教学课件·接入网技术与设计应用

1、课程：接入网技术与设计应用学时:30考核方法：“1:1:8”综合评定方式成 绩 组成分值合计备 注作 业 成 绩100日常表现差，累计扣05分课堂提问成绩考 试 成 绩8课程目的通过本课程了解目前和未来接入网中主要新技术的基本原理、技术特点、应用和发展前景。掌握接入网应用开发中的主流技术。拓展和弥补不同专业背景学生有关接入网的技术知识。第一章 接入网技术基础目的、要求：1理解接入网的基本概念2了解接入网的发展历程3掌握AN的定义与定界4掌握接入网的功能结构与接口重点、难点：1接入网的定义与定界2接入网的功能结构 传输技术:有光缆、微波、卫星等多种传输手段。传输速率越来越高，传输标准从准同步数字

2、序列(PDH)过渡到同步数字序列(SDH)。 交换技术:有电路交换、分组交换、多址发送、异步转移(ATM)、快速分组交换等多种交换方式。处理速度越来越快，信道利用率越来越高。 系统技术:有固定通信系统、卫星通信系统、移动通信系统等多种系统。系统的容量越来越大,性能越来越高。 业务:开展了电话、电报、传真、广播、电视、数据、图像、视频点播等多种多样的业务。1.当代电信网技术状况业务网：固定电话网，移动电话网，IP电话网，数据通信网【X.25分组交换网、数字数据网 DDN、帧中继网、计算机互联网】， 智能网【800号业务、300业务、虚拟专用网业务、700业务、电话投票(VOT)业务、大众呼叫(M

3、AS)业务】， 综合业务数字网ISDN等传送网：骨干传送网、接入网支撑网：No.7信令网、数字同步网、电信管理网电信网按业务分类业务网、传送网、支撑网之间的关系（1）作用负责将电信业务透明地传送到用户。主要是为了解决将图像、数据、语音等多种业务综合地传送到用户。接入网当前主要目标：以光纤作传输介质，经济地提供现有基于STM的窄带综合数字业务（电话、计算机、数据等）和CATV宽带业务，同时考虑顺利过渡到基于ATM的宽带综合数字业务（视频点播、交互式视频、高速数据、多媒体业务等）。实际提供业务的实体，称业务节点。4接入网在电信网中的地位与作用（2）物理位置是本地交换机（或远端模块）与用户之间的连接

4、部分。（3）网络组成通常包括：用户线传输系统、复用设备、交叉连接设备或用户/网络终端设备。（4）网络管辖范围用户驻地网有大有小，大到一栋楼内一个公司的内部网，小到一个家庭的一部话机。引入线10-30m配线电缆500m馈线电缆 5km 分线盒用户分线盒用户接入网交换机交接箱接入网是在铜线用户环路的基础上发展演变而来的；且将继续演变发展下去。早期的用户接入线也被称为用户环路系统。接入网的发展历程用户线系统的特点A、从传统电信网的角度看： 用户线附属于Z接口，完成电话业务的传输和分配任务。用户线的管理和维护在交换机侧完成。用户线系统在功能上、概念上不属于整个电信网的核心部分，只是网络的附属部分。B、

5、从网络角度看： 用户线系统的网络拓扑结构为星形，接口为Z接口，传输技术为音频实线传输；C、从用户角度看： 用户线是交换机用户口的延伸。接入网（AN）概念提出的背景业务的多样化趋势（话音业务、非话业务，即时业务、非即时业务）网络的数字化要求用户线数字传输技术的逐渐成熟：A、光传输技术用于用户线传输B、铜线数字传输技术发展迅速（XDSLIDSL,HDSL,ADSL）C、无线数字传输技术，例如：GSM,CDMA 等接入网（AN）概念提出的背景 新的业务种类的增多，特别是各种数据业务伴随Internet的爆炸性增长，使用户对用户线带宽的要求不断提高。技术进步已经使得用户线数字传输技术逐渐成熟。于是，在

6、传统用户线概念的基础上逐步产生了接入网的概念，它不再附属于交换机，而是自成体系，它采用各种最先进的数字通信技术，通过光纤、铜线和空间（无线技术），将网络提供的各种业务传递到用户桌面。AN有自己的管理系统，可纳入到TMN中。接入网的技术含量在迅速提高，投资比重可占电信网的70或更多。建设接入网的迫切性从核心网看 这几年SDH已成燎原之势，全世界已敷设了大约80万个网元，其速率已高达100Gbs。然而其潜力已尽，由于波分复用的应用，网络链路容量有了新的突破性进展，目前单对光纤的实际商用系统传输容量己达320Gb s（216 10Gbs）和l00Gbs（402.5Gbs），实验室已完成1Tbs（l0

7、010Gbs）的试验。另一方面，网络节点（无论是交换机还是高性能路由器）的吞吐量均已突破6080Gbs，总吞吐量超过1Tbs的高性能路由器也已问世。 建设接入网的迫切性从用户终端看 用户侧终端的速率也在突飞猛进，其CPU的性能每18个月就翻一番。从企事业用户使用的数据通信协议看，在1998年年底发达国家的IP通信协议已达7080。IP已明显成为主导通信协议。这种用户接入的IP化趋势也反映在普通居民用户群中，因特网业务正成为普通居民用户日益重要的接入业务，从电子邮件到Web浏览乃至视频业务，带宽要求正以几倍几十倍的速度增长。 实现接入网宽带传输的技术措施 1、在用户与端局距离较近的情况下，以原有

