第二章 綜合寬帶接入技術-接入網(wǎng)的接口及協(xié)議

第二章接入網(wǎng)的接口與協(xié)議

2.1用戶網(wǎng)絡接口2.2電信管理網(wǎng)接口2.3業(yè)務節(jié)點接口2.4V5接口2.5接入網(wǎng)線路測試技術2.6點對點協(xié)議2.7認證，授權，計費協(xié)議2.1用戶網(wǎng)絡接口

PSTN：Z接口ISDN：2B+D、30B+DDDN：V24、V35、64K、E1、UX25、幀中繼SDH、ATM、以太網(wǎng)、CATV、DVB模擬的UNI－Z接口傳統(tǒng)交換機模擬用戶線接口，AN中由接入網(wǎng)設備提供，接入模擬話機、模擬調制解調器等AN提供的Z接口要求更高的可靠性和遠端測試能力Z接口提供了模擬用戶線的連接，并且載運諸如話音、話帶數(shù)據(jù)及多頻信號等。此外，Z接口必須對話機提供直流饋電，并在不同的應用場合提供諸如直流信令、雙音多頻(DTMF)、脈沖、振鈴、計次等功能。

數(shù)字的UNI－U接口在ISDN（綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)IntegratedServicesDigitalNetwork)基本接入的應用中，將網(wǎng)絡終端(NT)和交換機線路終端(LT)之間的傳輸線路稱為數(shù)字傳輸系統(tǒng)，又稱U接口。在引入接入網(wǎng)之后，U接口是指接入網(wǎng)與網(wǎng)絡終端NT1之間的接口，是一種數(shù)字的用戶網(wǎng)絡接口。雙向傳輸方式和傳輸碼型：無國際標準LTNT1接入網(wǎng)NT2ISDN交換機V參考點U接口T參考點S參考點ISDN用戶設備RS-232和V.35RS（EIA）-232使用ISO2110關于插頭座的標準。這就是使用25根引腳的DB-25插頭座。引腳分為上、下兩排，分別有13和12根引腳，其編號分別規(guī)定為1至13和14至25，都是從左到右(當引腳指向人時)。RS（EIA）-232當連接電纜線的長度不超過15m時，允許數(shù)據(jù)傳輸速率不超過20kbit/s。這就促使人們制訂性能更好的接口標準。出于這種考慮，EIA于1977年又制定了一個新的標準RS-449，以便逐漸取代舊的RS-232。DVB/MPEG-2接口(I)DVB(DigitalVideoBroadcasting)標準提供了一套完整的，適用于不同媒介（衛(wèi)星、有線電視及開路電視）的數(shù)字電視廣播系統(tǒng)規(guī)范。系統(tǒng)采用MPEG壓縮的音頻，視頻及數(shù)據(jù)格式作為數(shù)據(jù)源。系統(tǒng)采用公共MPEG-2傳輸流(TS)復用方式。調制與其它附屬的信道編碼方式，由不同的傳輸媒介來確定：數(shù)字衛(wèi)星電視(DVB-S)、數(shù)字有線電視(DVB-C)、數(shù)字開路電視(DVB-T)。使用通用的加擾方式以及條件接收界面。DVB/MPEG-2接口(II)MPEG家族有：MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4。其中MPEG-2在廣播電視領域最廣泛使用。

