現(xiàn)代通信技術(下)8用戶接入網(wǎng)課件

第八章用戶接入網(wǎng)1.1接入技術發(fā)展的最新趨勢隨著以IP為代表的數(shù)據(jù)業(yè)務的爆炸式增長,用戶對業(yè)務需求的多樣化,個人化,通信信息技術的不斷更新和成本的持續(xù)下降,以及通信市場的日益開放,整個電信網(wǎng)的發(fā)展演變呈現(xiàn)了一些新的態(tài)勢:

以美國為代表的發(fā)達國家的核心網(wǎng)正向超高速和大容量的方向發(fā)展,速率高達800Gb/t(80X10Gb/s)波分復用系統(tǒng)已投入使用；用戶駐地方面，樓院綜合布線系統(tǒng)和家庭綜合布線，智能化大樓正方興未艾．唯獨接入網(wǎng)因其建設的復雜性以及接入技術的眾多選擇性使得其發(fā)展顯得撲朔迷離，把握寬帶接入技術的發(fā)展的最新趨勢對已進入轉型期的我國接入網(wǎng)建設至關重要．18.1接入網(wǎng)概述

8.1.1接入網(wǎng)的引入當前的通信網(wǎng)還是以傳統(tǒng)的電信網(wǎng)為基礎,對應不同用戶的多條用戶環(huán)路組成樹狀結構的本地用戶網(wǎng)端局交接箱分線盒用戶用戶饋線(主干電纜)配線引入線典型的用戶環(huán)路結構（本地用戶網(wǎng)）2接入網(wǎng)的產生:由于受傳輸損耗、帶寬和噪聲等的影響，傳統(tǒng)的用戶環(huán)路結構已不能適應網(wǎng)絡發(fā)展和用戶業(yè)務的需要(數(shù)字化,寬帶化,靈活可靠,易于管理)接入網(wǎng)被稱為電信網(wǎng)的“最后一公里”，接入網(wǎng)發(fā)展緩慢直接影響了電信網(wǎng)提供業(yè)務的容量、質量、速度和網(wǎng)絡資源的開發(fā)利用，成為制約全網(wǎng)發(fā)展的瓶頸所在。接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢：數(shù)字化、IP化和寬帶化。一些新技術的引入使得用戶環(huán)路開始表現(xiàn)出交叉連接、復用、傳輸和管理等網(wǎng)絡特征。因此，ITU-T正式提出了用戶接入網(wǎng)（AN）的概念。3接入網(wǎng)的定義:接入網(wǎng)（AN）是由業(yè)務節(jié)點接口（SNI）和相關用戶網(wǎng)絡接口（UNI）之間的一系列傳送實體（例如線路和傳輸設施）組成的為傳送電信業(yè)務提供所需傳送承載能力的實施系統(tǒng)，可經(jīng)由Q3維護管理接口進行配置和管理。接入網(wǎng)作為一種公共設施，應能夠支持多種不同的業(yè)務類型，以滿足不同用戶的多樣化要求，也就是接入網(wǎng)應成為全業(yè)務網(wǎng)。接入網(wǎng)的接口:用戶網(wǎng)絡接口（UNI）：用戶與網(wǎng)絡之間的接口，位于接入網(wǎng)的用戶側。業(yè)務節(jié)點接口：AN和SN之間的接口，位于接入網(wǎng)的業(yè)務側，SNI是由交換機的用戶接口演變而來的，分為模擬接口（Z接口）和數(shù)字接口（V接口）兩大類。維護管理接口：電信管理網(wǎng)（TMN）與電信網(wǎng)各部分相連的標準接口是Q3接口。5接入網(wǎng)的特點與核心網(wǎng)相比，接入網(wǎng)主要具備以下特點：具備復用、交叉連接和傳輸功能一般不含交換功能。