5、接入网概述
- 格式:doc
- 大小:79.00 KB
- 文档页数:11
5G网络整体架构及功能1、5G网络的整体架构5G的网络架构主要包括5G接入网和5G核心网,其中NG-RAN代表5G 接入网,5GC代表5G核心网。
2、5G接入网(NG-RAN)5G接入网主要包含一下两个节点:gNB: 为5G网络用户提供NR的用户平面和控制平面协议和功能ng-eNB:为4G网络用户提供NR的用户平面和控制平面协议和功能其中gNB和gNB之间,gNB和ng-eNB之间,ng-eNB和gNB之间的接口都为Xn接口2.1、gNB和ng-eNB的主要功能1、无线资源管理相关功能:无线承载控制,无线接入控制,连接移动性控制,上行链路和下行链路中UE的动态资源分配(调度)2、数据的IP头压缩,加密和完整性保护3、在用户提供的信息不能确定到AFM的路由时,为在UE在附着的时候选择到AMF路由;4、将用户平面数据路由到UPF5、提供控制平面信息向AMF的路由6、连接设置和释放7、寻呼消息的调度和传输8、广播消息的调度和传输9、移动性和调度的测量和测量报告配置10、上行链路中的传输级别数据包标记;11、会话管理13、QoS流量管理和无线数据承载的映射14、支持处于RRC_INACTIVE状态的UE15、NAS消息的分发功能16、无线接入网络共享17、双连接18、支持NR和E-UTRA之间的连接3、5G核心网(5GC)5G的核心网主要包含以下几部分:AMF:主要负责访问和移动管理功能(控制面)UPF:用于支持用户平面功能SMF:用于负责会话管理功能3.1、AMF的主要功能1、NAS信令终止2、NAS信令安全性3、AS安全控制4、用于3GPP接入网络之间的移动性的CN间节点信令5、空闲模式下UE可达性(包括控制和执行寻呼重传)6、注册区管理7、支持系统内和系统间的移动性8、访问认证、授权,包括检查漫游权9 、移动管理控制10、SMF(会话管理功能)选择3.2、UPF的主要功能1、系统内外移动性锚点2、与数据网络互连的外部PDU会话点3、分组路由和转发4、数据包检查和用户平面部分的策略规则实施5、上行链路分类器,支持将流量路由到数据网络6、分支点以支持多宿主PDU会话7、用户平面的QoS处理,例如,包过滤,门控,UL / DL速率执行8、上行链路流量验证(SDF到QoS流量映射)9、下行链路分组缓冲和下行链路数据通知触发3.3、SMF的主要功能1、会话管理2、UE IP地址分配和管理3、选择和控制UP功能4、配置UPF的传输方向,将传输路由到正确的目的地5、控制政策执行和QoS的一部分6、下行链路数据通知3.4、各个逻辑节点的主要功能图5G接入网和5G核心网之间的功能划分。
接入网概述1.1定义接入网(Access Network,AN)泛指用户网络接口(UNI)与业务节点接口(SNI)之间实现传送承载功能的实体网络,其目标是建立一种标准化的接口方式,以一个可监控的接入网络,使用户能够获得话音、数据多媒体和有线电视等综合业务。
随着通信与计算机整合时代的来到,接入网的数字化、宽带化和智能化已成为未来通信技术发展的方向之一。
1.2技术近几年推出的各类接入网技术和产品归纳起来可以分为以下三类:第一类是在原有铜缆上采用新的数寂解调技术,以提高速率,如以HDSL、ADSL、V ADSL 等为代表的xDSL技术,其优势是可充分利用现有的铜缆资源,缺点是带宽较小,传输速率和距离相互制约。
第二类是以光纤为基础的接入网,如SDH、有源光网络接入(AON)、无源光网络接入(PON)、HFC和可交换的数字图像接入(SDV)等,其中主要以HFC应用最为广泛,其优势是带宽较大,但成本较高。
第三类是无线接入技术,如微波接入、卫星通信和固定无线接入(FWA)等技术,这类技术目前应用还不广泛。
在实际应用中,这些接入技术往往被结合起来使用,并且与网管系统一起组成一个完整的接入网系统。
V接口是接入网的局端设备与交换机之间的一个标准接口。
V接口有V1、V2、V3、V4、V5和VB等。
V1和V3分别与ISDN的基本速率(2B+D)和基群速率(30B+D)相对应。
V2和V4的差别在于V2可用复用设备。
根据速率的不同,V5接口又可分为V5.1和V5.2。
V5.1由一个2048kb/s链路组成,而V5.2最多可支持16个2048kb/s链路。
V5.1对应的接入网无集线功能,V5.2对应的接入网则具备集线功能。
V5.1可支持普通电话用户(PSTN)、ISDN基本速率接入(2B+D)和租用线业务。
V5.2除了支持V5.1的所有业务外,还可支持ISDN 基群速率(30B+D)的业务。
VB接口是宽带接入网与宽带业务节点之间的接口,宽带业务节点是以ATM为基础,宽带接入网多半是以光纤和微波为主。
接入网技术概述摘要本文阐述了接入网的由来及ITU 和YDN 分别对接入网的定义,并着重介绍了接入网的特征,功能及其接口与接入技术,针对当前接入网的建设提出几点注意的问题。