MPEG是對音頻和視頻信號非常優(yōu)秀的壓縮技術系列標準。MPEG家族有：MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4。其中MPEG-2在廣播電視領域最廣泛使用。MPEG-2常用4：2：0和4：2：2。4：2：2編碼方式是每隔兩個亮度采樣一次色度信號，每行都采樣。4：2：0編碼方式是每隔兩個亮度采樣一次色度信號，隔行采樣。DVB/MPEG-2接口(III)每路MPEG-24：2：0編碼視頻信號的速率大約為2—15Mb/s，速率可調節(jié)，速率越高質量越好。一般8Mb/s的MPEG-2編碼信號的質量就非常好了，可傳運動會這類節(jié)目。2Mb/sMPEG-2編碼信號只能傳圖文節(jié)目。每路MPEG-24：2：2編碼視頻信號的速率大約為8—45Mb/s，速率可調節(jié)，速率越高質量越好。一般都取30M左右。MPEG-2編碼器輸出的碼流叫傳送流(TS)。一個155M(ATM方式)可裝12—16路視頻信號；34M中可以裝4路MPEG—2信號，也可以裝5—6路。這主要依據(jù)電視節(jié)目是哪類的，如圖文節(jié)目或教育節(jié)目的速率能低點，則可多裝。2.2電信管理網(wǎng)接口光纖接入網(wǎng)是整個電信網(wǎng)的一個組成部分，它應該納入電信管理網(wǎng)(TMN)的管理之下，以便整個電信網(wǎng)能協(xié)調一致地工作。按規(guī)定，光纖接入網(wǎng)同電信管理網(wǎng)的接口為Q3。AN應通過TMN的標準管理接口Q3與TMN相連，以便統(tǒng)一協(xié)調對不同網(wǎng)元(例如AN和SN)的各種功能的管理，形成用戶所需要的接入和承載能力。實際組網(wǎng)時，接入網(wǎng)往往先經(jīng)由Qx接口連接至協(xié)調設備，再由協(xié)調設備經(jīng)由Q3接口連接至電信管理網(wǎng)TMN。SNI是能獨立提供某種業(yè)務的設備和模塊，是一種可以接入各種交換型和/或永久連接型電信業(yè)務的網(wǎng)元。如：程控交換機、DDN節(jié)點機、X.25節(jié)點機、CATV前端、ATM交換機、VOD服務器等2.3業(yè)務節(jié)點接口—SNI交換機與接入網(wǎng)之間的接口稱為業(yè)務節(jié)點接口(SNI)業(yè)務節(jié)點接口有模擬的Z接口與數(shù)字的V接口數(shù)字業(yè)務的發(fā)展要求從用戶到業(yè)務節(jié)點之間是透明的純數(shù)字連接，因此要求業(yè)務節(jié)點具備數(shù)字的SNI。業(yè)務節(jié)點接口—SNI業(yè)務節(jié)點接口—SNI業(yè)務節(jié)點類型主要有3種：僅支持一種接入類型；可支持多種接入類型，但所有接入類型支持相同的接入能力；可支持多種接入類型，且每種接入類型支持不同的承載能力。

數(shù)字的SNI——V接口在V5接口以前，CCITTQ系列建議中曾規(guī)范了V1~V4接口

其中，V2為PCM楨接入，V1、V3、V4均專用于ISDN而缺乏通用性。影響不同供貨商設備的兼容。

2.4數(shù)字的SNI——V5接口

V5接口是一種標準化的、開放的、綜合的、實現(xiàn)交換與傳輸結合的新型數(shù)字化SNI。ITU-T于1994通過V5接口規(guī)范，我國于1996發(fā)布V5.1、V5.2接口國內標準已規(guī)范的V5接口有V5.1、V5.2和VB5接口。VB5是寬帶V5接口，其標準制定已于1998年底完成。LTV5接口是一種開放的、標準的數(shù)字接口，便于不同廠家設備互連V5接口的出現(xiàn)限制了交換機廠商的壟斷！V5接口具有多種業(yè)務接入能力，如PSTN(PublicSwitchedTelephoneNetwork公共交換電話網(wǎng)絡)、ISDN、模擬租用線和數(shù)字租用線等，有利于綜合業(yè)務的發(fā)展V5接口的出現(xiàn)降低了接入網(wǎng)的成本V5接口提高了網(wǎng)絡的可靠性和可維護性V5接口實現(xiàn)了數(shù)字傳輸和數(shù)字交換的結合數(shù)字的SNI——V5接口接入網(wǎng)LEV5接口HDB3碼V5接口參考點位置程控交換機V5.1接口模塊交換主機接入網(wǎng)2048kbit/s鏈路程控交換機V5.2接口模塊交換主機接入網(wǎng)2048kbit/s鏈路2048kbit/s鏈路2048kbit/s鏈路V5接口的功能程控交換機承載通路ISDND通路信息PSTN信令信息控制信息鏈路控制信息*保護信息*承載通路連接*定時信息*僅適用于V5.2接口接入網(wǎng)承載通路：為ISDN基本接入用戶端口已分配的B通路或PSTN用戶端口的PCM編碼的64kbit/s通路提供雙向傳輸能力。ISDND通路信息：為ISDN基本接入用戶端口的D通路信息(包括Ds型、p型和f型數(shù)據(jù))提供雙向傳輸能力。PSTN信令信息：為PSTN用戶端口的信令信息提供雙向傳輸能力。用戶端口控制：提供雙向傳輸每一獨立用戶端口的狀態(tài)和控制信息的能力。2048kbit/s鏈路控制：對2048kbit/s鏈路的幀定位、復幀定位、告警指示和CRC信息進行管理控制。第二層鏈路控制：為控制協(xié)議和PSTN信令信息提供雙向通信能力。用于支持公共功能的控制：為指配數(shù)據(jù)和重啟動能力提供同步應用。要求多個時隙連接的業(yè)務，應在一個V5.2接口內的一個2048kbit/s鏈路上提供。在這種情況下，應總能提供8kHz和時隙順序的完整性。鏈路控制信息：鏈路控制協(xié)議支持V5.2接口的2048kbit/s鏈路的管理功能。保護信息：保護協(xié)議支持邏輯C通路在物理C通路之間的適當?shù)牡箵Q。承載通路連接(BCC)：BCC協(xié)議用于在LE控制下分配承載通路。定時信息：為比特傳輸、字節(jié)識別和幀同步提供必需的定時信息。這種定時信息也可以用于LE和AN之間的同步操作。V5.1接口支持的業(yè)務NT1ZTTPSTN接入ISDN基本接入ISDN基本接入模擬租用線數(shù)字租用線程控交換機V5.1接口模塊V5.1接入網(wǎng)永久租用線業(yè)務節(jié)點V5.2接口支持的業(yè)務NT1ZTTPSTN接入ISDN基本接入ISDN基本接入模擬租用線數(shù)字租用線程控交換機V5.2接口模塊V5.2永久租用線業(yè)務節(jié)點NT1TTISDN基群接入ISDN基群接入接入網(wǎng)V5.1與V5.2的比較V5接口的應用存在的問題V5接口作為一個新型的數(shù)字用戶接口正日益受到各國電信部門的重視并在接入網(wǎng)建設中應用。但由于V5接口提出的時間還不長，標準化工作亦在不斷完善之中。V5接口的應用中還存在以下問題：（1）網(wǎng)絡管理困難（2）維護測試不便2.6點對點協(xié)議

