補充-接入網(wǎng)絡技術

2023/1/31第三章接入網(wǎng)絡技術2023/1/32寬帶接入網(wǎng)是網(wǎng)絡中技術最復雜、實施最困難、影響面最廣的一部分。在電信網(wǎng)發(fā)展的幾十年中，已實現(xiàn)了從模擬到數(shù)字、從電纜到光纜、從PDH(準同步數(shù)字體系)到SDH的飛躍，各種新技術被應用于傳輸網(wǎng)和交換網(wǎng)。2023/1/33但接入網(wǎng)仍以模擬雙絞線技術為主，主要采用撥號上網(wǎng)方式，無法適應寬帶數(shù)字網(wǎng)的要求。從目前情況看，主要有4種寬帶接入技術：以現(xiàn)有電話網(wǎng)雙絞線為基礎的xDSL技術、以電纜電視為基礎的HFC技術、光纖接入技術和無線接入技術。2023/1/341．數(shù)字用戶線xDSL接入技術(1)xDSL概述DSL(數(shù)字用戶線)技術是1989年為視頻點播VOD業(yè)務開發(fā)的?，F(xiàn)在已有十余種DSL技術問世，形成了xDSL。我國電信部門為用戶提供的主要是ADSL技術。2023/1/35xDSL比PSTN更高速，也更復雜。xDSL是基于公用電話網(wǎng)的技術?；陔娫捑W(wǎng)的普通Modem傳輸速率只有幾十K，而xDSL卻能達到幾M。2023/1/36xDSL只是利用PSTN的用戶環(huán)路而不是整個網(wǎng)絡。采用xDSL技術調制的數(shù)據(jù)信號實際上是與原有話音信號在線路上疊加傳輸?shù)?，在電信局和用戶端分別進行合成和分解，需要配置相應的局端設備。2023/1/37我們知道，傳輸距離越遠，信號衰減越大，越不適合高速傳輸，所以xDSL只能工作在用戶環(huán)路上，距離有限。xDSL技術按上行(用戶到交換局)和下行(交換局到用戶)的速率是否相同可分為速率對稱型和非對稱型兩類。2023/1/38電話網(wǎng)是由一系列獨立的電話交換局互連形成，每個局的服務半徑一般在5km之內，用戶線路基本上都是市話電纜(雙絞線對)。因此采用xDSL技術不需要對現(xiàn)有的接入系統(tǒng)進行改造，即可方便地開通寬帶業(yè)務。2023/1/39xDSL的關鍵在于高速信道的調制技術。目前所用調制技術有三種：

QAM(正交幅度調制)CAP(無載波幅度相位調制)DMT(離散多頻調制)2023/1/310(2)ADSLADSL(AsymmetricalDigitalSubscriberLine)ADSL是一種在用戶環(huán)路網(wǎng)上利用雙絞線傳輸高速數(shù)據(jù)的技術(非對稱)，它可在現(xiàn)有電話線上提供最高達8Mbps的下行速率和最高640Kbps的上行速率，有效傳輸距離達3—5km。2023/1/311ADSL的下行速率受距離影響較大。在距離3km時，速率還可達8Mbps，而在6km時，速率就降低到1.5Mbps左右。上行速率通常在16K—640Kbps之間。2023/1/312ADSL可以在普通電話線上提供三個通道：

最低頻段部分為0—4kHz的話音通道；中間頻段部分為上行數(shù)據(jù)通道；最高頻段部分為下行數(shù)據(jù)通道。2023/1/313因此，在現(xiàn)有電話線上既可以快速接入Internet，也可以打電話、發(fā)傳真。通話質量與Internet接入速度互不影響。ADSL與一線通相似，但比ISDN速率更高些。2023/1/314ADSL寬帶接入原理：用戶使用ADSL接入Internet時，要增加ADSLModem(或Router)和ADSL分離器等硬件設備。ADSLModem用于單機或小型網(wǎng)絡用戶的接入，ADSLRouter用于用戶較多或對安全性和穩(wěn)定性要求較高的中小型網(wǎng)絡。2023/1/315ADSL接入包括用戶端模塊和交換局端模塊。用戶端由用戶ADSLModem和分離器組成，交換局端由ADSLModem、分離器和接入多路復用系統(tǒng)組成。2023/1/316ADSL接入與普通電話模型示意圖接線盒外線跳線架交換機跳線架外線跳線架交換機跳線架Internet接線盒ADSL用戶電話用戶用戶端電話外線電話局端ADSLModem分離器分離器ADSLModem程控交換機程控交換機2023/1/317ADSLModem的作用是將用戶機的數(shù)字數(shù)據(jù)調制成較高頻率的模擬信號，以便在電話線上傳輸，或反之(解調)。分離器的作用是分離承載音頻的4KHz以下的低頻帶信號和ADSLModem調制的高頻帶信號。2023/1/318ADSL的優(yōu)勢：