关键词用户接入网络技术一、接入网的提出随着科学技术的发展和社会的进步,用户已不满足于一般的语音通信,要求通信运营部门能够提供语音、数据、图像综合通信业务,实现用户端到端局数字化的多媒体通信,以满足快节奏,效率经济发展需要,同时又开发了可视电话机、数字传真机( FAXVIV) 、电子数据交换(EDI) 、电子信箱( Em ail) 、会议电视、可视图文(Videotex) 、点播电视(VOD) 以及远程医疗、远程教学、居家购物等新技术、新业务、新设备。
然而,双绞线构成的电缆为物理实体的接入技术不能满足用户对数据、图象宽带业务的需要。
以致成为当今通信网向信息高速公路发展的“瓶颈”。
而制约数字业务发展主要因素是被通信部门称之为“用户网”中的电缆———本地交换机与用户之间的连接部分。
高速先进的交换网、传送网,文明高效的新技术新业务,二者猛烈的冲击着阻碍其畅通的“瓶颈”———接入网。
如图1 所示:1992 年接入网的概念在欧洲被首次提出后,1994 年ITU 正式采纳接入网这个名词,正式确立接入网在用户网中的位置和传送网、交换网、接入网三者在通信网中的构成模式。
二、接入网的定义、特点为了进一步规范用户网的概念,国际电联( ITU2T) 标准部根据近年来通信网的发展演变趋势,提出了接入网的新名词,在其G.963 建议中定义接入网(AN) 为本地交换机(L E) 与用户端设备(CPE) 之间实施系统,它可以部份或全部代替传统的用户本地线路网,可含复用、交叉连接和传输功能。
1996 年4月1日邮电部根据ITU2T G. 902295 接入网功能框架建议制定YDN005 -1996 内部标准,该标准提出的接入网定义:接入网由业务节点接口( SNI) 和用户网络接口(UNI) 之间的一系列传送实体(例如: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实施系统,可经由管理接口(Q3) 配置和管理,如图2 所示。
目录第1章接入网概述..................................................................................................................1-11.1 接入网的定界和定义..........................................................................................................1-11.1.1 接入网在电信网中的位置.........................................................................................1-11.1.2 接入网定义..............................................................................................................1-11.2 接入网的功能模型..............................................................................................................1-21.2.1 用户端口功能...........................................................................................................1-31.2.2 业务端口功能...........................................................................................................1-31.2.3 核心功能..................................................................................................................1-41.2.4 传送功能..................................................................................................................1-41.2.5 AN系统管理功能.....................................................................................................1-41.3 