8、铜质导线线路为主，采用新型设备，挖掘潜力，实现新业务的接入。在此情况下，光缆一般已敷设到端局。 2、新设光缆尽可能向用户靠近，经同轴或对称电缆分配给用户，采用一种渐进的光缆化方式。 3、全光化的实现，包括光缆到家庭等多种形式。 4、以无线接入为辅，对有线线路难以敷设的地区进行补充，突出其灵活、快捷的特色。接入网和核心网区别核心网电信设施共享高度综合集成使用率高工作在可控环境现代新技术为主技术演进迅速软件为主成本下降数字技术为主接入网电信设施专用分散独立使用率低工作在恶劣环境原是老技术为主技术演进缓慢硬件为主成本上升模拟技术为主接入网面临的问题接入环境多样、差异极大如何在不同环境下提供最佳接入方

9、式？不同接入用户接入需求差异大如：个人用户和集团用户差异如何量身定做提供个性化服务？运营和接入管理是难题如何有效控制用户的接入？如何保证用户信息的安全？接入网市场现状1 竞争的格局市场竞争技术竞争2 并存的格局多家营运商并存多种技术并存3 竞争的影响竞争的格局市场竞争市场竞争的实质运营商抢占市场接入网市场上，硝烟四起各运营商“跑马圈地”，争抢用户电信、网通、移动、有线电视公司、联通、铁通等八仙过海，各显神通提高服务增加新业务降低价格广告宣传恶意诋毁甚至破坏设施等等A接入网B接入网?运营商A运营商B竞争的格局技术竞争在接入网大发展的今天各种接入技术纷纷登场，技术大比拼ADSLCable mode

10、mEthernetWLANGPRSCDMA-1X并存的格局多家运营商并存并存才能形成竞争竞争才能发展多种技术并存接入环境差异很大接入需求差异很大没有一种技术能满足各种环境、各种需求的接入竞争的影响“有了选择真好”发自用户内心的声音竞争使用户有了更多选择权享受到更便宜、更好的服务打破了行业垄断的神话个别运营商独霸天下的日子已一去不复返竞争给运营商提供了发展的机会同时也面临着生存的挑战接入网在我国的发展接入网概念的提出始于1994年ITU-T关于V5接口标准的制定。90年代中期，先进的V5接口光接入系统问世，我国才进入接入网的正式发展阶段。1996年开始进行为期两年的试验，而后推广。1995年全国

11、接入网建设量约50万用户线，1999年达800万线，2000年约为1000万线。北京、上海等大中城市进行“光纤到小区”和“光纤到智能大楼”的建设。广电部门要将专用的CATV网改造为具有宽带数据和话音接入的宽带接入网。接入网在其他国家的发展日本：1995年开始，投资200亿美元，全面建设接入网。东京实施“光纤到智慧大楼”计划。2000年全日本10%的地区实现光纤到大楼，2015年实现光纤到用户。韩国：1998年7月开始相关设备和技术的试验和测试，1999年7月正式开始宽带接入系统的建设和运营。韩国宽带接入技术选用ADSL技术，在全国已开通了400万线的ADSL设备，并拥有近400用户的规模。美国

12、:美国大西洋贝尔等多家公司计划投资500600亿美元为美国的1000多万用户更新用户环路；Future Vision公司在新泽西州进行了包含MPEG-2、ATM和PON在内的网络建设，最终用户将达38000户。2000年，美国约有4000万家庭使用光纤接入网。有线接入网无线接入网接入网铜线接入网光纤接入网HFCFTTCEPONGPON数字用户线固定无线接入网一点多址微波卫星移动无线接入网线对增容HDSLADSLAPONVDSL固定接入VSAT直播卫星无绳电话蜂窝电话集群调度无线寻呼综合接入PON课前思考接入网在电信网中的位置？接入网前身的用户线路结构？用户配线网结构回顾引入线10-30m配线电

13、缆500m馈线电缆N。当用户终端的呼叫概率较低时，采用线路集中技术是提高线路利用率的有效方法。另一种用户线路增容技术将N条用户线路集中起来由M个用户终端共同使用，其中MN。当用户终端的呼叫概率较低时，采用线路集中技术是提高线路利用率的有效方法。2.3.2 线路集中(LC)技术集中增益常用MN表示。当同时呼叫的用户数N时，可以无阻塞的正常通话。当同时要求呼叫的用户数N，则要发生呼叫阻塞。集中器种类有：145，156，9016，12832，16028等多种。其中，有些还具有微交换与维护测试等功能。一般，集中器的最大集中增益可达8:1，超过这一比值，将会发生较大的呼叫阻塞，使服务质量明显下降。集中器

14、还可以与复用器结合使用，这种结构可以进一步扩大用户的放号数量，从而进一步提高线路的利用率。2.4 HDSL技术高速数字用户环路(HDSL)：是铜线对增容技术进一步发展的结果，是ISDN基本速率DSL传输技术的发展和延伸。利用两对或三对铜线，为用户提供无中继地传输PDH一次群速率(Tl或E1)的双工数字连接。传输距离：在线径为0.40.6mm的铜线上，可达35km。应用：企事业单位租用线、会议电视、无线基站和移动交换中心的低成本数字链路。2.4.1 系统构成2.4.2 关键技术线路编码、回波抵消、自适应均衡技术 1线路编码目的：与线路的传输特性相匹配，减小失真； 使接收端易于从线路信号中提取时钟

