互联网网络接入技术课件

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1、第14章 接入网技术 第第14章章 接入网技术接入网技术 14.1 接入网的概念接入网的概念 14.2 接入网的接口技术接入网的接口技术 14.3 接入网的分类接入网的分类 14.4 接入技术接入技术 14.5 结论结论 第14章 接入网技术 14.1 接入网的概念接入网的概念 传统的电信网从设备构成上看，主要由用户终端设备、用户线传输设备、交换设备及局间中继传输设备等几部分组成。按通信功能它又可以分为传送网、交换网和接入网三部分，如图141所示。第14章 接入网技术 图141传统电信网结构示意图第14章 接入网技术 接入网是由传统的用户环路发展而来，是用户环路的升级，是通信网演变过程中的一个

2、新概念。所谓用户环路是指从电话端局的交换机到用户终端设备之间的连接线路，如图142所示。用户环路自电话机发明以来就已经存在，由于用户终端设备主要是电话机，且电信网以传送话音信号为主，因此，从用户终端到交换设备之间的传输技术相对局间的中继传输技术来说比较简单，第14章 接入网技术 用铜导线传输信号（3003400Hz音频信号）就可满足网路要求，因此，用户环路的基本配置形式在大约一百年的时间里并没有发生重大变化。各个线缆段由不同规格的铜线电缆组成，其中馈线电缆（主干电缆）一般为35km（很少超过10km），配线电缆一般为数百米，引入线则只有数十米左右。第14章 接入网技术 图142典型用户环路示意

3、图第14章 接入网技术 20世纪90年代后期，随着通信与计算机的“联姻”、社会的信息化，尤其是Internet和通信技术的发展，数字化、宽带化和智能化已经成为通信发展的方向，人们对电信业务从质量到业务种类都提出了更高的要求。用户对业务的需求由单一的模拟话音业务逐步转向包括数据、图像和视频在内的多媒体综合数据业务。由于受传输损耗、带宽和噪声等的影响，这种由传统铜线组成的简单用户环路结构已不能适应当前网络的发展和用户业务的需要，而且用户环路所采用的模拟窄带传输手段也逐渐成为制约通信发展的瓶颈。在这种新形势下，各种以接入综合业务为目标的新技术、新思路不断涌现，第14章 接入网技术 这些技术的引入增强

4、了传统用户环路的功能，也使之变得更加复杂。用户环路渐渐失去了原来点到点的线路特征，开始表现出交叉连接、复用、传输和管理等网络特征。基于电信网的这种发展演变趋势，英国电信（BT）于1975年提出了接入网(AN，Access Netwok）的概念，20世纪80年代初原CCITT提出V1V4数字接口建议，直到20世纪80年代后期，ITUT着手制订标准化V5.x数字接口规范，并对AN作出较为科学的界定，AN技术才真正进入电信业务应用领域。第14章 接入网技术 AN是一种适用于各种业务和技术，有严格规定并从较高的功能角度描述的网络概念，其结构、功能、接入类型和管理功能等在G.902中有详细阐述。图143

5、给出了目前国际上流行的一种对电信网的划分形式，其中用户驻地网（CPN）指用户终端到用户网络接口（UNI）之间所包含的机线设备，是属于用户自己的网络，在规模、终端数量和业务需求方面差异很大。CPN可以大至公司、企业或大学校园，由局域网络的所有设备组成，也可以小至普通居民住宅，仅由一部电话机和一对双绞线组成。第14章 接入网技术 核心网包含了交换网和传输网的功能，或者说包含了长途网和中继网的功能。接入网则包含了核心网和用户驻地网之间的所有实施设备与线路，主要完成交叉连接、复用和传输功能，一般不包括交换功能。图中TMN是电信管理网，Q3是电信管理网与电信网各部分相连的标准接口。第14章 接入网技术

6、图143电信网组成示意图第14章 接入网技术 从以上描述可以看出，接入网已经从功能和概念上替代了传统的用户环路结构，成为电信网中的重要组成部分，其技术发展必将给整个网络的发展带来巨大影响。接入网的投资比重占整个电信网的50左右，具有广阔的市场应用前景。谁先建设好数字化、IP化和宽带化的接入网，率先为用户提供丰富多彩的多媒体业务，谁就拥有了市场的主动权。因此，目前世界上很多国家（包括中国在内）都投入了大量的人力和物力进行接入网的研发工作。第14章 接入网技术 有了上述接入网的基本概念，我们可以给接入网下一个定义：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

7、实体（例如线路设施和传输设施）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Q3接口进行配置和管理。通常接入网对用户信令是透明的，不作解释和处理。换句话说，接入网就是介于网络侧和用户侧之间的所有机线设施的总和。其主要功能是交叉连接、复用和传输功能，一般不包括交换功能，而且应独立于交换机。第14章 接入网技术 图144接入网物理参考模型第14章 接入网技术 通俗地讲，所谓接入网就是指本地交换机（或远端模块局）和用户终端设备之间所有设备和传输介质构成的传输系统。接入网的物理参考模型如图144所示。从图143可以看出，接入网处于整个电信网的网络边缘，用户的各种业务通过接入网进入核心网。由

