【知识引入】

1.1 通信接入网的概念

1.1.1 通信网络结构

传统的通信网络结构中通常若干终端设备通过用户环线与中心交换机进行相互通信，如图1-1所示。由于通信设备间的距离太远，不可能敷设专用的线路，需组建传输通信网络，如图1-2所示。通信网可以定义为：通信网是构成多个用户相互通信的多个电信系统互联的通信体系，它利用电缆、光缆或电磁波作为传输介质，通过交换、传输、管理等设备，使用各种通信手段和一定的连接方式将地理上分散的终端设备互连起来，实现通信和信息交换。通信的终端设备越多，它们之间的通信路径就越错综复杂。建立通信网的目的是开展某种通信业务，它不仅能提供普通的电话业务，而且能提供数字化、宽带化的综合业务。因此，一般按通信业务的不同，通信网可划分为电话网、数据网和移动通信网等。

随着技术的发展，通信网日益复杂，为便于分析，人们将整个通信网抽象为由核心网、接入网和用户驻地网组成，核心网与接入网之间的接口称为业务节点接口（Service Node Interface，SNI），接入网和用户驻地网之间的接口称为用户-网络接口（User-Network Interface，UNI），如图1-3所示。用户驻地网既可以是终端网络，也可以是单独的终端设备。接入网是处于核心网与用户驻地网之间的，连接本地交换机和用户的部分。从运营商角度来看，接入网在整个通信网中处于网络的边缘，是网络建设的最后一段，也称“最后一公里”；而对用户来说，接入网是用户直接接触的网络，可以说是“最初一公里”。这里的“一公里”只是形象说法，表示相对于整个通信网络来说是距离较短的一段。而核心网处于通信网络的核心位置，承担骨干通信任务，关系重大，被成千上万个用户共用，是通信网的信源传输中心，主要由长途网（城市之间）和中继网（本市内）组成。现在，通信网的核心部分已经实现数字化和宽带化，核心网正向超高速、大容量的方向发展，展现出宽带化、IP化以及业务融合化的趋势。

接入网覆盖面积广，接入节点覆盖全国，所有电话能接入的地方均能上网。

接入网的引入给通信网带来新的变革，使整个通信网络结构发生了根本的变化。传统电话网中的用户环路就是接入网的原型，接入网是电话网中用户环路的延伸和扩展。

与核心网相比，接入网具有复用、交叉连接和传输功能，一般不具有交换功能，它提供开放的V5标准接口，可实现与任何种类的交换设备进行连接；接入网支持多种业务，但与核心网相比业务密度较低。另外，接入网对运行条件要求不高，相对一般放在机房内的核心网设备，接入网设备通常放在户外，因此对设备的性能、温度适应性和可靠性有很高的要求。接入网组网能力强，有多种组网形式，可采用多种接入技术，如铜线接入、光纤接入、光纤同轴混合接入、无线接入等。同时，接入网具备全面的网络管理（以下简称网管）功能，可通过相关协议接入本地网管系统，由本地的网管中心对它进行管理。

1.1.2 通信接入网的发展

通信接入网是随着业务类型的发展而不断演进的。第1种业务为语音业务，仅涉及语音通信，属于窄带业务，对网络带宽的需求固定；第2种业务为上网业务，包括简单的网页浏览，观看文字及图片、传输文字及图片等，需要简单的即时通信；第3种业务为网络游戏与视频业务，包括在线视频、在线音乐、视频即时通信等。随着技术的发展，高清游戏与视频业务成为新的需求，包括高清在线游戏、高清在线视频、互联网电视（Internet Protocol Television，IPTV）、高品质音乐、高清视频即时通信等。更高带宽的业务还有4K视频、视频监控等。

用户业务的不断发展推动了宽带接入技术的发展。接入网的发展主要经历了如下4个阶段。

第1个阶段：纯语音接入的接入网，主要基于电缆接入。

第2个阶段：初步的综合接入网，包括普通传统电话业务（Plain Old Telephone Service，POTS）、综合业务数字网（Integrated Service Digital Network，ISDN）、数字数据网（Digital Data Network，DDN）等。

第3个阶段：宽窄带一体化的接入网，如组合型接入网、融合型接入网。

第4个阶段：向下一代网络（Next-Generation Network，NGN）演进的接入网，实现与NGN的对接，全面过渡到分组网。

1.1.3 通信接入网的结构组成

传统通信接入网的结构组成如图1-4所示，可分为馈线段、配线段和引入线段。图1-4中，SW为交换模块（Switch），RSU为远端交换模块（Remote Switching Unit），RT为远端设备（Remote Terminal），SN为业务节点（Service Node），FP为灵活点（Flexible Point），DP为配线点（Distributing Point），CPN为用户驻地网（Customer Premises Network）。SN至FP为馈线段；FP至DP为配线段；DP至CPN为引入线段。FP与DP是两个很重要的信号分路点，大致对应传统铜线用户线的交接箱和分线盒。