15、信号； 尽量压速传输带宽，以提高信码的速率。线路码型主要有两种：即2B1Q码和CAP码。（CAP：Carrierless Amplitude -Phase Modulation） 1）2B1Q编码2B： b1 b2四元码0 030 111 111 03采用2B1Q编码的系统有两种：一种是使用两对线系统，另一种是使用三对线系统。线路速率分别为1168kbit/s和784kbits。2） CAP编码 编码原理：将输入码流经串并变换分为两路，分别通过两个数字带通滤波器，然后相加即得到CAP码。这两个数字带通滤波器的幅频特性相同，但相频特性相差90度。所以CAP码与正交幅度调制(QAM)信号相同。QA

16、M编码原理：将两路信号分别调制同一个载波，然后用两个滤波器把它们的相位移开90度，再叠加到一起即得到QAM信号。CAP编码与QAM的唯一区别是：QAM使用了载波；而CAP编码不使用载波。 2回波抵消基本原理：端机从接收信号中减去其发送信号，即为对端发来的信号。考虑线路特性，采用自适应回波抵消器。为了使收发信号不相关，线路两端需要使用算法不同的扰乱器。拖尾特性：一是有多个反射点引起的短拖尾回波； 另一是由于非线性器件产生的长拖尾回波。对于短拖尾回波，使用具有有限冲击响应（FR）滤波器，线性的，短时间内抵消；对于长拖尾回波，使用具有无限冲击响应（IIR）滤波器，线性的，按指数衰减特性抵消。回波抵消

17、可以抵消：抵消发出的信号；抵消信号拖尾；抵消近端串话。3自适应均衡信号波形的失真，将引起码间干扰。线路传输特性是：速率越高，非线性越严重。通常，收、发两端都使用均衡器，发端采用固定预均衡器，接收端采用判决反馈自适应均衡器(DFE)。要求：自适应均衡器均有很强的均衡能力。 主要因素： 一是HDSL系统内部两对双绞线之间的近端串话，它将随线路频率的增高而增大； 二是，邻近线对上的PSTN信令产生的脉冲噪声，这种噪声有时较大，甚至会使耦合变压器出现饱和失真，从而产生非线性效应。对于HDSL系统内部的近端串话，可以用回波抵消技术予以消除。对于脉冲噪声干扰，则需要采用纠错编码技术来对抗。但将引入附加时延

18、。2.4.3 性能损伤 两种不同规定： 一种是美国国家标准委员会(ANSI)制定的，另一种是欧洲电信标准委员会(ETSI)制定的。2.4.5 应用与发展2.4.6 第二代HDSLHDSL2HDSL2代表“第二代高比特数字用户线”技术，HDSL2规范的产品在1998年生产。HDSL2是继HDSL后的技术，其本质上是在一对线上传送T1和E1速率信号。它主要是由美国ANSI制定的标准。2.4.4传输标准HDSL2的主要设计目标如下：一对线上实现两线对HDSL的传输速率。获得与两线对HDSL相等的传输距离。对环路损坏（衰减、桥接头及串音等）的容忍能力不能低于HDSL。对现有业务造成的损害不能超过两线对

19、HDSL。能够在实际环路上可靠地运行。价格要比传统的HDSL低。实质上，HDSL2的设计目标是一种能够传送T1数据的单线对对称DSL技术。作业：1、铜线增容技术的目的是为了什么？常用的铜线增容技术有哪些？2、线路集中器具有什么样的特点？3、简述HDSL的基本原理、系统构成及采用了那些关键技术。4、HDSL的线路编码方式有哪几种？ 课前思考1 线对增容的技术的种类？信号复用 线路集中2 什么是HDSL和特点？高速数字用户环路 用两对或三对双绞线对称传输PCM集群速率信号3 HDSL的关键技术？线路编码 回波抵消 自适应均衡 2.5 ADSL技术在研究HDSL的同时，为了能在用户线上传输视频信号以

20、及多媒体信息等，并考虑这类传输业务上下行带宽的不对称性，1989年Bellcore提出了不对称数字用户线(ADSL)的概念。即只需在一个方向上传输高速信号（称为下行数字通道，通常从局端到用户端，速率在1.5Mbps以上），而在另一方向上只需传输低速控制信号和数据（称为上行数字通道，通常从用户到局），两个方向的传输需求不同，传输带宽是不对称的。2.5 ADSL技术ADSL的国际标准主要是ANSI 制定的，1994 年TIE1.4 工作组通过了第一个ADSL 草案标准，决定采用DMT 作为标准调制方式，关键是能支持6.144Mbit/s 甚至更高的速率并能传较远的距离。ANSI标准包含一个附录具体

21、规定欧洲制式ADSL 标准。因而ANSI 制定的ADSL 标准实际上已经是一个准国际标准。CAP 码也在争取成为事实标准。2.5 ADSL技术1997 年中，一些ADSL 的厂商和运营商开始认识到，也许牺牲ADSL 的一些速率可能会加快ADSL 的商业化进程，因为速率下降的同时也就意味着技术复杂度的降低。全速率ADSL 的下行速度是8Mbps，但是在用户端必须安装一个分离器（Splitter）。如果把ADSL的下行速率降到1.5Mbps（下行为1.5Mbps，上行为384 Kbps）, 那么用户端的分离器就可以取消。这意味着，用户可以像以往安装普通模拟Modem 一样安装ADSL Modem，

22、没有任何区别，省略了服务商的现场服务，这对ADSL 的推广至关重要。同时UDSL仍采用DMT调制技术，但子信道数降为全速ADSL的一半，抗射频干扰能力有所增强，在全速率ADSL中所采用的格栅编码和在差错控制中的Viterbi译码算法等均可不用。此外，系统中嵌入OAM和计费功能，故无需外部网管系统的介入。2.5 ADSL技术2.5.1 ADSL(Asymmetric Digital Subscribers Line)简介一、ADSL概述 1特点:（1）下行方向与上行方向具有不同的速率。 “非对称” 最高速率：下行信号为8Mbps，上行信号为640Kbps 【下9Mbps，上1Mbps】。 【下传

