第二章Access Network AN
接入网的两个重要标准G.902、Y.1231
G.902定义的接入网范围由三个接口定界:用户网络接口 UNI:User Network Interface(连接用户与接入网之间的接口,类型:单一UNI和共享UNI)业务节点接口 SNI:Service Node Interface(连接接入网与业务节点之间的接口;典型的SNI如:Z接口,V接口,ATM接口等)电信管理接口,Q3(提供业务的实体)
电信管理网通过Q3接口实施对接入网的管理与协调,(管理包括用户端口功能的管理,运送功能的管理、业务端口功能的管理(注意:指对接入网的管理,而非对用户的管理)
IP接入网是IP用户和IP服务提供者之间提供接入能力的实体组成,由这些实体提供承载IP业务的能力定义中的IP服务提供者是一种逻辑实体(可能是一个服务器群组、可能是一个服务器、甚至可能是一个提供IP服务的进程)
Y.1231定义的接入网统由参考点RP定界
IP接入网的三大功能:运送功能、接入功能、系统管理功能传统的网络(三网)电话网 有线电视网 互联网
IP接入网的典型模型以太网接入。可有几种方式运行IP,典型的有IPOE PPPOE
接入技术:双绞线接入(典型的是以太网接入)电话铜线接入(xDSL接入、话带Modem接入、ISDN接入)
同轴电缆接入(Cable Modem接入)光纤接入技术(ATM无源光网络APON、Ethernet无源光网络EPON)无线局域网WLAN,数据用户小范围移动(固定无线接入用户位置固定不变的无线接入,LMDS移动无线接入(GPRS、CDMA1x)卫星接入第三章:
以太网用户接入控制与管理,两种以太接入模式:PPP0E和802.1X1 802.3ah标准:电信级接入
2对802.3的标准的扩展:MAC层作了极少扩展(增加了OAM子层可选);增加了多种PHY层介质相关接口MDI的标准3 三种PHY层介质相关接口MDI:光纤上的P2P传输(P2P@fiber);光纤上的P2MP传输(P2MP@fiber) ;话音级铜缆上的P2P传输(P2P@copper)。
4 OAM (运行、管理和维护)Operations,Administration,andMaintenance
第四章 光纤接入技术
OAN 三种应用类型,Optical Access Network
光纤到路边 FTTC{ Fiber To The Curb/Cab}
光纤到楼 FTTB(Fiber To The Budding)
光纤到家/办公室 FTTH/O(Fiber To The Home
光网络单元ONU (Optical Network Unit)
光分配网 ODN(Optical Distribution Network)
光线路终端OLT(Optical Line Terminal)
AON:Active Optical Network,有源光网络
PON:Passive Optical Network,无源光网络
APON:ATM Passive optical network,ATM无源光网络。EPON:Ethernet Passive optical network
5 APON与EPON的异同:< 1 帧结构和分组大小:(A:在PON上传送ATM信元,E:在PON上传送Ethernet帧,帧为定时长帧:E:分组长度可变:64~1518 Byte,A:分组长度固定:53 Byte)EPON和APON的帧格式(帧周期长度、封装方式) MAC协议与APON不同网络结构与APON类似,但是A接入的主干网为ATM网,传输的数据流为ATM信元流;E:接入的主干网为以太网,传输的数据流为以太帧流。2存在PON中同样的技术问题3传输技术都采用上、下行均采用时分复用> 第五章PSTN:Public Switched Telephone Network
AAA:Authentication、Authorization、Accounting XDSL:HDSL、ADSL、VDSL。
ADSL通常采用三种基本的调制技术:
QAM:Quadrature Amplitude Modulation,正交幅度调制DMT:Discrete multi-Tone,离散多音CAP:Carrierless Amplitude-Phase Modulation,无载波幅相调制新一代的DSL:ADSL2、ADSL2+、VDSL
XDSL:速率对称型DSL技术:HDSL、SDSL、IDSL
速率非对称型DSL技术:ADSL、VDSL、VADSL、RADSL、CDSL 第六章:
HFC,Hybrid Fiber Coax 混合的光纤同轴电缆第八章有中心务中心区别:
无中心-对等结构(ad-hoc);所有移动站点都处于平等地位;无中心站,所有站点间可直接通信无需中继;所有站点共享同一信道,竞争同一信道;不便于采用定向天线;用户增加时,冲突厉害;适合用户少且范围小的组网 有中心-AP接入结构(备选) 所有移动站点通过中心站点(AP)接入;一般AP位置不动,实现站点的接入和到有线网的桥接;不考虑移动站点之间的直接通信;只考虑各站点与AP之间的直接通信;无线站点之间、无线站点到互联用户的通信都需通过AP转发;有中心的结构便于对用户的接入管理,更适合作WLAN接入网的结构BSS:Basic Service Set,基本服务组ESS:Extended Service Set,扩展服务组BSS是一个基本的WLAN的单元网络,多个BSS通过一个分布系统(DS)相连构成一个ESS,每个BSS内有一个AP,用于连接DS及控制BSS内站点的接入,ESS有一个ID,称为ESSID(与BSSID统称为SSID)。同一个ESS的站点可以在不同的BSS之间切换 涉及到WLAN的安全协议有SSID匹配检查,WEP协议,TKIP协议,CCMP协议。最新的安全机制包括:CCMP协议,健壮安全网络RSN。