通信网发展至今，已经发生了天翻地覆的变化，从模拟到数字，从电缆到光缆，从准同步数字系列（Plesiochronous Digital Hierarchy，PDH）到同步数字系列（Synchronous Digital Hierarchy，SDH），从同步传输模式（Synchronous Transfer Mode，STM）到异步传输模式（Asynchronous Transfer Mode，ATM），从ATM到IP/DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing，密集波分复用）……一代又一代新技术、新系统层出不穷。然而，绝大多数新技术、新系统都是应用于骨干网中的，用户接入网仍被模拟双绞线技术所主宰。由于社会经济和通信技术的发展，单纯的语音业务已难以满足用户和市场的需求，特别是光纤技术的出现，以及用户对新业务，尤其是对宽带图像和数据业务的需求增加，给整个网络的结构带来了影响，同时为用户接入网的改造和更新带来了转机。总之，用户对宽带综合业务的需求和通信技术的迅速发展是接入网技术发展的两大原动力。

现代通信接入网的结构组成是指本地交换机与用户终端之间的所有机线设备。各种不同业务（如宽带、语音或数据业务等）通过干线传输系统设备（如程控交换机、宽带汇聚设备、复用设备或交叉连接设备等）到达接入网骨干节点，通过配线架与接入网设备（如光线路终端）连接，然后再通过分配网络到达用户或网络终端设备。现代通信接入网的结构组成如图1-5所示。

1.1.4 接入网在通信网中的位置

随着技术的不断发展，传统通信网与计算机通信网日趋融合，形成可以提供语音、数据（包括IP业务）、图像、多媒体、各种增值业务及智能业务等多种业务的网络。城域网引入现代通信网，模糊了传统电信界所定义的通信网结构以及接入网概念。不少业界人士根据网络地域特征和功能特征认为通信网由长途骨干网、城域网、接入网和用户驻地网组成。

① 长途骨干网。长途骨干网是指连接国家各省/地区主要节点的网络，通常是网状网，具有可靠的保护措施，以保障大容量的可靠传输为基本特征。

② 城域网。城域网是指在城市范围内，以IP和ATM电信技术为基础，以光纤作为传输介质，集数据、语音、视频服务于一体的高带宽、多功能、多业务接入的多媒体通信网络。其特点是除了较大容量传输时，它以路由器作为长途骨干网的调度设备，所构成的网络拓扑结构通常为环形结构。

③ 接入网。接入网包括以支持传统电话业务为主的传统电信界定义的接入网、以接入数据业务或IP业务为主的IP接入网和提供综合业务接入的接入网。其主要功能是实现用户业务的接入和汇聚，拓扑结构则呈现多样化，既有星形、环形，也有树形，还有环形加树形等。

④ 用户驻地网。用户驻地网是由用户自己或用户驻地网运营商管理、运行的网络，一般是用户终端至UNI所包含的网络部分，它由完成通信和控制功能的用户驻地中的机线设备组成，其规模大小可能因用户的不同而非常不同，简单的用户驻地网可以仅仅是进到普通居民用户家里的一对双绞线，大的、复杂的用户驻地网可以是覆盖几千米的校园通信网、大企业网或用户驻地网运营商所运营的居民小区网络等。

这里，长途骨干网和城域网也就是核心网，而接入网在整个网络中的作用并没有本质的变化。可以认为接入网是由用户与城域网之间的一系列实体组成的。在无线接入网中，3G、4G或5G基站设备与核心网通过交换设备连接；有线宽带接入网主要为现代光纤接入网，主要包括光线路终端（Optical Line Terminal，OLT）、光网络单元（Optical Network Unit，ONU）和光分配网（Optical Distribution Network，ODN）等设备；公用电话交换网（Public Switched TelephoneNetwork，PSTN）包括媒体网关（Media Gateway，MGW）、电话终端和连接线缆，其与核心网连接的设备可以是本地交换机与核心网交换机，如图1-6所示。

用户驻地网通过不同的终端设备连接到接入网，实现不同的业务功能。例如无线接入网使用手机或移动终端连接；有线宽带接入网通过PC、网络电话或网络电视连接；PSTN通过网络电话或普通电话机连接。