接入業(yè)務種類多，業(yè)務量密度低。網(wǎng)徑大小不一，成本與用戶有關。線路施工難度大，設備運行環(huán)境惡劣。網(wǎng)絡拓撲結構多樣，組網(wǎng)能力強大。68.1.3接入網(wǎng)的傳輸技術及分類有線接入網(wǎng)銅線接入技術數(shù)字線對增容高速率數(shù)字用戶線非對稱數(shù)字用戶線甚高速數(shù)字用戶線光纖接入技術光纖到路邊光纖到樓光纖到家混合光纖/同軸電纜接入技術無線接入網(wǎng)固定無線接入技術微波一點多址直播衛(wèi)星固定蜂窩固定無繩甚小型天線地球站多點多路分配業(yè)務本地多點分配業(yè)務移動接入技術蜂窩移動通信無繩電話集群調度綜合接入網(wǎng)

FTTC+HFC有線+無線7xDSL技術xDSL技術采用先進的數(shù)字信號自適應均衡技術、回波抵消技術和高效的編碼調制技術，在不同程度上提高了雙絞銅線對的傳輸能力，為用戶提供了一種低成本的綜合業(yè)務接入方式。其中x表示A/H/V/RA/S等多種不同的數(shù)據(jù)調制實現(xiàn)方式。9HDSLHDSL（高比特數(shù)字用戶線技術）在傳輸上采用了先進的數(shù)字信號自適應均衡技術和回波抵消技術，以消除線路中的近端串音、脈沖噪聲和因阻抗不匹配而引起的回聲，從而能夠在兩對或三對現(xiàn)有的雙絞線對上實現(xiàn)2Mbit/s或1.55Mbit/s（E1或T1）的全雙工數(shù)字傳輸業(yè)務，傳輸距離可達到3～5km。10HDSL關鍵技術:HDSL利用2B1Q或CAP編碼技術來提高調制效率,使線路上的碼元速率降低.第1位(符號位)第2位(幅度位)碼元相對值10+311+101-100-3表2B1Q碼編碼規(guī)則CAP編碼:采用無載波幅度相位調制方式,屬于帶通型傳輸碼,它的同相分量和相位正交分量有8個幅度,每個碼元含4比特信息,實現(xiàn)時將輸入碼流分成兩路,分別通過兩個幅度特性相同,相頻特性差90的數(shù)字濾波器,輸出相加就可得到.11ADSLADSL（非對稱數(shù)字用戶線技術）主要是針對因特網(wǎng)和視頻點播等業(yè)務的上下行不對稱性而提出的，通過采用數(shù)字信號自適應均衡技術、回波抵消技術和高效的編碼調制技術，ADSL可以在現(xiàn)有雙絞線對上實現(xiàn)9Mbit/s的下行信號傳輸和640kbit/s的上行信號傳輸，傳輸距離為3～4km。13ADSL的調制技術:采用多種如QAM、CAP和多音頻DMT調制技術，其中DMT是ADSL的標準線路編碼DMT:是一種正交頻分復用方式。其首先對數(shù)字信號IFFT變換，相當于把信號調制到多個正交載波上。這樣就把信號劃分為多個子帶，每個子帶4kHz，接收對其進行FFT變換即可恢復原信號.14ADSL接入示意圖15ADSLADSL的優(yōu)點是能夠充分利用現(xiàn)有銅線資源、能夠與普通電話業(yè)務共享銅線，系統(tǒng)初期投資較低，ADSL設備拆裝容易、靈活。缺點是帶寬速率較低，距離有限。技術不成熟，設備成本高，與模擬視頻不兼容，現(xiàn)有模擬電視機需有機頂盒進行數(shù)/模轉換。ADSL的主要用途是Internet接入，提供VOD業(yè)務、視訊業(yè)務、遠程醫(yī)療等，解決散居用戶的寬帶業(yè)務需要。17VDSLVDSL（甚高速數(shù)字用戶線技術）主要是配合光纖到路邊或光纖到大樓的接入方案。