接入网技术教学课件电子教案全书课件

1接入网技术2接入网技术通信专业的任职拓展类专业课程

，立足通信网络需求，学习接入网的理论和技术，为第一任职打下牢固的理论基础

。

☻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；

☻

系统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。1、性质地位2、课程目标3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3、课程教学内容与体系结构接入网技术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PON4第一章接入网技术基础1.1-1.2

基本概念发展历程5理解定义与定界掌握功能与接口理解接入类型了解接入网管理目的要求接入网定义定界接入网功能结构重难点第一章接入网技术基础6把信息或消息从一地传送到另一地什么是通信？第一章接入网技术基础古代通信人力通信现代通信烽火台、旗语、风筝。。。信鸽、驿站。。。有线电报交换机有线电话无线电报无线电话载波电话光通信数字电话7接入网位置整个电信网从地理角度可以划分为三部分，即：核心网（CN）、接入网（AN）、用户驻地网（CPN）

。CPN接入网核心网接入网CPNUNISNIUNISNICPN:(CustomerPremisesNetwork)

用户驻地网UNI:(UserNetworkInterface)

用户网络接口SNI:(ServicesNodeInterface)

业务节点接口8接入网作用、组成、范围作用：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网络组成：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。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。9接入网发展历程接入网是在铜线用户环路的基础上发展演变而来的，早期的用户接入线也被称为用户环路系统。10用户线系统特点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。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；从用户角度看：用户线是交换机用户口的延伸11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接入网概念提出的背景12建设接入网的迫切性—核心网SDH：全世界已敷设大约80万个网元，速率已高达100Gb／s波分复用：目前单对光纤的实际商用系统传输容量己达1Tb／s（l00×10Gb／s）网络节点：吞吐量已突破60～80Gb／s，总吞吐量超过1Tb／s的高性能路由器也已问世13建设接入网的迫切性—用户终端CPU的性能每18个月就翻一番IP已明显成为主导通信协议，已达70％～80％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14用户与端局距离较近情况下，以原有铜质导线线路为主，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，采用渐进的光缆化方式全光化的实现，包括光缆到家庭等多种形式实现接入网宽带传输技术措施以无线接入为辅，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15接入网市场现状竞争的格局市场竞争技术竞争并存的格局多家营运商并存多种技术并存竞争的影响实质—运营商抢占市场运营商—电信、有线电视公司、铁通、移动、联通措施—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ADSLCablemodemEthernetWLANGPRSCDMA-1XPON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—个别运营商独霸不存在竞争给运营商—提供了发展的机会同时也面临着生存的挑战16用户如何选择接入运营商A接入网B接入网??运营商A运营商B17运营商面临的问题

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？18结合PON网络建设做好接入网总体规划网络规划部署原则？案例：运营商A-中国电信总体目标？城市地区选用技术？农村地区DSL技术光接入网技术FTTH/FTTOFTTC+xDSLFTTN+ADSL19案例：运营商B-广电公司

课后思考：广电公司如何进行接入网应用？（查阅相关资料）20核心网接入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和核心网区别21接入网概念的提出始于1994年ITU-T关于V5接口标准的制定。接入网在我国的发展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年开始为期两年的试验，而后推广。1995年全国接入网建设量约50万用户线，1999年达800万线，2000年约为1000万线。2010年，接入网应具备提供超过20Mb/s的下行带宽的能力，远期则应能按需提供50～100Mb/s的下行带宽北京、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22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。接入网在其他国家的发展韩国：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:美国大西洋贝尔等多家公司计划投资500~600亿美元为美国的1000多万用户更新用户环路；FutureVision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。1.3-1.8

定义、结构、接口、接入类型、管理第一章接入网技术基础23课前思考24接入网在电信网中的位置？

CPN接入网核心网接入网CPNUNISNIUNISNI接入网前身的用户线路网结构？

用户线路网结构25以前，传统的电信网络没有独立的接入网接入网的原型：最初的接入段—用户环路附属于电话网甚至附属于特定程控交换机

接入网概念的提出261975年，格拉斯哥会议，英国电信BT（Britaintelecommunication）首次提出接入网概念

基于电信接入业务需求基于电话线介质1976年，曼彻斯特，接入网组网的可行性试验1977年，苏格兰和伦敦地区，较大规模推广应用1978年，正式命名为“接入网组网”27接入网标准的出台28制定接入网标准的机构：ITU-T：国际电信联盟标准部

ITU:InternationalTelecommunicationsUnionTSS:TelecommunicationStandardizationSectorITU-T参与BT的前期所有工作1979年，ITU-T开始制定有关接入网的标准1995年，电信网接入网标准ITU-TG.902发布2000年，IP接入网标准ITU-TY.1231发布接入网的定义ITU－T第13组于1995年7月通过关于接入网框架结构新建议G.902，其对接入网的定义如下：接入网（AN）是由业务节点接口（SNI）和相关用户网络接口（UNI）之间的一系列传送实体（诸如线路设施和传输设施）所组成的为传送电信业务提供所需传送承载能力的实施系统，可经由网管接口Q3进行配置和管理。29接入网定义30接入网定界

G.902定义的接入网范围由三个接口定界：用户网络接口UNI:UserNetworkInterface业务节点接口SNI:ServiceNodeInterface电信管理接口:Q3接入网业务节点电信管理网(TMN)Q3Q3UNISNI31接入网功能结构可归纳为两大功能群:传送功能、系统管理功能传送功能包括TF、UPF、SPF、CF承载并运送业务UPF/SPF/CF主要是适配功能，是TF的外围功能系统管理功能SMF供TMN进行系统管理SNIAN-SMFUPFCFTFCFSPFUNIQ3AN32用户端口功能（UPF）作用:将特定的UNI要求与核心功能和管理功能相适配。功能：终结UNI。A/D转换和信令转换。UNI的激活/去激活。处理UNI承载通路及容量。UNI的测试和UPF的维护。管理和控制功能。

