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1、2018/10/3,1,第七章 宽带接入技术,内容,ADSL接入技术HFC接入技术光纤接入技术无线接入技术,2018/10/3,2,7.1 ADSL接入技术,7.1.1 XDSL接入技术家族 高比特数字用户线（HDSL） 一种在现有的电话双绞线上利用两对线传送1.52Mb/s数字信号的技术，传输距离可达45公里。 对称数字用户线（SDSL） 在HDSL基础上发展起来的一种技术，开始是在一对电话线上传输速率为768kb/s的数据信号。 有的开发商甚至研制出了利用一对电话线传输1.52Mb/s数字信号的技术，即达到HDSL用23对电话线达到的传输速率，但传输距离小于3km。,2018/10/3,3
2、,7.1 ADSL接入技术,非对称数字用户线（ADSL） 利用一对电话线的不同频带来同时传输电话信号、上行数据信号和下行数据信号（这需要一个专用的分离器将数据、语音和图像信号分隔开）； 但上行和下行传输速率不对称：下行数据率为1.5Mb/s9Mb/s，可用于传输数字电视；上行速率为16Kb/s640kb/s，可传输会议电视。其传输距离为36km。 超高速数字用户线（VDSL） 可以是对称的，也可以是非对称的。 采用频分复用方式，其话音、上下行数据等占用不同的频带范围。 系统可以使用的最高频率在理论上为30MHz，目前的方案只到12MHz。在传输距离在1.5km时，其下行传输速率为12.9613
3、.8Mb/s；在传输距离在1km时，为25.9227.6Mb/s；在传输距离为300m时，为51.8455.2Mb/s。 VDSL的线路编码采用QAM调制，无载波幅度相位调制码（CAP）或离散多频调制（DMT）等方式。,2018/10/3,4,7.1 ADSL接入技术,7.1.2 ADSL系统结构,2018/10/3,5,7.1 ADSL接入技术,7.1.3 ADSL的传输带宽 采用频分方式来同时传输数据信号和话音信号。利用04kHz的频带传输电话信号，251104kHz的频带用来传输数据信号，其中25138kHz的频带用来传输上行数据信号。,2018/10/3,6,7.1 ADSL接入技术,
4、ADSL的传输速率可以是16kb/s的任意整数倍。 一般下行数据率为1.5Mb/s9Mb/s，可用于传输数字电视； 上行速率为16Kb/s640kb/s，可传输会议电视。 传输速率越大，码元间的间距越小，越容易产生码间（或载波之间）干扰；传输距离越远，波形展宽越严重，也越容易产生码间（或载波之间）干扰。 在误码率相同的情况下，ADSL的传输速率越大，传输距离越近。 例如，下行速率为1.544Mb/s时，传输距离为6000m；下行速率为2.048Mb/s时，传输距离为5000m；下行速率为6.312Mb/s时，传输距离为4000m；下行速率为8.448Mb/s时，传输距离为3000m。,2018
5、/10/3,7,7.1 ADSL接入技术,7.1.4 ADSL的调制技术 无载波幅度相位调制码（CAP）、正交幅度调制（QAM）或离散多频调制（DMT）等。在美国国家标准中规定采用DMT技术。 DMT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根据当前子信道的传输性能决定，容量高的子信道将分得更多的比特数。 在ADSL中，利用DMT调制技术把整个1.1MHz的频带分成256个带宽为4.3125kHz的子信道，每个子信道独立进行QAM调制。低端的6个子信道用来传送电话，另外32个子信道用来传
6、送上行数据，最多只剩下218个子信道用来传送下行数据。,2018/10/3,8,7.1 ADSL接入技术,7.1.5 ADSL的帧结构 每个超帧由68个数据帧和一个同步帧组成，每个数据帧对应一个DMT编码符号。 DMT编码的符号速率为4k symbol/s，意味着每250us 产生一个DMT符号，因而一个数据帧的持续时间为250us 。一个超帧共有6个数据帧，总的时间长度250 68=17ms。 为了保证数据传输的实时性，同步帧的加入不能影响超帧的时长，仍然保持在17ms，因此将每个数据帧的实际时长减少为约246us 。,2018/10/3,9,7.2 HFC接入技术,7.2.1 系统结构,2