在其最后一段——光網(wǎng)絡單元（ONU）——到用戶端之間采用VDSL技術實現(xiàn)在雙絞銅線對上的高速信息傳輸。傳輸方面VDSL可運行于對稱或非對稱速率情況下，對稱速率情況下，每個方向最高速率是26Mbit/s，非對稱速率下，下行方向的最高速率是52Mbit/s。18VDSLVDSL是xDSL技術中速率最快的一種，但是VDSL的傳輸距離較短，一般只在幾百米以內。由于國內的一般小區(qū)在1km以內，因此，可以使用VDSL技術，普通居民小區(qū)能夠在一二個中心點內集中管理所有的接入設備，對網(wǎng)絡管理、設備維護有重要的意義。19光纖接入技術光纖接入技術的主要優(yōu)點在于：支持寬帶業(yè)務，有效解決接入網(wǎng)的瓶頸問題。傳輸距離長、質量高、可靠性好。其主要缺點在于：成本高。網(wǎng)管復雜。遠端供電困難。光纖接入網(wǎng)是接入網(wǎng)的發(fā)展方向。21光纖接入網(wǎng)OAN可分為:無源光網(wǎng)絡PON:成本相對較低,對業(yè)務透明,易于升級和管理.有源光網(wǎng)絡AON:傳輸距離容量大大增加,易于擴容,但是供電和維護困難交換機ONUONU銅纜電話FTTHONU銅纜引入線電話電話FTTCFTTBOLT光纜FP光纖接入網(wǎng)的參考配置22FTTH結構中，ONU放置在用戶家中，因此FTTH是全光網(wǎng)絡結構，用戶與業(yè)務節(jié)點間實現(xiàn)全光纜傳輸，為用戶提供最大可用帶寬，它是接入網(wǎng)的理想解決方案，但由于業(yè)務需求和經(jīng)濟成本等多方面因素，目前這一方案還不能為廣大用戶所接受。FTTC結構中，ONU放置在路邊的分線盒或者交接箱處，從ONU到用戶之間仍然采用雙絞銅線對，此方式適合于居住密度較高的住宅區(qū)，它是光纜與銅纜的混合系統(tǒng)，成本比FTTH低，是一種比較合適的提供寬帶業(yè)務的解決方案。FTTB結構中，ONU放置在用戶大樓內部，ONU和用戶之間通過樓內的垂直和水平布線系統(tǒng)（雙絞線和同軸電纜）相連。它實際上是FTTC的一種變形，其光纖線路更接近用戶。此方式特別適用于智能化辦公大樓，為其提供高速數(shù)據(jù)、電子商務和視頻會議等。231.

線路終端(OLT):作用是為光纖接入網(wǎng)提供網(wǎng)絡側與本地交換機之間的接口.任務是分離交換和非交換業(yè)務,管理來自ONU的信令和監(jiān)控信息,為其提供維護和支配功能.2.光分配網(wǎng)絡(ODN):作用完成OLT和ONU之間的光信號傳輸和功率匹配；由光纜、光纖接頭、活動連接器和光分路器等組成。3.光網(wǎng)絡單元(ONU):提供與ODN的光接口和與用戶側的電接口.提供適配的信令轉換功能,為來自不同用戶的各類信息提供復用功能.4.適配功能AF:為OLT和用戶設備提供適配功能25光纖/同軸電纜混合接入光纖/同軸電纜混合接入（HFC）是采用頻分復用方式，傳輸多種信號的混合接入網(wǎng)技術，是實現(xiàn)電信網(wǎng)與有線電視網(wǎng)聯(lián)合建設的有效途徑HFC方式的主干系統(tǒng)采用有源光纖接入，配線系統(tǒng)采用樹狀拓撲的同軸電纜接入。它實際上將現(xiàn)有光纖/同軸電纜混合組成的CATV網(wǎng)改造為雙向網(wǎng)絡，除了提供原有的模擬廣播電視業(yè)務外，利用頻分復用技術和電纜調制解調器（CableModem）實現(xiàn)話音、數(shù)據(jù)和交互式視頻等寬帶雙向業(yè)務的接入和應用。