33业务端口功能（SPF）作用:一将特定SNI规定的要求与公用承载通路相适配，以便核心功能进行处理；二选择有关信息，以便在AN系统管理功能中进行处理。

功能：终结SNI。将承载要求、时限管理和操作运行映射进核心功能组。特定SNI所需要的协议映射。SNI的测试和SPF的维护。管理和控制。34核心功能（CF）作用:将各个用户端口承载要求或业务端口承载要求适配到公共传送承载体之中，包括对协议承载通路的适配和复用处理。功能：接入承载通路的处理。承载通路的集中。信令和分组信息的复用。ATM传送承载通路的电路模拟。管理和控制。35传送功能（TF）作用:为接入网中不同地点之间公共承载通路提供传输通道，并进行所用传输媒质的适配。

功能：复用功能。交叉连接功能（包括疏导和配置）管理功能。物理媒质功能。36AN系统管理功能（SMF）作用:对UPF、SPF、CF和TF功能进行管理，如配置、运行、维护等等，进而通过UNI与SNI来协调用户终端和业务节点的操作。

功能：配置和控制。业务协调。故障检测与指示。用户信息和性能数据的采集。安全控制。通过SNI协调UPF和SN的时限管理与运行要求资源管理。37接入网接口用户网络接口（UNI）业务节点接口（SNI）管理接口（Q3）38用户网络接口（UNI）接入业务不同，接口类型和信号方式亦不同。UNI包括：（１）模拟话机接口（Z接口）（２）ISDN－BRＡ的2B+D(144Kb/s)U接口（３）ISDN－PRＡ的2Mb/s基群接口（４）各种专线接口（64Kb/s数据接口、话带数据接口V.24及V.35等）。39业务节点接口（SNI）业务节点节点类型①仅支持一种专用接入类型。②支持多种接入类型，支持相同的接入承载能力。③支持多种接入类型，支持不同的接入承载能力。业务节点接口类型模拟接口（Z接口）；数字接口（V接口）。ITU-T开发和规范的综合接入V接口（V5.1和V5.2）

业务节点业务类型：本地交换机、IP选路器租用线，或者特定配置下的点播电视和广播电视业务节点等。40V接口的演进4142管理接口（Q3）Q3接口是TMN与电信网各被管理部分连接的标准接口。接入网的管理应纳入TMN的管理范围之内，AN应通过Q3接口与TMN相连，以便统一协调不同网元（如AN和SN）对UPF、CF、TF和SPF进行管理，形成用户所需要的接入和接入承载能力。43接入网的参考模型按G.803的分层模型，接入网分为：分层分层内容接入承载处理功能层用户承载、用户信令、控制、管理电路层电路模式、分组模式、帧中继模式、ATM模式通道层64kb/s通道、帧中继通道、ATM通道、PDH、SDH、模拟信道传输层对绞电缆系统、同轴电缆系统、光纤接入系统、混合接入系统、无线接入系统媒质类型双绞线、同轴电缆、光纤、无线、卫星44功能层属性接入网协议参考模型各分层的内容对应表接入网接入类型451．PSTN和N-ISDN接入类型PSTN接入（144kbit/s）；ISDN基本速率2B+D（144kbit/s）接入：ISDN基群速率（1544kbit/s，2048kbit/s）接入等。

2。宽带综合业务数字网（B-ISDN）接入类型。

基于SDH155Mbit/s速率的接入；基于信元155Mbit/s速率的接入；基于SDH622Mbit/s速率的接入；基于信元622Mbit/s速率的接入；低比特率2.048Mbit/s接入。接入网接入类型463．永久性租用线接入类型64kbit/s，N×64kbit/s或384kbit/s（H0-信道），1544kbit/s，（H12-信道）1920kbit/s，1984kbit/s，2048kbit／s，34Mbit/s，139Mbit/s等速率的接入；SDHVC－12，SDHVC－3，SDHVC－4ATM虚通路等接入。4．数据业务网接入类5．广播接入类6．交互式视像接入类47接入网定义和定界小结接入网功能结构接入网接入类型接入网接口UNISNIQ348思考题2、接入网主要包含哪些功能组？它们的主要作用、功能有哪些？1、什么是接入网？其在电信网中的位置和作用是怎样的？3、接入网接入类型有几种？2.1铜线用户线路网

2.2线对增容技术与系统第二章铜线接入网技术49课前思考50用户端口功能（UPF）业务端口功能（SPF）核心功能（CF）传送功能（TF）系统管理功能（SMF）

2.接入网功能结构？

1995年7月建议G.902，对接入网定义：接入网（AN）是由业务节点接口（SNI）和相关用户网络接口（UNI）之间的一系列传送实体（诸如线路设施和传输设施）所组成的为传送电信业务提供所需传送承载能力的实施系统，可经网管接口Q3进行配置管理。1.接入网定义？课前思考511．PSTN和N-ISDN接入类型2．宽带综合业务数字网（B-ISDN）接入类型3．永久性租用线接入类型4．数据业务网接入类5．广播接入类6．交互式视像接入类3.接入网接入类型？内容概要521线对增容技术2

