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1、计算机网络计算机网络Computer Networks第六章第六章 宽带接入技术宽带接入技术1 1宽带接入技术宽带接入技术n n随着通信需求的发展，居民的通信需求随着通信需求的发展，居民的通信需求已不仅仅限于普通的话音通信，而是包已不仅仅限于普通的话音通信，而是包括话音、数据、图像等多媒体信息。括话音、数据、图像等多媒体信息。n n接入网一般是从居民住宅至某个接入网一般是从居民住宅至某个 ISP 之之间的一个中间网络，它起到接口作用，间的一个中间网络，它起到接口作用，目的是使用户能够接入骨干网络，方便目的是使用户能够接入骨干网络，方便和经济地享用各种宽带多媒体信息。和经济地享用各种宽带多媒体信
2、息。宽带接入技术宽带接入技术n n传统的通信网络中，大部分居民用户都传统的通信网络中，大部分居民用户都是通过电话线路接入，接入网的构成比是通过电话线路接入，接入网的构成比较简单，目前已不能满足多媒体通信的较简单，目前已不能满足多媒体通信的要求，往往是宽带上网的一个瓶颈。要求，往往是宽带上网的一个瓶颈。n n利用音频调制解调器可以在电话网上实利用音频调制解调器可以在电话网上实现数据通信。现数据通信。n n居民接入网有多种实现方案，但居民接居民接入网有多种实现方案，但居民接入网到底应采用何种技术方案，目前既入网到底应采用何种技术方案，目前既无定论，也无统一的国际标准。无定论，也无统一的国际标准。
3、宽带接入技术宽带接入技术n n铜线电缆铜线电缆n n光纤同轴混合网光纤同轴混合网 (HFC) n n光纤光纤n n无线接入无线接入n n卫星接入卫星接入n n以太网接入以太网接入宽带接入技术宽带接入技术MODEM接入接入 n n利用传统的音频调制解调器技术，可利用传统的音频调制解调器技术，可以现有的模拟电话用户线、电话通信以现有的模拟电话用户线、电话通信网实现数据通信业务，费用低廉。网实现数据通信业务，费用低廉。n n普通音频调制解调器使用话音频带，普通音频调制解调器使用话音频带，不能同时进行话音通信和数据通信。不能同时进行话音通信和数据通信。 n n普通音频调制解调器传输速率低，不普通音频调
4、制解调器传输速率低，不能实现高速数据通信。能实现高速数据通信。xDSL 技术技术 n nxDSL 技术就是用数字技术，对现有的技术就是用数字技术，对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。承载宽带业务。n nDSL 是是数字用户线数字用户线(Digital Subscriber Line)的缩写。而字母的缩写。而字母 x 表表示示 DSL 的前缀可以是多种不同字母，的前缀可以是多种不同字母，用不同的前缀表示在数字用户线上实用不同的前缀表示在数字用户线上实现的不同宽带方案。现的不同宽带方案。 xDSL 的几种类型的几种类型 n nADSL 非对称数字用
5、户线非对称数字用户线 (Asymmetric Digital Subscriber Line)ADSL 一般速率为一般速率为(256kbps 1.5MbpsADSL2 最大下载数据速率最大下载数据速率 8Mbps and 12Mbps ADSL2 最大下载数据速率可达最大下载数据速率可达 24MbpsxDSL 的几种类型的几种类型 n nHDSL (High speed DSL)：高速数字用：高速数字用户线户线n nSDSL (Single-line DSL)：1 对线的数对线的数字用户线字用户线n nVDSL (Very high speed DSL)：甚高速：甚高速数字用户线数字用户线n
6、nRADSL (Rate-Adaptive DSL)：速率：速率自适应自适应 DSL，是，是 ADSL 的一个子集，的一个子集，可自动调节线路速率）。可自动调节线路速率）。铜线铜线 ADSL传输特性传输特性ADSL 调制解调器的频谱利用调制解调器的频谱利用 频谱频率(kHz)下行上行传统电话6.3 Mb/s1.5 Mb/s04 20505001100140150ADSL 采用两种调制技术采用两种调制技术 n n无载波振幅相位调制无载波振幅相位调制 CAP (Carrierless Amplitude Phase)，而另一种是，而另一种是离散多离散多音调制音调制 DMT (Discrete Mu