26光纖/同軸電纜混合接入HFC的主要優(yōu)點在于：HFC從傳統(tǒng)的CATV網(wǎng)發(fā)展而來，與用戶設備兼容性好。頻帶寬、成本低。支持各類數(shù)字和模擬業(yè)務。主要缺點在于：上行信道頻帶窄。難以保證數(shù)據(jù)業(yè)務的安全性。現(xiàn)有網(wǎng)絡中同軸電纜帶寬一般為450MHz左右，與HFC需要的750MHz差距較大，改造費用高。模擬傳輸方式不符合網(wǎng)絡數(shù)字化的趨勢。27UPS調制器1調制器2電光轉換光節(jié)點語音數(shù)字圖象模擬圖象遠端節(jié)點雙向線路延伸放大器路邊語音數(shù)字圖象模擬圖象解調器1解調器2解碼器HFC工作原理圖29P上行信道模擬有線電視(下行信道)數(shù)字圖象等(下行信道)其他雙向業(yè)務40455507501000f/MHz

ＨＦＣ頻率安排QAMAMVSB30無線接入技術無線接入技術是指從業(yè)務節(jié)點接口到用戶終端部分全部或部分采用無線方式，即利用衛(wèi)星、微波等傳輸手段向用戶提供各種業(yè)務的一種接入技術。它的主要優(yōu)點在于組網(wǎng)方便、使用靈活和成本較低。特別適合于用戶密度小、用戶分布廣的農村地區(qū)以及一些特殊地區(qū)。此外無線接入技術也是實現(xiàn)個人通信的重要一環(huán)。31與有線接入網(wǎng)相比，無線接入網(wǎng)具有如下主要特點：（1）建設周期短。（2）在通信距離較長時，采用無線接入鏈路具有較好的經(jīng)濟性。（3）抗災變能力強。（4）能同時向用戶提供固定接入和移動接入。無線接入技術32固定無線接入技術固定無線接入技術（FWA）主要是為固定位置的用戶和僅在小范圍區(qū)域內移動的用戶提供通信服務，目前我國規(guī)定的固定無線接入系統(tǒng)可以工作在450MHz、800/900MHz、1.8/1.9GHz和3GHz四個頻段。33固定無線接入技術按照無線傳輸技術在接入網(wǎng)中的應用位置，F(xiàn)WA主要由以下三種應用方式：全無線本地環(huán)路：從本地交換機到用戶端全部采用無線傳輸方式。如圖（b）所示。無線配引線/引入線本地環(huán)路：從本地交換機到分配電采用有線傳輸，再采用無線傳輸連接至用戶。如圖（c）所示。無線用戶線本地環(huán)路：這種環(huán)路的特點是，只將有線接入網(wǎng)中的用戶引入線用無線鏈路替代，如圖（d）所示。無線饋線/饋配線本地環(huán)路：從本地交換機到分配電采用無線傳輸，再采用光纜和銅纜等有線方式連接至用戶。如圖（e）所示34本地環(huán)路基本結構35采用無線方式采用有線方式饋線配線引入線應用方式一應用方式二應用方式三(交接箱)(分線盒)SWSWSWRSURT用戶駐地網(wǎng)固定用戶終端固定無線接入網(wǎng)應用方式圖36固定無線接入技術的分類窄帶固定無線接入：低速電路交換業(yè)務為特征，提供話音、低速數(shù)據(jù)、Modem以及ISDN等業(yè)務，速率小于等于64kbit/s。典型技術有微波一點多址、固定蜂窩技術和固定無繩技術。中寬帶固定無線接入技術：基于電路交換，64~2048kbit/s的接入速率。寬帶固定無線接入技術：