信号复用技术线路集中技术重点

难点铜线用户线路网1

双绞线与电缆

用户线路网

配线方式传输设计加感技术53铜双绞线非屏蔽双绞线原理：将两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。双绞线相互缠绕的次数决定了抗干扰的能力和通讯的质量，缠绕得越紧密其通讯质量越高，支持更高的网络数据传送速率，成本也越高。非屏蔽双绞线（UTP）(UnshieldedTwistedPair）双绞线导线绝缘层导线拉绳护套54铜双绞线屏蔽双绞线原理：在护套内甚至在每根线对外增加一层金属屏蔽层，可将外界电磁干扰信号变成电流信号，其电流与在双绞线形成的干扰信号反向。

FTP

STP

S/STP

屏蔽双绞线（STP）(ShieldedTwistedPair）双绞线导线绝缘层导线编织网屏蔽层绕对屏蔽层护套55双绞线类型超五类UTP双绞线六类UTP双绞线七类S/STP双绞线56音频对称电缆音频对称电缆与普通双绞线在性能上没有区别。目的在于降低布线的复杂性，减少所占空间。随着速率提升，音频对称电缆在布线系统中使用率不高，现更多地应用于话音系统布线。音频对称电缆截面图音频对称电缆57同轴电缆同轴电缆又称为同轴线对，属于不对称的结构。组成回路的内导体的轴线与管状外导体的轴线重叠，故称之为同轴电缆

。同轴电缆主要应用在端局间的中继线、交换机与传输设备间连接线、发射端机与天线间作馈线以及有线电视系统中的馈线等。同轴电缆截面图同轴电缆音频对称电缆的特点58传输特性：传输距离的增加，损耗增大。随着频率增高，衰减增大，线对之间的串音干扰也增大敷设方式：架空、地埋或管道。线径：为0.4-0.9mm的铜导线。用户线路网59用户线路：是连接用户话机到电话局的线路拓扑结构：一般为星型结构设计要求：灵活、经济、稳定、隐蔽60电缆交接箱25回线接线模块电缆分线盒配线方式61

不需要交接箱，主干电缆直接连接到分线盒上，并经分线盒与用户引入线直接相连，主干电缆的多余芯线在分线设备内做甩线处理。简单，不复接，初期投资省，便于施工、维护和检修，但线对间无灵活性。适用于用户发展稳定的地区或保密性强的专线上。直接配线配线方式62

复接配线是把从电话局出来的主干电缆，在配线点用复接形式直接分配给不同的配线电缆，这些不同的配线电缆再分别连接到不同的配线点，继续用复接形式分配给后面的不同配线电线。复接配线配线方式63

将电话局的服务区分为若干个用户区，在每个用户区内设一个交接箱。通过交接箱连接主干电缆和配线电缆，使双方的任何芯线都能互相换接。线对调度灵活，安装电话快，查找故障线对方便，扩建时互不影响；避免了复接线路，对传输数字信号有利。交接配线配线方式64

采用各种颜色芯线的主干电缆配线，主干电缆芯线的编号可根据其颜色来辨认。采用自由配线后，可在需要时选择电缆内的任意芯线接到分线盒的相应端子上，然后通过用户引入线接用户话机。优点：用户电缆芯线利用率高，适用于全塑全色谱的电缆，且不要求电缆接头密封。自由配线传输设计65

用户线路任务：为话机提供直流电源、传输信号音、控制信号和双向通话信号。

设计因素：直流设计、交流设计。直流设计：是用户线的直流电阻设计。识别摘机、挂机、拨号等。

交流设计：是以响度参考当量和传输损耗的分配值为基础。

加感技术66

加感：是指每隔一定距离在传输线路上串联一定大小的电感线圈，用以增加导线的分布电感。加装电感线圈后的线路通常称为加载线路。加感后，传输线可等效为一低通滤波器，改善了低频特性，但高频衰减增大。因此，若传输高频信号，就不能加感。

f铜线对增容技术与系统67铜线对增容：是指在现有基础上增加用户铜线对的传输容量。使多个用户终端共享同一对用户线路。应用环境：用户电缆中的铜线对数不够用敷设用户电缆的管道空间受限，不能增设新的用户电缆时；用户数增加不多，不值得敷设新的用户电缆时；租用线路的用户。增容技术：信号复用技术和线路集中技术。信号复用技术68将信道的使用时间分为不同的时隙，不同信号占用不同的时隙，各路信号采用开关电路进行合路和分路。时分复用

将可利用的频带划分为不同的子带，不同支路信号占用不同的子带，各路信号通过滤波器进行合路和分路；频分复用信号复用技术增容系统

69

话音边带：0.3—3.4KHz在现有用户线传输：1路实线电话+1路频率调制电话。增容系统属于频分复用。如：0～4KHz和4～8KHz1+1模拟系统

1路实线电话+1路采用PCM编码的数字电话。属于频分复用。为了阻止传统连接中模拟信令（高压信号通、断信号）对数字传输带来干扰，1+1混合系统采用特殊滤波器1+1混合系统

信号复用技术增容系统

70

不存在PSTN传统连接2话路均采用PCM编码，通过时分复用进行合成与分离。每路信号速率均为64kbit/s，总计128kbit/s(2B)加上信令信号16kbit/s(D)，系统传输速率为144kbit/s(2B+D)0+2数字系统

与0+2数字系统相似系统采用ADPCM压缩编码，每路信号编码速率为32kbit/s，经时分复用，4路信号速率共为128kbit/s(2B)，加上信令信号16kbit/s(D)，系统传输速率为144kbit/s(2B+D)。0+4数字系统

