数字通信-宽带网络

1、宽带网络技术简介宽带网络技术简介宽带网络的技术层次： 宽带传输技术及SDH； DSL接入技术； 光纤接入技术； 光纤/电缆混合接入技术； 无线接入技术； 宽带网络应用；1 宽带网络概述宽带网络概述 宽带网络宽带网络是具有较高通信速率和吞吐量的通信网络。宽带的获得不仅仅是速率的提高，还与通信技术、半导体技术、协议实现技术和组网技术等密切相关。 通常，宽带网络可作为高速主干网络或互连通道，适于公共网络和专用网络。 宽带网络宽带网络可分为传输网络、交换网络和接入网络三部分(三个层次)，因此宽带网络技术也分为宽带传输技术、宽带交换技术和宽带接入技术三部分。 宽带传输网络宽带传输网络主要是以SDH为基础

2、的大容量光纤网络； 宽带交换网络宽带交换网络主要是采用ATM技术的综合业务数字网络； 宽带接入网络宽带接入网络主要有光纤接入、铜线接入、混合光纤/铜线接入、无线接入等方式。 2 宽带传输技术及宽带传输技术及SDH1）传输技术）传输技术 宽带网络中干线传输要解决的问题是大容量、长距离的可靠传输，采用的物理传输线路当然是光纤。光纤通信系统除信源、信宿和光纤信道外，还有电发射机、光发射机、中继放大器、光接收端机和电接收端机等。电发射端机光发射端机光接收端机电接收端机中继放大器光通信系统的组成光通信系统的组成 电发射端机将多路电信号复用成一路高速信号送入光发射端机； 光发射端机完成电/光转换、线路编码

3、和光调制(目前采用光幅度调制)，调制后的光信号在光纤线路上传输。 对于长距离传输，可采用中继放大器。中继放大器对信号进行放大、整形，再重新发送到光纤上。 光接收端机完成光解调和光/电转换，电接收端机则分离出各路电信号。 光通信的传输损耗在不断下降，特别是波分复用技术和光孤子技术的发展使传输容量不断增加。 光孤子技术采用极窄的光脉冲，传播后可以达到极小的失真，从而达到极高的传输质量。 波分复用可使多路不同波长的光信号在同一光纤上传输。 利用波分复用技术，光纤的传输容量可达100Gbps以上。 在传输体系方面，宽带传输网采用光纤同步数字传输体系(SDH)。2）SDH技术技术(1) SDH概述概述

4、SONET最早是由美国贝尔公司提出，后被ANSI定为SONET标准。接着ITU-T采纳了SONET概念，进一步修订后重命名为SDH，作为一种新型数字传输标准。 SDH是一种新型的数字传输标准。目前各国都先后建设了SDH传输系统。 后来，SDH成为不仅适用于光纤，也适用于微波和卫星传输的通用性技术体系。 同步光纤网络SONET是以光纤为传输媒体的高速骨干网络。SONET可灵活地支持多种业务服务。 所以SONET和SDH基本上是一回事。1988年ITU-T开始推出了一系列SDH标准，对SDH的比特率、帧结构、复用设备、线路系统、光接口、网络管理和信息模型等进行了定义，从而确立了SDH传输体系。 (

5、2) SDH速率和帧结构速率和帧结构 SDH帧结构为块状结构，由横向270列和纵向的9行(每行8比特)组成。字节传输是从左而右、从上而下按顺序进行的，每秒钟传输8000帧。因此其传输速率是155.52Mbps (9 270 8 8000)。基础模块的帧结构基础模块的帧结构9行每行8位270列。 SDH最基本、最重要的模块信息是STM-1，其速率为155.52Mbps。更高等级的STM-N是将STM-1同步复用而成。4个STM-1构成STM-4(622.08Mbps)；STM-16是2448.32 Mbps，即2.5Gbps；STM-64约10Gbps。 (3) SDH的特点的特点 具有全球统一

6、的网络结点接口NNI，简化了信息互通； 具有一套标准化的信息结构(同步传输模块STM-N)等级； 具有强大的网络管理功能； 各网络单元均有标准的光接口； 具有一套特殊的复用结构，允许现有的准同步数字体系PDH、SDH和ISDN的信息进入其帧结构，因而具有广泛的适应性； 采用大量软件进行网络配置和控制；3 宽带交换技术与宽带交换技术与ATM 宽带网络中的交换技术要求能提供高速、大容量的交换，能支持多种业务。目前最有前途的宽带交换网络是ATM网。ATM采用面向连接的信元交换形式，可满足大容量和高速率交换的要求。 ATM兼具电路交换和分组交换的优点，但它并不是两种交换简单地合并。 ATM有一套复杂的

