現(xiàn)代接入網(wǎng)技術(shù) 課件全套 賴小龍 第1-9章 接入網(wǎng)概述 - 廣域網(wǎng)接入技術(shù)

第1章接入網(wǎng)概述隨著通信和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，電信業(yè)務(wù)逐步向綜合化、數(shù)字化、智能化、寬帶化和個(gè)人化的方向發(fā)展，人們對電信業(yè)務(wù)多樣化的需求也在不斷增加。如何充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源增加業(yè)務(wù)類型、提高服務(wù)質(zhì)量，已日益成為電信專家和運(yùn)營商關(guān)注與研究的課題，“最后一公里”問題成為大家最關(guān)心的焦點(diǎn)問題之一。1.1接入網(wǎng)是什么1.1.1接入網(wǎng)的定義電信是指利用有線、無線的電磁系統(tǒng)或光電系統(tǒng)，對語音、文字、數(shù)據(jù)、圖像及其他形式的電信號進(jìn)行傳輸?shù)倪^程。電信網(wǎng)是由一定數(shù)量的節(jié)點(diǎn)和傳輸鏈路按照規(guī)定的協(xié)議，實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)或多點(diǎn)之間通信的網(wǎng)絡(luò)。可以將電信網(wǎng)劃分為公用電信網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)兩大類，其中用戶駐地網(wǎng)為用戶所有，故通常電信網(wǎng)僅指公用電信網(wǎng)部分。公用電信網(wǎng)按功能，可劃分為傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)和接入網(wǎng)三部分，交換網(wǎng)和傳輸網(wǎng)合在一起稱為核心網(wǎng)。電信網(wǎng)的基本組成如圖1-1所示。核心網(wǎng)主要負(fù)責(zé)連接的建立、信息的交換、鏈路的拆除和釋放，是整個(gè)電信網(wǎng)的核心部分。接入網(wǎng)主要完成將用戶接入核心網(wǎng)的任務(wù)。圖1-1電信網(wǎng)的基本組成1.1.2接入網(wǎng)的定界1995年7月，國際電信聯(lián)盟（ITU）通過了關(guān)于接入網(wǎng)框架結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)G.902建議，其對接入網(wǎng)的定義是：接入網(wǎng)由業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口（SNI）和用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）之間的一系列傳送實(shí)體（如線路設(shè)施和傳輸設(shè)施）組成，為供給電信業(yè)務(wù)而提供所需的傳送承載能力，可通過Q3管理接口進(jìn)行配置和管理。接入網(wǎng)所覆蓋的范圍可由三種接口來定界：網(wǎng)絡(luò)側(cè)經(jīng)由SNI與業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)連接；用戶側(cè)經(jīng)由UNI與用戶駐地網(wǎng)連接；管理側(cè)則經(jīng)Q3管理接口與電信管理網(wǎng)連接。

圖1-2接入網(wǎng)的定界業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)（SN）是能夠獨(dú)立提供某種業(yè)務(wù)的實(shí)體（設(shè)備或模塊），是一種可以接入各種交換型或非交換型電信業(yè)務(wù)的網(wǎng)元。SNI是接入網(wǎng)和業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)之間的接口，可分為支持單一接入的SNI和支持綜合接入的SNI。UNI是接入網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)之間的接口，它能夠支持目前網(wǎng)絡(luò)所能提供的各種接入類型和業(yè)務(wù)，接入網(wǎng)的發(fā)展應(yīng)當(dāng)支持當(dāng)前所有的接入類型和業(yè)務(wù)。Q3管理接口是電信管理網(wǎng)與電信網(wǎng)各部分相連的標(biāo)準(zhǔn)接口。作為電信網(wǎng)的一部分，接入網(wǎng)的管理也必須符合電信管理網(wǎng)的策略。1.1.3接入網(wǎng)的功能結(jié)構(gòu)接入網(wǎng)有5種基本功能，即用戶接口功能（UPF）、核心功能（CF）、傳送功能（TF）、業(yè)務(wù)接口功能（SPF）、接入網(wǎng)系統(tǒng)管理功能（AN-SMF）。接入網(wǎng)的功能結(jié)構(gòu)圖如圖1-4所示。