线路集中(LC)技术71

将N条用户线路集中起来由M个用户终端共同使用，其中M>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。线路集中与信号复用结合技术7273接入网定义和定界小结接入网功能结构接入网接入类型接入网接口UNISNIQ374思考题2、接入网主要包含哪些功能组？它们的主要作用、功能有哪些？1、什么是接入网？其在电信网中的位置和作用是怎样的？3、接入网接入类型有几种？2.3话带modem和ISDN技术2.4HDSL技术第二章铜线接入网技术75课前思考76馈线段，配线段，引入线段交接箱，分线盒

2.用户线路网结构？

直接配线，复接配线，交接配线，自由配线1.配线方式有几种？课前思考77信号复用线路集中3.线对增容技术种类？内容概要781HDSL技术2

系统构成与原理关键技术重点

难点话带modemISDN技术1

话带modem

ISDN技术

话带modem接入技术79

利用现有模拟电话线路和电话网络，用户通过话带modem进行拨号实现最低成本的因特网接入话带modem接入技术协议协议内容V.21300b/s全双工通信协议V.22600b/s和1200b/s半双工通信协议V.22bis1200b/s和2400b/s全双工通信协议，可与V.22通信V.324800b/s和9600b/s全双工通信协议V.32bis将V.32标准扩充到7200b/s、12000b/s和14400b/sV.3433.6Kb/s，同/异步，全双工通信协议V.9056Kb/s数据传输标准（上行33.6Kb/s，下行56Kb/s）V.92

缩短modem建立连接时间，（上行48Kb/s，下行56Kb/s），增加V.44压缩和modem-on-hold功能V.42bis

规定了modem的LAPM（链路接入规程），具有差错控制和数据压缩功能。V.92modem支持V.42bis80Modem系列标准ISDN技术81CCITT：ISDN是以提供端到端数字连接的综合数字电话网IDN为基础发展起来的通信网，用以支持电话及非话的多种业务；用户通过一组有限的标准用户网络接口接入ISDN网内。ISDN即：(1)是通信网；

(2)以电话网、IDN为基础发展而成；

(3)支持端到端(End-to-End)的数字连接；

(4)支持各种通信业务；

(5)支持话音类及非话业务；

(6)提供标准的用户-网络接口(UNI)；

(7)使得用户能通过一组有限个多用途的UNI接入ISDN。ISDN定义ISDN技术82业务综合ISDN网络结构83ISDN用户网络接口84智能网络终端PABX或集线器具有用户传输线终端和用户网络接口(UNI)功能ISDN信道结构85B信道：64kbit/s；D信道：16kbit/s或64kbit/s；H信道：384kbit/s(H0)、1536kbit/s(H11)或1920kbit/s(H12)。信道结构HDSL技术86

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0.4～0.6mm的铜线上，可达3～5km。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HDSL定义87HDSL系统构成88HDSL收发器原理89线路编码HDSL关键技术回波抵消自适应均衡线路编码2B：b1b2四元码00－301－111110390

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。线路编码2B1Q91线路编码CAP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。QAM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。CAP92回波抵消

二线数字双工传输，是指在二线用户环路上实现收、发双向数字传输。1、时间压缩法（乒乓法）2、回波抵消法二线数字双工传输93回波抵消时间压缩94回波抵消时间压缩95回波抵消回波抵消端机从接收信号中减去其发送信号，即为对端发来的信号。96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。自适应均衡HDSL2技术97

HDSL2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。

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.价格要比传统的HDSL低。98话带modem和ISDN技术小结HDSL技术2.5

ADSL技术2.6

VDSL技术第二章铜线接入网技术99课前思考100基本速率：2B+D=144kbps集群速率：30B+D=2048kbps2.ISDN基本速率？集群速率？

V.90协议。56kbps1.音频Modem传输速率最高为多少？课前思考101线路编码回波抵消自适应均衡4.HDSL的关键技术？

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3.什么是HDSL和特点？DSL发展过程102VDSLADSLHDSLISDN

话带Modem频带0～4kHz速率56kbps频带0～80kHz速率144kbps频带0～0.5MHz速率2048kbps频带0～1.1MHz速率下行：8Mbps上行：640kbps频带0～30MHz速率下行：52Mbps上行：13Mbps内容概要1031ADSL调制技术2

QAM

CAP

DMT重点

难点ADSL系统概述1DMTADSL原理与应用3

概念

特点

系统模型

频谱划分

帧结构

应用模式ADSL概念及特点104

不对称数字用户线

Asymmetric

DigitalSubscriber's

LineADSL概念两个方向的速率不对称。上行：16~640kb/s；下行：1.5~8Mb/s；用分离器分离数据业务使原有模拟终端继续使用；在原来电话线路只承载话音的0~4kHz频率上，开辟了25~1100kHz的数据传输频段；ADSL除了向用户提供一路普通电话业务外，还能向用户提供一个中速（速率可达640kb/s）双工数据通信通道和一个高速（速率可达8Mb/s）单工下行数据传送通道；ADSL特点ADSL系统模型105ADSL用户传统MODEM与ADSL的比较106ADSL分离器107ADSLModem108正面背面电源网线插口电话线插口109ADSL调制技术QAM调制CAP调制DMT调制DMT调制110DMT调制原理

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。DMT频谱示意图111传统多载波和正交多载波调制技术比较112113基于DMT的ADSL频谱划分频带(0～1104KHz)分割为256个正交子信道（每个子信道占用4KHz带宽）