接入网技术及发展..............................................................................................................1-51.3.1 xDSL接入技术........................................................................................................1-51.3.2 光纤接入技术...........................................................................................................1-71.3.3 混合接入网技术.......................................................................................................1-71.3.4 无线接入网技术.......................................................................................................1-81.3.5 IP接入技术..............................................................................................................1-8第1章 接入网概述1.1 接入网的定界和定义1.1.1 接入网在电信网中的位置网络的数字化、宽带化、综合化,已成为电信网发展的方向。
1、 广域通信网包括:接入网、传输网(中继网)和交换网3大部分,在电信网中分为:核心网、接入网和用户驻地网,其中核心网又可分为交换网和传输网两大部分。
2、 接入概念的首次提出是:英国电信(BT )1975年提出的,但直到20世纪80年代后期ITU-T (国际电信联盟电信标准化组)着手制订标准化V5.X 数字接口规范,并对接入网作出较为科学的界定,接入网技术才真正进入电信业应用领域。
3、 接入网的主要特点包括:支持多业务接入、功能专注化、接口标准化。
4、 我国通信网从用户对象上划分分为:公用网和专用网两大类,从网络位置分可分为:骨干网和边缘网两大类,其中边缘网可分为接入网和用户驻地网两部分。
5、 V5接口协议规定了接入网(AN )和本地交换网(LEN )之间互联的信号物理标准、呼叫控制信息传递协议,使得PSTN/ISDN 用户端口终止于接入网,而不是本地交换网,属于业务节点接口(SNI )协议。
6、 根据速率的不同,V5接口分为V5.1和V5.2两种接口,对应的接口标准分别为G .964建议和G .965建议。
7、 V5接口的功能包括:1、承载通路信息。
2、提供ISDN D 通路信息。
3、提供PSTN 信令信息。
4、提供用户端口控制。
5、提供2048kbps 链路的控制。
6、第二层链路的控制。
7、支持公共功能的控制。
8、定时。
9、承载通路连接(BBC )协议。
10、提供业务所需要的多速率连接。
11、提供链路控制协议。
12、提供保护协议。
8、 V5协议结构包括物理层、数据链路层、网络层三层。
其中物理层规定了协议接口每个2048kbps 链路的时隙组成为32个,而数据链路层规定了v5协议所使用的通信规程为LAPV5,BCC 协议位于网络层。
9、 采用电信固话网铜缆接入的接入网类型有:Modem 接入、ISDN 接入、DSL 系列接入,另外还有一些专用线路也采用固话网,如T1、T2、T3、E1、E2、E3、DS0、DS3等。
第一章接入网的概念1接入网(AN Access Network)是电信网的重要组成部分位于电信网的最低层是电信网向用户提供业务服务的窗口其在通信网中的位置,可看作市话端局或远端模块(RSU)与用户之间的部分,主要完成交叉连接、复用和传输功能,一般不含交换功能。
用户接入网覆盖从交换机的交换端口至用户终端之间的所有设备和传输媒介通常包括用户线系统和复用设备还可以包括数字交叉连接设备远端交换模块和用户/网络接口设备接入网是由业务节点接口(SNI Service Node Interface)和用户网络接口(UNI User Network Interface)之间的一系列传送实体(例如线路设备和传输设施)组成为给电信业务提供所需的传送承载能力的实施系统可通过管理接口(Q3)实现接入网的配置和管理原则上对接入网可以实现的用户网络接口(UNI)和业务节点接口(SNI)的类型和数量没有限制接入网是由UNI SNI 和Q3 接口界定的AN 通过这些接口连接到其它网络实体显而易见用户终端通过用户网络接口(UNI)连接到接入网接入网通过业务节点接口(SNI)连接到业务接点(SN)接入网(AN)和业务节点(SN)通过Q3 接口连接到电信管理网接入网的特点:1、业务量密度低 2、缺乏规模经济,成本高。