ADSL上網(wǎng)和打電話兩不誤；

ADSL使網(wǎng)上視頻服務成為可能：帶寬1.5Mbps(mpeg1)相當于VCD圖象質量帶寬3--6Mbps(mpeg2)相當于DVD圖象質量2023/1/319(3)HDSLHDSL(高速數(shù)字用戶線)HDSL是一種對稱式高速數(shù)字用戶技術，上/下行速率相等。它利用兩對雙絞線進行數(shù)字傳輸。一對線時，速率達784--1040Kbps；兩對線時，達T1或E1速率。2023/1/320(4)SDSLSDSL(對稱數(shù)字用戶線)是對稱技術，與HDSL的區(qū)別在于只使用一對雙絞線。SDSL可支持1Mbps左右上、下行速率相同的應用。該技術現(xiàn)在已使用。2023/1/321(5)VDSLVDSL(超高速數(shù)字用戶線)技術是目前最先進的數(shù)字用戶線技術，它是一種非對稱技術，上行速率為1.6--2.3Mbps；下行速率為12.96--55.2Mbps，最高可達155Mbps。2023/1/322VDSL采用DMT(離散多頻調制)方式。VDSL技術是在ADSL基礎上發(fā)展起來的，它可在很短的雙絞線上(如300m)傳輸比ADSL更高速的數(shù)據(jù)。VDSL采用前向糾錯(FEC)編碼技術進行傳輸差錯控制。2023/1/323與ADSL相比，VDSL傳輸速率高，碼間干擾小，數(shù)字信號處理技術簡化，成本低。但目前VDSL還處于研究階段，相關組織正在進行規(guī)范的制定。2023/1/324(6)RADSLRADSL是速率自適應數(shù)字用戶線，它提供與ADSL基本相同的速率范圍，也是一種非對稱式數(shù)字用戶線技術。與ADSL的區(qū)別在于：RADSL的速率可以根據(jù)傳輸距離的變化動態(tài)自適應。2023/1/325(7)IDSLIDSL是基于ISDN的數(shù)字用戶線。ISDN從其現(xiàn)在的應用看也可算作xDSL技術中的一種。IDSL可以被認為是ISDN技術的一種擴充，它用于為用戶提供基本速率(144Kbps)的IDSN業(yè)務，但其傳輸距離可達5km。2023/1/326

xDSL技術是寬帶接入中非常熱門、活躍的技術。除以上介紹外，還有UDSL（超高速數(shù)字用戶環(huán)路）、CDSL（用戶數(shù)字用戶線路）、EDSL（以太網(wǎng)用戶線路）等技術。2023/1/3272．光纖接入技術(1)光纖接入技術概述光纖通信具有通信容量大、質量高、性能穩(wěn)定、防電磁干擾和保密性強等優(yōu)點，它在數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)和交換網(wǎng)中都有廣泛應用，在接入網(wǎng)中，也得到了發(fā)展。2023/1/328光纖寬帶接入將會取代現(xiàn)有的電話撥號、ISDN和ADSL，成為因特網(wǎng)接入的首選方式。光纖接入寬帶網(wǎng)屬于MAN（城域網(wǎng)）的范疇，通過光纖將LAN（局域網(wǎng)）接入MAN的，在實現(xiàn)與其它LAN高速連接的同時，實現(xiàn)與因特網(wǎng)的高速連接。2023/1/329光纖寬帶接入網(wǎng)的硬件設備有光收發(fā)器、路由器和光纜網(wǎng)卡。光纖收發(fā)器用于實現(xiàn)光纖到雙絞線的連接，進行光電轉換；2023/1/330路由器需有高速端口，實現(xiàn)10Mbps或更高速率的連接。在與Internet接入時，路由器的主要作用有二：一是連接不同類型的網(wǎng)絡二是實現(xiàn)網(wǎng)絡安全。2023/1/331(2)光纖接入網(wǎng)基本結構OAN(光纖接入網(wǎng))主要傳輸介質為光纖，而交換局交換的和用戶端接收的均為電信號，所以在用戶端和交換局端都要進行電/光(E/O)和光/電(O/E)轉換，才能實現(xiàn)中間線路的光信號傳輸。2023/1/332光纖寬帶接入網(wǎng)的拓撲結構有：總線型、環(huán)型、星型和樹型?？偩€結構：以光纜為公共總線，各用戶端通過某種耦合器與總線直接連接構成。環(huán)型結構：所有節(jié)點共用一條光纖線路，線路首尾相接構成封閉式回路。2023/1/333星型結構：各用戶終端通過一個具有控制和交換功能的耦合器進行信息交換。樹型結構：為分級結構，采用多個分路器，將信號逐級分配，最高端級具有很強的控制和協(xié)調能力。2023/1/334(3)光纖接入網(wǎng)的分類根據(jù)光網(wǎng)絡單元ONU與用戶的距離，光纖接入網(wǎng)OAN可分為若干種專門的傳輸結構。主要有：光纖到路邊(FTTC)、光纖到大樓(FTTB)、光纖到遠端節(jié)點(FTTR)、光纖到社區(qū)(FTTZ)、光纖到家庭(FTTH)和光纖到辦公室(FTTO)等。2023/1/335FTTC(光纖到路邊)：在FTTC結構中，ONU是設置在路邊的分線盒或交換箱。ONU到用戶之間部分是雙絞線對，該段也可采用同軸電纜，這時可傳輸寬帶圖像業(yè)務。2023/1/336