7、018/10/3,10,系统主要由两部分组成：电缆调制解调前端系统（cable modem ternination system,CMTS）和电缆调制解调器（cable modem，CM）,7.2 HFC接入技术,7.2.2 频谱结构,2018/10/3,11,7.2 HFC接入技术,7.2.3 调制技术,2018/10/3,12,DOCSIS1.0/1.1/2.0上行方向调制方式比较,下行方向采用QAM调制技术，CableModem支持64QAM和256QAM，采用64QAM数据速率最高可达38Mbps，采用256QAM时数据速率最高可达50Mbps左右。,系统参数,2018/10/3,13
8、,14,DOCSIS3.0,DOCSIS 3.0标准规定绑定在一起的频道不能低于4个，DOCSIS 3.0的下行速率起点规定为160Mbps，而上行速率为120Mbps，并且还可以通过增加绑定的频道数量来提高上、下行的传输速率。,7.2 HFC接入技术,7.2.4 DOCSIS协议模型,2018/10/3,15,7.2 HFC接入技术,7.2.5 上行信道关键技术 1.上行传输竞争/冲突分解算法 （1）二进制指数退避竞争分解算法 该分解算法是基于截短的二进制指数退避算法，由CMTS控制初始的和最大的退避窗口。 当CM由于冲突进入竞争分解阶段的时候，它将内部退避窗口设置为有效的传送值； CM从退
9、避窗口中随机选择一个值，这个随机值表示CM发送之前推迟的竞争传输时隙数。 在竞争发送后，如果请求没有被许可，CM将它的退避窗口增大一倍，再一次从新的退避窗口中随机选择一个数并重复推迟发送过程。 如果重试的次数达到最大值，该协议数据单元PDU就必须被抛弃。,2018/10/3,16,7.2 HFC接入技术,(2）基于树的竞争分解算法 基于树的竞争分解算法的原则是： 当发生冲突时，冲突的所有站点被分成n个子集，每个子集按照一定的顺序随机选择一个数（1n之间）。 首先重传第1个子集，子集2n等待，等待的各个子集看做是一个堆栈； 如果发生第二次冲突，第1个子集再次被分割，已经在堆栈中等待的子集必须在堆
10、栈中最多移动（n-1）个位置，为冲突的新站留出空间； 如果没有冲突，堆栈中最低位置的站可以发送。,2018/10/3,17,7.2 HFC接入技术,2.上行信道带宽分配 DOCSIS采用TDMA将上行信道划分成多个时隙，每个时隙称为微时隙（minislot），微时隙是上行信道带宽分配的基本单元。 在MAC层有一种PDU，只占1个微时隙，称为miniPDU，CM向CMTS提出发送带宽请求时就使用该数据单元miniPDU。 CMTS根据CM的请求，给CM分配微时隙，在这些微时隙内，CM可以向CMTS发送数据，而不会产生冲突。,2018/10/3,18,上行信道中有两种类型的微时隙，请求微时隙和数据
11、微时隙。 请求微时隙中传送的是请求PDU，即CM向CMTS提出分配多个微时隙来传输数据的请求. CMTS收到CM的请求PDU之后，根据算法分配给CM一个数据时隙（即多个微时隙），并通过下行信道通知CM，可以在这个数据时隙内无竞争的传输数据。 具体过程如下：,2018/10/3,19,2018/10/3,20,CMTS,CM,CM获取CMTS广播的上行带宽分配信息,CM选取空闲微时隙发送请求PDU,CMTS发送请求响应ACK,如果冲突，CM执行冲突分解算法，发送请求PDU,没有冲突，CM等待CMTS发送信道分配信息,收到分配信息，计算出发送时刻，发送数据,7.3 光纤接入技术,光接入网的概念最早
