【知識引入】

1.1 通信接入網的概念

1.1.1 通信網絡結構

傳統的通信網絡結構中通常若干終端設備通過用戶環線與中心交換機進行相互通信，如圖1-1所示。由于通信設備間的距離太遠，不可能敷設專用的線路，需組建傳輸通信網絡，如圖1-2所示。通信網可以定義為：通信網是構成多個用戶相互通信的多個電信系統互聯的通信體系，它利用電纜、光纜或電磁波作為傳輸介質，通過交換、傳輸、管理等設備，使用各種通信手段和一定的連接方式將地理上分散的終端設備互連起來，實現通信和信息交換。通信的終端設備越多，它們之間的通信路徑就越錯綜復雜。建立通信網的目的是開展某種通信業務，它不僅能提供普通的電話業務，而且能提供數字化、寬帶化的綜合業務。因此，一般按通信業務的不同，通信網可劃分為電話網、數據網和移動通信網等。

隨著技術的發展，通信網日益復雜，為便于分析，人們將整個通信網抽象為由核心網、接入網和用戶駐地網組成，核心網與接入網之間的接口稱為業務節點接口（Service Node Interface，SNI），接入網和用戶駐地網之間的接口稱為用戶-網絡接口（User-Network Interface，UNI），如圖1-3所示。用戶駐地網既可以是終端網絡，也可以是單獨的終端設備。接入網是處于核心網與用戶駐地網之間的，連接本地交換機和用戶的部分。從運營商角度來看，接入網在整個通信網中處于網絡的邊緣，是網絡建設的最后一段，也稱“最后一公里”；而對用戶來說，接入網是用戶直接接觸的網絡，可以說是“最初一公里”。這里的“一公里”只是形象說法，表示相對于整個通信網絡來說是距離較短的一段。而核心網處于通信網絡的核心位置，承擔骨干通信任務，關系重大，被成千上萬個用戶共用，是通信網的信源傳輸中心，主要由長途網（城市之間）和中繼網（本市內）組成。現在，通信網的核心部分已經實現數字化和寬帶化，核心網正向超高速、大容量的方向發展，展現出寬帶化、IP化以及業務融合化的趨勢。

接入網覆蓋面積廣，接入節點覆蓋全國，所有電話能接入的地方均能上網。

接入網的引入給通信網帶來新的變革，使整個通信網絡結構發生了根本的變化。傳統電話網中的用戶環路就是接入網的原型，接入網是電話網中用戶環路的延伸和擴展。

與核心網相比，接入網具有復用、交叉連接和傳輸功能，一般不具有交換功能，它提供開放的V5標準接口，可實現與任何種類的交換設備進行連接；接入網支持多種業務，但與核心網相比業務密度較低。另外，接入網對運行條件要求不高，相對一般放在機房內的核心網設備，接入網設備通常放在戶外，因此對設備的性能、溫度適應性和可靠性有很高的要求。接入網組網能力強，有多種組網形式，可采用多種接入技術，如銅線接入、光纖接入、光纖同軸混合接入、無線接入等。同時，接入網具備全面的網絡管理（以下簡稱網管）功能，可通過相關協議接入本地網管系統，由本地的網管中心對它進行管理。

1.1.2 通信接入網的發展

通信接入網是隨著業務類型的發展而不斷演進的。第1種業務為語音業務，僅涉及語音通信，屬于窄帶業務，對網絡帶寬的需求固定；第2種業務為上網業務，包括簡單的網頁瀏覽，觀看文字及圖片、傳輸文字及圖片等，需要簡單的即時通信；第3種業務為網絡游戲與視頻業務，包括在線視頻、在線音樂、視頻即時通信等。隨著技術的發展，高清游戲與視頻業務成為新的需求，包括高清在線游戲、高清在線視頻、互聯網電視（Internet Protocol Television，IPTV）、高品質音樂、高清視頻即時通信等。更高帶寬的業務還有4K視頻、視頻監控等。

用戶業務的不斷發展推動了寬帶接入技術的發展。接入網的發展主要經歷了如下4個階段。

第1個階段：純語音接入的接入網，主要基于電纜接入。

第2個階段：初步的綜合接入網，包括普通傳統電話業務（Plain Old Telephone Service，POTS）、綜合業務數字網（Integrated Service Digital Network，ISDN）、數字數據網（Digital Data Network，DDN）等。

第3個階段：寬窄帶一體化的接入網，如組合型接入網、融合型接入網。

第4個階段：向下一代網絡（Next-Generation Network，NGN）演進的接入網，實現與NGN的對接，全面過渡到分組網。

1.1.3 通信接入網的結構組成

傳統通信接入網的結構組成如圖1-4所示，可分為饋線段、配線段和引入線段。圖1-4中，SW為交換模塊（Switch），RSU為遠端交換模塊（Remote Switching Unit），RT為遠端設備（Remote Terminal），SN為業務節點（Service Node），FP為靈活點（Flexible Point），DP為配線點（Distributing Point），CPN為用戶駐地網（Customer Premises Network）。SN至FP為饋線段；FP至DP為配線段；DP至CPN為引入線段。FP與DP是兩個很重要的信號分路點，大致對應傳統銅線用戶線的交接箱和分線盒。

