接入网技术课件

第一章接入网概述1.1接入网的基本概念1.2接入网的分类1.3接入网提供的综合接入业务1.1.1接入网的定义与定界1．接入网的定义从整个电信网的角度，可以将全网划分为公用电信网和用户驻地网（CustomerPremisesNetwork，CPN）两大块，其中CPN属用户所有，故通常电信网指公用电信网部分。公用电信网又可划分为三部分，即：长途网（长途端局以上部分）、中继网（即长途端局与市话局之间以及市话局之间的部分）和接入网（即端局至用户之间的部分）。1.1接入网的基本概念按照ITU-TG.902的定义，接入网（AN）是由业务节点接口（ServiceNodeInterface，SNI）和相关用户网络接口（UserNetworkInterface，UNI）之间的一系列传送实体（诸如线路设施和传输设施）所组成的，它是一个为传送电信业务提供所需传送承载能力的实施系统。2．接入网的定界接入网所覆盖的范围可由三个接口来定界，即网络侧经由SNI与业务节点（ServiceNode，SN）相连，用户侧经由UNI与用户相连，管理方面则经Q3

接口与电信管理网（TelecommunicationsManagementNetwork，TMN）相连。业务节点（SN）是提供业务的实体，可提供规定业务的业务节点有本地交换机、租用线业务节点或特定配置的点播电视和广播电视业务节点等。业务节点接口（SNI）是接入网（AN）和业务节点（SN）之间的接口。用户网络接口（UNI）是用户和网络之间的接口。在单个UNI的情况下，ITU-T所规定的UNI（包括各种类型的公用电话网和ISDN的UNI）应该用于AN中，以便支持目前所提供的接入类型和业务。接入网与用户间的UNI接口能够支持目前网络所能提供的各种接入类型和业务，但接入网的发展不应限制在现有的业务和接入类型。1.1.2接入网的功能结构一、通用协议参考模型接入网的功能结构是以ITU-T建议G.803的分层模型为基础的，利用该分层模型可以对AN内同等层实体间的交互作明确的规定。G.803的分层模型将网络划分为电路层（CircuitLayer，CL）、传输通道层（TransmissionPathlayer，TP）和传输介质层（TransmissionMedialayer，TM），其中TM又可以进一步划分为段层和物理媒质层。根据接入网框架结构和体制要求，接入网的重要特征可归纳为如下几点。（1）接入网对于所接入的业务提供承载能力，实现业务的透明传送。（2）接入网对用户信令是透明的，除了一些用户信令格式转换外，信令和业务处理的功能依然在业务节点中。（3）接入网的引入不应限制现有的各种接入类型和业务，接入网应通过有限个标准化的接口与业务节点相连。（4）接入网有独立于业务节点的网络管理系统（简称网管系统），该网管系统通过标准化接口连接电信管理网（TMN）。TMN实施对接入网的操作、维护和管理。二、主要功能如图1.4所示，接入网主要有5项功能，即用户口功能（UserPortFunction，UPF）、业务口功能（ServicePortFunction，SPF）、核心功能（CoreFunction，CF）、传送功能（TransfortFunction，TF）和AN系统管理功能（SystemManagementFunction，SMF）。图1.4接入网功能结构1．用户口功能（UPF）（1）终结UNI功能。（2）A/D转换和信令转换。（3）UNI的激活/去激活。（4）处理UNI承载通路/容量。（5）UNI的测试和UPF的维护。（6）管理和控制功能。2．业务口功能（SPF）（1）终结SNI功能。（2）将承载通路的需要和即时的管理以及操作需要映射进核心功能。（3）特定SNI所需要的协议映射。（4）SNI的测试和SPF的维护。（5）管理和控制功能。3．核心功能（CF） （1）接入承载通路处理。 （2）承载通路集中。 （3）信令和分组信息复用。 （4）ATM传送承载通路的电路模拟。 （5）管理和控制功能。4．传送功能（TF） （1）复用功能。 （2）交叉连接功能（包括疏导和配置）。 （3）管理功能。 （4）物理媒介功能。5．AN系统管理功能（AN-SMF）（1）配置和控制。（2）指配协调。（3）故障检测和指示。（4）用户信息和性能数据收集。（5）安全控制。（6）协调UPF和SN（经SNI）的即时管理和操作功能。（7）资源管理。1.1.3接入网的拓扑结构网络的拓扑结构是指组成网络的物理的或逻辑的布局形状和结构构成，可以进一步分为物理配置结构和逻辑配置结构。物理配置结构指实际网络节点和传输链路的布局或几何排列，反映了网络的物理形状和物理上的连接性。1．星型结构当涉及通信的所有点中有一个特殊点（即枢纽点）与其他所有点直接相连，而其余点之间不能直接相连时，就构成了星型结构，又称单星型或大星型结构。2．双星型结构在光纤接入网环境中，将传统电缆接入网的交接箱换成远端节点或远端设备（RemoteNode/RemoteTerminal，RN/RT），将馈线电缆改用光缆后即成为双星型结构，有人称之为分布式星型结构。3．总线结构（链型或T型结构）当涉及通信的所有点串联起来并使首末两个点开放时就形成了链型结构；当中间各个点可以有上下业务时又称为总线结构，也称为T型结构（如图1.7所示）。图1.7总线结构4．环型结构当涉及通信的所有点串联起来，而且首尾相连，没有任何点开放时就形成了环型结构（如图1.8所示）。图1.8环型结构5．树型结构传统的有线电视（CableTeleVision/CommunityAntennaTeleVision，CATV）网往往采用树型-分支结构，很适于单向广播式业务。1.2接入网的分类接入网通常是按其所用传输介质的不同来进行分类的。1.2.1铜线接入网如图1.10所示的是一个典型的铜线接入网系统——市内铜缆用户环。图中，端局与交接箱之间可以有远端交换模块（RemoteSwitchingUnit，RSU）或远端（RemoteTerminal，RT）。端局本地交换机的主配线架（MainDistributionFrame，MDF）经大线径、大对数的馈线电缆（数百～数千对）连至分路点转向不同方向。图1.10典型的铜线接入网系统由交接箱开始经较小线径较小对数的配线电缆（每组几十对）连至分线盒。由分线盒开始通常是若干单对或双对双绞线直接与用户终端处的网路接口（NetworkInterface，NI）相连，用户引入线为用户专用，NI为网络设备和用户设备的分界点。铜线用户环路的作用是把用户话机连接到电话局的交换机上。1.2.2光纤接入网光纤接入网（或称光接入网）（OpticalAccessNetwork，OAN）是以光纤为传输介质，并利用光波作为光载波传送信号的接入网，泛指本地交换机或远端交换模块与用户之间采用光纤通信或部分采用光纤通信的系统。OLT的作用是为光接入网提供网络侧与本地交换机之间的接口，并经一个或多个ODN与用户侧的ONU通信。ODN为OLT与ONU之间提供光传输手段，其主要功能是完成光信号功率的分配任务。ONU的作用是为光接入网提供直接的或远端的用户侧接口，处于ODN的用户侧。ONU的主要功能是终结来自ODN的光纤，处理光信号，并为多个小企事业用户和居民用户提供业务接口。1.2.3混合接入网混合接入网是指接入网的传输介质采用光纤和同轴电缆混合组成的。主要有三种方式，即光纤/同轴电缆混合（HFC）方式、交换型数字视像（SwitchedDigitalVideo，SDV）方式以及综合数字通信和视像（IntegratedDigitalcommunicationandVideo，IDV）方式。一、光纤/同轴电缆混合（HFC）方式1．HFC系统的组成与原理