圖1-4接入網(wǎng)的功能結(jié)構(gòu)圖1．用戶接口功能（UPF）將特定的UNI要求與核心功能和管理功能相適配，具體功能有：（1）終結(jié)UNI功能；（2）A/D轉(zhuǎn)換和信令轉(zhuǎn)換功能；（3）UNI的激活/去激活功能；（4）處理UNI承載通路及容量功能；（5）UNI的測試和UPF的維護(hù)功能、管理及控制功能。2．核心功能（CF）將各個(gè)用戶接口承載要求或業(yè)務(wù)接口承載要求適配到公共傳送承載體之中，包括對協(xié)議承載通路的適配和復(fù)用處理。核心功能可以分布在整個(gè)接入網(wǎng)內(nèi)，具體功能有：（1）接入承載通路的處理功能；（2）承載通路的集中功能；（3）信令和分組信息的復(fù)用功能；（4）ATM傳送承載通路的電路模擬功能；3．傳送功能（TF）為接入網(wǎng)中不同位置的公共承載通路提供傳輸通道，并進(jìn)行所用傳輸介質(zhì)的適配，具體功能有：（1）復(fù)用功能；（2）交叉連接功能（包括疏導(dǎo)和配置）；（3）管理功能；（4）物理介質(zhì)功能。4．業(yè)務(wù)接口功能（SPF）將特定SNI規(guī)定的要求與公共承載通路相適配，以使用核心功能進(jìn)行處理，并選擇有關(guān)信息，以便在AN系統(tǒng)中進(jìn)行處理，具體功能有：（1）終結(jié)SNI功能；（2）將承載要求、時(shí)限管理和操作運(yùn)行及時(shí)映射進(jìn)核心功能；（3）特定SNI所需要的協(xié)議映射功能；（4）SNI的測試和SPF的維護(hù)功能。5．接入網(wǎng)系統(tǒng)管理功能（AN-SMF）對UPF、SPF、CF和TF功能進(jìn)行管理，進(jìn)而通過UNI與SNI來協(xié)調(diào)用戶終端和業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)的操作，具體功能有：（1）配置和控制功能；（2）業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)功能；（3）故障檢測與指示功能；（4）用戶信息和性能數(shù)據(jù)的采集功能；（5）安全控制功能；（6）通過SNI協(xié)調(diào)UPF和SN的時(shí)限管理與運(yùn)行要求功能；（7）資源管理功能。1.1.4接入網(wǎng)的特點(diǎn)（1）接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化大、網(wǎng)徑大小不一。接入網(wǎng)用戶類型復(fù)雜，結(jié)構(gòu)變化大，規(guī)模小，由于各用戶所在位置不同，因此接入網(wǎng)的網(wǎng)徑大小不一。（2）接入網(wǎng)支持各種不同的業(yè)務(wù)。（3）接入網(wǎng)技術(shù)的可選擇性大、組網(wǎng)靈活。（4）接入網(wǎng)成本與用戶有關(guān)、與業(yè)務(wù)量無關(guān)。1.2接入網(wǎng)的發(fā)展接入網(wǎng)的概念是由英國電信于1975年首先提出的，并且在1976年開始進(jìn)行接入網(wǎng)組網(wǎng)的可行性試驗(yàn)，1977年在蘇格蘭和倫敦地區(qū)進(jìn)行了較大規(guī)模的推廣應(yīng)用，1978年正式提出了接入網(wǎng)組網(wǎng)的概念。ITU參與了英國電信的前期工作，于1979年開始著手制定接入網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。1995年11月，第一個(gè)接入網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)G.902建議出臺，接入網(wǎng)首次作為一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了，它是基于電信網(wǎng)的接入網(wǎng)。同時(shí)，為了打破交換機(jī)廠家的壟斷，ITU強(qiáng)制推出了接入網(wǎng)的規(guī)范，推動(dòng)了接入網(wǎng)的發(fā)展。2000年11月，第二個(gè)接入網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)Y.1231建議出臺，它基于的是IP網(wǎng)的接入網(wǎng)，符合Internet迅猛發(fā)展的潮流，揭開了IP接入網(wǎng)迅速發(fā)展的序幕，ADSL、CableMODEM和以太網(wǎng)接入技術(shù)等新興技術(shù)也逐漸流行。2003年前后，光纖的成本大大降低，而且光纖通信的質(zhì)量和傳輸容量大大地超越了銅線，F(xiàn)TTx的接入方式開始普及。按照工業(yè)和信息化部在“寬帶中國2013專項(xiàng)行動(dòng)”中提供的數(shù)據(jù)，2012年我國光纖到戶（FTTH）覆蓋家庭新增4900萬戶，累計(jì)達(dá)到9400萬戶；固定寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入用戶新增2510萬戶，累計(jì)達(dá)到1.75億戶；使用4Mbit/s及以上接入帶寬的用戶占比提高了23%，已超過了63%；全國單位帶寬平均資費(fèi)水平同比下降超過30%，寬帶性價(jià)比有效提升。2016年5月底，全國FTTH覆蓋家庭規(guī)模達(dá)到70?400萬戶，其中全國主導(dǎo)運(yùn)營企業(yè)FTTH覆蓋家庭平均比例已接近90%，部分省市（如江蘇、天津）已覆蓋接近100%的家庭。