POTS占低频段：0～4KHz（#

0

）上行数据占中频段：30～138KHz（#

7到#

31）下行数据占高频段：138～1104KHz（#

32到#

255）114ADSL频谱划分方式一

FDM：频分复用方式

●上行导频点在69kHz（子带#16）

●下行导频点在276kHz（子带#64）

●上行数据传输子带从#7到#31(除去#16)

●下行数据传输子带从#32到#255(除去#64)

115ADSL频谱划分方式二

EC：回波抵消方式

●上行导频点在69kHz（子带#16）

●下行导频点在276kHz（子带#64）

●上行数据传输子带从#7到#31(除去#16)

●下行数据传输子带从#7到#255(除去#64)

基于DMT的ADSL发射模块116117ADSL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0—67）和一个同步帧构成。快速字节快速数据缓存区内容FEC同步字节交织数据缓存区内容FEC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（帧被分割为基于线路比特速率的不同尺寸）传输纠错控制和一些标识比特传送其它标识比特118ADSL应用模式1.一般用户模式2.单位用户模式3.宾馆ADSL接入解决方案119一般用户安装方式

用户填完申请单后，首先进行线路测试，若线路的各项测试指标均通过，则可进行下一步开通工作，否则需再改造或重建路由，直到测试通过为止。在局端的网管做数据及在测量室跳线后，在用户端只需增加Filter和ADSLModem。120单位用户安装方式121ADSL在小交换机端的处理122VDSL技术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123VDSL技术VDSL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030080012002300330040004570米传输距离124VDSL技术VDSL系统结构应用场景125ADSL技术和VDSL技术对比XDSLIADIADXDSLATMATMIP宽带接入服务器CommercialResidentialISP1ISP2DSLAMATMSwitch接入局中心局ATMADSL系统IPADSL宽带接入网络构架126ADSL技术和VDSL技术对比IPADSL系统XDSLIADIADXDSLGECommercialResidentialISP1ISP2IP-DSLAM千兆光速N×100MLANSwitch接入局中心局127ADSL技术和VDSL技术对比VDSL系统XDSLCPECPEXDSLGECommercialResidentialISP1ISP2VDSLSWITCH千兆光速N*100M接入局中心局128ADSL技术和VDSL技术对比以太网帧VDSL帧模拟信号ADSL将以太网帧封装在ATM信元，再封装在ADSL帧中，有2次封装过程，传输效率比较低。以太网帧ATM信元ADSL帧VDSL将以太网帧直接封装在VDSL帧中，一次封装，效率较高。129ADSL技术和VDSL技术终端比较

AFE（数/模转换）VDSL接口LAN接口VDSLASICAFE（数/模转换）ADSL接口LAN接口DSPCPU

ADSL的CPE有CPU,涉及复杂的协议处理,如IPOA,1483B,等.VDSL的CPE没有专用的CPU，不涉及复杂的协议处理，技术简洁,更容易实现ASIC。VDSL结构和整体性能更加稳定和简洁。130PSTNIPIPDSLAMTGSGAN2000CSL2/L3E1E1HomeEmergencyxDSL网络上实现VoIP业务131PSTNIPIPDSLAMTGSGAN2000CSL2/L3IADwithfilterfunctionE1E1YahooBBuserHomeEmergency呼叫PSTN用户132PSTNIPIPDSLAMTGSGAN2000CSL2/L3IADwithfilterfunctionE1E1YahooBBuserHomeEmergency紧急呼叫/IAD掉电情况下的呼叫133ADSL概念和特点小结ADSL主要调制技术：DMTADSL应用模式基于DMT的ADSL原理

频谱划分帧结构134思考题2、设计一个具有50个客房的小型宾馆ADSL接入方案。（包括有无小交换机两种情况）1、分析书中基于DMT调制的ADSL接收机原理框图3、查阅相关资料，对比ADSL与普通拨号Modem、N-ISDN及CableModem的优缺点

？1

光接入网概述第三章光纤接入网技术135光纤接入网技术136有线接入网接入网铜线接入网光纤接入网HFCEPONGPON数字用户线线对增容HDSLADSLAPONVDSLPONCablemodem光纤接入网技术137ADSL/ADSL2+CopperbasedVDSL/ADSL2+Copperbased互联网视频会议远程控制引入线馈线(干线)电缆接入网典型用户环路结构交接箱分线盒交换机配线电缆3～4km500m～1km30-50m业务需求接入技术VoD标清电视视频会议Game实况TVVoDHDTVOANFiberbased覆盖半径＜3km＜1km～20km8M25M＞100M＜2km1Mbps3M内容概要138光接入网概念和接入方式1应用类型3

OLT

ONU

ODN

光纤到路边FTTCFTTX重点

难点参考配置2

光纤到大楼FTTB

光纤到家庭FTTH光接入网概念139引入线干线电缆交接箱分线盒交换机配线电缆干线光缆ONUOLTONU配线光缆引入光纤OBD1更远的传输距离采用光纤传输，接入层的覆盖半径20Km2更高的带宽对每用户下行2.5G/上行1.25G（物理层）3分光特性局端单根光纤经分光后引出多路到户光纤，节省光纤资源光接入网优势OBDOAN系统接入方式演进140ITU-T提出的光接入网的基本结构接入网系统管理功能Q3ONUONUODNOLTAF中心局终端设备用户侧网络侧UNISNI光接入网(OAN)用户侧网络侧光接入网(OAN)光光用户侧设备（电/光）光接入网设备光光接入网设备网络侧设备光/电数/模光通用接口专用接口综合接口光接入网参考配置和功能结构141为光接入网提供网络侧与本地交换机之间的接口提供光传输通道，完成光信号功率的分配终结ODN的光信号并为用户提供业务接口完成光接入网操作管理与维护