HFC是有线电视（CATV）网和电话网结合的产物，是目前将光纤逐渐推向用户的一种较经济的方式。2．HFC技术应用中要考虑的几个方面在HFC上实现双向传输，需要从光纤通道和同轴通道这两方面来考虑。（1）从前端到光节点这一段光纤通道中，上行回传可采用空分复用（SDM）和波分复用（WDM）这两种方式。（2）从光节点到住户这段同轴电缆通道，其上行回传信号要选择适当的频段。（1）频率搬移方法：比如接往同一光节点的4个分路，每个分路用户回传信号都是5～42MHz时，则除了其中一个分路的频谱为5～42MHz外，其他三个分路频谱可以分别为50～100MHz，100～150MHz和150～200MHz。（2）采用CDMA技术：把来自用户的上行频道信号进行码分多址（CDMA）方式扩频编码，使各用户虽然共用5～42MHz频谱，但彼此用相应的不同编码来区分。二、交换型数字视像（SDV）方式

HFC接入网主要是为住宅用户提供视像（以模拟视像业务为主）宽带业务的一种接入网方式，特别适合于单向、模拟的有线电视传送。三、综合数字通信和视像（IDV）方式从上面的讨论可知，国际上新开发的SDV技术是将电信、视像数字传输和视像模拟传输综合在一起，这既保持了数字传输质量高的优点，又保留了当前视像以模拟传输的现实情况，还可能适应将来交互式数字化视像发展，并具有交换等多种功能，是一种比较先进和有广泛应用前景的技术。1.2.4无线接入网无线接入网是以无线电技术（包括移动通信、无绳电话、微波及卫星通信等）为传输手段，连接起端局至用户间的通信网。一、无线接入网的一般结构由于无线接入技术比传统的有线接入技术提供更多的自由度，因而，无线接入网结构要比传统的有线接入网结构简单得多，下面介绍无线接入网的一般结构。移动通信网接入公用固定通信网主要有用户线接入、市话中继线接入和移动电话汇接中心接入三种方式，目前主要采用移动电话汇接中心方式实现移动通信网与固定通信网的连接和联网互通。二、有线接入和无线接入结构的比较如果将无线接入作为代替有线接入的手段，那么根据不同情况，可以分别代替相应有线接入的任何一部分乃至全部，下面分别讨论不同的应用情况。1．代替引入线最保守的应用是用无线接入代替有线接入中的引入线部分，如图1.17所示。图1.17无线代替引入线的结构2．代替配线和引入线一种有效的应用是用无线接入代替有线接入中的配线和引入线，如图1.18所示。此时无线基站将设置在传统交接箱的位置，也就是数字环路载波（DLC）系统的远端设备所设置的位置，这种应用方案可以称之为无线DLC。图1.18无线代替配线和引入线的结构3．代替全部有线接入一种更经济的应用是用无线接入代替全部有线接入，即不仅代替配线和引入线，也同样代替馈线电缆段，如图1.19所示。图1.19无线代替全部有线接入的结构4．代替部分交换区如果RCSA可以超过单个交换区，似乎没有理由限制RCSA只应用于单个交换区。1.3接入网提供的综合接入业务一、普通电话业务（POTS）的接入接入网提供普通电话（PlainOldTelephoneService，POTS）接口，它既可支持模拟用户，又可以支持用户交换机的接入，（如图1.20所示），同时还支持虚拟用户交换机（Centrex）及CID等新业务。图1.20POTS业务的接入二、综合业务数字网（ISDN）业务的接入接入网提供ISDNBRI（2B+D）和ISDNPRI（30B+D）接口，如图1.21所示。图1.21综合业务数字网（ISDN）业务的接入三、数字数据网络（DDN）专线业务的接入数字数据网络（DigitalDataNetwork，DDN）是一个传输速率高、质量好、网络时延小和全透明的数字数据网络。方式一：如图1.22所示，在DDN节点机与OLT之间通过E1接口相连。图1.22数字数据网（DDN）接入方式一方式二：如图1.23所示，利用接入网将DDN节点机提供的2B1Q接口进行延伸。图1.23数字数据网（DDN）接入方式二方式三：如图1.24，在DDN节点机与OLT之间通过V.24或V.35接口相连。图1.24数字数据网（DDN）接入方式三四、有线电视（CATV）业务的接入随着我国有线电视业务（CATV）的迅速普及，在用户接入网中引入CATV业务势在必行。可通过内置式光发射模块、光接收机模块等构成一个独立的CATV光纤传输系统，同时还将CATV单元纳入集中监控和网络管理，如图1.25所示（其中STB为提供数模转换的机顶盒）。图1.25有线电视（CATV）业务的接入五、Internet业务的接入1．局域网用户（非分组网用户）的接入有几个主机组成的局域网用户，需要配备路由器，租用数字专线（DDN专线），并申请一组IP地址及注册域名，以专线的方式接入Internet。如图1.26所示。图1.26Internet接入方式一2．一般终端或主机用户（非分组网用户）的接入这类用户是Internet网上为数最多的用户，接入Internet的方法很简单。3．分组网上的同步、异步终端及局域网用户接入

Internet通过一个X.25协议的转换与分组网相接。六、其他业务的接入1．分组交换数据业务的接入分组网可以在一条电路上同时开放多条虚电路，为多个用户同时使用，具有动态路由功能和较先进的误码纠错功能。2．E1租用线业务采用先进的区间通信功能，可在ONU和OLT之间、ONU和ONU之间提供E1租用线业务，实现接入网系统内部租用线业务，如图1.30所示。图1.30E1租用线业务3．2/4线音频专线接口接入网系统可以为用户提供2/4线音频专线接口，如图1.31所示。2/4线音频专线接口板为无变压器模拟接口板，通过软件实现2/4线转换和增益调整功能。2.1.1HDSL系统的基本构成