FTTB(光纖到大樓)：FTTB是FTTC的一個變形，不同之處在于將ONU直接放在樓內，并由多對雙絞線將業(yè)務分送各個用戶。2023/1/337FTTH(光纖到家庭)：如將FTTC設在路邊的ONU移到家庭中，就形成了FTTH結構。FTTH也將是接入網(wǎng)最終的解決方案，即從本地交換機到用戶全部都采用光纖線路，從而為用戶提供寬帶交互式業(yè)務，且可避免外界干擾、便于供電等。2023/1/338從技術角度看，F(xiàn)TTC、FTTR、FTTZ、FTTB基本接近，沒有實質性區(qū)別；從運營角度看，業(yè)務量最大、用戶需求最迫切的是FTTB，因為目前FTTH成本還是較高，多數(shù)用戶難以接受。2023/1/3393．HFC接入技術HFC(HybridFiberCoax)是光纖/同軸電纜混合接入網(wǎng)。HFC網(wǎng)是一種綜合了頻分復用、數(shù)字傳輸、光纖和同軸電纜技術、射頻技術的智能寬帶接入網(wǎng)，是有線電視網(wǎng)(CATV)和電話網(wǎng)結合的產(chǎn)物。2023/1/340HFC是基于有線電視網(wǎng)、以同軸電纜為最終接入的寬帶網(wǎng)絡系統(tǒng)。通過有線電視寬頻上網(wǎng)，使用CableModem(電纜調制解調制器)，傳輸速率可達10Mbps—36Mbps。2023/1/341通過HFC網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，可以覆蓋整個大、中城市。如果通過改造后有線電視寬頻網(wǎng)的光纖主干線能到大樓，實現(xiàn)全數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，傳輸速率可達1G以上。2023/1/342HFC除了實現(xiàn)高速上網(wǎng)外，還可實現(xiàn)可視電話、遠程醫(yī)療、IP電話和VOD服務，成為事實上的信息高速公路。

HFC的特點：覆蓋范圍大、信號衰減小、噪聲低，是理想的CATV傳輸技術。2023/1/343HFC以光纜作為CATV網(wǎng)絡干線、同軸電纜為輔助線建立的用戶接入網(wǎng)絡。該網(wǎng)絡連接用戶區(qū)域的光纖節(jié)點，再由節(jié)點通過750MHz的同軸電纜將有線電視信號送到最終用戶。CableModem在網(wǎng)中采用IP協(xié)議，傳輸IP分組。2023/1/344有線接入網(wǎng)發(fā)展的一個重要趨勢是FTTC和HFC融合。FTTC+HFC主干系統(tǒng)共纜光纖分別傳送數(shù)字和模擬信號，兩類信息由設置于路邊的光網(wǎng)絡單元分別恢復成各自的基帶信號后，語音信息經(jīng)雙絞線送到用戶，而數(shù)字和模擬視頻信號經(jīng)同軸電纜送到用戶。2023/1/345CableModem與傳統(tǒng)Modem在原理上基本相同，都是將數(shù)據(jù)調制成模擬信號在電纜的一個頻率范圍內傳輸，接收時再解調為數(shù)字信號。不同之處在于：CableModem是通過有線電視的某個傳輸頻帶而不是經(jīng)過電話線進行解調。2023/1/346另外，普通Modem所使用的電話線由用戶獨享，而CableModem屬于共享介質系統(tǒng)，其余空閑頻段仍可用于傳輸有線電視信號。2023/1/347HFC網(wǎng)結構分線盒光放大器光放大器頭端光纖節(jié)點1光纖節(jié)點2光纖節(jié)點nCableModemPCTV光纖干線部分用戶部分前端部分2023/1/348CableModem也類似于ADSL，提供非對稱的雙向信道，上行信道采用載波頻率范圍在5M—42MHz之間，由于該段易受家用電器噪聲干擾，因此采用抗干擾能力強的調制方式，可實現(xiàn)128K—10Mbps