UNI

S/R

R/S

Q3

(a)参考点

接入网系统管理功能

业务

节点功能

(T)参考点

SNI

(V)参考点

ODN

OLT

ONU

ONU

AF

为ONU和用户设备提供适配功能

应用类型根据ONU位置，OAN可分为三种应用类型

光纤到路边FTTC光纤到楼FTTB光纤到家/办公室FTTH/O

142ONUOBD中心局ONUONUBuilddingOBDOBD

FTTC

FTTB

FTTH

homeOLTOAN的应用示意图

143光纤到路边FTTCFTTC：FiberToTheCurb/Cab

●ONU设在交接箱处

●用户到ONU之间仍用双绞铜线连接或同轴缆

●一个ONU可为一个或多个用户提供接入

●是一种介质混合结构

●采用FTTC+xDSL或FTTC+CableModem干线光缆引入线分线盒配线电缆ONUOLT144光纤到楼FTTB

FTTB：FiberToTheBuildding

●

ONU设在办公楼或居民住宅楼内的某个公共区●用户到ONU之间（引入线）用UTP5类线连接。

●点到多点结构，一个ONU为多个用户提供接入

●通常采用FTTB+Ethernet技术

Buildding干线光缆引入线以太网ONU光分路器配线光缆OLT145光纤到家/办公室FTTH/OFTTH：FiberToTheHome

●

ONU直接放在用户家里

●中心局到用户之间全部为光连接和光传输

●接入网无任何有源设备，是一个真正的透明网络

●是一种真正意义上的宽带接入技术

●是用户接入网的长远目标

干线光缆引入光纤OBDOBD配线光缆OLTONU146FTTX场景分析ADSL2+PONADSL2+VDSL2CentreofficeHomeVDSL2ONUADSL2+10/100Base-T3~5km5kmIPDSLAMGECurbBuildingGESplitter1xNFTTCFTTBFTTBFTTHADSL2+VDSL2GEFTTBDSL10~20km147光纤接入网FTTH应用实例1.多层住宅FTTH模式2.高层住宅FTTH模式3.别墅住宅FTTH模式148149150馈线光缆选择151常规路由紧缺路由雨水管道光缆152开槽浅埋光缆153微型气吹光缆154155配线光缆选择156

1.开放式装纤结构

2.干式阻水

3.多种选择：4、6、8芯带特点157入户线光缆选择158

抗拉伸、抗扭曲、布线规整故障率小、施工容易效率高

特点皮线光缆社区机房159入户线配线设施160161162光纤接入网拓扑结构1.单星形2.双星形3.总线形4.环形3.树形163单星形结构单星型结构的含义：指用户端的每一个ONU分别通过一根或一对光纤与端局的同一OLT相连，形成以OLT为中心向四周辐射的星型连接结构。OLT…ONU2UNI…ONU1ONUn端局：光纤：用户164双星形结构双星形是单星形的改进结构。从光线路终端到远端分配单元（RDU）形成一个星型结构光纤连接，从RDU到ONU又形成一个星型结构光纤连接，故称为双星型结构。RDU…ONU2ONU1ONUnOLT端局165PON

采用光分路器分路。ODN-纯无源。升级、扩容、改造、维护方便。PON与AON区别AON采用电复用器分路。ODT-有源。

升级、扩容、改造、维护麻烦。166总线形结构总线（Bus）结构的PON通常采用非均匀分光的光分路器沿线状排列。OBD从光总线中分出OLT传输的光信号，将每个ONU传出的光信号插入到光总线。OLT端局OBDONU1…OBDONU2OBDONU3167环形结构环形结构相当于总线结构组成的闭合环，其信号传输方式和所用器件与总线型结构差不多OLT端局OBDONU1…OBDONU2ONUnOBD168树形结构树形结构（多星型结构），连接OLT的第一个光分支器OBD将光分成n路，每路通向下一级的OBD，如最后一级的OBD也为n路并连接n个ONU。OLT端局OBDOBDOBDOBDONU1ONUn馈线光缆169光纤接入网基本概念与接入方式小结光纤接入网参考配置和功能结构

1.OLT2.ONU3.ODN

4.OAM5.AF光纤接入网应用类型1.FTTC2.FTTB3.FTTH光纤接入网拓扑结构1.单星形2.双星形3.环形4.总线形5.树形170思考题1、一新建高层公寓楼，广电如和电信竞争宽带接入业务可采取何种接入类型合理？2、一老式家属区电信采用何种接入类型可经济、快速提供接入业务？3、查阅相关资料，了解高层住宅和别墅FTTH接入模式？第3章光纤接入技术接入网技术2024/9/14接入网技术课前复习PON的定义？如果ODN全部由光分路器（OpticalSplitter）等无源器件组成，不包含任何有源节点，则这种光接入网就是PON

PON的光纤选型?G.652PON的工作波长？1310区（1260～1360nm），1550区（1480～1580nm）PON的传输技术和多址技术？空分，时分，波分，副载波时分多址，波分多址，副载波多址，码分多址

接入网技术光接入网的分类根据光分配网是采用有源或无源设备，OAN分：AON和PONAON：ActiveOpticalNetwork，有源光网络ODN全部由有源器件组成（光放大器等）特点：传输容量大：155Mb/s或622Mb/s的接入速率传输距离远：不加中继器，距离为70多公里技术成熟：无论PDH设备还是SDH设备，都已广泛应用给有源设备供电是一件麻烦事PON：PassiveOpticalNetwork，无源光网络APON、EPON和GPON