HDSL技术是一种基于现有铜线的技术，它采用了先进的数字信号自适应均衡技术和回波抵消技术，以消除传输线路中近端串音、脉冲噪声和波形噪声以及因线路阻抗不匹配而产生的回波对信号的干扰，从而能够在现有的电话双绞铜线（两对或三对）上提供准同步数字序列（PDH）一次群速率（T1或E1）的全双工数字连接。2.1高比特率数字用户线（HDSL）接入技术

HDSL系统由很多功能块组成，一个完整的系统参考配置如图2.2所示。图2.2HDSL系统的参考配置2.1.2HDSL帧结构

HDSL既适合T1，又适合E1，这是因为T1和E1使用同样的HDSL帧结构。

HDSL的帧结构如图2.4所示。图2.4HDSL帧结构2.1.3HDSL关键技术一、线路编码终端设备产生的数字信号通常是单极性不归零（NRZ）的二进制信码，这种信号一般不适于在二线用户环路上直接传送。1．HDB3码三阶高密度双极性（HighDensityBilateralcodewith3level，HDB3）码，是AMI码的改进型。2．2B1Q码2B1Q码是无冗余度的4电平脉冲幅度调制（PulseAmplitudeModulation，PAM）码，属于基带型传输码，在—个码元符号内传送2bit信息。3．CAP码

CAP码是一种有冗余的无载波幅度相位调制码。目前的CAP码系统可分为二维八状态码和四维十六状态码两种。二、回波抵消回波抵消技术已经成功地应用在线对增容系统中，它实现了在一对双绞线上进行ISDNBRA双工传输。三、码间干扰与均衡由于用户线路的传输带宽限制和传输特性较差，会使接收信号发生波形失真。四、性能损伤影响HDSL系统性能的主要因素有两个：一是HDSL系统内部两对双绞线之间产生的近端串话，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。五、传输标准关于HDSL系统的传输标准，目前主要有两种不同规定：一种是美国国家标准学会（AmericanNationalStandardInstitute，ANSI）制定的；另一种是欧洲电信标准学会（ETSI）制定的。

ETSI标准规定了两种版本的HDSL系统标准：一种是使用三线对传输E1，每线对传输速率为784kbit/s；另一种是使用两线对传输E1，每线对传输速率为1168kbit/s。评价HDSL系统性能质量的主要指标如下。（1）比特差错率（BitErrorRatio，BER）。（2）允许的传输距离。（3）不出现误码条件下，系统能承受的线路劣化程度。2.1.4HDSL的应用特点

HDSL技术能在两对双绞铜线上透明地传输E1信号达3～5km。鉴于我国大中城市用户线平均长度为3.4km左右，因此，在接入网中可广泛地基于铜缆技术的HDSL应用。

HDSL系统可以认为是铜线接入业务（包括话音、数据及图像）的一个通用平台。

HDSL技术的一个重要发展是延长其传输距离和提高传输速率。2.1.5HDSL的局限性2.2第二代高比特率数字用户线（HDSL2）接入技术2.2.1HDSL2的设计目标

HDSL2的主要设计目标如下。（1）一对线上实现两线对HDSL的传输速率。（2）获得与两线对HDSL相等的传输距离。（3）对环路损坏（衰减、桥接头及串音等）的容忍能力不能低于HDSL。（4）对现有业务造成的损害不能超过两线对HDSL。（5）能够在实际环路上可靠地运行。（6）价格要比传统HDSL低。2.2.2HDSL2的线路编码关于HDSL2的许多争论都是集中于HDSL2线路码的选择上。如果用于E1速率，脉冲幅度调制（PulseAmplitudeModulation，PAM）线路码（例如2B1Q）需要三对线，并且不要通带滤波器。无载波幅度相位调制（CAP）码与PAM码（2B1Q）是被选择的两种码型。2.2.3HDSL2中的FDM和回波抵消有一些系统只是简单地把HDSL系统中2B1Q收发器的波特率加倍，这种方案不能完全满足标准规定的传输距离、性能和频谱兼容性要求。回波抵消在频分复用（Frequency-DivsionMultiplexing，FDM）上更有效，这是一个技术难题。上行流和下行流信号使用不同的频段将会简单一些，这就是HDSL2中采用频分复用（FDM）技术，它消除了自串扰的问题，但要求使用通带滤波器去除有用频段之外的信号。注意，CAP很容易适应这两种环境。PAM需要“优化”以便在通带环境下工作，这就如在FDM下工作一样。尽管HDSL的价格和性能都可以用HDSL2单线对系统达到，但是这并不意味着HDSL会完全淘汰。2.3不对称数字用户线（ADSL）接入技术2.3.1ADSL的提出不对称数字用户线（AsymmetricDigitalSubscriberLine，ADSL）是一种利用现有的传统电话线路高速传输数字信息的技术。ADSL技术是由Bellcore的JoeLechleder于20世纪80年代末首先提出的。与传统传输技术相比，ADSL是一种宽带调制解调器技术。ADSL也可以在相同的线路上同时容纳模拟的语音信息，用户在上网时仍然可以使用电话。2.3.2ADSL的技术特点严格说来，ADSL本身只是一种从铜质电话线路的一端传送数据位流到另一端的技术而己，相当于OSI网络七层的第一层物理层。

ADSL系统的主要特点是“不对称”。这正好与接入网中图像业务和数据业务的固有不对称性相适应。ADSL技术的主要优点如下。（1）可以充分利用现有铜线网路，只要在用户线路两端加装ADSL设备即可为用户提供服务。（2）ADSL设备随用随装，无需进行严格业务预测和网路规划，施工简单，时间短，系统初期投资小。（3）ADSL设备拆装容易、灵活，方便用户转移，较适合流动性强的家庭用户。（4）充分利用双绞线上的带宽，ADSL将一般电话线路上未用到的频谱容量，以先进的调制技术，产生更大、更快的数字通路，提供高速远程接收或发送信息。（5）双绞铜线可同时供普通电话业务（PlainOldTelephoneService，POTS）的声音和ADSL数字线路使用。因此，在一条ADSL线路上可以同时提供个人计算机、电视和电话频道。要在铜线用户网路中广泛地应用ADSL系统，需要克服一系列技术难题，其中主要有如下几点。（1）技术待进一步成熟线路性能要求高，最大程度必须保持在规定的极限范围之内以符合对衰减的要求；阻抗要均匀，使电话机及网络有良好的信号匹配。每条导线与地之间必须相互保持高度平衡，以防止外部干扰、噪声及导线之间的串音。（2）设备成本高与模拟电视不兼容，现有模拟电视机需要通过机顶盒进行数/模转换。（3）接收机灵敏度由于用户环路末端信号损耗很大，因此，ADSL系统必须首先解决接收机灵敏度问题。（4）频谱兼容性为了使ADSL系统可以和其他系统同时应用，发送频谱必须慎重设计。否则，需要在铜缆服务范围内，限制一起布放Tl/E1系统和HDSL系统与ADSL系统。（5）住宅中的噪声环境用户住宅的噪声环境可能是ADSL系统广泛应用所面临的最大问题。这些噪声包括电话网中常见的脉冲噪声，以及住宅中其他形式的噪声，如无线电波耦合到住宅引入线中所产生的各种干扰。（6）容量小只能传4个电视节目，且不能用于遥控电视机和有画中画功能的电视机，节目质量差。2.3.3ADSL的系统结构一、系统构成

