补充-接入网络技术

2023/1/31第三章接入网络技术2023/1/32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。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。2023/1/33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：以现有电话网双绞线为基础的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。2023/1/341．数字用户线xDSL接入技术(1)xDSL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。2023/1/35xDSL比PSTN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。2023/1/36xDSL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。2023/1/37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称型和非对称型两类。2023/1/38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5km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。2023/1/39xDSL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)2023/1/310(2)ADSLADSL(AsymmetricalDigitalSubscriberLine)ADSL是一种在用户环路网上利用双绞线传输高速数据的技术(非对称)，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3—5km。2023/1/311ADSL的下行速率受距离影响较大。在距离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。2023/1/312ADSL可以在普通电话线上提供三个通道：

最低频段部分为0—4kHz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。2023/1/313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。2023/1/314ADSL宽带接入原理：用户使用ADSL接入Internet时，要增加ADSLModem(或Router)和ADSL分离器等硬件设备。ADSLModem用于单机或小型网络用户的接入，ADSLRouter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。2023/1/315ADSL接入包括用户端模块和交换局端模块。用户端由用户ADSLModem和分离器组成，交换局端由ADSLModem、分离器和接入多路复用系统组成。2023/1/316ADSL接入与普通电话模型示意图接线盒外线跳线架交换机跳线架外线跳线架交换机跳线架Internet接线盒ADSL用户电话用户用户端电话外线电话局端ADSLModem分离器分离器ADSLModem程控交换机程控交换机2023/1/317ADSLModem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)。分离器的作用是分离承载音频的4KHz以下的低频带信号和ADSLModem调制的高频带信号。2023/1/318ADSL的优势：

ADSL上网和打电话两不误；

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DVD图象质量2023/1/319(3)HDSLHDSL(高速数字用户线)HDSL是一种对称式高速数字用户技术，上/下行速率相等。它利用两对双绞线进行数字传输。一对线时，速率达784--1040Kbps；两对线时，达T1或E1速率。2023/1/320(4)SDSLSDSL(对称数字用户线)是对称技术，与HDSL的区别在于只使用一对双绞线。SDSL可支持1Mbps左右上、下行速率相同的应用。该技术现在已使用。2023/1/321(5)VDSLVDSL(超高速数字用户线)技术是目前最先进的数字用户线技术，它是一种非对称技术，上行速率为1.6--2.3Mbps；下行速率为12.96--55.2Mbps，最高可达155Mbps。2023/1/322VDSL采用DMT(离散多频调制)方式。VDSL技术是在ADSL基础上发展起来的，它可在很短的双绞线上(如300m)传输比ADSL更高速的数据。VDSL采用前向纠错(FEC)编码技术进行传输差错控制。2023/1/323与ADSL相比，VDSL传输速率高，码间干扰小，数字信号处理技术简化，成本低。但目前VDSL还处于研究阶段，相关组织正在进行规范的制定。2023/1/324(6)RADSLRADSL是速率自适应数字用户线，它提供与ADSL基本相同的速率范围，也是一种非对称式数字用户线技术。与ADSL的区别在于：RADSL的速率可以根据传输距离的变化动态自适应。2023/1/325(7)IDSLIDSL是基于ISDN的数字用户线。ISDN从其现在的应用看也可算作xDSL技术中的一种。IDSL可以被认为是ISDN技术的一种扩充，它用于为用户提供基本速率(144Kbps)的IDSN业务，但其传输距离可达5km。2023/1/326