8、于在电信网中的位置和功能不同，接入网与核心网有着非常明显的差别。接入网的主要特点是：第14章 接入网技术 1.具备复用、交叉连接和传输功能，一般不含交换功能接入网主要完成复用、交叉连接和传输功能，一般不具备交换功能，它提供开放的V5标准接口，可实现与任何种类的交换设备的连接。2.接入业务种类多，业务量密度低接入网的业务需求种类繁多，除接入交换业务外，还可接入数据业务、视频业务以及租用业务等，但是与核心网相比，其业务量密度很低，线路占用率低，经济效益差。统计结果显示核心网中继电路的占用率通常达50%以上，而住宅用户电路的占用率仅在1%以下，对比鲜明。第14章 接入网技术 3.网径大小不一，成本与

9、用户有关接入网只是负责在本地交换机和用户驻地网之间建立连接，但是由于覆盖的各用户所在位置不同，造成接入网的网径大小不一。例如市区的住宅用户可能只需12km长的接入线，而偏远地区的用户可能需要十几公里的接入线，其成本相差很大。而对核心网来说，每个用户需要分担的成本十分接近。第14章 接入网技术 4.线路施工难度大，设备运行环境恶劣接入网的网络结构与用户所处的实际地形有关系，一般线路沿街道铺设，铺设时经常需要在街道上挖掘管道，施工难度较大。另外接入网的设备通常放置于室外，要经受自然环境甚至人为的破坏，这对设备提出了更高要求。据美国贝尔通信研究中心估计，由于电子元器件和光元器件的性能随温度按指数规律

10、而变化，因此接入网设备中的元器件性能恶化的速度比一般设备快10倍，这就对元器件的性能和极限工作温度提出了相当高的要求。第14章 接入网技术 5.网络拓扑结构多样，组网能力强大接入网的网络拓扑结构具有总线型、环型、单星型、双星型、链型、树型等多种形式，可以根据实际情况进行灵活多样的组网配置。其中环型结构可带分支，并具有自愈功能，优点较为突出。在具体应用时，应根据实际情况进行针对性的选择。由于接入网的特殊性，它还具备如下特征：(1)综合性强：接入网是迄今为止综合技术种类最多的一个网络。例如，传送部分就综合了SDH、PON、ATM、DLC、HFC和各种无线传送技术等。第14章 接入网技术 (2)直接

11、面向用户：接入网是一个直接面向用户的敏感性很强的网络。其它网络发生问题时，有时用户还感觉不到，但接入网发生问题，用户肯定会感觉到。(3)接入网是和其它业务网关系最为密切的网络，是本地电信网的一部分，和本地网的其它部分关系密切。(4)接入网是一个快速变化发展的网络，一些可用于接入网的新技术还将不断出现，而且，很难预料会出现什么样的新技术（特别是宽带方面的技术），因此，我们对接入网的认识、接入网的作用、接入网的建设方法都存在一个变化的过程。第14章 接入网技术 (5)接入网是一个对适应性要求较高的网络，比起其它网络，接入网对各方面适应性的要求都要高。如容量的范围、接入带宽的范围、地理覆盖的范围、接

12、入业务的种类、电源和环境的要求等等，这些在其它业务网中不存在的问题，在接入网中都变成问题提出了。因此，接入网被称为电信网的“最后一公里”，成为电信网的重要组成部分，其发展正日益受到各国的重视。其目标就是建立一种标准化的接口方式，用一个可监控的接入网络，为用户提供话音、文本、图像、有线电视等综合业务。第14章 接入网技术 14.2 接入网的接口技术接入网的接口技术14.2.1接入网的界定与功能模型从图143中可见，接入网中主要有三种接口，即用户网络接口（UNI），业务网络接口（SNI）和Q3管理接口。接入网依赖于各种接口将各类业务从不同用户端接入电信网，不同配置用不同的接口类型，配置和管理通过Q

13、3接口进行。第14章 接入网技术 原则上对实现接入网的UNI和SNI的类型和数目没有限制，接入网不解释（用户）信令，具有业务独立性和传输透明性的特点。为与其它交换和传送技术的发展相适应，充分利用网络资源，既能经济地将现有各种类型的用户业务综合地接入到业务节点，又能对未来接入类型提供灵活性，国际电信联盟（ITUT）提出了功能性接入网概貌的框架建议（G.902），如图145所示为接入网的功能模型，由业务节点接口（SNI）和用户网络接口（UNI）之间一系列的传送实体组成。它由五个基本功能组，即用户接口功能、业务接口功能、核心功能、传送功能及管理功能。第14章 接入网技术 图145接入网功能模型第14

14、章 接入网技术 14.2.2V5接口V5接口是业务接点接口（SNI）的一种，是目前一种较成熟的用户信令和用户接口，ITUT开发的本地交换机支持接入网的开放的5接口（SNI），已通过支持窄带业务（2Mb/s）的V5.1和V5.2接口建议（G.964和G.965），制定支持宽带业务（传输速率2Mb/s）的VB5接口技术规范。我国以ITUT建议G.964和G.965为主要根据，编制了本地数字交换机和接入网之间的V5.1接口技术规范和本地数字交换机和接入网之间的V5.2接口技术规范。第14章 接入网技术 5接口协议结构共分三层：第一层为电气和物理特性的物理层V5.1接口；第二层为封装功能子层（LAPV