ADSL系统构成如图2.9所示，它是在一对普通铜线两端，各加装一台ADSL局端设备和远端设备而构成。图2.9ADSL系统结构ADSL系统的核心是ADSL收发信机（即局端机和远端机），其原理框图如图2.10所示。图2.10ADSL收发信机原理框图二、传输带宽

ADSL基本上是运用频分复用（FDM）或是回波抵消（EC）技术，将ADSL信号分割为多重信道。简单地说，一条ADSL线路（一条ADSL物理信道）可以分割为多条逻辑信道。美国国家标准学会（ANSI）TI.413-1998规定，ADSL的下行（载）速度须支持32kbit/s的倍数，从32kbit/s～6.144Mbit/s，上行（传）速度须支持16kbit/s以及32kbit/s的倍数，从32kbit/s～640kbit/s。ADSL系统用于图像传输可以有多种选择，如l～4个1.536Mbit/s通路或1～2个3.072Mbit/s通路或1个6.144Mbit/s通路以及混合方式。另外，互联网络以及相配合的局域网也可改变这种接入网的结构。2.3.4ADSL的技术基础一、ADSL系统模型和性能1．ADSL系统参考模型如图2.12所示为ADSL系统参考模型。图中显示了ADSL各元素的基本关系及重要元素间的标准接口。在这些接口中，每个功能组的定义是设备提供商提供的设备的各种功能集合，其中有必要的选项或增强的功能。图2.12ADSL系统参考模型2．ADSL的几个重要特征首先是，规定要支持模拟话音服务（指定服务或POTS）。一种特殊的分离器将从交换机到其他部分的4kHz的模拟通道送到ADSL链路的数字带宽下。其次是，考虑ADSL所能提供的服务种类，包括数字广播和宽带业务（如视频和Internet接入）以及网络管理。3．影响ADSL性能的因素影响ADSL系统性能的因素主要有以下几点。（1）衰耗衰耗是指在传输系统中，发射端发出的信号经过一定距离的传输后，其信号强度都会减弱。（2）反射干扰桥接抽头是一种伸向某处的短线，非终接的抽头发射能量，降低信号的强度，并成为一个噪声源。（3）串音干扰由于电容和电感的耦合，处于同一主干电缆中的双绞线发送器的发送信号可能会串入其他发送端或接收器，造成串音。（4）噪声干扰传输线路可能受到若干形式噪声干扰的影响，为达到有效数据传输，应确保接收信号的强度、动态范围、信噪比在可接受的范围之内。二、ADSL的调制技术

ADSL调制解调器利用数字信号处理器技术将大量的数据压缩到双绞铜质电话线上，再运用转换器、分频器、模/数转换器等组件来进行处理。ADSL拥有极高的带宽，其信号衰减又极小，在最远约5.5km的距离内，每1Mbit/s可以低于90dB。1．调制解调器的基本模型（1）加扰及解扰多数DSL在发送端及接收端都有加扰以及解扰功能。（2）FEC编译码

FEC（前向纠错控制）是一种极重要的差错控制技术，它比CRC（CyclicalRedundancyCheck，循环冗余检查）更重要也更复杂。（3）交错（Interleaving）DSL在数据传输中常会发生一长串的错误，FEC较难实施对这种长串错误的校正。（4）整形（shaping）整波就是维持传输数据适当的输出波形。（5）补偿（equalizing）当通信系统在接近理论阈值运行时，通常在其发送端及接收端都会采用补偿器，以获得最佳传输。2．QAM调制技术正交波幅调制（QuadratureAmplitudeModulation，QAM）是一种对无线、有线或光纤传输链路上的数字信息进行编码，并结合振幅和相位两种调制方法的非专用的调制方式。

QAM使用带有相同频率成份的一条正弦和一条余弦波来传递信息。3．CAP调制技术无载波幅度相位调制（CarrierlessAmplitude&PhaseModulation，CAP）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。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k＝2m个不同的复数符号An＝an＋jbn，由k个不同的复数符号构成k-CAP线路编码。4．DMT调制技术

DMT（DiscreteMultiTone，离散多音频）是一种多载波调制技术。其核心思想是将整个传输频带分成若干子信道，每个子信道对应不同频率的载波，在不同载波上分别进行QAM调制，不同信道上传输的信息容量（即每个载波调制的数据信号）根据当前子信道的传输性能决定。DMT调制技术的实现过程是：首先将频带0～1.104MHz分割为256个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；经格栅编码调制（TCM）后，再进行512点离散傅立叶反变换将信号变换到时域，这时的比特块将转换成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/模变换（D/A）和发送滤波器将信号送入信道。在接收端则按相反的次序进行接收解码。传输线路上高频衰减远大于低频衰减，相差约可达10dB。此外，无线电广播等电磁波也会对信号造成窄频噪声。DMT调制技术提供了子信道传输速率自适应和动态调整的理论，但还要通过具体的方法实现。ADSL设备主要是通过初始化过程中的收发器训练、子信道分析和运行中的功率调整来实现的，其具体过程如下：在ADSL系统加电后，为了优化通信链路的传输容量和可靠性，ADSL收发器先要在各个子信道发送一些训练信息，进行收发器的训练；收发器根据接收到的信号对传输通道进行分析（包括信道的衰减、信噪比和数据比特数），确定适合该信道的传输和处理参数，包括平均环路衰减估值、选定速率的性能容限、每个子载波支持的比特数量、发送功率电平及净汉傻拇渌俾实龋辉诠ぷ鞴讨校DMT系统具有在不中断业务情况下，对业务性能监控的功能，对异常的事件、故障和误码可进行监测，对相对衰减大和信噪比低于容限要求的子信道，可增加信号功率，对信噪比较高的，可减小信号功率，功率调整幅度范围为3dB。

DMT具有以下优点。（1）带宽利用率更高（2）可实现动态带宽分配（3）抗窄带噪声能力强（4）抗脉冲噪声能力强三、ADSL的传输方式1．下行方向传输任何承载通道可编程为传输32kbit/s的字节流。不是32kbit/s倍数的余数，则并入帧的附加信息区中。

ADSL规范指定了4种下行单工承载通道（ASO～AS3）的传输级别，它们是1.536Mbit/s（T1速率）的简单倍数，分别是1.536Mbit/s，3.702Mbit/s，4.608Mbit/s和6.144Mbit/s。传输级别1是必要的，常用于最短的回路上，所以可提供最快的速度。传输级别2是可选择的，传输速率为4.608Mbit/s。传输级别3也是可选择的，其速率为3.072Mbit/s。传输级别4是必要的，常用于最长的环路上传输，所以只能支持最低的l.536Mbit/s的速度，而且只能在AS0次信道上运行。2．上行方向传输