2016年在主導(dǎo)業(yè)務(wù)區(qū)，中國電信（中國電信集團(tuán)有限公司）與中國聯(lián)通（中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司）為保持自身在寬帶市場中的優(yōu)勢，通過合作等方式對城市老舊小區(qū)和重點(diǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)繼續(xù)加大FTTH網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的改造力度，中國移動(dòng)（中國移動(dòng)通信集團(tuán)公司）在固定寬帶市場持續(xù)發(fā)力。同時(shí)，農(nóng)村地區(qū)寬帶提速也在積極推進(jìn)，目前在農(nóng)村地區(qū)開展光纖到戶建設(shè)也逐步成為共識。截至2016年5月底，全國行政村的光纖通達(dá)比例超過80%，寬帶接入能力超過12Mbit/s的行政村比例超過50%，農(nóng)村地區(qū)FTTH端口占FTTH總端口的比例達(dá)到31.6%，其中山東省和浙江省的占比已經(jīng)超過45%。未來我國接入網(wǎng)的發(fā)展方向主要表現(xiàn)在以下方面。（1）寬帶接入是接入網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。（2）寬帶接入基于IP是大趨勢。（3）未來接入網(wǎng)必定是全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)。（4）分階段、有步驟地向FTTH/FTTO演進(jìn)，是接入網(wǎng)切實(shí)可行的發(fā)展方向。（5）接入網(wǎng)對多種因素敏感，還沒有一種絕對主導(dǎo)的技術(shù)。1.3接入網(wǎng)的分類1.3.1按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類接入網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)指的是機(jī)線設(shè)備的集合排列形狀，它反映了物理上的連接性。當(dāng)前，接入網(wǎng)中常見的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有星狀網(wǎng)、環(huán)狀網(wǎng)、總線狀網(wǎng)和樹狀網(wǎng)等，如圖1-5所示。在實(shí)際應(yīng)用中還可以將以上各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行組合，形成其他形式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。接入網(wǎng)的成本在很大程度上受拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的影響，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與接入網(wǎng)的效能、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和提供的業(yè)務(wù)直接相關(guān)。下面分別介紹有線接入網(wǎng)絡(luò)和無線接入網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。圖1-5接入網(wǎng)按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類（1）銅線接入網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)銅線接入網(wǎng)主要是指基于固定電話網(wǎng)的用戶數(shù)字線（xDSL）接入網(wǎng)，其復(fù)用系數(shù)小。所采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與固定電話網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相似，除用戶駐地網(wǎng)（CPN）外，都以網(wǎng)狀、星狀和復(fù)合狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為主。（2）光纖接入網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)光纖接入網(wǎng)所采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)考慮光纖的特點(diǎn)，其復(fù)用系數(shù)大，成本較低，以總線狀、星狀、環(huán)狀、樹狀為基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在實(shí)際工作中還可采用網(wǎng)狀、雙星狀、雙環(huán)狀等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。