15、5EF）和数据链路子层（LAPV5DL）；第三层是面向消息的协议，现定义了PSTN协议、控制协议、链路控制协议、BBC协议和保护协议（后三个协议仅用于V5.2接口）。第14章 接入网技术 V5接口用统一的标准实现了数字用户的接入。该接口能支持公用电话网、ISDN（窄带）、帧中继、分组交换、DDN等业务，这样可使交换机省去模拟用户线接口（0.33.4kHz）。V5.3接口是支持SDH速率接入交换机，V5.B接口协议是支持ATM形式，这样可使将来的宽带交换机接入的标准统一。用户接口侧的接口速率有155.52Mb/s和622.08Mb/s，并适用于光纤传输系统即FTTH系统和金属传输线的速率为1.5

16、Mb/s、2Mb/s、51.84Mb/s系统，同时支持窄带ISDN的基本用户网络接口为2B+D方式、接口速率为192Kb/s的系统。第14章 接入网技术 V5接口具有以下三个优点：(1)V5接口是一个综合化的数字用户接口，符合通信网数字化、综合化的趋势。(2)V5接口是一个开放的接口，可以选择多个交换机和接入设备供应商，通过竞争，可降低成本，优化网络，提高服务质量。第14章 接入网技术 (3)通过开放的V5接口，交换机可以收纳各种接入设备，同一AN的多个V5接口既可连到一个交换机也可连到多个交换机，同一用户的不同用户端口既可指配给一个V5接口也可指配给多个V5接口，不仅组网方式灵活，使网络向有

17、线/无线相结合的方向发展，而且提高了网络的安全性、可靠性。第14章 接入网技术 14.3 接入网的分类接入网的分类 接入网研究的重点是围绕用户对话音、数据和视频等多媒体业务需求的不断增长，提供具有经济优势和技术优势的接入技术来满足用户的需求。接入网的分类方法有多种多样，可以按传输介质、拓扑结构、使用技术、接口标准、业务带宽、业务种类等进行分类。第14章 接入网技术 就目前的技术研究现状而言，接入网主要分为有线接入网和无线接入网，有线接入网包括铜线接入网、光纤接入网和混合光纤同轴电缆接入网；无线接入网包括固定无线接入网和移动接入网。各种方式的具体实现技术多种多样，特色各异。有线接入主要采取如下措

18、施：一是在原有铜质导线的基础上通过采用先进的数字信号处理技术来提高双绞铜线对的传输容量，从而提供多种业务的接入；第14章 接入网技术 二是以光纤为主，实现光纤到路边、光纤到大楼和光纤到家庭等多种形式的接入；三是在原有有线电视（CATV）的基础上，以光纤为主干传输，经同轴电缆分配给用户的光纤同轴混接入。无线接入技术主要采取固定接入和移动接入两种形式，涉及微波一点多址、蜂窝和卫星等多种技术。另外有线和无线相结合的综合接入方式也在研究之列。表141列出了目前接入网的各种接入技术。第14章 接入网技术 表141接入网分类表第14章 接入网技术 第14章 接入网技术 14.4 接入技术接入技术 14.4

19、.1铜线接入技术（xDSL）随着技术的发展、网络的升级换代、Internet用户数量的急剧增长，电信网的主干网部分和一些局域网已基本实现了宽带化。但直接与家庭用户相连的接入网部分，大都还在使用窄带低速的话带Modem与Internet相连，如V.34标准的28.8kb/s和V.90标准的56kb/s的PCMModem，第14章 接入网技术 目前虽然有67kb/s和112kb/s的Modem，但是它们需要两对双绞铜线。低速的Modem无法满足用户接入Internet对带宽的要求。为解决铜线的宽带传速问题，人们提了很多解决方案，NISDN应运而生。N-ISDN在一对绞线上双工传送144kb/s（2

20、B+D）的码流，占用80kHz的频带，传输距离达到6km。尽管NISDN在欧洲国家尤其是在德国取得成功（美国的表现稍显逊色），但它的速率依然有限，不能最终解决问题。对接入网进行大规模的改造以升级到光纤到路边（FTTC）、甚至光纤到家（FTTH），又需要高昂的成本，短期内难以实现。第14章 接入网技术 1987年，Bellcore首先提出xDSL的概念（x是指该位好像是一个变量，具有不同的取值，比如x可取A、H等）。1989年，Bellcore进一步提出了非对称高速用户环路（ADSL）技术概念，并由AT&Tparadyne公司首先开发了CAP（无载波调幅调相）ADSL。1993年3月美国交换载波

21、协会（ECSIE）的T1/E14工作组推荐离散多音调制（DMT）作为ADSL的优选线路信号编码技术。第14章 接入网技术 利用电话网铜线实现宽带传输的技术称为数字用户线技术(DSL，DigitalSubscriberLine），而xDSL就是这些传输技术的组合，它包括高比特率数字线（HDSL）、甚高速数字用户线（VDSL）、非对称数字用户线（ADSL）、速率自适应数字用户线（RADSL）等。它们主要的差别体现在信号的传输速率、传输距离、上行速率和下行速率对称性等几方面，如表14-2所示。第14章 接入网技术 表142DSL技术比较第14章 接入网技术 相比其它接入方式，DSL技术的优势在于：第