的傳輸速率。2023/1/349下行信道載波頻率范圍在42M—750MHz之間，一般采用QPSK和QAM調制方式，可實現(xiàn)27M—36Mbps的傳輸速率。CableModem的特點：性能價格比高；非對稱專線連接、不受連接距離限制、平時不占用帶寬(只在下載和發(fā)送數(shù)據(jù)瞬間占用帶寬)、上網(wǎng)看電視兩不誤。2023/1/350每個有線電視的頻寬為8MHz，HFC網(wǎng)絡的頻寬為750M，所以整個頻寬可支持近90個頻道。在HFC網(wǎng)絡中，目前有大約33個頻道留給數(shù)據(jù)傳輸(550—750MHz范圍)，整個頻寬相當可觀。2023/1/3514．寬帶無線接入技術寬帶無線接入技術是基于Mpeg(活動圖像數(shù)字壓縮編碼)技術，為適應交互式多媒體業(yè)務和IP應用的一種雙向寬帶接入技術。寬帶無線接入網(wǎng)是由部分或全部采用無線電波傳輸媒介連接業(yè)務接入節(jié)點和用戶終端構成的。2023/1/352寬帶無線接入網(wǎng)提供的業(yè)務有電話、傳真和短信息服務，還將擴展到圖像和數(shù)據(jù)服務。無線接入網(wǎng)可分為固定無線接入網(wǎng)和移動無線接入網(wǎng)兩類。2023/1/353固定無線接入網(wǎng)是指從業(yè)務接入點到用戶終端部分或全部采用無線方式，為固定位置的用戶或僅在小范圍內移動的用戶提供服務。用戶終端主要有電話機、傳真機和計算機等，實現(xiàn)方式包括VSAT、一點多址微波系統(tǒng)和直播衛(wèi)星系統(tǒng)等。2023/1/354一種嶄新的固定無線寬帶接入技術是本地多點分配業(yè)務LMDS。大多數(shù)國家將27.5GHz--29.5GHz定為LMDS頻段。LMDS具有更高帶寬和雙向數(shù)據(jù)傳輸特點，可提供多種寬帶交互式數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務。2023/1/355移動無線接入網(wǎng)主要為行進中和位置不固定的用戶提供服務，用戶終端主要有手機、車載電話等。實現(xiàn)方式有全球移動通信系統(tǒng)GSM、衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)、無線尋呼和集群調度系統(tǒng)等。2023/1/356移動無線接入網(wǎng)包括蜂窩區(qū)移動電話網(wǎng)、無線尋呼網(wǎng)、無繩電話網(wǎng)、集群電話網(wǎng)、衛(wèi)星全球移動通信系統(tǒng)等。無線用戶環(huán)路目前正從模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)發(fā)展。2023/1/357無線接入網(wǎng)幾乎涉及無線傳輸?shù)乃屑夹g，如信源編碼、信道編碼、調制解調、放大與濾波、發(fā)射與接收、頻段與天線、差錯控制等。與有線網(wǎng)比，無線接入網(wǎng)具有建設周期短、維護費用小、抗自然災害能力強、可同時向用戶提供固定接入、移動接入和支持個人通信等優(yōu)點。2023/1/358寬帶無線接入網(wǎng)實現(xiàn)技術：主要有衛(wèi)星通信接入技術和無線微波擴頻接入技術。衛(wèi)星通信接入技術就是為全球移動用戶提供大跨度、大范圍、遠距離的漫游和機動靈活的移動接入服務。主要實現(xiàn)系統(tǒng)就是VSAT，最大傳輸速率不超過2Mbps。2023/1/359無線微波擴頻接入技術接入速率為64K—2Mbps，使用頻段為2.4M—2.4835MHz，該頻段屬于工業(yè)自由輻射頻段，是國內唯一不需無委會批準的自由頻段。所謂擴頻就是利用偽隨機碼對輸入信息進行擴展頻譜的編碼處理。2023/1/360移動通信系統(tǒng)的發(fā)展第一代(1G)：模擬移動通信系統(tǒng)只適用于傳輸語音第二代(2G)：全球移動通信系統(tǒng)GSM

可傳輸語音和數(shù)據(jù)2023/1/361第二代半(2.5G)：通用分組無線業(yè)務GPRS第三代(3G)：通用移動通信系統(tǒng)UMTS：可傳輸語音、數(shù)據(jù)、動態(tài)圖像等多媒體信息3G系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率最小為384Kbps，最高可達2Mbps。是目前較為普遍應用的ISDN傳輸速率的30倍。2023/1/3625.幾種寬帶接入技術的比較DSL技術的最大優(yōu)勢在于它可