7、lti-Tone)。n nCAP 早就使用在第一代早就使用在第一代 ADSL 调制解调制解调器中，在商品化方面更加成熟。调器中，在商品化方面更加成熟。n nDMT 则被美国则被美国 ANSI 选择为选择为 ADSL 的的标准。标准。 离散多音调制离散多音调制 DMT n nDMT将可用带宽划分为将可用带宽划分为 256 个子信道个子信道（每个子信道带宽为（每个子信道带宽为 4 kHz），然后），然后将数据自适应地动态分配给每个子信将数据自适应地动态分配给每个子信道，这就使得在约道，这就使得在约 1 MHz 的可用频带的可用频带内实现超过内实现超过 6 Mb/s 的数据率。的数据率。n nADS
8、L 技术还支持技术还支持前向纠错前向纠错 FEC (Forward Error Correction)。 ADSL 的组成的组成 ATU-CATU-CATU-RATU-C用户线 电话分路器 区域宽带网至 ISP居民家庭端局或远端站DSLAM至本地电话局PSPS数字用户线接入复用器 DSLAM (DSL Access Multiplexer)接入端接单元 ATU (Access Termination Unit)ATU-C（C 代表端局 Central Office）ATU-R（R 代表远端 Remote）电话分路器 PS (POTS Splitter) 光纤同轴混合网光纤同轴混合网HFC (H
9、ybrid Fiber Coax)n nHFC 网是在目前覆盖面很广的有线电视网的网是在目前覆盖面很广的有线电视网的基础上开发的一种居民宽带接入网。基础上开发的一种居民宽带接入网。n nHFC 网除可传送网除可传送 CATV 外，还提供电话、外，还提供电话、数据和其他宽带交互型业务。数据和其他宽带交互型业务。n n现有的现有的 CATV 网是树形拓扑结构的同轴电缆网是树形拓扑结构的同轴电缆网络，它采用模拟技术的频分复用对电视节网络，它采用模拟技术的频分复用对电视节目进行单向传输。而目进行单向传输。而 HFC 网则需要对网则需要对 CATV 网进行改造，网进行改造， HFC 的主要特点的主要特点
10、 (1) HFC网的主干线路采用光纤网的主干线路采用光纤n nHFC 网将原网将原 CATV 网中的同轴电缆主干部网中的同轴电缆主干部分改换为光纤，并使用分改换为光纤，并使用模拟光纤技术模拟光纤技术。n n在模拟光纤中采用光的振幅调制在模拟光纤中采用光的振幅调制 AM，这比，这比使用数字光纤更为经济。使用数字光纤更为经济。n n模拟光纤从头端连接到模拟光纤从头端连接到光纤结点光纤结点( Fiber Node)，即，即光分配结点光分配结点 ODN (Optical Distribution Node)。在光纤结点光信号被。在光纤结点光信号被转换为电信号。在光纤结点以下使用同轴转换为电信号。在光纤
11、结点以下使用同轴电缆。电缆。 (2) HFC 网采用结点体系结构网采用结点体系结构 同轴电缆头端模拟光纤放大器引入线分路器光纤结点服务区服务区服务区(3) HFC 网具有比网具有比 CATV 网更宽网更宽的频谱，且具有双向传输功能的频谱，且具有双向传输功能 下行信道上行信道5 40 50 550 750 1000原有模拟电视数字信号频率(MHz)保留(4) 每家要安装一个用户接口盒每家要安装一个用户接口盒 n n用户接口盒用户接口盒 UIB (User Interface Box)要提供三种连接，即：要提供三种连接，即：使用同轴电缆连接到使用同轴电缆连接到机顶盒机顶盒(set-top box)