22、一，充分利用现有的巨大双绞线铜缆网，无需对现有电信接入系统进行改造，就可以方便地开通宽带业务；第二，DSL已经有一些标准，并被众多厂商支持和使用；第三，新的衍生技术大大降低了DSL的推广成本。第14章 接入网技术 1非对称数字用户线(ADSL,AsymmetricalDSL）从表中可知，ADSL在xDSL中性能较好，发展很快，是当前Internet接入网的热点技术之一，在我国各大中城市获得广泛应用。ADSL技术最初是为家庭用户提供点播电视（VOD）服务而开发的。由于VOD系统复杂、成本高及市场动力不足，VOD并没有获得广泛的应用。而Internet的迅猛发展给ADSL提供了用武之地，使其发挥了

23、巨大的作用。它最大的优点就是不需要太多的改造，就可为用户提供高速的多媒体信息服务，而且不影响正常的电话或话带Modem通信，方便可靠，经济实用。第14章 接入网技术 ADSL是在无中继的用户环路网上使用负载电话线提供高速数字接入的传输技术。“非对称”是指非双向平均传输高速信号，即上行信息传输速率和下行速率不一样。ADSL将用户的双绞线频谱分成低频部分、上行信道和下行信道3部分（见图146），采用FDM（频分复用）与DMT（离散多音频技术）传送电话和数据业务。其中低频部分提供普通电话业务（POTS）信道，第14章 接入网技术 通过无源滤波器使其与数字信道分开；数字信道分为一个640kb/s1Mb

24、/s的中速上行数字传输通道（占据1050kHz的频带，主要用于传送控制信息，如VOD中的节目选择、快进和快退等）和一个速率为1.59Mb/s的高速下行数字传输通道（占据50kHz以上的频带）。由于采用FDM，因此这三个信息通道可同时工作于一对电话线。第14章 接入网技术 图146ADSL频谱划分第14章 接入网技术 传统的Modem也是使用电话线传输的，但它使用04kHz的低频段。而电话铜线在理论上最大带宽接近2MHz，ADSL通过相位调制（CAP）、正交幅度调制（QAM）和离散多频（DMT）三种先进的调制解调技术，利用26kHz以后的高频带才提供了如此高的速度。由于DMT在6Mb/s及以上高

25、速率时，性能较QAM好，被ANSI标准化小组T1E14制订为国际标准。它将频带01.104MHz分割为256个由频率指示的正交子信道，第14章 接入网技术 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TCM编码后再进行512点离散傅利叶反变换（IDFT），将信号变换到时域，这时比特块将转换成256个QAM子字符。随后对每个比特块加上循环前缀消除码间干扰，经数模变换和发送滤波器将信号送上信道。接收端则按相反的次序进行接收解码。由于美国的ADSL国家标准T1.413推荐使用DMT技术，因此很多公司生产的ADSL调制解调器均采用DMT技术。第14章 接入网技术

26、ADSL高速数据不占用话音交换机的任何资源，所以，增加用户不会对传统话音交换机造成任何附加负荷，解决了散居用户的宽带业务需要，不需要改造现有用户的铜线环路，有效地提供Internet接入、局域网LAN接入等就可满足Internet、Web浏览、IP电话、远程教育、家庭办公、可视电话、电话和视频点播（VOD）业务等，每个6Mb/s带宽的ADSL可传送23套MPEGII或4套MPEGI数字图像信号。第14章 接入网技术 传统的全速率ADSL系统成本偏高，对线路要求苛刻。为解决ADSL成本偏高等问题，北美各大电信商和微软、Intel、Compaq公司共同推出“通用ADSL”(UniversalADS

27、L)标准，期望服务和设备供应商能更容易地提供宽带ADSL服务。“通用ADSL”是ADSL的一种子技术。在过去，ADSL的安装需要中心端和用户端两方面的设备升级，各用户都要安装一个以太网卡、一个DSL调制解调器和一个分离器，成本较高。第14章 接入网技术 而通用ADSL只需中心端设备升级到新技术即可。特意为PC机、机顶盒（STB）、笔记本计算机、PDA等相关应用的优化而设计的SAM芯片组包括IX9816数字芯片、IX8134模拟前端和主机软件。软件完成ADSL处理功能和通过PCI接口与IX9816进行通信，提供操作系统上的ATM支持。取消分离器的代价是通用ADSL下行速率1.5Mb/s，上行速度

28、为256kb/s，比标准ADSL慢。第14章 接入网技术 ITUT于1998年底通过了G.lite通用ADSL的标准草案，它的标准速率是下行1.5Mb/s，上行512kb/s，传输的距离更长，且不需分隔器（Splitter），也采用DMT线路码，与全速率ADSL全面兼容，可以做到即插即用（PlugandPlay），而且可以通过软件的更新无缝升级到全速率ADSL。ADSL采用先进的信号调制方式、数字相位均衡和回波抑制技术，从而达到信道频谱充分利用和较高的传输质量。ADSL可以采用现有的双绞线从中心局连到用户端，也可以经过光缆到路边再采用ADSL设备经配电缆连接到用户。第14章 接入网技术 ADS

29、L接入网按照传输的数据格式可以分为基于分组的和基于ATM的接入网。网络的一般结构如图147所示。如果是基于分组的方式，接入节点（AccessNode）连接IP路由器；如果是基于ATM的方式，则接入节点连接ATM主干网交换机，这种传输方式被称为“ATMoverADSL”。第14章 接入网技术 图147ADSL接入网一般结构示意图第14章 接入网技术 在局端，接入节点又称为DSLAM（DSL，DigitalSubscriberLineAccessMultiplexer），它在上行方向完成复用/集中的功能，将来自多个用户的信号复用为一个更高速的数据流送到主干网，在下行方向完成解复用/寻路的功能，将由

