inte-grated Circuit Card) , 其上可保存各种用户相关信息, 如用户标识、鉴权和安全算法参数, 并实现多种应用, 同时要考虑对已商用终端的兼容性。这些问题目前尚未形成统一意见, 需要进一步讨论。
参考文献
[1]丁颐, 王厚芹.中国三网融合回顾与总结[J].电视技术, 2011, 35 (10) :59-62.
[2]王厚芹, 丁颐.我国三网融合发展战略[J].电视技术, 2011, 35 (10) :63-67.
[3]王厚芹, 车士义.推进我国三网融合势在必行[J].电视技术, 2010, 34 (6) :109-112.
[4]梅锋, 郭庆平.“三网合一”案例剖析[J].有线电视技术, 2006 (6) :30-33.
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