ADSL系统最多可同时支持3个双工承载信道，即LS0～LS2，其中，LS0固定作为以1.536Mbit/s为基数（或以2.048Mbit/s为基数）的传输等级的控制信道，ATM则使用LS2作为控制信道。除了C通道，ADSL系统可以有两个可选的双向承载信道：一个是160kbit/s的LS1，另一个是384kbit/s或576kbit/s的LS2。ANSITI.413.1998标准中规定，ADSL的ATM上行方向之数据传输必须支持单等待时间模式，也就是说，只能选择快速或者交错路径中的一种进行传输，并且只能使用LS0次信道。若使用双等待时间模式（同时使用快速及交错路径），则必须使用LS0及LS1次信道进行上行方向的传输，并分别配置这两个次信道供不同路径使用。如果双向信道用来支持ATM信元的传输，则只使用LS2次信道，其速率为448kbit/s或672kbit/s，四个传输等级的C信道速率均为64kbit/s。ADSL接入技术最早的规划是要应用在以视频方面为主的服务上，所以有最低带宽，也就是第4级传输的1.536Mbit/s的规定，这个规定也在ANSITI.413-1995（Issue1）的标准里面。四、ADSL帧结构1．ADSL超帧结构现代的协议功能都是分层的，ADSL也不例外。在协议的最低层，是以DMT或者CAP的线路码的形式出现的比特。第一部分是快速数据缓冲区内容（fastdatabuffercontents），快速数据被认为是对时延敏感而容错性较好的（例如音频和视频）数据，ADSL将尽可能地减小其时延，ADSL的快速数据缓冲区内容就放在此处；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校验码（CRC）和指示比特；快速数据利用FEC进行纠错。第二部分是交错数据缓冲区内容（interleaveddatabuffercontents），交错数据被封装成尽量没有噪声的数据，但这样做付出的是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，如高速的Internet接入。ADSL的发送端及接收端都各有两条相关联的路径，其中一条称为快速路径，另一条称为交错路径。

ADSL超帧中的帧并没有绝对长度，这是因为ADSL线路的速率以及其非对称特性，使得帧本身的长度会随着变化。正如前面曾提过，ADSL是以每246

s的周期送出一个帧（其中快速数据及交错数据各占123

s），也就是说，ADSL最大的帧长度是由最高的信道速率所决定的。2．ADSL的帧头

ADSL是使用帧头来同步承载通道的。有了ADSL帧头，链路两端的设备才能知道链路是如何配置（AS和LS）的，它们的速率是多少，以及如何在ADSL帧流中对其进行定位。（1）快速数据帧从图2.23中看出，快速数据帧中包括了若干个附加信息字节，下行方向为快速字节（Fastbyte）、AEX字节和LEX字节，其中快速字节就是快速数据帧的帧头。图2.23下行方向ADSL的快速数据结构图2.25显示了4个主要的帧头功能。帧0和帧1中有错误检验（crc）和用于OAM的指示比特（ib）。帧34和帧35中是用于其他OAM功能的比特。其他帧携带配置比特（eoc）和同步控制比特（sc）以决定承载信道的结构等等。图2.25快速字节结构（2）交错数据帧

ADSL交错数据帧的结构图如图2.26和图2.27所示。交错路径上的ADSL交错帧为mux数据帧。图2.26下行方向ADSL的交错数据结构图2.27上行方向ADSL的交错数据结构同步字节视其所存在的帧号的不同，有四种不同的作用，这四种作用与快速字节稍有不同：携带超帧中交错路径部分的CRC检查资料；当没有载体次信道使用交错路径时，同步字节携带aoc信道；当交错路径的LEX字节用来携带一个字节的ADSL附加信息信道（ADSLoverheadchannel，aoc）数据时，同步字节会送出信号；携带同步控制信息以便在需要时将字节填入或删除来提供同步作用。2.3.5ADSL的分布模型及其应用一、分布模型分布模型决定了ADSL帧内比特传送时采用哪种形式。ADSL的分布模型有四种：比特同步模式、分组适应模式、端到端分组模式和ATM模式。1．比特同步模式

ADSL最简单的分布模型称为比特同步模式，如图2.28（a）所示。它的基本含义是指链路的远端（ATU-R）缓冲区内的任何比特（快速数据或交错数据）会在局端（ATU-C）的缓冲区内弹出。2．分组适应模式第二种分布模式是分组适应模式，如图2.28（b）所示。这种模式只是改变了用户的预设，与比特同步模式主要的不同是：虽然在信道上数据仍然以比特流的模式在TDM信道中传送，但用户预设的设备（分组适配器）要收发分组而不是比特流。3．端到端分组模式第三种分布模式是端到端分组模式，如图2.28（c）所示。它与分组适应模式相似。端到端分组模式与分组适应模式主要不同是：端到端分组是被复用到ADSL链路上的。4．异步转移模式第四种分布模式是异步转移模式（ATM），或者也可以说，是端到端ATM模式，如图2.28（d）所示。二、基本应用1．ADSLforTCP/IP适应模式

ADSL分组允许以分组分布模式通过填充ADSL的帧和超帧进行传送。ADSL最初的运用是让长时间等待的Internet和Web用户从PSTN转向它们自己的分组网，这个分组网有可能是基于IP的。2．ADSLforTCP/IP端到端模式

ADSL论坛为ATM和TCP/IP协议部分定义了ADSL网络的TCP/IP适应模式。如果信息只是在ATM网络和服务器上可用，有了适应模式就会允许预设的TCP/IP去获取此信息。2.4甚高速数字用户线（VDSL）接入技术

鉴于现有ADSL技术在提供图像业务方面的带宽十分有限以及其成本偏高的缺点，人们又开发出了一种称为甚高速数字用户线（VeryhighspeedDigitalSubscriberLine，VDSL）的系统。2.4.1VDSL系统构成一、VDSL系统结构

VDSL的系统结构如图2.31所示。使用VDSL系统，普通模拟电话线仍不需改动（上半部），图像信号由局端的局用数字终端图像接口经馈线光纤送给远端，速率可以为STM-4（622Mbit/s）或更高。图2.31VDSL系统结构VDSL收发机通常采用离散多音频（DMT）调制（也可采用CAP调制），它具有很大的灵活性和优良的高频传送性能。虽然，ADSL可满足在双绞线上以高达8Mbit/s的速率传送数据的需求。二、VDSL的体系结构

