计算机网络技术第十九讲

计算机网络技术第十九讲第一页，共三十六页，编辑于2023年，星期五

光纤接入技术实际就是在接入网中全部或部分采用光纤传输介质，构成光纤用户环路（或称为光纤接入网OAN），实现用户高性能宽带接入的一种方案。1.光纤接入网概述

光纤接入网是指传输媒体为光纤，利用光波作为光载波传输信号的接入网。由于光接入网的终端设备主要是计算机、电话和传真机等电器设备，而光接入网的传输系统传送的是光信号，所以，在传输系统的局端和用户端需要对电信号和光信号进行转换。5.3光纤接入第二页，共三十六页，编辑于2023年，星期五也就是说，在发送端要把电信号转换成光信号，送到光纤上传输，在接收端再把光信号恢复成电信号，送入电气设备。这种光/电转换设备，在局端称作光线路终端(OLT，OpticalLineTerminal)，在用户端称作光网络单元(ONU，OpticalNetworkUnit)。1.光纤接入网概述5.3光纤接入第三页，共三十六页，编辑于2023年，星期五根据光纤接入网光纤向终端用户延伸的距离，也就是光网络单元（ONU）所设立位置的不同，光纤接入可分成多种形式：光纤到小区(FTTZ)，即光端机设在服务区的交换箱处，再用铜线向用户延伸；光纤到远端(FTTR)，即把用户端节点局建在电话普及率高、通信业务要求多的部门或单位；光纤到路边(FTTC)；光纤到大楼(FTTB)和光纤到家(FTTH)。其中最典型的有三种：光纤到大楼(FTTB)、光纤到路边(FTTC)和光纤到家(FTTH)。2.光纤接入的基本方式5.3光纤接入第四页，共三十六页，编辑于2023年，星期五3.光纤到路边FTTC5.3光纤接入

这种方式的工作原理是从局端接出的光纤经过多种线路设备(如光耦合器、光分支器和入孔等)后，到达靠近用户群的路边设备(如分线盒、入孔等)上安装的光网络单元(ONU)，再用铜双绞线或同轴电缆接到用户。第五页，共三十六页，编辑于2023年，星期五4.光纤到户FTTH5.3光纤接入这种方式是把光网络单元放置在用户住宅内，由用户专用。在这种方式中，从局端到用户家中采用全程光纤，没有有源设备，是全透明的，且局端到用户平均距离短，故而具有种种优点，将使这种方式成为光纤接入网的发展方向。