3、成本差异大 4、成本与业务量无关 5、运行环境恶劣6、技术变化慢宽带业务需求有5类:1、点播电视(VOD)或准点播电视(NVOD),又称影视点播业务2、交互式图象游戏3、交互式图象业务4、远程教育5、多媒体库中长期的业务需求有以下几类:1、广播电视。
2、事务业务。
3、目标型广告。
用户接入网可分为五个功能组用户端口功能(UPF) 1. 与UNI 功能的终端相连接2. A/D 转换3. 信令转换4. UNI 的激活/激活5. UNI 承载通路/能力的处理6. UNI 的测试7. 控制功能业务端口功能(SPF) 1. 与SNI 功能的终端相连接2. 承载要求即时受理和操作要求映射进核心功能3. 特殊SNI 所需的协议映射4. SNI 测试5. SPF 维护6. 受理功能7. 控制功能核心功能(CF) 1. 接入的承载处理2. 承载通路集中3. 信令与分组信息的复用4. 对ATM 传送承载的电路模拟5. 管理功能6. 控制功能传送功能(TF) 1. 复用功能2. 业务疏导和配置的交叉连接功能3. 管理功能4. 物理媒质功能AN系统管理功能(SMF)接入网系统受理功能(AN-SMF) 1. 配置和控制2. 指配协调3. 故障检测和指示4. 使用信息和性能数据收集5. 安全控制6. 对UPF 及经SNI 的SN 的即时管理及操作要求的协调7. 资源管理用户接入网与交换网相比可概括为如下几个主要的特点:业务量密度低、接入网的成本高、接入网的成本差异大、接入网的成本与业务量的大小无关、接入网设备的运行环境差、接入网的投资比例低技术发展缓慢归纳起来主要的接入技术可分为基于对绞线铜缆的传统接入网技术混合光纤/同轴电缆HFC用户接入网技术无线接入网技术和光纤接入网技术等四种类型接入网的最终发展目标是接入网的光纤化就是人们通常说的光纤到家即FTTH 但由于成本和目前用户业务需求的限制世界上还没有一个国家一步到位实现FTTH 这一最终目标而都是采用多种方式实现光纤用户接入网技术通常可把光纤接入网技术分为两个阶段即采用混合光纤/对绞线铜缆接入网技术的初级阶段和采用纯光纤接入网技术的高级阶段前者是目前应用最多的光纤接入网技术根据光网络单元ONU 所处的位置不同又可分为FTTC 光纤到路边FTTR 光纤到远端FTTB 光纤到大楼FTTO光纤到办公室FTTH 光纤到家庭等后者即为光纤到家是用户接入网发展的最终目标混合光纤/对绞线铜缆接入网技术即FTTC 光纤到路边是目前应用最多最广的光纤接入网技术用户网络接口(UNI)通过分配一个用户端口可与一个SNI 取得固定关联这与用户端口功能及其要求的操作和控制功能所需的承载能力有关在ITU T 建议中所定义的UNI 在接入网中用于支持当前所提供的接入类型和业务也就是说用户网络接口要能支持各种类型的公用电话交换网(PSTN) ISDN 按需业务永久租用业务及其它业务类型连接到接入网鉴于ITU T 对于PSDN 没有统一的关于UNI 的信令协议方面的建议于是需要采用有关PSTN UNI 的国家标准一个以上的业务节点(SN)可通过单个UNI 接入(即UNI 采用ATM)这称为共享UNI 在这种情况下单个UNI 可以支持多个逻辑接入其中每一个逻辑接入都通过另一个SNI 与不同的SN 相连接单个用户网络接口的用户端口功能(UPF)要求能在UNI 中支持每个逻辑接入(见图2-1)接入网系统管理功能(AN-SMF)应对UNI 的传输媒质层进行监控并且配合相对应的SN协调逻辑UPF 的操作控制要求UNI 的类型有模拟电话接口N ISDN 接口B ISDN 接口等目前常用的是Z 接口和T 接口业务节点接口SNI业务节点接口是用户接入网和一个业务节点(SN)之间的接口业务节点接口要能支持更多的SN 像租用线业务节点视频和音频业务节点等以便连接到接入网满足用户对多种信息的需求SNI 使不同的用户业务能与交换机连接SNI 的类型有对交换机的模拟接口(Z接口)数字接口(V 接口)对节点机的各种数据接口及对宽带业务的各种接口等管理接口(Q3)Q3 是用户接入网及其业务节点(SN)与通信管理网(TMN)之间的接口通过Q3接入网能与TMN 进行通信这样就能将用户接入网的管理纳入到TMN 的整体之中关于用户端口功能(SPF)的管理不同网元(例如AN 和SN)的协调是必要的以形成用户所预约的接入和接入承载能力因此需要标准化的Q3管理接口通过Q3 接口TMN 可对用户接入网实施操作其中比较重要的是分配功能接入网的管理资源配置和重新分配检测定位和报告接入网的故障位置监视和报告接入网的性能(比特误码率等)进行保密控制和资源管理等V5 接口本地交换机通常以Z 接口连接模拟用户线随着光纤和数字用户传输系统的引入如继续使用Z 