VDSL计划用于光纤用户环路（FTTL）和光纤到路边（FTTC）网络的“最后一公里”的链接。FTTL和FTTC网络需要有远离中心局（CentralOffice，CO）的小型接入节点。这些节点需要有高速宽带光纤传输。通常一个节点就在靠近住宅区的路边，为10～50户提供服务。这样，从节点到用户的环路长度就比以CO到用户的环路短。

VDSL不仅仅是为了Internet的接入，它还将为ATM或B-ISDN业务的普及而发展。2.4.2VDSL的相关技术一、传输模式

VDSL的设计目标是进一步利用现有的光纤满足居民对宽带业务的需求。ATM将作为多种宽带业务的统一传输方式。除了ATM外，实现VDSL还有其他的几种方式。VDSL标准中以铜线/光纤为线路方式定义了5种主要的传输模式，如图2.33所示。在这些传输模式中大部分的结构类似于ADSL。图2.33VDSL传输模式1．STM模式同步转移模式（SynchronousTransportModule，STM）是最简单的一种传输方式，也称STM为时分复用（TDM），不同设备和业务的比特流在传输过程中被分配固定的带宽。2．分组模式在这种模式中，不同业务和设备间的比特流被分成不同长度、不同地址的分组包进行传输；所有的分组包在相同的“信道”上，以最大的带宽传输。3．ATM模式

ATM在VDSL网络中可以有3种形式。第一种是ATM端到端模式，它与分组包类似，每个ATM信元都带有自身的地址，并通过非固定的线路传输，不同的是ATM信元长度比分组包小，且有固定的长度。第二、三种分别是ATM与STM和ATM与分组模式的混合使用，这两种形式从逻辑上讲是VDSL在ATM设备间形成了一个端到端的传输通道。二、传输速率与距离由于将光纤直接与用户相连的造价太高，因此光纤到户（FTTH）和光纤到大楼（FTTB）受到很多的争议。三、其他技术

VDSL所用的技术在很大程度上与ADSL相类似。不同的是，ADSL必须面对更大的动态范围要求，而VDSL相对要简单得多；VDSL开销和功耗都比ADSL小；用户方VDSL单元需要完成物理层媒质访问（接入）控制及上行数据复用功能。在VDSL系统中经常使用的线路码技术主要有以下几种。（1）无载波调幅/调相技术（CarrierlessAmplitude/Phasemodulation，CAP）。（2）离散多音频技术（DiscreteMultiTone，DMT）。（3）离散小波多音频技术（DiscreteWaveletMultiTone，DWMT）。（4）简单线路码（SimpleLineCode，SLC），这是一种4电平基带信号，经基带滤波后送给接收端。VDSL下行信道能够传输压缩的视频信号。压缩的视频信号要求有低时延和时延稳定的实时信号，这样的信号不适合用一般数据通信中的差错重发算法。VDSL下行数据有许多分配方法。最简单的方法是将数据直接广播给下行方向上的每一个用户设备（CPE），或者发送到集线器，由集线器把数据进行分路，并根据信元上的地址或直接利用信号流本身的时分复用将不同的信息分开。2.4.3VDSL存在的问题（1）不能确定VDSL能可靠地传输数据的最大距离。（2）业务环境问题虽然上行和下行数据速率还没有完全确定下来，但是完全有理由相信未来的VDSL将使用ATM信元格式来载送视频及不对称数据信息。（3）用户设备分配及电话网络与用户设备之间的接口从开销上考虑，可以使用无源网络接口器件，用户的VDSL单元可以置于用户网络设备中，上行复用的处理可以按照局域网总线接入方式进行。（4）开销也是一个不能忽略的因素与ADSL相比，VDSL是直接与本地交换相连接的，所以VDSL的开销比ADSL小得多。（1）串音问题

VDSL在较短的应用范围可能产生以下几种串音，图2.35和图2.36表示了VDSL技术在两种应用配置中的串音情况，其中，NEXT代表近端串音，FEXT代表远端串音，在用户端终止的VDSL端点调制解调器称为VTU-R。图2.35VDSL及其他xDSL技术在CO中混合的串音说明图图2.36VDSL及其他xDSL技术在用户单元(CP)中混合的串音说明图在图2.35配置中，VDSL和其他xDSL技术均由中心局（CO）提供，并且在中心局和其他一些VDSL端点之间共享缆芯（VDSL可在该端点终止，或者可被路由到其他缆芯）。在图2.36配置中，VDSL信号终止于远端ONU，而其他xDSL信号则终止于CO。①下行VDSL信号不能与上行ADSL信号重叠（VDSL下行信号必须从高于138kHz的频率开始）。②下行ADSL信号不能与上行VDSL信号重叠（VDSL上行信号不能覆盖138kHz到1.1MHz之间的频率）。（2）无线频率干扰问题无线频率干扰（RadioFrequencyInterference，RFI）是VDSL接收机必须解决的问题。与VDSL信号相比，一方面，RFI侵入信号带宽通常很窄，只会影响一小部分的可用带宽；另一方面，侵入信号的能量非常大，其接收机的模拟前端必须精心设计才不致饱和，并需要采取一些措施使模/数转换器有合适的精度。滤波器试图匹配双绞线上的不平衡，本质上是将侵入信号转变为差分信号的过程。RFI输出也与VDSL有关。VDSL信号从双绞线辐射出来，能够干扰本地天线接收到的信号（如果这些信号覆盖了VDSL频谱）。2.4.4VDSL的应用一、VDSL分布位置与ADSL相同，VDSL能在基带上进行频率分离，以便为传统电话业务（POTS）留下空间。同时传送VDSL和POTS的双绞线需要每个终端使用分离器来分开这两种信号。从中心点出发，VDSL的范围和延伸距离分为下面几种情况：对于26Mbit/s对称或52Mbit/s/6.4Mbit/s非对称，所覆盖服务区半径约为300m；对于13Mbit/s对称或26Mbit/s/3.4Mbit/s非对称，所覆盖服务区半径为800m；对于6.5Mbit/s对称或13.5Mbit/s/1.6Mbit/s非对称，所覆盖服务区半径为1.2km。一个ONU可用的光纤总带宽通常不大于所有ONU用户可能的带宽总和。表2.9所示为各种视频服务的传输速率。在非常低的非对称速率下（6.5～0.8Mbit/s），VDSL达到了ADSL的性能极限。虽然可为VDSL定义更低的速率，并且不干扰ADSL，但是，这种方法使调制解调器变得，复杂并影响到性能价格比。二、VDSL在WAN网络的应用1．视频业务

