前言

当今通信网络正在向“互联网+”演进，目前网络基本具备语音、视频、数据、IPTV（交互式网络电视）承载功能。4G和FTTH接入网商业应用发展迅猛，5G技术已经起步，物联网从2014年起步到2018年进入快速发展期。2017年，天津市联通光接入网FTTH（光纤到户）用户端口带宽达到200Mbit/s，2017年年底，中国4.9亿互联网用户中光纤接入用户占88.9%，光纤用户4.3561亿户[1]。我国互联网用户、宽带接入用户规模位居全球第一。10G xPON已经广泛用于光接入网，实现了即插即用的自动开通模式。5G基站数据前传的带宽需求为100Gbit/s。密集波分复用（DWDM）技术将在光接入网汇聚层和5G基站数据接入网络中得到大量应用，对光谱特性（波长）和接入网汇聚层的带宽需求迅速增长，为了降低成本、提高带宽，DWDM技术必然会从长途传输网和本地骨干城域网向接入网汇聚层网络演进。所以DWDM技术的广泛应用决定了光谱测试技术的趋势。NFV（网络功能虚拟化）和vCPE（虚拟CPE）技术的发展将引入开源概念、弹性网络和云原生（Cloud Native），未来通信网发展将从硬件网络向SDN（软件定义网络）和NFV转换，引入云原生、弹性资源配置、微服务技术，提供快速开通业务和灵活的客户服务。

正如唐代诗人刘禹锡的《乌衣巷》中所述“旧时王谢堂前燕，飞入寻常百姓家”。随着带宽需求和技术水平的提高，应用于长途传输网和骨干城域网的DWDM技术逐渐向汇聚接入层和用户层演进。NG-PON2和云原生这样的技术也将飞入寻常百姓家了，随之而来的是安装、维护人员的水平需要提高。

在通信系统中，信令和协议是通信系统的控制系统，上述所有技术的发展实际上是信令和协议的演进。本书以信令和协议为主线，通过介绍当代通信的网元、终端、信令、组网技术使读者了解当代网络技术知识。所谓纲举目张，信令和协议就是“纲”，通信系统和通信网就是“目”。本书区别于竖井式方法介绍技术原理的思路，采用横向方式从通信系统的角度介绍信令和协议，了解光接入网系统、测试技术、后台支撑技术。通信分为多个专业，通信管理和研发设备制造需要按专业分工，作为研发工程师，对于本专业进行竖井式挖掘是必要的，但作为网络通信系统工程师，从事安装、测试、集成、维护工作是必要的。应用开发工程师需要了解各专业知识才能实现最优组网和胜任通信网络工程、维护工作，真正实现一专多能。光接入网涉及光学原理、WDM（波分复用）、DWDM、数据专业、语音通信、IPTV、计算机、传输多种专业。本书介绍的技术是以目前国内通信网络在线运行的技术为主，同时介绍后台支撑技术、光纤测试技术、光接入网故障检测和处理技术以及NFV和vCPE技术发展演进测试、POC情况、下一代NG-PON1应用和NG-PON2（WDM-PON、TWDM-PON、TDM-PON）发展趋势。

同时笔者于2010年在天津联通利用现网设备组建了网络实验室，多年参与通信网络的组网、测试试验、建设、维护工作，提炼出相关工作经验，向读者介绍关键光传输网络技术和原理。2010年开始在天津联通建立了第一个省级公司的网络实验室，进行光接入网的入围测试，2015年，联通集团xPON解耦合测试在天津网络实验室进行测试。解耦合项目获得中国联通集团科技进步一等奖，并成功地应用于中国联通各分公司。目前，该实验室已经发展为4G、传输IPRAN、xPON、城域网设备的多功能网络实验室，为通信事业发展做出了贡献。该实验室xPON测试项目于2012年获得中国通信学会科技进步三等奖和中国联通2012年科技进步一等奖。实验室的测试项目获得国家发明专利两项，一项正在申请中，在国内一级期刊发表数十篇论文。解决在工程维护中遇到的技术问题，为培训员工和技术竞赛等提供网络环境。

本书以“文章合为时而著，歌诗合为事而作”（白居易《与元九书》）的风格来写作，面对现网业务需求，把握当代技术的发展脉搏，使初学者尽快融入现代通信网络，科学地进行相关研究总结，引用现场和实验室测试报告和相关论文及国标和企业标准与研究报告作为本书的参考，其中，主要介绍测试和实用技术。本书针对信令和协议发展中相关因素进行系统研究。本书是笔者通信职业的经验总结，历时两年，主要反映近些年科技发展现状，主要涉及光接入网、IPTV、FTTX（光纤接入）、4K电视、视频通信、IMS核心网、NFV、4G无线数据通信网、接入网、5G、物联网等多方面的内容。本书可以帮助读者尽快掌握协议的相关知识，胜任工程、研发、维护工作，尽量避免理论推导，以介绍实用技术为宗旨，介绍测试技术和故障处理方法，授读者以渔，达到“知行合一”的目的。

当代通信发展对于智慧城市市民、交通、能源、商业、通信、水和土地资源等关键资源管理需求有以下几点。

客户端：FTTH、高带宽、多业务（VoLTE、智慧家庭业务、绿网等）、视频通信、OTT、4K高清电视（50～100M）、VR（4K电视的10倍带宽）、企业客户业务（企业专网、企业网关等）。

电信网络：主要为4G、5G基站信号回传，5G无线接入以GE（吉比特以太网）计算，所以基站回传业务刺激了NG-PON2的发展，然而NG-PON2仍处于柳暗花明的阶段。

本书在创新方面做了如下介绍。

上述需求有对现有介绍光接入网的通信协议中的创新技术方法，例如，MPCP（多点控制协议）注册使用定时器创新方法、EPON（以太无源光网络）中LOID创新、H.248协议数据采集分析、数图定时器分析等创新的方法。基于H.248协议的相关发明专利的创新方法，在实际应用中可以解决很多疑难问题，提高技术人员的创新能力。

本书技术新颖，在介绍G/EPON的同时介绍NG-PON1（10G xEPON）技术和NG-PON2下一代PON演进技术和5G回传应用。本书介绍NFV和虚拟CPE技术，涉及未来云原生等技术发展。

本书知识架构创新，以电信业务为主线介绍电信网络中各专业的技术，使读者更深更广地掌握电信网络知识。

中国建成世界最大的接入网，应用的设备和服务人口也最多，应用的需求最大。随着时间的推移，光纤老化、传输速率不断提高（目前已达10Gbit/s，2020年会达到100Gbit/s）等问题和维护量越来越多，提高一线维护人员和后台支撑人员的技术水平非常重要。本书就此问题介绍通信网络现状以及提出解决问题的方法，同时介绍通信网络的演进方向。本书由浅入深，按照从终端到承载网，最后到核心网络设备的顺序进行介绍，通过描述客户端与核心网、网络之间的信令、协议，了解网络的工作原理和控制过程。本书通过讲述网络测试方法使读者加深对网络的了解，提高创新、研发、工程设计、维护能力，达到学以致用的目的。