30、主干网来的高速数据流解复用，并送到正确的用户端。如图147所示，ADSL局端的设备称为ATUC、（ADSLtransceiverunit，centralofficeend），用户端的设备称为ATUR（ADSLtransceiverunit，remoteterminalend）。ATUR与计算机的连接方式主要有内置式和外置式。第14章 接入网技术 内置式就是将ADSL直接插在计算机的PCI槽中，与内置式话带modem类似。支持ATM方式时，基于ATM信元的分段重装（SAR）等ATM适配层（AAL）的功能也在卡上完成。外置式又可分为两种情况：一种将ATUR通过10BaseT铜缆与计算机内的以太网卡

31、相连；另一种将ATUR与计算机内的ATM25M接口卡相连（支持ATM方式）。另外，在用户端，一个ATUCD*2R可只为一台计算机服务，也可接在以太网上为多台计算机服务。第14章 接入网技术 2.高比特率数字用户线(HDSL,HighdatarateDSL）HDSL技术是在两对或多对铜线上实现E1速率（2.048Mb/s）全双工通信的技术。HDSL全双工结构如图148所示。HDSL技术可提高传输速率和延长通信距离，它主要采用线对上等效频率，2B1Q或CAP传输码型和回波抵消等技术。因为，HDSL的无中继传输距离比传统的PCM技术要长1倍以上，而对线对的要求没有传统的传输技术严格，所以，安装方便、

32、快捷，一般不用中继器。它可广泛用于无线寻呼中继、DDN（数字数据网）、ISDN（综合业务数字网）、基站接入、帧中继、移动通信基站中继和计算机LAN互联业务。第14章 接入网技术 图148HDSL全双工结构图第14章 接入网技术 HDSL技术最早出现于20世纪80年代末，是DSL技术中比较成熟的一种。其价格比使用T1线路低。HDSL主要采用现代数字通信的自适应均衡技术，有其特殊的传输技术方式：通过回声抵消技术可实现在一对双绞线上进行全双工传输；用特定的编码和调制方式产生线路码来提高传输质量以延长传输距离；HDSL能够在现有的普通电话双绞铜线（两对或三对）上全双工传输2Mb/s速率的数字信号，无中

33、继传输距离达35km。HDSL2是HDSL的技术升级，它可单线提供160kb/s到2.3Mb/s的4km对称传输。若用2对双绞线，传输速率可翻一番，距离也提高了30%。第14章 接入网技术 3.甚高速数字用户线(VDSL,VeryhigerateDSL）VDSL以ADSL为基础，靠缩短双绞铜线长度，可传送比ADSL更高速的数据。其最大下行速率为5155Mb/s，传输距离不超过300m，当传输速率在13Mb/s以下时，传输距离可达到1.5km，上行速率则为1.6Mb/s以上。VDSL系统中的上、下信道频谱是利用频分复用技术分开，一般采用CAP、DMT和DNMT三种编码方式。和ADSL相比，VDS

34、L传输带宽更高，由于距离缩短，码间干扰小，处理技术简化，成本降低。它和光纤到路边（FTTC）相互结合，可以作为PON的补充，以实现宽带综合接入。相关标准化组织正在努力进行VDSL规范的制定工作。第14章 接入网技术 4单线路数字用户线(SDSL,SinglelineDSL）SDSL是对称的DSL技术，与HDSL的区别在于只使用一对铜线。SDSL可以支持各种要求上、下行通信速率相同的应用。该技术在双线电路中运行良好，不过标准最终未确立。第14章 接入网技术 5速率自适应数字用户线(RADSL，RateAdaptiveDSL）RADSL提供的速率范围与ADSL基本相同，也是一种提供高速下行、低速上

35、行并且保留原语音服务的数字用户线。与ADSL的区别在于：RADSL的速率可以根据传输距离动态自适应，当距离增大时，速率降低，这样就可以提供用户传输服务的灵活选择。第14章 接入网技术 14.4.2混合光纤同轴电缆接入网混合光纤同轴电缆接入网（HFC，HybriaFiberCoaxial）的概念最初是由贝尔实验室提出的，其思想是光纤至馈线（FTTF）采用振幅调制（AM）的光纤链路，用以代替CATV中的电缆干线及放大器。因而光纤网呈星形结构，视频信号从CATV前端（Headend）通过星形光纤网通向每一个光节点（Node）。在节点处，将光信号转变为CATV中的射频（RF）信号，通过总线型同轴电缆网

36、送给用户，网络结构如图149所示。HDT（主机数字终端）在PSTN与用户接入网之间提供接口，通常每一个光节点为500个用户服务。第14章 接入网技术 图149HFC网络结构图第14章 接入网技术 由于HFC是建立在有线电视网（CATV，CableTVNetwork）的基础上，因此，它以模拟传输方式为主，综合接入多种业务信息。HFC的主干系统使用光纤，采取频分复用方式传输多种信息，配线部分使用树状拓扑结构的同轴电缆系统传输和分配用户信息。在连接上采用CableModem技术，它从技术上可以分为动态分配带宽速率（适用于Internet接入、公共信息查询等）和固定带宽速率（适用于普通电话、可视电话、