7、协议。因此ATM标准复杂，设备昂贵。所以，ATM交换网现在还只在专用网和小范围公用网中应用，整个电信网都采用ATM技术尚需时日。ATM技术概括：技术概括： 是B-ISDN的支持技术、核心技术； 集电路交换和分组交换的优点，是快速分组交换技术； 信元(固定长度的小分组)交换； 虚连接：Virtual Path 和 Virtual Channel两个层次； 支持不同速率的业务(典型为52Mbps、155Mbps、622Mbps等) 以ATM交换机为中心，可构成WAN和LAN； QoS参数好(传输质量高) 。4 接入网络技术接入网络技术 宽带接入网是网络中技术最复杂、实施最困难、影响面最广的一部分。

8、在电信网发展的几十年中，已实现了从模拟到数字、从电缆到光缆、从PDH(准同步数字体系)到SDH的飞跃，各种新技术被应用于传输网和交换网。 但接入网仍以模拟双绞线技术为主，主要采用拨号上网方式，无法适应宽带数字网的要求。从目前情况看，主要有4种宽带接入技术：以现有电话网铜线为基础的xDSL技术、以电缆电视为基础的HFC技术、光纤接入技术和无线接入技术。 1）数字用户线）数字用户线xDSL接入技术接入技术(1) xDSL概述概述 DSL(数字用户线)技术是1989年为视频点播VOD业务开发的。现在已有十余种DSL技术问世，形成了xDSL。我国电信部门为用户提供的主要是ADSL技术。 xDSL比PS

9、TN更高速，也更复杂。xDSL是基于公用电话网的技术。 基于电话网的普通Modem传输速率只有几十K，而 xDSL却能达到几M。 xDSL只是利用PSTN的用户环路而不是整个网络。采用xDSL技术调制的数据信号实际上是与原有话音信号在线路上叠加传输的，在电信局和用户端分别进行合成和分解，需要配置相应的局端设备。 我们知道，传输距离越远，信号衰减越大，越不适合高速传输，所以xDSL只能工作在用户环路上，距离有限。 xDSL技术按上行(用户到交换局)和下行(交换局到用户)的速率是否相同可分为速率对对称型称型和非对称型非对称型两类。 电话网是由一系列独立的电话交换局互连形成，每个局的服务半径一般在5

10、km之内，用户线路基本上都是市话电缆(双绞线对)。因此采用xDSL技术不需要对现有的接入系统进行改造，即可方便地开通宽带业务。 xDSL的关键在于高速信道的调制技术。目前所用调制技术有三种： QAM(正交幅度调制) CAP(无载波幅度相位调制) DMT(离散多频调制)(2) ADSL ADSL(Asymmetrical Digital Subscriber Line ) ADSL是一种在无中继的用户环路网上利用双绞线传输高速数据的技术(非对非对称称)，它可在现有电话线上提供最高达8Mbps的下行速率和最高640Kbps的上行速率，有效传输距离达35km。 ADSL的下行速率受距离影响较大。在距

11、离3km时，速率还可达8Mbps，而在6km时，速率就降低到1.5Mbps左右。上行速率通常在16K 640Kbps之间。 ADSL可以在普通电话线上提供三个通道三个通道： 最低频段部分为04kHz的话音通道； 中间频段部分为上行数据通道； 最高频段部分为下行数据通道。 因此，在现有电话线上既可以快速接入Internet，也可以打电话、发传真。通话质量与Internet接入速度互不影响。ADSL与 一线通相似，但比ISDN速率更高些。 ADSL宽带接入原理：宽带接入原理：用户使用ADSL接入Internet时，要增加ADSL Modem (或Router)和ADSL分离器等硬件设备。ADSL

12、Modem 用于单机或小型网络用户的接入，ADSL Router 用于用户较多或对安全性和稳定性要求较高的中小型网络。 ADSL接入包括用户端模块和交换局端模块。用户端由用户ADSL Modem和分离器组成，交换局端由ADSL Modem、分离器和接入多路复用系统组成。ADSL接入与普通电话模型示意图接入与普通电话模型示意图接线盒接线盒外线外线跳线架跳线架交换机交换机跳线架跳线架外线外线跳线架跳线架交换机交换机跳线架跳线架Internet接线盒接线盒ADSL用户用户电话电话用户用户用户端用户端电话电话外线外线电话局端电话局端 ADSL Modem分离器分离器分离器分离器ADSL Modem程控交换机程控交换机程控交换机程控交换机 ADSL Modem的作用是将用户机的数字数据调制成较高频率的模拟信号，以便在电话线上传输，或反之(解调)。 分离器分离器的作用是分离承载音频的4KHz以下的低频带信号和ADSL Modem调制的高频带信号。ADSL的优势：的优势： ADSL上网和打电话两不误，不交电话费； ADSL使网上视频服务成为可能：带宽1.5Mbps(mpeg1)相当于VCD图象质量带宽3-6Mbps(mpeg2)相当于D