xDSL技术是宽带接入中非常热门、活跃的技术。除以上介绍外，还有UDSL（超高速数字用户环路）、CDSL（用户数字用户线路）、EDSL（以太网用户线路）等技术。2023/1/3272．光纤接入技术(1)光纤接入技术概述光纤通信具有通信容量大、质量高、性能稳定、防电磁干扰和保密性强等优点，它在数据传输网和交换网中都有广泛应用，在接入网中，也得到了发展。2023/1/328光纤宽带接入将会取代现有的电话拨号、ISDN和ADSL，成为因特网接入的首选方式。光纤接入宽带网属于MAN（城域网）的范畴，通过光纤将LAN（局域网）接入MAN的，在实现与其它LAN高速连接的同时，实现与因特网的高速连接。2023/1/329光纤宽带接入网的硬件设备有光收发器、路由器和光缆网卡。光纤收发器用于实现光纤到双绞线的连接，进行光电转换；2023/1/330路由器需有高速端口，实现10Mbps或更高速率的连接。在与Internet接入时，路由器的主要作用有二：一是连接不同类型的网络二是实现网络安全。2023/1/331(2)光纤接入网基本结构OAN(光纤接入网)主要传输介质为光纤，而交换局交换的和用户端接收的均为电信号，所以在用户端和交换局端都要进行电/光(E/O)和光/电(O/E)转换，才能实现中间线路的光信号传输。2023/1/332光纤宽带接入网的拓扑结构有：总线型、环型、星型和树型。总线结构：以光缆为公共总线，各用户端通过某种耦合器与总线直接连接构成。环型结构：所有节点共用一条光纤线路，线路首尾相接构成封闭式回路。2023/1/333星型结构：各用户终端通过一个具有控制和交换功能的耦合器进行信息交换。树型结构：为分级结构，采用多个分路器，将信号逐级分配，最高端级具有很强的控制和协调能力。2023/1/334(3)光纤接入网的分类根据光网络单元ONU与用户的距离，光纤接入网OAN可分为若干种专门的传输结构。主要有：光纤到路边(FTTC)、光纤到大楼(FTTB)、光纤到远端节点(FTTR)、光纤到社区(FTTZ)、光纤到家庭(FTTH)和光纤到办公室(FTTO)等。2023/1/335FTTC(光纤到路边)：在FTTC结构中，ONU是设置在路边的分线盒或交换箱。ONU到用户之间部分是双绞线对，该段也可采用同轴电缆，这时可传输宽带图像业务。2023/1/336

FTTB(光纤到大楼)：FTTB是FTTC的一个变形，不同之处在于将ONU直接放在楼内，并由多对双绞线将业务分送各个用户。2023/1/337FTTH(光纤到家庭)：如将FTTC设在路边的ONU移到家庭中，就形成了FTTH结构。FTTH也将是接入网最终的解决方案，即从本地交换机到用户全部都采用光纤线路，从而为用户提供宽带交互式业务，且可避免外界干扰、便于供电等。2023/1/338从技术角度看，FTTC、FTTR、FTTZ、FTTB基本接近，没有实质性区别；从运营角度看，业务量最大、用户需求最迫切的是FTTB，因为目前FTTH成本还是较高，多数用户难以接受。2023/1/3393．HFC接入技术HFC(HybridFiberCoax)是光纤/同轴电缆混合接入网。HFC网是一种综合了频分复用、数字传输、光纤和同轴电缆技术、射频技术的智能宽带接入网，是有线电视网(CATV)和电话网结合的产物。2023/1/340HFC是基于有线电视网、以同轴电缆为最终接入的宽带网络系统。通过有线电视宽频上网，使用CableModem(电缆调制解调制器)，传输速率可达10Mbps—36Mbps。2023/1/341通过HFC网传输数据，可以覆盖整个大、中城市。如果通过改造后有线电视宽频网的光纤主干线能到大楼，实现全数据网络，传输速率可达1G以上。2023/1/342HFC除了实现高速上网外，还可实现可视电话、远程医疗、IP电话和VOD服务，成为事实上的信息高速公路。

HFC的特点：覆盖范围大、信号衰减小、噪声低，是理想的CATV传输技术。2023/1/343HFC以光缆作为CATV网络干线、同轴电缆为辅助线建立的用户接入网络。该网络连接用户区域的光纤节点，再由节点通过750MHz的同轴电缆将有线电视信号送到最终用户。CableModem在网中采用IP协议，传输IP分组。2023/1/344有线接入网发展的一个重要趋势是FTTC和HFC融合。FTTC+HFC主干系统共缆光纤分别传送数字和模拟信号，两类信息由设置于路边的光网络单元分别恢复成各自的基带信号后，语音信息经双绞线送到用户，而数字和模拟视频信号经同轴电缆送到用户。2023/1/345CableModem与传统Modem在原理上基本相同，都是将数据调制成模拟信号在电缆的一个频率范围内传输，接收时再解调为数字信号。不同之处在于：CableModem是通过有线电视的某个传输频带而不是经过电话线进行解调。2023/1/346另外，普通Modem所使用的电话线由用户独享，而CableModem属于共享介质系统，其余空闲频段仍可用于传输有线电视信号。2023/1/347HFC网结构分线盒光放大器光放大器头端光纤节点1光纤节点2光纤节点nCableModemPCTV光纤干线部分用户部分前端部分2023/1/348CableModem也类似于ADSL，提供非对称的双向信道，上行信道采用载波频率范围在5M—42MHz之间，由于该段易受家用电器噪声干扰，因此采用抗干扰能力强的调制方式，可实现128K—10Mbps