接口接入将增加A/D 变换次数这样既带来传输损伤又很不经济另外数据业务的发展要求从TE(用户终端)至LE(本地交换机)之间实现透明的数字连接这些都要求交换机提供数字用户线的接入能力为此开发了本地交换机用户侧的数字接口统称为V 接口早期所开发的V1V4 接口ITU T 没有形成国际标准化的接口为了适应在AN 范围内有多种传输媒介多种接入配置和业务希望有标准化的V 接口能同时支持多种类型的用户接入1994 年ITU T 通过了新型的V5 接口的规范制定了V5.1和V5.2 接口的建议G.964 和G.965V5 接口可支持利用各种不同传输媒质的接入类型和业务从发展的观点来看用户终端设备都应具有标准的用户网络接口UNI 交换机都应具备V5接口以便各厂商的设备可在接口上互通V5 接口建立在交换终端(ET)接口基础上是一种标准化的完全开放的接口用于交换设备和接入网设备之间的配合V5.1 接口由一个2048kbit/s 链路组成用于支持下列接入类型模拟电话接入基于64kbit/s 的ISDN 基本接入和用于半永久连接的不加带外信令信息的其他模拟接入和数字接入这些接入类型都具有分配的承载通路即用户端口与V5.1 接口内承载通路有固定的对应关系在AN 内无集线功能V5.1 接口使用一个时隙传送公共信道信令其他时隙传送话音信号V5.1 接口具有复用功能在AN 和LE 之间的V5.1 接口的数目不受限制V5.2 接口根据需要可以由1~16 个2048kbit/s 链路构成除能支持V5.1 接口所支持的接入类型外还可支持ISDN 一次群速率接入(即30B D 或支持H0 H12 和n 64kbit/s 业务)这些接入类型都具有灵活的基于呼叫的承载通路分配并且在AN 内和V5.2 接口上具有集线功能V5 接口具有重要的分配功能分配通过AN 或LE 的Q3 接口完成当Q3 具有核实和改变一参数的功能时就认为该参数被分配属于同一个用户的不同用户端口可以分配给同一V5 接口或不同的V5 接口备用的2048kbit/s 链路可以分配给同一个V5 接口或不同的V5 接口V5.1 接口可以通过分配而升级为V5.2 接口即使用V5.1 或V5.2 标准中所规定的有关控制协议的措施而升级为V5.2 接口V5.1 接口和V5.2 接口的主要区别如表2-2 所示表2-2 V5.1 接口和V5.2 接口的主要区别V5.1 接口 V5.2 接口只有一条E1 链路按需要可以有1 16 条E1 链路无BCC 协议无用户集线功能E1 时有承载通路连接(BCC)协议支持用户集线隙与用户终端直接一一对应功能E1 承载通路与用户终端动态分配连接不支持ISDN PRA 设备接入支持ISDN PRA 设备接入无保护协议无故障链路切换保护功能有保护协议有故障链路切换保护功能无链路控制协议只对单链路进行链路有链路控制协议可对多链路进行管理管理接入网技术按照接入信息的类型来分可分为话音接入网技术窄带业务接入网技术宽带业务接入网技术按照接入方式来分大致可分为1. 基于对绞线铜缆的传统接入网技术2. 光纤同轴电缆混合(HFC)接入网技术3. 光纤/对绞线铜缆混合接入网技术(这实际上就是人们常说的FTTC FTTB通常把3 4 两种方式合为一种统称为光纤接入网技术有时也称为用户光纤环路(FITL Fiber In the Loop)按照通信技术中传统的分类方法可分为有线接入网技术和无线接入网技术其中有线接入网技术包括基于对绞线铜缆的传统接入网技术光纤同轴电缆混合(HFC)接入网技术光纤接入网技术有线接入网技术1. 用户线对增容系统用户线对增容系统的主要目的是使现有对绞线铜缆的容量加倍即同一线对上最少可以再挂接一电话机该电话机具有独立的用户号两者可以同时通话互不干扰但是由于受对绞线铜缆传输特性的限制这种系统的扩容系数不高而系统成本相对偏高这种系统主要用于住宅用户对企事业用户来说其容量太低因而较少使用。
用户线对增容系统的核心技术是数字用户环路(DSL)传输技术和低速语声编码技术而DSL 传输是ISDN 的关键它利用普通对绞线以数字调制方式实现2B D 的基本速率传输具有很强的适应性无需改变网络结构不需要进行线对选择且与原有模拟业务兼容在图3-1 的配置中所有用户线设施不动只要在每一对对绞线的交换侧和用户侧分别增设一局端机(交换接口模块)和远端机(用户接口模块)即可使容量加倍2Mbit/s 数字体系的用户线对采用8bit/s 码和64kbit/s 速率的PCM 标准与回波消除技术相结合可以在现有对绞线上为用户和交换机间提供全双工的(144kbit/s)2B D 连接其中包含两个速率为64kbit/s 的语音通路B1 B2 一个速率为16kbit/s 的信令通路D 以及速率为16kbit/s 用于传同步信息和维护管理信息的辅助通路总速率为160kbit/s 与ISDN 的基本接入速率(BRA)一样若采用32kbit/s 的ADPCM 编码技术则在同样的对绞线上可传送4。