37、数据专线等）两类。而从传输方式又可以分为对称型与非对称型业务两种。在HFC上传输数字语音和数字图像信息时，必须经过宽带调制器（如64QAM），将数字信号调制到模拟信道中传输。第14章 接入网技术 它在传输频谱中专门划出两部分用于话音和数据的通信，其中530MHz为上行频谱，即信号由用户传送至中心局；700750MHz为下行频谱，即信号由中心局传送至各用户。530MHz通常称为HFC的反向通道，它是区别于原有CATV网的一个重要标志，也是HFC实现交互式业务的关键所在。第14章 接入网技术 HFC的同轴电缆部分是一点到多点的树形结构，反向通道的噪声是各支路放大器的级联噪声和各支路间噪声的叠加。这

38、种叠加的现象称为噪声的漏斗效应。由于反向通道的带宽有限，再加上噪声的漏斗效应，使各节点的用户数不能太多，一般为5001500户较合适。在目前情况下，HFC作为宽带接入网是比较经济的选择，它的反向通道是实现双向通信的基础。尽管其反向通道存在噪声的漏斗积累，但通过减少每个节点的用户数和采用滤波法可以降低噪声的影响。另外，采用FEC法和自适应均衡可消除冲击噪声和反射的影响。第14章 接入网技术 14.4.3无线接入网技术无线接入技术是指在终端用户和交换局端之间的接入网全部或部分采用无线传输方式，为用户提供固定或移动的接入服务的技术。和有线宽带接入方式相比，虽然无线接入技术的应用还面临着开发新频段、完

39、善调制和多址技术、防止信元丢失、时延问题等，但它以其特有的无须铺设线路、建设速度快、初期投资小、受环境制约不大、安装灵活、维护方便等优点将成为接入网领域的新生力量。第14章 接入网技术 无线接入技术可分为固定无线接入（FWA）和移动无线接入两种。移动无线接入系统有集群通信系统、寻呼电话系统和蜂窝移动通信系统、同步卫星移动通信系统、低轨道卫星移动通信系统和个人通信系统。对于宽带无线接入技术，代表性的有本地多路分配业务接入（LMDS）和直播卫星业务接入系统（DBS）两种。第14章 接入网技术 1无线本地环路(WLL，WirelessLocalLoop）无线本地环路又称为固定无线接入（FWA），实现

40、固定用户以无线方式接入到固定电话网交换机的功能。其网络侧有标准的有线接入2线模拟接口或2Mb/s的数字接口，可直接与公用电话网的本地交换机连接，用户侧与电话机相连，可代替有线接入系统，提供同等质量的电话业务。固定无线接入系统可分为微波一点多址系统、卫星直播系统、本地多点分布业务系统和多点多路分布业务系统等。第14章 接入网技术 WLL是目前应用最为广泛的一种无线接入技术，为用户提供与有线接入网相同的业务种类和更广阔的服务范围。无线本地环路包括DECT、PHS、CDMA、FDMA、SCDMA等，因部署灵活、建网速度快、适应环境能力强、网络配置简单，颇受青睐。宽带CDMA（CodeDivision

41、MultipleAccess，码分多址）技术是其中最引人注目的焦点之一。宽带CDMA在宽频带内优化高速分组数据传输，可以满足无线Internet接入的高数据率要求。第14章 接入网技术 图1410表示无线接入方式的一般情况。来自本地交换网V接口的信号通过无线分配单元（RDU）后馈送到无线基站控制器（RBC），由此再馈送给无线基站（RBS），通过无线基站中的天线发送给各个用户。用户可以是手机、模拟电话机或ISDN用户，也可为有宽带业务要求的用户。第14章 接入网技术 图1410无线用户环路示意图第14章 接入网技术 2本地多路分配业务接入（LMDS）本地多路分配业务接入是利用地面转接站而不是卫星

42、转发数据，通过RF频带最多可提供10Mb/s的数据流量。它采用蜂窝单元，工作在毫米波28GHz频段，以1.3GHz左右的带宽向用户传送VOD、广播、会议电视、视频等宽带业务。LMDS接入系统主要由带扇形天线的收发信机组成，其典型蜂窝单元半径为410km。在某些难以施工的情况下，LMDS可以提供类似的接入带宽和双路能力，而无需穿街道和庭院布线。LMDS的主要不足是来自其它小区的同信道干扰和覆盖区的限制，另外，开发成本高、技术难度大也是其不可忽视的缺点。第14章 接入网技术 3数字直播卫星接入(DBS，DirectBroadcastSatellite）数字直播卫星通信利用位于地球同步轨道的通信卫星

43、将高速广播数据送到用户的接收天线，一般亦称为高轨卫星通信。其特点是：通信距离远，费用与距离无关；覆盖面积大且无地理条件限制；频带宽容量大，适用于多业务传输；可为全球用户提供大跨度、大范围、远距离的漫游和机动灵活的移动通信服务等。第14章 接入网技术 在DBS系统中，大量的数据通过频分或时分等调制后利用卫星主站的高速上行通道和卫星转发器进行广播，用户通过卫星天线和卫星接收Modem接收数据，接收天线直径一般为18英寸或21英寸。DBS主要是广播系统，用户的回传数据则要通过电话Modem送到主站的服务器。由于数字卫星系统具有高可靠性，不像PSTN网络的模拟电话双绞线需要较多的信号纠错，因此可使DB