PPP（pointtopointprotocol）---點對點協(xié)議概述

PPP的功能PPP封裝PPP鏈路操作

PPP協(xié)議概念Point-to-PointProtocol點到點的協(xié)議目前使用的版本:RFC1661協(xié)議作用范圍點到點的鏈路上(數(shù)據(jù)鏈路)功能實現(xiàn)點到點鏈路的兩個節(jié)點之間:數(shù)據(jù)鏈路的建立與拆除鏈路質量檢測身份認證網(wǎng)絡層協(xié)議協(xié)商與配置(如IP協(xié)議的IP的地址等)兩個子協(xié)議：LCP與NCP

PPP協(xié)議——LCP鏈路控制協(xié)議LCPLinkControlProtocol鏈路建立鏈路參數(shù)協(xié)商（如MRU等）與配置是否認證或認證協(xié)議協(xié)商鏈路拆除等PPP協(xié)議——NCP網(wǎng)絡層控制協(xié)議NCPNetworkControlProtocol不同的網(wǎng)絡層協(xié)議可復用在同一PPP鏈路上PPP為不同的網(wǎng)絡層設計了相應的NCP如對應IP協(xié)議的NCP為IPCP對應IPX協(xié)議的NCP為IPXCP不同的NCP處理不同網(wǎng)絡層特殊要求（如IP地址分配等）同一個PPP連接下可開啟多個NCPPPP的協(xié)議的封裝格式類似HDLC的UI幀（無編號幀）地址控制協(xié)議數(shù)據(jù)FCS字節(jié)1