的传输速率。2023/1/349下行信道载波频率范围在42M—750MHz之间，一般采用QPSK和QAM调制方式，可实现27M—36Mbps的传输速率。CableModem的特点：性能价格比高；非对称专线连接、不受连接距离限制、平时不占用带宽(只在下载和发送数据瞬间占用带宽)、上网看电视两不误。2023/1/350每个有线电视的频宽为8MHz，HFC网络的频宽为750M，所以整个频宽可支持近90个频道。在HFC网络中，目前有大约33个频道留给数据传输(550—750MHz范围)，整个频宽相当可观。2023/1/3514．宽带无线接入技术宽带无线接入技术是基于Mpeg(活动图像数字压缩编码)技术，为适应交互式多媒体业务和IP应用的一种双向宽带接入技术。宽带无线接入网是由部分或全部采用无线电波传输媒介连接业务接入节点和用户终端构成的。2023/1/352宽带无线接入网提供的业务有电话、传真和短信息服务，还将扩展到图像和数据服务。无线接入网可分为固定无线接入网和移动无线接入网两类。2023/1/353固定无线接入网是指从业务接入点到用户终端部分或全部采用无线方式，为固定位置的用户或仅在小范围内移动的用户提供服务。用户终端主要有电话机、传真机和计算机等，实现方式包括VSAT、一点多址微波系统和直播卫星系统等。2023/1/354一种崭新的固定无线宽带接入技术是本地多点分配业务LMDS。大多数国家将27.5GHz--29.5GHz定为LMDS频段。LMDS具有更高带宽和双向数据传输特点，可提供多种宽带交互式数据和多媒体业务。2023/1/355移动无线接入网主要为行进中和位置不固定的用户提供服务，用户终端主要有手机、车载电话等。实现方式有全球移动通信系统GSM、卫星移动通信系统、无线寻呼和集群调度系统等。2023/1/356移动无线接入网包括蜂窝区移动电话网、无线寻呼网、无绳电话网、集群电话网、卫星全球移动通信系统等。无线用户环路目前正从模拟系统向数字系统发展。2023/1/357无线接入网几乎涉及无线传输的所有技术，如信源编码、信道编码、调制解调、放大与滤波、发射与接收、频段与天线、差错控制等。与有线网比，无线接入网具有建设周期短、维护费用小、抗自然灾害能力强、可同时向用户提供固定接入、移动接入和支持个人通信等优点。2023/1/358宽带无线接入网实现技术：主要有卫星通信接入技术和无线微波扩频接入技术。卫星通信接入技术就是为全球移动用户提供大跨度、大范围、远距离的漫游和机动灵活的移动接入服务。主要实现系统就是VSAT，最大传输速率不超过2Mbps。2023/1/359无线微波扩频接入技术接入速率为64K—2Mbps，使用频段为2.4M—2.4835MHz，该频段属于工业自由辐射频段，是国内唯一不需无委会批准的自由频段。所谓扩频就是利用伪随机码对输入信息进行扩展频谱的编码处理。2023/1/360移动通信系统的发展第一代(1G)：模拟移动通信系统只适用于传输语音第二代(2G)：全球移动通信系统GSM

可传输语音和数据2023/1/361第二代半(2.5G)：通用分组无线业务GPRS第三代(3G)：通用移动通信系统UMTS：可传输语音、数据、动态图像等多媒体信息3G系统数据传输速率最小为384Kbps，最高可达2Mbps。是目前较为普遍应用的ISDN传输速率的30倍。2023/1/3625.几种宽带接入技术的比较DSL技术的最大优势在于它可