23、速率受距离、线缆尺寸、干扰等多种因素影响。】（2）星型拓扑结构（3）为每个用户提供固定、独占的带宽，而且可以保证用户发送数据的安全性。（4）ADSL使用频分复用技术将话音与数据分开 话音和数据分别在不同的通路上运行，互不干扰。 原来电话线路只承载话音的04kHz频率上，开辟了251100kHz的数据传输频段， 数据传输频段又分为上行和下行两个传输通道（5）ADSL安装简单（6）应用广泛可以开展：数据业务、Internet/Extranet/Intranet业务、帧中继FR接入业务、ATM业务、语音业务、视频业务、VPN虚拟专网业务等。可以：在家庭办公、远程办公、高速上网、远程教育、远程医疗、V

24、OD视频点播、视频会议、网间互其等方面应用得到了很大的发展。系统参考模型传统MODEM与ADSL的比较2ADSL接入INTERNET方式 两种：虚拟拨号、专线接入。 虚拟拨号：需要输入用户名与密码。 专线接入：只要开机即可接入INTERNET。ADSL接入ISP只有快或慢的区别，不会产生接入遇忙的情况。所谓虚拟拨号是指用ADSL接入INTERNET时同样需要输入用户名与密码（与原有的MODEM和ISDN接入相同），但ADSL连接的并不是具体的接入号码如163或169，而是所谓的虚拟专网VPN的ADSL接入的IP地址。二、ADSL的发展过程三、ADSL原理1影响ADSL性能的主要因素主要因素：线

25、路衰减、近端串音。解决方法：ADSL通过不对称传输；利用频分复用技术或回波抵消技术使上、下行信道分开，来减小串音的影响，从而实现信号的高速传送。2ADSL的主要技术FDM技术和回波抵消技术(Frequency Division MultiplexingEcho Cancellation）。FDM：将频带划分为上行部分和下行部分，下行通道在被时分复用(TDM)为一个或多个高速信道和低速信道；而上行通道也会被复用为相应的低速信道。回波抵消技术：使上行通道和下行通道在频带上的重叠部分相互抵消，减小串音对信道的影响，从而实现信号的高速传送。这种技术已应用于V.32和V.34协议的modem产品中。3性

26、能损伤 衰减和串音是决定ADSL性能的两项标准损伤。传输速率越高，它们对信号的影响也越大，因此ADSL的有效传输距离随着传输速率的提高而缩短。四、ADSL系统的接入方式和接入模型 Server：应用服务器 Internet：IP互联网 CORE Network：骨干网络(一般为ATM骨干网)ADSL：在局端的部分为ADSL局端设备, 在用户端的为用户端设备 中央交换局端：ATU-C模块 远端：ATU-R模块组成 Existing Copper：连接用户端和局端的普通双绞铜线。五、性能ADSL在不同线径和线路长度下可能能达到的下行传输速率为： 距 离电缆(美国线规)下行数据速率上行数据速率180

27、00英尺241.7 Mb/s176 Kb/s13500英尺261.7 Mb/s176 Kb/s12000英尺24 6.8 Mb/s640 Kb/s9 000英尺266.8 Mb/s640 Kb/s2.5.2 ADSL调制技术发送端输入位经过调制以后，转换成为波形送入信道中；接收端接收了从信道送来的波形，经解调后将波形还原成为先前的位。其间经过加扰、FEC编码、交错、调制、整波、补偿、解调、解交错、FEC译码以及解扰。 ADSL收发信机原理框图1、QAM调制技术 原理：发送数据在“比特符号编码器”内被分成两路（速率各为原来的1/2)，分别与一对正交的调制分量相乘，求和后输出。优点：具有能充分利用

28、带宽、抗噪声能力强等。主要问题：如何适应不同电话线路之间性能的较大差异。要取得较为理想的工作特性，QAM接收器需要一个和发送端具有相同的频谱和相位特性的输入信号进行解码。QAM接收器利用自适应均衡器来补偿传输过程中信号产生的失真，由此导致系统复杂。3种：QAM、CAP、DMT目前主要采用CAP和DMT技术。 2.5.2 ADSL调制技术4bitS/P转换器000000011000100111001101010001010011001010111010111111100111011016QAM编码jyx14g(t)g(t)+4bitP / S转换器000000011000100111001101

29、010001010011001010111010111111100111011016QAM编码jyx14g(t)g(t)+hk(t)cos(ct)cos(ct)sin(ct)n(t)sin(ct)2、CAP调制技术 CAP调制技术是以QAM调制技术为基础发展而来的，可以说它是QAM技术的一个变种。原理：输入数据被送入编码器，在编码器内，m位输入比特被映射为2个，不同的复数符号由K个不同的复数符号构成k-CAP线路编码。编码后和被分别送入同相且正交数字整形滤波器，求和后送入转换器，最后经低通滤波器信号发送出去。CAP技术用于ADSL的主要技术难点：是要克服近端串音对信号的干扰。措施：一般通过使用