44、S系统的下载速率达到400kb/s。而实际DBS广播速率最高为12Mb/s。第14章 接入网技术 美国最大的DBS网络是休斯网络系统公司（HughesNetworkSystems）的DirectPC，主要用来进行因特网接入。该产品实际就是小口径卫星终端（VSAT）产品，用户用一个24英寸蝶形天线接收卫星传来的信号，在使用时还需要一块卫星接入卡及相应的软件。DirectPC的数据传输也是不对称的。在接入互联网时，下载速率为400kb/s，上行速率为33.6kb/s，比普通拨号Modem高，但与DSL及CableModem技术仍无法相比。第14章 接入网技术 宽带无线技术还有以下几类：多点多路分配

45、业务系统（MMDS），甚小口径卫星终端（VSAT），综合光纤无线混合系统（HFW）以及实现无缝全球通信的PCS个人通信系统等等。无线宽带接入系统具有达到常规网络服务质量和可用性的潜力。但就目前来说，无线接入技术还只是一种补充手段，主要用于铺设有线本地环路工程量大、造价高、用户密度低的广大农村地区和新建矿山、油田、水库等施工阶段的地区。第14章 接入网技术 4.“小灵通”“小灵通”的学名是无线市话，是固定电话业务的延伸，也是一种无线接入网技术。小灵通与移动电话的最大差别在于前者无需经过移动交换网，而只靠原有的固定电话交换机交换即可。由于兼具手机的无线特性，用户可以拿着便携机在网络覆盖范围之内随意

46、使用，而费用却仅相当于市话费，月租由1525元不等，每分钟话费在0.070.2元之间。第14章 接入网技术 被称为“绿色手机”的小灵通，最大优点就是环保。小灵通发射功率只有10毫瓦，仅为移动电话功率的1%左右，因而辐射极小，是目前许多国家允许在医院等场所使用的无线终端产品。而长达800小时的待机时间（约半个月充一次电）更使它受到广大用户的青睐。自1997年“小灵通”在浙江余杭开通第一个系统以来，短短五年，其用户量迅速突破1000万，并以破竹之势继续攀升。小灵通只是解决了通信网最后一公里的问题，即在市区内使用无线通信的需要。尽管具有移动通信的特点，但它不能取代移动电话。第14章 接入网技术 14

47、.4.4光接入网（OAN）光纤传输系统具有传输信息容量大、传输损耗小、抗电磁干扰能力强等特点，是宽带业务最佳的通信方式。我们把利用光纤传输宽带信号的接入网叫作光纤接入网。ITUT建议G.982提出的一个业务和应用无关的光接入网功能参考配置，如图14-11所示。第14章 接入网技术 图1411光纤接入网参考配置第14章 接入网技术 从网络接口（V接口）到单个用户接口（T接口）之间的传输手段的总和称为接入链路。通常接入链路用户侧和网络侧是不一样，即非对称性。光接入传输系统可以看作是一种以光缆为具体实现手段的接入链路。因此，光接入网（OAN）可以定义为共享同样网络侧接口且由光接入传输系统支持的一系列

48、接入链路，由一个光线路终端（OLT）、一个以上的光配线网（ODN）、一个以上的光网络单元（ONU）以及适配设施（AF）。第14章 接入网技术 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，OLT和ONU为主从通信关系。ODN为OLT和ONU之间提供光传输手段，主要完成光信号的功率分配任务。由无源光元件组成的纯无源光配线网，呈树形分支结构。ONU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。其网络侧是光接口，用户侧是电接口，有光/电和电/光转换功能，对语音处理的数/模和模/数转换、复用、信令处理和维护管理等功能。第14章 接入网

49、技术 AF为ONU和用户提供适配功能，物理上可独立，也可以包含在ONU内。ITUT不对光接入网系统的光接口标准化，因而各种光接入网系统的线路光接口多种多样。所以，光纤接入技术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（FITL），或称光纤接入网（OAN），通过光网络终端OLT连接到各光网络单元ONU，实现用户高性能宽带接入的一种方案。光纤接入网处在本地交换局和用户之间，可传输宽带双向交互式通信业务并兼容窄带通信业务。第14章 接入网技术 图1412FTTC的工作结构第14章 接入网技术 FTTC的工作结构如图1412所示，从端局光缆线路终端（OLT）接出的光纤经过各种线路设备（

50、光耦合器、光分支器）后，到达用户群的路边设备上的光网络单元（ONU），经过光电转换后，由铜线或同轴电缆分别把电话、数据等窄带信号或宽带图像信号接至用户。FTTC有 无 源 接 入 网 （ PON） 和 有 源 接 入 网（AON）两种。依ONU设置的位置、不同应用类型和投资情况分为光纤到小区（FTTC）、光纤到办公楼（FTTB）、光纤到户（FTTH）、光纤到办公室（FTTO）、光纤到远端模块局（FTTR）等。第14章 接入网技术 光纤到路边是用光纤代替主干铜线电缆（包括部分配线电缆），将ONU放置在靠近用户的路旁，用户可以用双绞线或同轴电缆与路边的光纤网络单元连接。这种光纤和铜缆的混合结构方式