12、，然后再连接到用户的电视机。，然后再连接到用户的电视机。使用双绞线连接到用户的电话机。使用双绞线连接到用户的电话机。使用电缆调制解调器连接到用户的计使用电缆调制解调器连接到用户的计算机。算机。电缆调制解调器电缆调制解调器(cable modem) n n电缆调制解调器电缆调制解调器是为是为 HFC 网而使用的调制网而使用的调制解调器。解调器。n n电缆调制解调器最大的特点就是传输速率高。电缆调制解调器最大的特点就是传输速率高。其下行速率一般在其下行速率一般在 3 10 Mb/s之间，最高可之间，最高可达达 30 Mb/s，而上行速率一般为，而上行速率一般为 0.2 2 Mb/s，最高可达，最高
13、可达 10 Mb/s。n n电缆调制解调器比在普通电话线上使用的调电缆调制解调器比在普通电话线上使用的调制解调器要复杂得多，并且不是成对使用，制解调器要复杂得多，并且不是成对使用，而是只安装在用户端。而是只安装在用户端。 HFC 网的最大优点网的最大优点 n n具有很宽的频带，并且能够利用已经具有很宽的频带，并且能够利用已经有相当大的覆盖面的有线电视网。有相当大的覆盖面的有线电视网。n n要将现有的要将现有的 450 MHz 单向传输的有线单向传输的有线电视网络改造为电视网络改造为 750 MHz 双向传输的双向传输的 HFC 网（还要将所有的用户服务区互网（还要将所有的用户服务区互连起来而不
14、是一个个连起来而不是一个个 HFC 网的孤岛），网的孤岛），也需要相当的资金和时间。也需要相当的资金和时间。n n在电信政策方面也有一些需要协调解在电信政策方面也有一些需要协调解决的问题。决的问题。 光纤接入技术（光纤接入技术（FTTx） n n随着光纤应用技术的成熟和成本的降随着光纤应用技术的成熟和成本的降低，光纤传输容量大、安全等特点更低，光纤传输容量大、安全等特点更为突出，光纤宽带接入技术得到更加为突出，光纤宽带接入技术得到更加广泛的应用。广泛的应用。n nFTTx（光纤到（光纤到）也是一种实现）也是一种实现宽带接入网的方案。这里字母宽带接入网的方案。这里字母 x 可以可以代表不同意思。
15、代表不同意思。FTTx 技术技术 n n光纤到家光纤到家 FTTH ( Fiber To The Home )：光纤一直铺设到用户家庭可能是居民接入网光纤一直铺设到用户家庭可能是居民接入网最后的解决方法。最后的解决方法。n n光纤到大楼光纤到大楼 FTTB ( Fiber To The Building )：光纤进入大楼后就转换为电信号，然后：光纤进入大楼后就转换为电信号，然后用电缆或双绞线分配到各用户。用电缆或双绞线分配到各用户。n n光纤到路边光纤到路边 FTTC ( Fiber To The Curb )：从路边到各用户可使用星形结构双绞线作为从路边到各用户可使用星形结构双绞线作为传输媒
16、体。传输媒体。 以太网接入以太网接入n n以太网已成功地把速率提高到以太网已成功地把速率提高到 1 10 Gb/s ，所覆盖的地理范围也扩展到了城域网和，所覆盖的地理范围也扩展到了城域网和广域网，因此现在人们正在尝试使用以太广域网，因此现在人们正在尝试使用以太网进行宽带接入。网进行宽带接入。n n以太网接入的重要特点是它可提供双向的以太网接入的重要特点是它可提供双向的宽带通信，并且可根据用户对带宽的需求宽带通信，并且可根据用户对带宽的需求灵活地进行带宽升级。灵活地进行带宽升级。n n采用以太网接入可实现端到端的以太网传采用以太网接入可实现端到端的以太网传输，中间不需要进行帧格式的转换，提高输，
17、中间不需要进行帧格式的转换，提高了数据的传输效率和降低了传输的成本。了数据的传输效率和降低了传输的成本。以太网接入：光纤到大楼以太网接入：光纤到大楼 FTTB 100 M10 M10 M100 M吉比特以太网光结点汇接点1 Gb/s1 Gb/s高速光结点汇接点 GigaPoP无线接入无线接入n n通信技术的发展，使得无线接入方式通信技术的发展，使得无线接入方式应用更加广泛。应用更加广泛。n n无线接入的主要方式有：移动接入，无线接入的主要方式有：移动接入，无线本地网络，无线自组网，卫星接无线本地网络，无线自组网，卫星接入。入。n n无线接入可实现用户在移动过程中的无线接入可实现用户在移动过程中的通信，也提供了在一些不便于网络布通信，也提供了在一些不便于网络布线的环境中用户接入网络的条件。线的环境中用户接入网络的条件。