通信網發展至今，已經發生了天翻地覆的變化，從模擬到數字，從電纜到光纜，從準同步數字系列（Plesiochronous Digital Hierarchy，PDH）到同步數字系列（Synchronous Digital Hierarchy，SDH），從同步傳輸模式（Synchronous Transfer Mode，STM）到異步傳輸模式（Asynchronous Transfer Mode，ATM），從ATM到IP/DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing，密集波分復用）……一代又一代新技術、新系統層出不窮。然而，絕大多數新技術、新系統都是應用于骨干網中的，用戶接入網仍被模擬雙絞線技術所主宰。由于社會經濟和通信技術的發展，單純的語音業務已難以滿足用戶和市場的需求，特別是光纖技術的出現，以及用戶對新業務，尤其是對寬帶圖像和數據業務的需求增加，給整個網絡的結構帶來了影響，同時為用戶接入網的改造和更新帶來了轉機。總之，用戶對寬帶綜合業務的需求和通信技術的迅速發展是接入網技術發展的兩大原動力。

現代通信接入網的結構組成是指本地交換機與用戶終端之間的所有機線設備。各種不同業務（如寬帶、語音或數據業務等）通過干線傳輸系統設備（如程控交換機、寬帶匯聚設備、復用設備或交叉連接設備等）到達接入網骨干節點，通過配線架與接入網設備（如光線路終端）連接，然后再通過分配網絡到達用戶或網絡終端設備。現代通信接入網的結構組成如圖1-5所示。

1.1.4 接入網在通信網中的位置

隨著技術的不斷發展，傳統通信網與計算機通信網日趨融合，形成可以提供語音、數據（包括IP業務）、圖像、多媒體、各種增值業務及智能業務等多種業務的網絡。城域網引入現代通信網，模糊了傳統電信界所定義的通信網結構以及接入網概念。不少業界人士根據網絡地域特征和功能特征認為通信網由長途骨干網、城域網、接入網和用戶駐地網組成。

① 長途骨干網。長途骨干網是指連接國家各省/地區主要節點的網絡，通常是網狀網，具有可靠的保護措施，以保障大容量的可靠傳輸為基本特征。

② 城域網。城域網是指在城市范圍內，以IP和ATM電信技術為基礎，以光纖作為傳輸介質，集數據、語音、視頻服務于一體的高帶寬、多功能、多業務接入的多媒體通信網絡。其特點是除了較大容量傳輸時，它以路由器作為長途骨干網的調度設備，所構成的網絡拓撲結構通常為環形結構。

③ 接入網。接入網包括以支持傳統電話業務為主的傳統電信界定義的接入網、以接入數據業務或IP業務為主的IP接入網和提供綜合業務接入的接入網。其主要功能是實現用戶業務的接入和匯聚，拓撲結構則呈現多樣化，既有星形、環形，也有樹形，還有環形加樹形等。

④ 用戶駐地網。用戶駐地網是由用戶自己或用戶駐地網運營商管理、運行的網絡，一般是用戶終端至UNI所包含的網絡部分，它由完成通信和控制功能的用戶駐地中的機線設備組成，其規模大小可能因用戶的不同而非常不同，簡單的用戶駐地網可以僅僅是進到普通居民用戶家里的一對雙絞線，大的、復雜的用戶駐地網可以是覆蓋幾千米的校園通信網、大企業網或用戶駐地網運營商所運營的居民小區網絡等。

這里，長途骨干網和城域網也就是核心網，而接入網在整個網絡中的作用并沒有本質的變化。可以認為接入網是由用戶與城域網之間的一系列實體組成的。在無線接入網中，3G、4G或5G基站設備與核心網通過交換設備連接；有線寬帶接入網主要為現代光纖接入網，主要包括光線路終端（Optical Line Terminal，OLT）、光網絡單元（Optical Network Unit，ONU）和光分配網（Optical Distribution Network，ODN）等設備；公用電話交換網（Public Switched TelephoneNetwork，PSTN）包括媒體網關（Media Gateway，MGW）、電話終端和連接線纜，其與核心網連接的設備可以是本地交換機與核心網交換機，如圖1-6所示。

用戶駐地網通過不同的終端設備連接到接入網，實現不同的業務功能。例如無線接入網使用手機或移動終端連接；有線寬帶接入網通過PC、網絡電話或網絡電視連接；PSTN通過網絡電話或普通電話機連接。