第六页，共三十六页，编辑于2023年，星期五4.光纤到户FTTH5.3光纤接入FTTH的优点：对传输制式没有限制，适用于引入新业务；局端与用户之间没有任何有源设备，光网络单元(ONU)可由用户本地供电，成本低、故障率低和维护方便；局端至用户距离短，相对于干线对传输性能要求低，可采用较便宜的元器件。第七页，共三十六页，编辑于2023年，星期五5.光纤到大楼FTTB5.3光纤接入光纤到大楼(FTTB)和光纤到路边(FTTC)十分相似，区别仅在于光网络单元(ONU)不安置在路边，而安置在大楼内，然后再从光网络单元(ONU)用铜双绞线接到大楼内的各用户。第八页，共三十六页，编辑于2023年，星期五带宽宽；网络的可升级性能好；双向传输；接入简单、费用少；3.光纤接入网的特点5.3光纤接入第九页，共三十六页，编辑于2023年，星期五5.4光纤/铜线混合接入网5.4.1HFC系统结构5.4.2HFC复用技术5.4.3CableModem第十页，共三十六页，编辑于2023年，星期五5.4.1HFC系统结构光纤／同轴电缆混合系统（HybridFiber/Coax,HFC）是由AT&T公司于1994年初提出的，在用户接入网中既采用光纤又采用同轴电缆的接入技术。它最大的优点是充分利用已有的有线电视(CATV，CableTelevision)的传输系统，解决计算机和计算机网络的接入问题。第十一页，共三十六页，编辑于2023年，星期五5.4.1HFC系统结构CATV最初的意思是公用天线（CommunityAntennaTelevision)系统，20世纪80年代发展为有线电视（CableTelevision)。有线电视系统的主干线路是光纤，在光网络单元(ONU)之后，利用原公用天线电视系统的同轴电缆进入各家各户。利用这种系统接入计算机或计算机网络，要解决两个基本问题，一是电视信号与数据信号的综合传输；二是实现双向传输，因为原来的CATV系统只能实现电视信号的单向传输。第十二页，共三十六页，编辑于2023年，星期五5.4.1HFC系统结构第十三页，共三十六页，编辑于2023年，星期五5.4.2HFC复用技术HFC上采用双向传输，在光纤通道和同轴通道中分别采用不同技术措施。光纤段传输上行回传信号可以采用波分复用技术，通常采用1310mm和1550mm两个波长。同轴电缆中传输上行回传信号要选择与下行频段分开的频段，各位于不同的频谱上，实行频分复用。第十四页，共三十六页，编辑于2023年，星期五5.4.2HFC复用技术频段数据传输速率用途5～50MHz320Kbps~5Mbps或640Kbps~10.Mbps上行非广播数据通信业务50～550MHz普通广播电视业务550～750MHZ30.342Mbps或42.884Mbps下行数据通信业务，如数字电视和VOD等750MHz以上暂时保留以后使用第十五页，共三十六页，编辑于2023年，星期五5.4.3CableModemCableModem的结构电缆调制解调器（CableModem）是有线电视网络与用户终端之间的转接设备，也是利用HFC接入网进行高速访问、实现数据传输的关键设备。第十六页，共三十六页，编辑于2023年，星期五5.4.3CableModem双工过滤器调制器FEC/交织MAC处理器解调器去交织/FEC数据成帧数据编码扩展口存储器CPU网卡CableModem的内部结构：第十七页，共三十六页，编辑于2023年，星期五5.4.3CableModemCableModem由调制／解调器、调谐器、加密／解密模块、网络／路由功能模块、网络接口卡(NIC)和部分以太网集线器(EthernetHub)功能模块组成，支持简单网络管理协议(SNMP)。从用户计算机数字接口送出的数字信号经过CableModem进行编码、加密和调制后，变成可在同轴电缆中传送的信号，进入同轴电缆上传。反之，从同轴电缆传来的下行信号，经过CableModem的调谐、解调、解密和解码后送入计算机。第十八页，共三十六页，编辑于2023年，星期五5.4.3CableModem2.CableModem的工作过程初始化CableModem启动CableModem（加电）；取得上行频率；测距；接收一个IP地址和其他网络参数。第十九页，共三十六页，编辑于2023年，星期五5.4.3CableModem将信息送用户终端CableModem内部的双工滤波器接收来自HFC网络的射频信号，将其送至解调模块进行解调；再由去交织/FEC模块进行去交织和纠错处理；送成帧模块成帧；通过网络接口卡NIC送达用户终端。第二十页，共三十六页，编辑于2023年，星期五5.4.3CableModem在上行链路中，将用户终端信息送入网络MAC模块中的访问协议对用户的访问请求进行处理，当前端允许访问后，用户终端产生上行信息；通过网络接口卡把上行信息送CableModem；在CableModem的解调器中对信息进行编码；经交织/FEC模块处理；送调制模块调制；将已调制信息经双工滤波器送至网络。第二十一页，共三十六页，编辑于2023年，星期五5.4.3CableModem3.CableModem的类型CMP：是适用于个人计算机的CableModem。它具有即插即用、全面媒体访问控制(MAC,MediaAccessControl)、传送和接收数据等功能。CMW：最多可支持四个用户，每个用户都具备CMP功能。CMB：可连接成千上万个用户，每个用户都具备CMP功能，对访问和操作具有安全保护功能，可用于企业网、校园网和政府网等计算机网络。第二十二页，共三十六页，编辑于2023年，星期五5.5无线接入5.5.1无线接入概述5.5.2卫星通信5.5.3常用宽带无线接入制式第二十三页，共三十六页，编辑于2023年，星期五5.5.1无线接入概述无线接入网是以无线技术为传输手段，连接起局端至用户间的通信网，向用户提供各种通信业务。无线技术包括：移动通信；无绳电话；微波；卫星通信……第二十四页，共三十六页，编辑于2023年，星期五5.5.1无线接入概述无线接入按应用方式分类有以下几种：固定终端无线接入单区制无线接入；微波点对多点通信系统MARS；本地多点分布业务系统LMDS；多点多路分布业务MMDS；第二十五页，共三十六页，编辑于2023年，星期五5.5.1无线接入概述固定终端无线接入固定蜂窝和微蜂窝接入系统；甚小孔径终端卫星系统VSAT；卫星直播系统DBS；采用C或Ku波段的同步卫星通信系统SSC；第二十六页，共三十六页，编辑于2023年，星期五5.5.1无线接入概述移动终端接入无线寻呼；无绳电话系统CT；集群通信系统；蜂窝移动通信接入系统；同步卫星通信系统；公共陆地移动通信系统FPLMTS。第二十七页，共三十六页，编辑于2023年，星期五5.5.1无线接入概述有线无线综合接入光纤无线混合系统HFW；个人通信系统PCS。大体可以归结为：基于卫星通信的技术；基于数字微波通信的技术；基于移动通信的技术。第二十八页，共三十六页，编辑于2023年，星期五5.5.2卫星通信1.概述卫星通信系统是利用人造地球卫星作为中继站，转发无线电信号，在多个地球站之间进行的通信系统。第二十九页，共三十六页，编辑于2023年，星期五5.5.2卫星通信卫星通信的特点覆盖面积大：3-4颗卫星就可覆盖地球表面；多址通信：可与多个地球站进行通信；频带宽、容量大；信道稳定：微波频段在宇宙空间传输；第三十页，共三十六页，编辑于2023年，星期五5.5.2卫星通信卫星通信的缺点检修困难；时延较大。第三十一页，共三十六页，编辑于2023年，星期五5.5.2卫星通信2.卫星通信系统的组成与工作过程通信卫星：信号的接收、频率变换、放大、转发；地球站：A、B通话过程如下：A发射上行信号到达卫星转发器；卫星转发器进行频率变换，至B；经B进入下变频器，送解调器恢复成基带信号。第三十二页，共三十六页，编辑于2023年，星期五5.5.2卫星通信3.卫星通信的多址方式频分多址FD