1

2變長2地址控制數(shù)據(jù)FCSHDLCUI幀PPP幀固定值OxFF固定值Ox03封裝數(shù)據(jù)的協(xié)議類型PPP的協(xié)議操作過程五個階段及各階段轉換圖UPOPENDSUCCESS/NONEFAILDOWNCLOSING鏈路死亡鏈路建立認證網(wǎng)絡層協(xié)議鏈路終止FAILPPP協(xié)議的五個階段死亡階段物理層未準備好、PPP的初始階段鏈路建立階段，由LCP完成建立請求、協(xié)商MRU、認證協(xié)議、鏈路質量監(jiān)測協(xié)議認證階段,由LCP完成可選項，對用戶身份的鑒別。是否選或選擇何種認證協(xié)議在建立連接階段協(xié)商網(wǎng)絡層協(xié)議階段，由NCP完成對網(wǎng)絡層協(xié)議進行配置，如網(wǎng)絡層地址（IP地址）分配鏈路終止階段,由LCP完成可以在任何時候終止鏈路，鏈路的正常終止由LCP分組完成，一個NCP的關閉不一定引起鏈路的關閉PPPoE協(xié)議概念PPPOverEthernet以太網(wǎng)的點到點的協(xié)議目前使用的版本:RFC2516PPPoE的引入PPP只適應點到點鏈路的接入控制點到多點鏈路PPP仍然適應嗎？否!PPPoE可以實現(xiàn)對點到多點鏈路的接入控制PPPoE的功能對以太網(wǎng)上每個用戶與NAS之間建立一條PPP會話通道每一條PPP會話通道有唯一的連接標識實現(xiàn)對太網(wǎng)上每個用戶進行單獨的管理PPPoE接入模型圖中：接入橋接設備可為：交換機、ADSLModem接入集中器可為：PPPoE服務器、DSLAM主機主機主機接入集中器AccessConcentrator主機主機ISP局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）PPP會話橋接接入設備BridgingAccessDevicePPPoE協(xié)議分層模型以太網(wǎng)物理層PPPoE數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層PPPIPPPPoE分組（幀）格式PPPoE協(xié)議封裝在以太幀中（以太幀的載荷）字節(jié)目的MAC地址源MAC地址類型有效載荷（PPPoE分組）FCS662變長4PPPoE封裝在以太幀中發(fā)現(xiàn)階段類型：0x8863會話階段類型：0x8864版本代碼類型有效載荷會話標識比特01234567012345670123456701234567長度PPPoE分組格式固定值不同階段的分組類型PPPoE載荷長度標識一個特定的PPPoE會話發(fā)現(xiàn)階段：為空會話階段：PPP幀2.7認證、授權、計費協(xié)議AAA是用戶接入管理的核心功能AAA功能的含義Authentication（認證）：確認用戶接入時聲稱的身份Authorization（授權）：根據(jù)認證結果授予用戶接入的相應權限Accounting（記費）：記錄用戶對網(wǎng)絡資源的使用情況，為計費、審計等服務RADIUS協(xié)議

RADIUS是一種C/S結構的協(xié)議，它的客戶端最初就是NAS（NetAccessServer）服務器，現(xiàn)在任何運行RADIUS客戶端軟件的計算機都可以成為RADIUS的客戶端。由于RADIUS協(xié)議簡單明確，可擴充，因此得到了廣泛應用，包括普通電話上網(wǎng)、ADSL上網(wǎng)、小區(qū)寬帶上網(wǎng)、IP電話、VPDN（VirtualPrivateDialupNetworks，基于撥號用戶的虛擬專用撥號網(wǎng)業(yè)務）、移動電話預付費等業(yè)務。最近IEEE提出了802.1x標準，這是一種基于端口的標準，用于對無線網(wǎng)絡的接入認證，在認證時也采用RADIUS協(xié)議。圖2-16RADIUS的基本工作原理Diameter協(xié)議

Diameter協(xié)議作為下一代的AAA協(xié)議標準。Diameter(為直徑，意味著Diameter協(xié)議是RADIUS協(xié)議的升級版本)協(xié)議包括基本協(xié)議，NAS(網(wǎng)絡接入服務)協(xié)議，EAP(可擴展認證)協(xié)議，MIP(移動IP)協(xié)議，CMS(密碼消息語法)協(xié)議等。Diameter協(xié)議支持移動IP、NAS請求和移動代理的認證、授權和計費工作，協(xié)議的實現(xiàn)和RADIUS類似，也是采用AVP，屬性值對(采用Attribute-Length-Value三元組形式)來實現(xiàn)，但是其中詳細規(guī)定了錯誤處理和failover機制，采用TCP協(xié)議，支持分布式計費，克服了RADIUS的許多缺點，是最適合未來移動通信系統(tǒng)的AAA協(xié)議。Diameter和RADIUS比較

（1）RADIUS固有的C/S模式限制了它的進一步發(fā)展。Diameter采用了peer-to-peer模式，peer的任何一端都可以發(fā)送消息以發(fā)起計費等功能或中斷連接。（2）可靠的傳輸機制。RADIUS運行在UDP協(xié)議上，并且沒有定義重傳機制，而Diameter運行在可靠的傳輸協(xié)議TCP、SCTP之上。Diameter還支持窗口機制，每個會話方可以動態(tài)調整自己的接收窗口，以免發(fā)送超出對方處理能力的請求。（3