VDSL的高速方案选项使其成为用于视频点播（VideoOnDemand，VOD）的非常好的接入技术。3.1.1市场牵引与技术推动有线电视（CATV）系统是从有线电视台前端，用同轴电缆直接向家庭发送清晰且强度相同的电视信号；高质量的天线塔接收来自空间波或卫星的电视频道，并将它们映射到电缆频带。从市场需求角度看，CATV提供了良好的接收效果，并且可选的频道更多，屋顶上没有难看的天线。3.1CableModem的发展背景从技术角度来看，CATV从最初单一的同轴电缆演变为光纤与同轴电缆混合使用，单模光纤和高频同轴电缆成为主要传输介质，并逐渐演变为新一代有线电视网络（即HFC网）。随着HFC的发展，不仅要提供双向通信，而且还要增加信道容量以适应来自数字直播卫星（DigitalBroadcastSatellites，DBS）的新的竞争。3.1.2CableModem与ADSLModem的比较一、Internet接入应用比较1．CableModem的典型Internet接入图3.1所示为CableModem/HFC的典型Internet接入配置。CableModem通过头端接入到Internet，头端包含IP路由器、代理服务器或高速缓存（cachememory）以及控制部分。图3.1CableModem/HFC的典型Internet接入2．ADSLModem的典型Internet接入图3.2所示为使用ADSLModem接入时的一种典型结构。用户（个人计算机）通过现有的双绞电话铜线接入到Internet。图3.2ADSLModem的典型Internet接入二、接入性能比较1．通路带宽

CableModem总体上说，其下行通路一般提供30Mbit/s以内带宽，可以由500～2000个用户共享此带宽。2．吞吐量当大量用户同时进行传输，使吞吐量剧增时，CableModem的业务将受损。

ADSLModem（假设速率为6Mbit/s）只由一个用户专用，有限的上行带宽不能进行视频电话传输。3．经济性在CableModem应用中，连接到一个用户只需要一个Modem，其费用比ADSL低。4．业务性能标准的CableModem应该能够通过合理的流量工程来处理恒定比特率（ConstantBitRate，CBR）、可变比特率（VariableBitRate，VBR）和可用比特率（AvailableBitRate，ABR）业务。5．可靠性在CableModem应用中，CATV是一个树型网络，有线电视线路极容易造成单点故障，如电缆的损坏、放大器故障或传送器故障等，都会使这条线上用户的使用中断。6．安全性在CableModem

应用中，由于共享同媒质环境，所有信号进入到所有的CableModem中，从而有可能会产生严重的有意或无意的线路误用、窃听和业务盗窃现象。因而需要保护线缆，增强加密和认证功能。3.1.3HFC网络对CableModem的要求一、上行／下行线缆频谱根据频分复用（FDM）方案，在上行方向，CableModem的上行数字传输速率采用5～42MHz的频率范围，由于此频率范围存在很多污染和噪声，而移相键控（QPSK）调制技术尽管发送数据的频带利用率较低，但在抗噪方面性能比较强，所以利用QPSK调制技术对数据进行调制，并将发送数据放入5～42MHz频带的一个6MHz频道内。二、数字线缆网络虽然HFC网络在网络的光纤和同轴部分以模拟格式传输视频信号，但是只要调制后的信号符合电缆系统传输的带宽和功率限制要求，并将模拟放大器变为数字中继器，目前的电缆网络就可以不加修改的传送数字信号，在6MHz频带内与模拟电视信号共存。三、抑制噪声1．HFC网络中的噪声在HFC网络中，分配给CableModem的频带位于十分不利的噪声环境中。一般说来，网络噪声问题来源于三个区域：用户家里（占70％）、用户下引线（占25％）、硬同轴设备（占5％）。（1）上行方向的噪声特性在上行方向有些噪声源可以损害通信，主要包括以下几种。侵入噪声（IngressNoise）：它是外部窄带射频信号进入或泄漏到电缆分配系统中的结果，是不希望产生的窄带噪声。交流声调制（HumModulation）：50Hz交流电源经过供电设备耦合到信号的包络中，产生的幅度调制。冲击噪声：主要是由50Hz的高压线和其他电器及大量静电放电引起的，例如闪电雷击、交流电机启动等，松动的连接器也会产生冲击噪声。突发噪声：突发噪声和冲击噪声相似，只是持续时间更长。微反射（Micro-reflections）：发生在传输介质的不连续处，导致部分信号能量被反射。共路失真（CommonPathDistortion）：是由电缆设施中的无源器件和受腐蚀连接器的非线性造成的。热噪声：也称白噪声，是由75Ω终端阻抗的随机热噪声（电缆和其他网络设备内的电子运动）产生的。（2）下行方向的噪声特性光缆噪声：由于光纤内信号的调制频率很高引起的群迟延，以及高斯白噪声迭加到电源中，都将影响数字信号。设备的频率响应噪声：包括倾斜和波纹两种频率响应噪声。调幅／调频交流声调制（AM/FMHumModulation）：调幅调频交流声调制是因交流电通过供电设备耦合到信号包络或因频偏而产生的幅度/频率调制。热噪声和互调：热噪声以高斯白噪声作为它的模型，但其功率由相对于设备输出的功率来确定。突发噪声：当所有下行通路信号的合成信号超过了激光器的信号容限时，就会发生激光限幅，进而产生突发噪声。信道冲浪（ChannelSurfing）：主要来源靠近接收器，其频率响应会有大而缓慢变化的波纹出现和消失。2．抑制噪声的方法（1）在反方向合理地调整放大器。（2）线缆设备安装或更新时，要确保系统在机械和电气方面都密封良好，以免在系统内部产生侵入噪声或脉冲噪声。（3）所有供电设备和电缆设备都必须保证良好的接地。（4）由于侵入噪声几乎70％都来源于下引线和用户家中。用户下引线的放射状裂纹、屏蔽箔片的裂缝、使用老化、劣质连线或者连接松动等，都会造成系统泄漏而引入噪声。解决的有效方法是对住宅同轴线路进行适时升级，添加优质的连接器并使接地良好。但在许多情况下，现场技术人员只需要通过机械和电气方式加固电缆系统，就可以明显地增强视频信号质量，并减小噪声。（5）通过减小通路带宽的方法，来减小群迟延失真并允许使用频带利用率更高的调制方法，以便增强系统的健壮性。（6）在多频载波中，使用频率灵活的CableModem来减小（或避开）噪声损害。用这种方法选择那些在返回路径上噪声最小的载波频率，以避免于窄带的侵入噪声，但它不是解决脉冲噪声或放大器噪声的有效策略。3.1.4影响CableModem运作的因素1．放大器的双向问题现代的具有双向通信能力的光纤/同轴混合（HFC）系统必须使用双向工作的放大器，因而不管是上行方向还是下行方向，有效信号将被滤波后放大。2．频率灵活性具有频率灵活性的CableModem是指它可以调谐到任意一个上行或下行频率。3.2CableModem系统工作原理3.2.1系统结构如图3.3所示为HFC数据通信系统的基本构成，其中，CableModem有外置式和内置式两种类型，一般放在用户的家中。图3.3HFC的数据通信系统一、CableModem及其内部构成电缆调制解调器（CableModem）是一种可以通过有线电视网络进行高速数据接入的装置。（1）从传输方式角度来看，可分为双向对称式传输和非对称式传输。（2）从数据传输方向来看，有单向传输和双向传输之分。（3）从网络通信角度来看，Modem可分为同步（共享）和异步（交换）两种方式。（4）从接入角度来看，可分为个人CableModem和宽带CableModem（多用户），宽带Modem可以具有网桥的功能，可以将一个计算机局域网接入。（5）从接口角度来看，可分为外置式、内置式和交互式机顶盒。二、CableModem的工作配置在系统的前端放置CableModem前端设备（CMTS）。CableModem置于用户端。CMTS和CableModem间能够进行数据包双向传输，HFC网络上的数据通信协议确保数据包的传输。1．配置方法和配置内容