30、近端音串音抵消器或近端串音均衡器来解决这一问题。3、DMT调制技术1）DMT的基本思想：在频域内将信道可用带宽划分成N个独立的正交子信道，数据被分配到各个子信道进行传输。每个子信道的调制载波不同，在各个独立的子信道上采用TCM等技术。只要N足够大，信道被划分得足够细，则每个子信道的频率特性均可以看作是平坦的。在接收端不需要采用复杂的信道均衡技术，即可对接收信号进行可靠地解调。理论上而言，只要信道划分得足够细，就可以实现接近信道容量的传输。DMT频谱示意图传统的多载波技术和正交多载波调制技术比较2）DMT系统结构 3）ADSL中的DMT调制技术主要原理：将频带(01.104MHZ)分割为256个

31、由频率指示的正交子信道（每个子信道占用4KHZ带宽），输入信号经过比特分配和缓存，将输入数据划分为比特块，经TCM编码后，再进行512点离散傅利叶反变换(IDFT)，将信号变换到时域，这时比特块将转换成256个QAM子字符。随后对每个比特块加上循环前缀（用于消除码间干扰），经数据模变换(DA)和发送滤波器将信号送上信道。在接收端则按相反的次序进行接收解码。调制的过程：先对信道特性进行估计，根据子信道发送数据的能力分配数据，不能载送数据的子信道被关掉。然后分别对各子载波进行调制，载波间是正交的，调制后的频域样值经快速傅立叶逆变换后，形成并行的时域样值。在经过并/串变换后，数/模转换器将数字时域样

32、值变换为模拟信号，送入线路传输。4、CAP技术与DMT技术比较CAP的主要特点：载波频率可变，在一个频率周期或波特内传输2到9位二进制数据，因此在相同的传输速率下，占用更少的带宽，传输距离更远。DMT是多载波调制，它将信道分成多个并行的、相互独立的子信道。CAP的优点：处理较DMT简单，故时延小，芯片功耗低、其商品化也走在DMT方式之前。DMT的优点：是抗噪声性能比CAP好。两种技术互不兼容，设备之间无法互连，影响了ADSL的推广。现在市场上的产品基本上以CAP调制技术为基础。2.5.3基于DMT的ADSL系统1.ADSL系统2. ADSL频谱 POTS占低频段：04KHz上行数据占中频段：3

33、0138 KHz下行数据占高频段：138 KHz1.014MHz。采用DMT技术，将1.1MHz 以下可用带宽划分为： 256 个子信道，每个子信道的带宽为4KHz。工作信道采用正交幅移键控（QASK）方式，根据其传输特性确定每码元载送的比特数（115bit）。理论上每1Hz最高可传15bit数据，故ADSL理论上行速率可达1.8Mbit/S，下行速率为13Mbit/S。 1104KHZPOTS3.ADSL发射模块 4.ADSL接收模块 1）逻辑信道、数据信道、开销信道一条物理链路，可传送多条逻辑信道。逻辑信道是数据信道和开销信道的总称。开销（OH-OverHead）是指传输码流中扣除净负荷后

34、的剩余部分，通常用于系统的运行、管理、维护与指配（OAM&P）而增设的附加比特。ADSL收发机的传送信道，除净负荷数据信道外，也可传送嵌入式操作通道（EOC），ADSL开销信道（AOC），以及同步控制（sc）指示比特（ib）等。ADSL链路的逻辑数据信道包括：4个单工下行信道（不定）：AS0、AS1、AS2、AS3。 【AS0存在，AS1才能存在】3个双工信道（不定）：LS0、LS1、LS2。【同上】所有逻辑数据信道的速率均为32kbit/s的整数倍。不同承载信道可允许的速率不同，见表2-2。在绝大多数的实际系统中，只有一条单工数据信道用于下行方向，一条双工信道用于上行方向的单工模式。通常这样

35、的信道为AS0和LS0。 信道类型允许速率AS0 下行单工08.192Mbit/s AS1 下行单工04.608Mbit/s AS2 下行单工03.072Mbit/s AS3 下行单工01.536Mbit/s LS0 双工0640kbit/s LS1 双工0640kbit/s LS2 双工0640kbit/s 2）快速通道、交织通道ADSL收发机都有两条相关联的路径：快速通道与交织通道。每条通道上的循环冗余校验CRC、前向纠错FEC都是独立的。主要区别：交织通道上有交织功能（发射机-交织、接收机-去交织），快速通道没有这种功能。快速通道不存在交织，所以时延小，数据通过发射机及接收机的速度比交织

36、通道快。注意：一条逻辑数据信道只能被指定为快速通道或交织通道，不能同时被指定。在绝大多数的实际方案中，只使用其中一条通道，因为实际的方案中只用一条逻辑数据通道。 快速通道适用于：延时敏感、容许有差错的业务。例如语音和视频。交织通道适用于：对延时不敏感，但不容许差错的业务。例如纯粹的数据应用 5.ADSL帧结构 ADSL有一个帧结构和超帧结构。超帧结构帧长为17ms，由68个帧（数字标识为067）和一个同步帧构成。快速字节 快速数据缓存区内容 FEC 交错数据缓存区内容每17毫秒一个ADSL超帧帧0帧1帧34帧2帧35帧66帧67同步每246微秒一个ADSL帧有FEC保护的快速数据（帧被分割为基

37、于线路比特速率的不同尺寸）ADSL超帧和帧结构传输纠错控制和一些标识比特传送其它标识比特 第一部分是快速数据缓冲区内容（fast data buffer contents），快速数据被认为是时延敏感而容错性较好的（例如音频和视频），在它前面有一个特殊的八位码组（快速字节），也称之为快速数据比特，需要时它可以携带循环效验码（CRC）和指示比特；快速数据利用FEC域进行纠错。 第二部分是交错数据缓冲区内容（interleaved data buffer contents），交错数据被封装成尽量没有噪声，却付出了处理速度和时延增加的代价；交错数据比特使得数据不容易受噪音的影响，其主要用于纯数据应用，