51、成本较低，适合应用于居住密度较高的地方。FTTB适用于一些智能化大楼，提供高速数据电子商务和视频会议等综合性业务，它与楼群的5类线自动化布线系统相结合，能够较好地提供多媒体交互式宽带业务。第14章 接入网技术 FTTH是一种全光纤网络结构，从节点到用户实现光纤传输，它是一种最理想的最终解决方案。这种结构方式是完全透明的，对传输制式和带宽都没有严格的限制。光纤到居民区是将路边光纤接到靠近交接箱的ONU，再用铜缆或双绞线向用户延伸，适用于比较分散的居民区。FTTR是将用户模块设置在用户密集区，利用光纤与交换机端局相连，使光纤更靠近用户，形成新的组网方式。图1413给出了FTTC、FTTB、FTTH

52、三种连接框图。第14章 接入网技术 图1413FTTx连接示意图第14章 接入网技术 图1413FTTx连接示意图第14章 接入网技术 图1413FTTx连接示意图第14章 接入网技术 上述各种方式中的光分支器可以是无源结构，即为无源光分配单元（PODU），也可以是有源的星形结构（AS）。无源光网络（PON）通过使用特殊的点对多点多址协议，使众多ONU共享OLT，降低初建成本。PON采用波分复用和光源光功率分离技术，网络设备共享，业务透明，有良好的网络管理系统功能，使用方便，费用较低，多种业务综合。基于ATM的PON称为APON，它提供的业务范围和业务质量远优于PON。第14章 接入网技术 优

53、势在于它结合了ATM多业务比特率支持能力和透明宽带传送能力。业务的接入灵活，提供的业务从具有交互性的视频分配业务到数据传送、局域网互联等。以ATM信元为基础的方式，在所需存储空间、实现的复杂性和成本方面具有综合优势。通过利用ATM的集中和统计复用，再结合无源分路器对光纤和光线路终端的共享作用，APON的成本可望比传统的以电路交换为基础的PDH/SDH接入系统的低20%40%。有源星形结构可以是一个复接器或是光同步数字系列（SDH）环。其典型结构如图14-14所示。由于经济、成本因素，短期内全光纤网络难以普及。第14章 接入网技术 图1414SDH光纤环用户接入网第14章 接入网技术 综上所述，

54、采用ADSL技术的最大优势是不需要对现有的公众电信线路进行调整，只要求铜线达到一定标准就可以实施；CableModem技术则要求对有线电视网进行相应改造，并且CableModem技术大规模应用时网络的稳定性和带宽有待提高；光纤网技术虽然有较高的带宽并且技术成熟，但在短期内，由于投资大、回收期长，光纤网的铺设还难以大面积覆盖；第14章 接入网技术 无线接入技术前景看好，但还有一些技术问题有待解决。因此在实施的简易程度上，ADSL有较强的优势，便于大规模应用。可以预计，在未来的几年里，Internet接入网宽带技术应用将会形成上述四种技术中一种或两种技术应用为主，其它技术应用为辅的局面。最后，我们

55、给出一个综合业务接入系统实例（图1415），以加深大家对接入网的理解和掌握。第14章 接入网技术 图1415综合业务接入系统第14章 接入网技术 图1415综合业务接入系统第14章 接入网技术 图中，光线路终端（OLT）与远端光网络单元（ONU）之间通过SDH、PON、84MSPDH光传输系统，无源光网络PON或ATM宽带传输系统连接，一个ZXOLT能连接多个ZXONU，并可根据用户需要组成点对点、链形网和环形网等各种组网方式，而且每个ZXONU具有分叉功能。ZXOLT是接入网的网络侧设备，采用有限个标准接口与多种业务节点相连，并汇集接入网系统的操作维护信息与接入网网管系统接口，还具有集线、复

56、用和交叉连接功能。ZXOLT从各种网络中引入了多种业务，经过光传输系统的透明传输，提供到ZXONU侧给用户使用。实现光纤到小区和光纤到路边。第14章 接入网技术 ZXONU端提供各种用户接口，支持多种用户终端（诸如普通电话POTS、ISDN的2BD和30BD、DDN、CATV等），并可与HFC、ADSL以及无线接入系统有机结合，构筑多元化业务平台。第14章 接入网技术 14.5 结结 论论 接入网发展是网络优化和发展的需要。网络优化简化、集中高效，是现代电信网发展的趋势。接入网的引入，将给交换网、局间中继网的建设带来观念上的重大变革。大容量的交换局将代替众多的中小局所，大芯数的光缆将逐步取代大

57、对数电缆，从而达到将本地网网络优化的目的。第14章 接入网技术 接入网发展建设和装备水平的提高为电信网的优化创造了条件。只有采用接入网的新技术、新装备、新方法、新思路发展建设本地网，才能最大限度地合理组网，快捷地建设，投资效益才能提高，接入网才能实现数字化、宽带化、智能化。接入网发展建设是用户业务需求的必然结果。20世纪80年代以来，我国电信事业不断持续地高速发展，使整体通信服务水平有明显改善和提高。第14章 接入网技术 计算机局域网和Internet国际互联网的普及向通信业务网接入能力提出了强有力的挑战。特别是宽带通信业务和多媒体通信的发展将推进我国用户接入网的发展建设进入一个新阶段，为向宽带网平滑过渡打下坚实的基础。