接入网技术PON的基本概念ODN全部由无源器件组成（无源光分路器等）信号在传输过程中无再生放大信号由光分路器、无源光功率分配器等传至用户实现透明传输，信号处理全由局端和用户端设备完成与有源光网络比：覆盖范围和传输距离更小可靠性更高（户外无有源设备，提高抗干扰能力）价格更低、安装维护更方便是光接入网有发展潜力的技术（价格、维护等优势）

接入网技术分光器示例

接入网技术PON的系统结构组成：OLT、ODN、ONU，且ODN中全是无源器件共享介质逻辑上是点到多点结构，物理拓扑可有多种形式

接入网技术OLTONU1ONU2ONUnPON用户用户用户OBD业务网络UNISNIODNPON的数据传输下行：OLT向各ONU采用广播通信方式，传输连续时隙流（下行帧）局端数据→OLT→封装成连续时隙流下行帧以广播方式传送→各ONU收到信元流，取出属于自己的数据→用户终端上行：采用TDMA技术（动态分配），突发传送时隙流（上行帧）各ONU共享ODN，且数据突发性强。各ONU向OLT申请带宽→OLT授权ONU发送（上行的发送时隙、带宽分配等）→获得授权的ONU在指定时隙发送

接入网技术PON的数据传输PON的帧都是定时长帧，分上行帧和下行帧为了实现TDMA接入，在上行时隙中传输的数据要求附加开销。上行时隙格式如下：

接入网技术ONUONUOLTONUOBD上行突发模式下行连续模式保护时隙附加开销ATM信元/OAM信元/以太帧用于OLT同步、标识信元开始OAM信元为管理信元，如带宽申请、测距等测距技术

为何需要测距？采用TDMA，必须保证每个时隙的数据彼此独立，互不干扰APON结构中，各ONU到OLT的物理距离不等，则各ONU到OLT的传输时延不同，如不进行时延补偿，会出现时隙的重叠，造成数据干扰为确保多个ONU到OLT间的正确传输，必须引入测距机制，使各ONU到OLT的逻辑距离相等

接入网技术测距技术测距技术基本策略单独测距+传输数据时测距相结合(粗测＋精测）单独测距在ONU初装联网时必须进行传输数据时测距可根据OLT的配置而定测距的基本原理OLT向ONU发送测距允许消息，消息中指明ONU的上行应答的时隙ONU在指定的上行时隙中用测距PLOAM信元应答OLT计算往返时延，并与理想时延比较，计算出差值，发送一个测距时间给ONUONU根据测距时间调整均衡时延

接入网技术快速比特传送技术测距精度有限，各ONU到OLT的上行比特流存在相位差异需要采用某种技术实现快速同步基本策略先实现位同步、再进行信元同步普通的滑动技术不能满足快速同步要求，需采用其他技术

接入网技术突发信号的收发需要快速开启和关闭光电路，以适应上行的突发数据传输接收端，需要快速调整接收门限，以适应不同距离用户的信号衰减

接入网技术突发发射快速开启和关断能力消光比大（>10dB）突发接受快速AGC(动态范围>20dB)连续发送模块突发发送模块0#ONT0#ONU1#ONU0#ONU1#ONU0#ONT0#ONU1#ONU0#ONT有快速AGC接收无快速AGC阈值线恢复出来的数据到达OLT的信号及阈值建立ONT/ONU发出的信号连续接收模块突发接收模块PON关键技术----突发光电技术搅码技术（扰码）为了保证共享介质传输的安全性，引入搅码技术在发送端：通过一个随机码对信息进行异或运算后传送在接收端：采用相同的随机码再进行一次异或运算，得到原始数据信元的时隙分配接入请求/允许带宽的动态分配(DBA)带宽管理由OLT完成为不同的业务提供优先级和带宽上行带宽的占用由媒质接入控制MAC协议实现

接入网技术媒质接入控制（MAC）技术

接入网技术提高最大带宽利用率无DBA,利用率40%有DBA,利用率达到80%减小平均时延无DBA:100ms有DBA:<10msDBA在利用率和延迟指标上带来的优势PON技术演进

接入网技术APON(G.983)GPON(G.984)GE-PON(IEEE802.3ah)19982003APON/BPON=BroadbandPONLimitedadoptionincarriersSupportIPandTDM622M/155Mbandwidth~70%transmissionefficiencyStandardizedbyITUin1998EPON=EthernetPONMajoradoptioninJapanandKoreaSupportIPandemulatedTDM1.25Gbandwidth~72%transmissionefficiencyStandardizedbyIEEEas802.3ahGPON=GigabitPONRecognizedbymajorcarriersworldwideSupportIP,TDMandRFvideo2.488G/1.244Gbandwidth~92%transmissionefficiencyStandardizedbyITUin2003

接入网技术PON关键技术－系统带宽效率GPONGPON系统带宽效率优势明显，意味着可接入更多用户&更节约链路成本

GPON采用非归零（NRZ）编码

100％编码效率所有业务都具有93％的系统带宽效率系统有效带宽：下行：2314Mbps

上行：1157Mbps101101EPON

EPON采用8B/10B编码

80％编码效率数据业务具有72％的系统带宽效率“数据+TDM”业务具有49％的系统带宽效率系统有效带宽（纯数据业务/混传业务）：下行：912/612Mbps

上行：912/612Mbps0100111010110100100100111011010010103.4APONAPON：ATMPassiveopticalnetwork，ATM无源光网络在PON上传送ATM信元，即在ONU与OLT之间传送ATM信元物理层采用PON，链路层采用ATM存在PON中同样的技术问题标准规范：ITU-T的G.983