38、如高速的Internet接入。ADSL的应用实例1.对一般用户的安装 ADSL的应用实例2.对单位用户的组网方式 ADSL的应用实例3. ADSL在学校中的应用 2.6 甚高速数字用户线（VDSL）接入技术2.6.1 VDSL系统构成 一VDSL系统结构本地交换图像接口收发机图像接口双绞线光纤收发机TVVCRPC电话双绞线远端端局用户VDSL系统结构二传输速率与距离VDSL：51.84Mbit/sVDSL：25.92Mbit/sVDSL：12.96Mbit/s8.4Mbit/s6.3Mbit/s2.05Mbit/s1.54Mbit/s速率VDSL与ADSL的传输速率和传输距离0 300 800

39、 1200 2300 3300 4000 4570 米传输距离 三其他技术1、线路编码 （1）CAP（Carrierless Amplitude/Phase modulation，无载波调幅/调相技术）； （2）DMT（Discrete MultiTone，离散多音频技术）； （3）DWMT（Discrete Wavelet MultiTone，离散小波多音频技术）； （4）SLC（Simple Line Code，简单线路码），这是一种4电平基带信号，经基带滤波后送给接收端。2、差错纠正 VDSL下行信道能够传输压缩的视频信号。压缩的视频信号是要求有低时延和时延稳定的实时信号，这样的信号不适

40、合用一般数据通信中的差错重发算法。为了得到压缩视频信号允许的差错率，VDSL采用带有交织的前向纠错编码。 3、上行多路复用 （1）有源网络终端 将多个用户设备的上行数据单元或数据信道复用成一个单一的上行流，多路复用单元或数据通信机制就成为用户端网络负责的工作，VDSL单元只简单地在两个方向送出原始数据流。 一种类型的用户端网络是星形结构，将各个用户设备连至交换机或共用的集线器，这种集线器可以集成到用户端的VDSL单元中。VDSL存在的问题1、不能确定VDSL能可靠传输数据的最大距离 原因在于： 一是由于短的桥接头和用户的非终端接入等，对电话、ISDN或ADSL都不产生任何影响，而对某些结构的V

41、DSL造成很大影响。 二是VDSL占用业余无线电台的频率范围，每一条架空的电话线都相当于一根天线，可以发送和吸收业余无线电频带的能量，所以，均衡低信号电平（避免辐射干扰到业余无线电台）和高信号电平（抵抗业余无线电台的干扰），就成为确定线路性能的一个主要因素。思考与练习2-6.简述ADSL基本原理？说明其优点？2-7.ADSL常采用哪几种线路码型？各有何特点？2-8.简述ADSL的DMT技术下的频谱划分情况。2-10.画图说明ADSL的帧结构？2-11.VDSL与ADSL相比有什么不同？说明不同点。思考题：在宾馆的改造中，选择DDN光纤，VOD，ADSL哪种上网方式可以节省改造资金？为什么？第三

42、章 光纤接入网的接口目的、要求：1、了解业务节点接口（SNI）、用户网络接口（UNI）、Q3接口的接口方式、结构和功能。2、掌握V5接口定义，及主要功能和结构的特点。 接入网接口的界定三类接口：用户网络接口（UNI）；业务节点接口（SNI） Q3管理接口。电信管理网（TMN）接入网（AN）业务接点（SN）Q3Q3UNISNI3.1 业务节点接口3.1.1 业务节点所谓业务节点，是指能独立地提供某种业务的实体（设备和模块），是一种可以接入各种交换型或永久连接型电信业务的网元。3.1.2 业务节点类型三种： （1）仅支持一种接入类型； （2）可支持多种接入类型，但所有接入类型支持相同的接入能力；

43、（3）可支持多种接入类型，且每种接入类型支持不同的承载能力。 1、支持一种特定业务的业务节点接入网ANSN2（业务#2）SN1（业务#1）SNI（#1）SNI（#2）UNI（业务#1）UNI（业务#2）（1）单个本地交换机 PSTN业务节点； N-ISDN业务节点； B-ISDN业务节点； 分组数据网业务节点。（2）单个租用线业务节点 基于电路模式的租用线业务节点； 基于ATM的租用线业务节点； 基于分组模式的租用线业务节点。（3）特定配置下，提供数字图像和声音点播业务的业务节点。（4）特定配置下，提供数字或模拟图像和声音广播业务的业务节点。2、组合式业务节点(模块式业务节点)支持一种以上业务

44、的业务节点称为模块式业务节点3.1.3 业务节点接口类型业务节点接口（SNI）是接入网（AN）和1个业务节点（SN）之间的接口。接入类型单独接入的SNI综合接入的SNIV1V3VB1V5.1V5.2PSTN和N-ISDN的UNI：PSTNISDN BAISDN PRA（2Mbit/s）B-ISDN的UNI：B-ISDN SDH(155.52Mbit/s）B-ISDN 信元（155.52Mbit/s）B-ISDN SDH （622.08Mbit/s）B-ISDN 信元（622.08Mbit/s）B-ISDN 低速率（622.08Mbit/s）数据业务：用户适配构成AN部分用户适配处于AN之外3.