CCMP协议:Counter-Mode/CBC-MAC Protocol
RSN:Robust Security Network,健壮的安全网络时限密钥完整性协议 Temporal Key Integrity Protocol
LMDS:Local Multipoint Distribution Service本地多点分配业务 采用点到多点微波传输技术系统结构:是一种蜂窝通信结构向密集小区或大厦提供高速无线接入(将提供业务的地区划分为若干服务区,每个服务区内设立基站作为中心站,基站通过点到多点无线链路与区内用户站通信,基站不提供跨服务小区用户的切换)
系统组成:用户站、基站基站位于服务区中央,覆盖服务区用户基站上联LMDS中心局、再连接到业务网点对多点无线链路上行信道:多用户共享,需要MAC机制基站的频率复用(作用:提高频率利用率,扩大系统容量;方法:扇区划分、多载波、正交极化正交极化:同一载频的正交极化技术可隔离多个载波的相互干扰,可用于同一基站的不同扇区和不同基站的相邻扇区,可大大提供频谱资源利用率)多载波(同一扇区内使用邻频多载波,可大大提高系统容量)
用户站设备含:天线、收发信机、网络接口单元NIU
LMDS技术特点:
集中控制,便于用户接入管理(基站控制)
上下行不对称,下行带宽为1GHz,上行为300MHz)
提供QoS保证,根据业务QoS,申请并分配带宽双工通信:FDD\TDD多路访问,TDM/TDMA、FDM/FDMA系统容量大:带宽大(1.3GHz),提供容量大可扩容性强:可增加每个扇区的载波数(最多可容纳5个载频);可增加扇区的数量,最多可划分24个扇区
LMDS系统局限性,频段为20—40GHz,各个国家根据情况制定( 要求视距传输,受雨衰影响大,技术实现成本相对较高) 没有被广泛接受的标准,发展受挫
( 各家产品很难互联互通,制约了规模发展)
为802.16标准的出台提供了良好的技术准备
( 802.16借鉴了LMDS的部分基本思想,系统结构、上下行技术、频段) 802.16 标准概要802.16工作组成立于1999年负责开发宽带无线城域接入规范;以固定城域接入为主;旨在提供电信级的服务和QoS保证目前最新版本:802.16-2004规范主要内容:
10—66GHz频段MAC层和物理层,旨在为集团用户提供固定无线城域接入多接入用户共享接入设备、室外型定向天线2—11GHz频段MAC层和物理层,希望能支持个人用户和游牧用户的接入希望个人用户独享接入设备(手持设备)802.16-2001和802.16c-2002
802.16-2001,10GHz~66GHz规范
802.16c-2002:对802.16-2001修订需视距传输,设备成本相对较高802.16a-2003 2GHz~11GHz规范超视距传输,设备成本相对较低,规范了新的物理层新增技术
OFDM、OFDMA,mesh技术等
802.16-2004合并了先前的版本2—66GHz频段规范现行最新标准
WiMAX World Interoperability for Microwave Access,全球微波接入互操作性,推动802.16标准的制定,对不同厂商的芯片和设备进行标准化认证,帮助推动与保证设备的兼容性和互操作性
系统结构:点到多点:PMP;网格状:mesh
PMP组成:一个或多个基站BS、可选的中继站RS,多个用户站SS,内部链路等,通过G接口连接数据终端,F接口连接核心网络一个基站控制多个用户站:
用户站只能直接与基站(或中继站)通信用户站之间的通信必须经过基站转发
mesh 无线网络多跳无线网络结构网络节点功能(路由、存储与转发)
各SS之间有直接通信的无线接口;SS具有中继/转发功能;SS之间通过无线链路形成mesh结构;接入范围明显增大,尽量避免接入孤点。
业务:主动授权业务UGS,Unsolicited Grant Service;实时轮询业务rtPS:Real-time Polling Service非实时轮询业务 nrtPS:Non real-time Polling Service尽力而为业务BE:Best Effort
第十章:无线广域网WWAN(Wireless Wide Area Neteork)GPRS:General Packet Radio Service
通用分组无线业务
GSM如何过渡到GPRS:(GPRS系统结构)
GPRS一种叠加在GSM系统上的无线分组技术,是GSM走向3G前的过渡技术(GSM是电路交换网络,分组业务效率低;GPRS是分组交换网络,分组业务效率高)
在GSM网络上增加必要分组设备提供分组业务
GSM网络提供的移动话音业务保留
GPRS与GSM共享无线资源移动话音业务与移动分组数据业务共存在GSM基础上引入3个新组件:
PCU:Packet Control Unit
SGSN:Serving GPRS Support Node
GGSN:Gateway GPRS Support Node
GPRS网络结构(见幻灯片)
技术特点:
分组交换方式;带宽分配灵活、频谱效率高(实际传输时才占用信道、多个用户可共享一个信道);速率高:理论值为171.2kbps (随时在线,一直与网络保持连接,无须拨号)多种应用(上网浏览收发Email)。
CDMA2000-1X技术特点:是CDMA2000的第一阶段;采用分组交换技术;速率384kbps;密切联系IP网络,实现分组业务;支持简单IP和移动IP业务第十一章3A:AAA是用户接入管理的核心功能
Authentication(认证):Authorization(授权):Accounting(记帐)AAA协议主要是RADIUS协议;新AAA,增加了审计(Audit)监管(Administration)5A
AAA/s,AAA server
AAA/c,AAA client
参与用户接入管理的协议主要分为三个层次接入链路协议(PPP、PPPOE、802.3)
接入认证/控制协议(认证协议——PAP、CHAP控制协议——802.1X )
接入管理系统形成了两种主要模式(PPPOE接入结构,802.1X接入结构)
PPPOE——一种典型的集中接入控制模式(历史最长、功能最强、系统结构最完整,是电信运营商的最爱)典型的系统如:拨号接入管理系统,ADSL接入管理系统,宽带接入服务器BRAS
802.1X——一种典型的集中/分布接入控制模式专为802网络(现只剩802.3和802.11)作接入控制;园区网、校园网用户接入控制的首选接入管理协议 RADIUS 第十二章接入网的核心功能之一是对用户进行接入管理接入链路协议作用:提供链路通信服务,提供或便于实现基于用户的接入控制功能
PPPoE:以太网上的点到点协议) Point to Point Protocol over EthernetPPP:Point-to-Point Protocol 点到点的协议{ 协议作用范围 点到点的链路上(数据链路)
功能实现点到点链路的两个节点之间;数据链路的建立与拆除;链路质量检测 身份认证;网络层协议协商与配置(如IP协议的IP的地址等)两个子协议:LCP 与 NCP }
Link Control Protocol(链路建立,链路参数协商(如MRU等)与配置,是否认证或认证协议协商,链路拆除等)网络层控制协议NCP Network Control Protocol
不同的网络层协议可复用在同一PPP链路上
PPP为不同的网络层设计了相应的NCP,如对应IP协议的NCP为IPCP,对应IPX协议的NCP为IPXCP;不同的NCP处理不同网络层特殊要求(如IP地址分配等);同一个PPP连接下可开启多个NCP。接入认证/控制协议:PAP:Password Authentication Protocol口令认证协议CHAP,Challenge Authentication Protocol质询认证协议EAP:Extensible Authentication Protocol可扩展的认证协议基于端口的接入认证与控制协议 802.1X
IEEE802.1X 基于端口的接入控制协议(接入要求,LAN用户以点到点方式接入到LAN的端口上)
802.1X协议模型的三种实体客户系统(Supplicant System)运行802.1X客户软件的用户终端系统认证系统(Authenticator System)为802.1X客户系统(即LAN用户)提供授权的接入服务,通常为支持802.1X协议的网络接入设备认证服务器系统(Authentication Server System)为认证系统提供认证服务RADIUS,Remote Authentication Dial In User Service 典型的接入链路协议有:以太网协议:IEEE 802.3无线局域网协议(IEEE 802.11系列)
PPP(Point-to-Point Protocol,点到点协议)
PPPoE:以太网上的点到点协议)
CM带宽的请求、分配与管理
CM的MAC层——运行机制上行总带宽由许多小时隙(minslot)表示;上行带宽预约请求,无竞争传送数据;请求带宽发生冲突时,进行冲突分解CM的MAC层——上行带宽请求与分配:CM与CMTS交互实现;CM向CMTS请求,由CMTS进行分配与管理专门请求+捎带请求相结合:
CM有数据要发时CM先向头端CMTS申请带宽(小时隙数量);CMTS给CM指定上行发送小时隙;CM在指定上行时隙内发送
CM在发送数据时有新数据要发时直接在发送数据时捎带对新数据发送带宽的请求带宽请求与分配过程描述待发数据的CM,从下行信道获取头端对上行带宽分配的广播信息(MAP PDU),从中选取一个空闲的minislot,CM通过上行信道在选取的minslot内发送一个request ;如果请求冲突,则按某种算法进行冲突分解,并再次请求;请求成功,会收到正确的ACK,对CM的发送时刻及允许发送的minislot个数(可能与申请的个数相同,也可不同);CM根据分配信息,在指定的上行时隙内发送data PDU (发送数据时是不会产生冲突的。