接入网技术ATM-PON的模型结构

接入网技术ONUOLTATM-PONPSTN/ISDNSNB-ISDNSN非ATMSN（视频服务器）非ATMSN（IP服务器）SNIUNIAPON模型结构G.983基本特点基于ATM信元（ONU与OLT之间）支持对称和非对称工作方式对称方式：双向155.520Mb/s非对称方式：上、下行分别为155.520Mb/s、622.080Mb/s双向通信：可用两条光纤，波长1310nm区或一条光纤，异波长双工(上行：1310nm区,下行：1550nm区)无放大器最大距离：20km最高32个用户光分支利用波长分配增加业务能力传输技术：上、下行均采用时分复用

接入网技术APON的系统结构接入的主干网为ATM网传输的数据流为ATM信元流拓扑：无源双星结构一个ODN（即1个OBD）最多支持32个ONU（用户数）当ONU大于32时，要求一个OLT提供多个ODN接口

接入网技术OLTODNONU1ONU2ONUnAPON（传输ATM信元流）ATM交换机用户用户用户OBD3、APON系统优点。（1）理想的光纤接入网（2）低成本（3）高可靠性（4）综合接入能力

接入网技术

APON系统结构及工作过程1、系统结构

接入网技术ONU1ONU2ONUn┇123n┅231n32branchesOLTATM交换上行（突发模式）下行连续比特率用户用户用户APON系统结构简图2、APON上下行传输特性（1）下行传输从OLT往ONU传送下行信号时采用TDM技术；由ATM交换机来的ATM信元先送给OLT，OLT将其变为155.52Mbit/s或622.82Mbit/s的速率，并以广播方式，传送到所有与OLT相连的ONU，任意一个ONU可以根据信元的VCI/VPI选出属于自己的信元传送给用户终端。

接入网技术（2）上行传输

ONU传送到OLT的上行信号采用TDMA技术。在上行方向，各个ONU收集来自用户的信息，并通过1310nm波长区以155.52Mbit/s的速率，采用突发模式发送数据。（3）双向传输方式

其一，单向双纤的空分复用方式，即使用两根光纤，一根光纤传输上行信号，另一根光纤传输下行信号，工作波长限定在1310nm区；其二，单纤粗波分复用方式，即采用单根光纤，异波长双工，上下行波长分别工作在1310nm区和1550nm区。

接入网技术APON的帧格式定时长帧下行速率为155.52Mb/s时，每帧56个信元下行速率为622.08Mb/s时，每帧224个信元

接入网技术…PLOAM1ATM信元1ATM信元2ATM信元27PLOAM2ATM信元28ATM信元54…下行帧格式1帧=56个信元，每信元53字节……ATM信元1ATM信元2ATM信元52ATM信元53上行帧格式1帧=53个信元，每信元56字节3字节头部上下行速率为155.520Mb/s的帧结构

上下行速率均为155.520Mbit/s。下行每28个时隙插入一个物理层维护管理信元（PhysicalLayerOAM，PLOAM），其余为ATM信元下行帧包含2个PLOAM共56个时隙长。上行帧包含53个时隙，每一个时隙包含56个字节，其中3个字节是开销字节，内容由OLT编程决定。

接入网技术2、APON的不对称帧结构

接入网技术56×4信元/帧下行帧结构53信元/帧3字节开销上行帧结构PLOAM1ATMcell1-27PLOAM2ATMcell28-54PLOAM8ATMcell190-216ATMcell1ATMcell2ATMcell3ATMcell53APON不对称帧结构

下行622.080Mbit/s、上行155.520Mbit/s的不对称结构。下行每28个时隙插入一个物理层维护管理信元（PhysicalLayerOAM，PLOAM），其余为ATM信元，包含8个PLOAM共224个时隙长。上行帧包含53个时隙，每一个时隙包含56个字节，其中3个字节是开销字节，内容由OLT编程决定。

接入网技术APON的数据传输APON在PON上传送ATM信元APON帧传输的基本原理同PON，只是APON帧中封装的是ATM信元APON帧中上行信元格式如下：

接入网技术3字节保障区间前导符定界符ATM（OAM）信元53字节测距要求用于OLT同步信元的开始3、授权信号

G.983.1规定了多种授权信号（均为8比特长），分别用于上行发送ATM信元、PLOAM信元、微信元和空闲等的授权指示。每个下行帧携带53个授权信号，分别与上行帧的53个时隙对应。ONU只有收到给予自己的授权信号后才能在相应的上行时隙发送上行信元。每个PLOAM信元携带27个授权信号，而一帧只需携带53个授权信号，第二个PLOAM信元的最后一个授权信号区填充空闲授权信号。对于非对称帧结构，余下的6个PLOAM信元的授权信号区全部填充空闲授权信号。

接入网技术4、MAC（媒质访问控制）协议完成信元时隙分配、带宽的动态分配、接入允许/请求等功能。MAC协议要求能够对各个用户提供公平且高效、高质量的接入，保证接入延迟、信元延迟变化、信元丢失率等参数均尽可能小。同时，MAC协议的选取还需要考虑协议实现的复杂程度。通常采用基于信元的授权分配算法，即由ONU发送“请求”至OLT，OLT收到ONU请求之后根据授权分配算法共享ONU发送“许可”。

接入网技术基于请求/许可机制的MAC协议当用户端有信元需要发送时，NT（处于UNI与ONU之间）在OLT的授权许可下向OLT发送“请求”以申请信元发送；OLT收到“请求”后根据许可分配算法对相应的NT（网络终端）发放信元发送“许可”