45、2 用户网络接口用户网络接口是用户和网络之间的接口，在接入网中则是用户和接入网的接口。由于使用业务种类的不同，用户的终端设备不同，因此用户网络接口亦不同。在引入接入网之前，用户网络接口是由各业务节点提供的。引入接入网后，这些接口被转移给接入网，由接入网向用户提供这些接口。用户网络接口包括：模拟话机接口(Z接口)、ISDN-BA的U接口，ISDN-PRA的基群接口、各种租用线接口等。3.2.1 Z接口Z接口是交换机和模拟用户线的接口。Z接口提供：模拟用户线的连接，载运话音、话带数据、多频信号等。Z接口对话机提供：直流馈电，及直流信令、双音多频（DTMF）、脉冲、振铃、记次等功能。接入网提供的Z接

46、口还应能进行远端测试。3.2.2 U接口在ISDN基本接入的应用中，将网络终端（NT）和交换机线路终端（LT）之间的传输线路称为数字传输系统（Digital Transmission System），又称U接口。引入接入网之后，U接口是指接入网与网络终端NT1之间的接口，是一种数字的用户网络接口。 1.U接口的功能U接口实现二线双工数据传输。没有统一的标准。（1）发送和接收线路信号（2）其他功能远端供电。接入网通过U接口向ISDN的网络终端NT1供电；环路测试；线路的激活与解激活。为减小AN的供电负担，希望NT不工作时处于待机状态，需要工作时再被激活；电话防护等。2.U接口的应用U接口用来接入

47、（2BD）ISDN用户。适用于：家庭、小单位或办公室等。由于ISDN基本接入可提供多种业务（数字电话、64Kbit/s高速数据通信等），可以连接68个终端，并允许多个用户终端同时工作，因此在数据通信飞速发展特别是在Internet迅速普及的今天，具有广阔的应用前景。3.2.3其他接口除了Z接口和U接口外，常见的用户网络接口还有多种多样的专线接口，如64Kbit/s数据接口、话带数据接口V.24以及V.35等。3.3 电信管理网接口接入网是整个电信网的一个组成部分，纳入电信管理网（TMN）管理。AN应通过TMN的标准管理接口Qx。经中介设备（MD）与TMN相连，以便统一协调对不同网元（例如AN和

48、SN）的各种功能的管理，形成用户所需要的接入和承载能力。3.4 V5接口3.4.1 V5接口概述3.4.1.1 V5接口的由来 V5接口是专为用户接入网的发展而提出的本地交换机和接入网之间的接口。 V5接口类似于美国贝尔通信研究所（Bellcore）90年代初的TR303接口，该接口把交换机与接入设备之间模拟连接改变为标准化的数字接口连接，解决了过去模拟连接传输性能差、设备费用高、数字业务发展难等问题。1993年，欧洲的电信标准化组织ETSI颁布了V5接口标准，使该接口更加完善、通用性更好。本地交换机（LE）用户侧的数字型接口统称为V接口。V5接口发展历程1)数字程控交换机(SPC)于70年代

49、末开始大规模商业化，数/ 模混合网时代为之来临。 2)接入网概念普遍为电信运营和设备供应商所接受，同时PCM数字复用传输设备作为一种过渡性的网关接口设备较好地解决了数/模混合网中模拟设备与数字设备之间的互连互通问题。 3)一些新崛起的中小企业开始涉足接入网设备及PCM复用设备的生产制造，并展开了与传统的具有垄断地位的大电信设备供应商之间的竞争。电信运营者注意到这种竞争将给自己带来可观的经济利益，并可在一定程度上摆脱传统设备供应商的制约，于是在CCITT上公开支持这种竞争并希望通过标准化程序使之获得稳定的发展。 V5接口发展历程 4)CCITT相关工作组在80年代初先后提出了V1、V2、V3、V

50、4共4种数字接口的一般性建议。 5)电信运营者、传统设备供应商、新的竞争者之间的错综复杂的经济利益关系，使得上述4种数字接口建议工作最终未能取得广泛的认同。 6)80年代中期世界范围内反垄断呼声高涨，新诞生的中小企业对其发展严重受制于传统的大型供应商的局面日益不满，加之发达国家反垄断法的出台，导致了电信界对接入网接口规范化和标准化要求的提出。V5接口发展历程7)80年代后期，在各方面的推动下，ITU-T 开始着手制定标准化程度较高的数字接口规范-V5.X，并对接入网作了较为科学的界定（尽管还存在不少值得商榷和明显疏漏的问题）。8)V5.X 促使接入网设备长期被处在垄断地位的大制造商自然控制的局

51、面出现崩溃，电信运营业可以从设备供应商之间的竞争中获得更多的好处（包括经济的、技术的）。但是，随着网络规模的急速膨胀，运营业的网络管理（特别是由于接入网中物理节点显著增加）及许多相关问题日趋复杂化，网管危机开始出现。V接口几种类型3.4 V5接口3.4.1 V5接口概述3.4.1.1 V5接口的由来 本地交换机（LE）用户侧的数字型接口统称为V接口。V1、V3、V4（参考点）仅支持ISDN用户设备的接入，而不支持非ISDN用户设备的接入；V2接口虽然可以支持模拟PSTN和数字ISDN用户接入的组合，但在具体使用中其通话通路的分配和信令规范难以达到标准化的程度。V5接口是为了适应接入网范围内多种

52、传输媒介、多种接入业务的配置而提出的。根据速率的不同，V5接口分为V5.1和V5.2两种接口。 ITU-T第13组于1994年分别通过了V5.1接口的G.964建议和V5.2接口的G.965建议。V5作为一种标准化的、完全开放的接口，用于交换设备和接入网设备之间的配合。这些标准的制定，可以使业务提供者从多方获得产品来源。我国相应的V5接口标准经过多次评审和修改，于1996年10月由电信总局发布，12月由邮电部颁布并在1997年3月起实施（YDN 020-1996，YDN 021-1996）。2006年颁布修改的YD/T 1380.1-2005、YD/T 1380.2-2005 V5接 3.4.