12、出现于1996年通过的ITU-T G . 982建议书，根据G . 982的定义，光接入网是指共享相同网络侧接口，传输系统采用光纤接入的接入链路群，它包含光线路终端（optical line terminal，OLT）、光分配网（optical distribution network，ODN）和光网络单元（optical network United，ONU）三个组成部分。 根据光纤在接入网中的推进程度，以及光网络单元ONU的位置，光纤接入网有以下几种类型 FTTC、FTTB、FTTO、FTTH 根据OLT和ONU之间是否存在有源设备，光接入网可分为 无源光网络（passive optica
13、l network，PON） 有源光网络（active optical network，AON）。,2018/10/3,21,7.3 光纤接入技术,7.3.1 PON接入技术 最早的PON是基于ATM的PON，后来又称为BPON，即宽带PON，其标准是ITU-T G . 983-1998。EPON是2000年底由EFMA组织提出的，最终纳入到了以太接入网 IEEE 802.3ah-2004标准。 后来FSAN（full service access network）组织考虑到APON 的低效率和EPON的不足，于2002年提出了GPON，并在2003年通过GPON系列标准。,2018/10/3
14、,22,7.3 光纤接入技术,1、系统结构,2018/10/3,23,7.3 光纤接入技术,2、复用技术,2018/10/3,24,7.3 光纤接入技术,2018/10/3,25,7.3 光纤接入技术,7.3.2 APON技术 APON是在PON上传送ATM信元，物理层采用PON技术，链路层采用ATM技术。 OLT最多寻址64个ONU，PON所支持的虚通道（VP）数为4096，PON寻址使用ATM信元信头中的12位VP域。 APON的上行标称线路速率为155.52Mbps、622.08Mbps，下行标称线路速率为155.52Mbps、622.08Mbps、1244.16Mbps。其目标传输距离
15、可达20km，支持的分支比为1：16和1：32。 ITU-T G.983.1规定单光纤APON系统上行工作波长为1260nm1360nm，下行为1480nm1580nm；双纤系统的工作波长上下行均为1260nm1360nm。 2001年颁布的ITU-T G.983.2对波长分配进行了修订，以通过WDM提供增强性业务（如用1550nm波长传输视频业务），具体为在单光纤系统中上行工作波长为1260nm1360nm，下行为14801500nm；双纤波长不变，上下行均为1260nm1360nm。,2018/10/3,26,7.3 光纤接入技术,1、APON系统结构,2018/10/3,27,7.3 光
16、纤接入技术,2、APON帧结构 ITU-T APON标准定义了TC层帧结构，组成TC帧的时隙为ATM信元（下行）或ATM信元加物理层开销（上行），即下行每时隙宽度为发送一个信元53字节的时间，上行每时隙宽度为发送56字节（一个信元再加3个字节开销）的时间。 开销包括三部分：用来防止上行信元间冲突的保护时间（最短长度4比特）；用作比特同步和幅度恢复的前导字节；用于指示ATM信元或微时隙开始的定界符。,2018/10/3,28,7.3 光纤接入技术,2、APON帧结构,2018/10/3,29,APON上下行帧结构（上下行速率均为155.520Mbps）,7.3 光纤接入技术,2018/10/3,
17、30,APON上下行帧结构（上行155.520Mpbs，下行速率均为622.08Mbps）,7.3 光纤接入技术,2018/10/3,31,APON上下行帧结构（上行622.08Mpbs，下行速率均为1244.16Mbps）,7.3 光纤接入技术,7.3.3 EPON接入技术 1、EPON概述 IEEE 802.3ah标准于2004年6月正式颁布。IEEE 802.3ah标准定义了两种EPON的光接口：1000Base-PX10-U/D和1000Base-PX20-U/D，分别工作于10km和20km范围。 物理层仍然采用PON技术，但链路层用以太帧代替ATM帧。 OLT发出的是以太网帧经过编码的连续比特流，速率为1.25Gpbs。 ONU发送符合光千兆以太网物理层要求的速率为1.25Gbps的比特流。,