CableModem和前端设备的配置是分别进行的。CableModem一般不需要人工配置和操作，它有用于配置的Consol接口，可通过VT终端或Win9x的超级终端程序进行设置。前端设备（CMTS）的配置内容主要有下行频率、下行调制方式及下行电平等。2．通道管理上述设置完成后，如果中间的线路无故障，信号电平的衰减符合要求，则启动DHCP和TFTP服务器，就可以在CMTS和CableModem间建立正常的通信通道。3．多台CMTS设备组成的网络结构当用户数较多或传输的数据量较大时，必须考虑使用多个下行通道，可将多台CMTS设备连成网络。3.2.2工作原理

CableModem中的数据传输过程如下所述。在下行链路中，通过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。在上行链路中，用户的访问请求先由媒质访问控制（MediaAccessControl，MAC）模块中的访问协议进行处理。1．基于FDMA/TDMA技术的CableModemCableModem对上行/下行数据信号采用不同的接入方式。下行采用广播形式，CableModem对数据信号进行调制解调和同步处理后传送给用户计算机。（1）上行信道访问方式多媒体电缆网络系统（MediaCableNetworkSystem，MCNS）把每个上行信道看成是一个由小时隙（mini-slot）组成的流，CableModem前端设备（CMTS）根据带宽分配算法可将一个小时隙定义为数据时隙（DataSlot，DS）或竞争时隙（CompetitionSlot，CS）。（2）对服务类型的支持与局域网络适配器物理地址一样，多媒体电缆网络系统（MCNS）给每个CableModem分配一个48比特的物理地址。（3）初始化过程描述

CableModem在加电之后，必须先进行初始化，然后网络才能进行接收CMTS发送的数据及向CMTS传输数据。①获得上行信道参数在这个阶段中，CMTS向CableModem重复发送3种MAC信息：第一种是同步信息（SYNC），用以给所有CableModem提供一个时间基准；第二种是上行信道描述（UpChannelDescription，UCD），CableModem必须找到一个描述内容与CableModem本身上行信道特性相符的UCD；第三种是由UCD所描述的上行信道的MAP信息，它包含了小时隙的信息，指出了CableModem何时可以发送数据和发送的持续时间，并由SYNC提供发送时间基准。②测距（Range）③建立IP连接④建立时间⑤建立安全机制2．基于同步码分多址（S-CDMA）技术的CableModem同步码分多址（SynchronousCDMA，S-CDMA）技术可以较完美地解决干扰性和容量问题。

S-CDMA应用了调节技术来适应电缆设备的动态噪声特征，通过减少调制方式产生的干扰和动态地调整各个CableModem发射器的功率电平，从而增加了系统的稳定性和可靠性。S-CDMA技术使用HFC网提供的上、下行对称6MHz带宽的独立传输通道。在6MHz带宽中下行的传输速率是14Mbit/s，使用扩频技术，使上行窄带干扰降低，不影响邻频传输，可与HFC网中其他调制方式的传输共存。众所周知，利用有线电视网进行双向传输有着一个令人十分头痛的问题（“漏斗”效应），即在信号的下行方向是由中心向四周分散，对于网络中的每一个终端而言所接受的噪声是单条线路的串入噪声，这些干扰不会影响正常的通信；而反之则不然，庞大的分配网络对于中心机房而言仿佛是一个“大漏斗”，网络中各个节点的噪声统统汇入中心机房，在中心节点迭加、混合。基于S-CDMA技术的CableModem将无线通信中使用的扩频技术移植到电缆通信中，并采用码分多址技术，使得其对HFC网络上行信道的噪声和窄带干扰有很强的抑制能力，即使在上行频带中5～20MHz这个干扰较大的频率范围以及其他CableModem无法正常运行的范围内均能运行。3.3CableModem的体系结构3.3.1基于IEEE802的CableModem参考体系结构是构建一个设备所需的标准部件和设计蓝图。基于ATM的CableModem的参考体系结构如图3.5所示，包括：物理（PHY）层、MAC层和上层（upperlayers）。一、物理层数字电缆系统的物理接口是普通的同轴电缆。由图3.6可见，物理层包括两个子层：物理媒质关联（PhysicalMediumDependentsublayer，PMD）子层和传输会聚（TransmissionConvergencesublayer，TC）子层。这些子层根据相关的传输链路的特性，实现所需的比特传输、同步、定向和调制功能。图3.7显示了这些子层的相关功能。图3.6CableModem的基本层次1．物理媒质关联子层物理媒质关联（PMD）子层的主要功能是对模拟电缆网络上的射频（RF）载波进行调制/解调以获得数字比特流，并实现同步编码和差错校验。（1）下行PMD下行PMD采用正交振幅调制（QAM）技术对射频载波进行调制/解调。（2）上行PMD上行PMD子层支持QPSK和16-QAM两种调制方式。2．传输会聚（TC）子层一旦比特流在PMD子层被处理后，就可以得到各帧以及更详细的信息。3．传输帧结构（1）上行帧结构上行帧的特性是头端产生一个时间参考用于标识时间域内的时隙容器。（2）下行帧结构根据ITU-TH.222.0标准，下行帧结构可称为MPEG-2（MotionPictureExpertsGroup，MPEG）分组格式，包括4个字节的标头和随后184个字节的有效载荷，共计188字节。4．低层初始化一旦确定了PDU划分和它们的格式，传输会聚（TC）便开始进行低层初始化工作，包括同步、测距和功率调整。（1）同步当CableModem成功组装各帧后，它的时钟必须和头端时钟保持同步。因此，每个CableModem需要用到所有Modem的全局定时参考和定时偏移等基本信息，这些信息是通过头端周期地发送一个包含全局定时参考的管理消息来实现的。（2）测距（Ranging）当同步建立后，CableModem必须获得可用上行通路的信息（如正确的定时偏移量），以便可以向头端发送初始维护消息进行测距，保证CableModem的传输和正确的小时隙边界对齐。（3）功率调整每个CableModem至头端的衰减都很可