53、1.2 V5接口特点V5.1接口：由单个2048Kb/s接口构成，时隙与业务通道一一对应，不含集线功能；V5.2接口：按需可以由116个2048Kb/s链路构成，并支持集线功能，时隙动态分配。支持的业务类型：普通电话业务、ISDN业务和专用线业务。特点：1开放的标准接口，促进接入网的迅速发展2使AN配置灵活、业务提供快捷便利3降低成本4增强网管能力，提高服务质量1、什么是业务节点？试举例说明。2、什么是用户网络接口？目前包括那些种类的接口。作业课前思考1 什么是业务节点？试举例能独立地提供某种业务的实体（设备和模块），是一种可以接入各种交换型或永久连接型电信业务的网元。可提供规定业务的业务节点

54、有本地交换机、X.25节点、租用线业务节点（如DDN节点机）、特定配置下的点播电视和广播电视业务节点等。 2 什么是用户网络接口？目前包括那些接口。是用户和接入网的接口。包括模拟话机接口(Z接口)、ISDN-BA的U接口，ISDN-PRA的基群接口、各种租用线接口等 。3.4.1.3 V5接口基本内容V5.1接口由一个2048Kbit/s链路构成，用于支持模拟电话接入、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它模拟接入或数字接入。这些接入类型都具有指配的承载通路分配能力，在AN内无集线能力。V5.2接口按需要由1到16个2048Kbit/s链路构成，它除

55、了支持V5.1接口的接入类型外，还支持ISDN一次群速率接入。V5.2接口支持的接入类型具有灵活的、基于呼叫的承载通路分配能力，在AN内和V5.2接口上具有集线能力。V5.1和V5.2的比较 V5.1即ETS300 324-1是一个纯欧洲电信标准（ETS）。只用一个E1速率链路（2048kbit/s）；不支持集中功能（Concentration）；不支持用户端口的ISDN基群速率接入；没有通讯链路保护概念； V5.2即ETS300 347-1部分参考了ETS300 324-1。 可以使用大于E1速率的链路（最高16个E1速率）；V5.2能使用承载通路连接（BCC）协议以允许本地交换网LE向接入

56、网AN发出请求完成接入网AN用户端口和V5接口指定时隙间的连接建立和释放；支持用户端口的ISDN基群速率接入；提供了专门的保护协议进行通讯通路保护。3.4.2 V5接口的体系结构3.4.2.1 V5接口的业务体系V5接口支持多种业务接入，包括：普通模拟电话（PSTN）、ISDN和专用线等业务。一、即时业务1 普通模拟电话（PSTN）(1) 单个用户接入 (2) 专用自动用户交换机（PABX）接入 2ISDN(1) 基本接入（BA）(2)基群速率接入（PRA）二、永久线（PL）业务三、半永久租用线四、永久租用线业务3.4.2.2 V5协议介绍一、V5协议的位置V5协议提供了如下用户端口协议：模拟

57、端口ANALOG；ISDN的基本速率接口BRI和基群速率接口PRI；租用线路（或称专线：Leased Line，包括模拟和数字）。 二、V5协议的帧结构一个DS0数据帧中的第16、15、31时隙用来作为通讯通路(Communications Channels)，依次称为C1、C2、C3；除第0时隙用于帧同步(Frame Synchronization)以外,其它时隙用于业务信息，称为承载通路(Bearer Channels)。在V5.1协议中仅有一个DS0，根据需要可以使用1-3 个C通路，且根据需要依次分配C1、C2、C3。而V5.2协议中由于最多有16条DS0，每个DS0帧中的第16、15

58、、31时隙被依次称为C1、C2、C3，C48,即最多48个通讯通路可供使用（当然这些时隙也可以依照系统初始化定义为承载通路而不是通讯通路）。 三、V5协议的功能描述V5协议的功能： 允许接入网通过复用/解复用对多个用户的信令和数据流更有效低传输；允许通过Q3接口对接入网进行网络管理；允许进行接入网的资源管理（Administration of resources）和资源维护（Maintenance of resources）；允许用户选择本地交换网（Selection of the Local Exchange）；能充分有效地利用网络带宽资源。四、V5.2上的PSTN协议用于透明向交换机传输用

59、户线状态信息。LE部分负责完成呼叫控制和增值业务功能；AN负责用户线状态识别、铃流产生等功能。五、控制协议（Control Protocol）1用于系统维护，即对系统和PSTN/ISDN-BRA/ISDN-PRA用户端口进行控制。 2控制消息包括： 端口控制：双向的端口控制消息（Bi-directional Control message）； 端口控制确认消息（PORT CONTROL ACK）； 通用控制（COMMON CONTROL）：包括系统重启消息等（双向）； 通用控制确认（Common Control ACK）；六、链路控制协议（Link Control Protocol）用于多链路

60、管理控制，包括控制链路甄别、链路阻塞、链路故障管理功能。大致过程见下图。七、承载通路连接协议（BCC Protocol）协议消息包括：协议标识符； BCC参考号：BCC进程号； 用户端口识别符； ISDN端口和时隙识别符； V5时隙识别符； 多时隙映射信息：ISDN UNI时隙映射和多时隙用户的V5时隙； 拒绝原因：分配/释放原因等； 协议错误：BCC协议错误消息； 不完全的连接：在AN连接不可用时由审计模块Audit发给LE。八、保护协议（Protection Protocol） 根据V5.2的协议结构和复用原则，一个V5.2接口可以绑定多达16个2048kbps链路，从而在一个通讯通路中携