（3）HFC接入網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)HFC接入網(wǎng)是指基于有線電視（CATV）的接入網(wǎng)，所采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以樹狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為主。（4）無線接入網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無線接入網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通常分為兩類：無中心拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和有中心拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在無中心拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，一般所有站點(diǎn)都使用公共的無線廣播信道，并采用相同的協(xié)議征用無線信道，任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間都可以直接進(jìn)行通信。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是組網(wǎng)簡單、成本低、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性好；缺點(diǎn)是當(dāng)站點(diǎn)增多時(shí)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量會(huì)下降，網(wǎng)絡(luò)的布局受到限制。無中心拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適用于用戶數(shù)較少的情況。在有中心拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中需要設(shè)立中心站點(diǎn)，所有站點(diǎn)對網(wǎng)絡(luò)的訪問均受其控制。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)站點(diǎn)增多時(shí)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量不會(huì)急劇下降，網(wǎng)絡(luò)的布局受限小，擴(kuò)容方便；缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性差，一旦中心站點(diǎn)出現(xiàn)故障，網(wǎng)絡(luò)就會(huì)陷入癱瘓，并且中心站點(diǎn)的引入增大了網(wǎng)絡(luò)成本。1.3.2按傳輸介質(zhì)分類在整個(gè)通信網(wǎng)中，接入網(wǎng)屬于通信網(wǎng)的末端，直接與用戶連接。根據(jù)所采用的傳輸介質(zhì)，接入網(wǎng)可以分為有線接入網(wǎng)和無線接入網(wǎng)，如圖1-6所示。有線傳輸介質(zhì)是指在兩個(gè)通信設(shè)備之間的物理連接部分，它能將信號從一方傳輸?shù)搅硪环?。有線傳輸介質(zhì)主要有雙絞線、同軸電纜和光纖，其中，雙絞線和同軸電纜傳輸電信號，光纖傳輸光信號。圖1-6接入網(wǎng)按傳輸介質(zhì)分類無線傳輸介質(zhì)是指自由空間。利用無線電波在自由空間中的傳播可以實(shí)現(xiàn)多種無線通信。電磁波根據(jù)頻率的不同，可分為無線電波、微波、紅外線和激光等，信息被加載到不同頻率的無線電波上進(jìn)行傳輸。無線接入網(wǎng)根據(jù)通信終端的狀態(tài)，可分為移動(dòng)無線接入網(wǎng)和固定無線接入網(wǎng)。固定無線接入網(wǎng)主要為固定位置的用戶或僅在小區(qū)內(nèi)移動(dòng)的用戶提供服務(wù)，主要包括衛(wèi)星直播系統(tǒng)、多路多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)、本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)、無線局域網(wǎng)（WLAN）、全球微波接入互操作性（WiMAX）等。移動(dòng)接入網(wǎng)主要為移動(dòng)用戶提供各種電信業(yè)務(wù)，包括蜂窩移動(dòng)通信、衛(wèi)星移動(dòng)通信和WiMAX等。1.3.3按傳輸信號的形式分類按傳輸信號的形式分類，接入網(wǎng)可以分為數(shù)字接入網(wǎng)和模擬接入網(wǎng)。（1）數(shù)字接入網(wǎng)：接入網(wǎng)中傳輸?shù)氖菙?shù)字信號，如HDSL、光纖接入網(wǎng)、以太網(wǎng)接入等。（2）模擬接入網(wǎng)：接入網(wǎng)中傳輸?shù)氖悄M信號，如ADSL等。1.3.4按接入業(yè)務(wù)的速率分類按接入業(yè)務(wù)的速率分類，接入網(wǎng)可以分為窄帶接入網(wǎng)和寬帶接入網(wǎng)。按接入業(yè)務(wù)的速率分類，接入網(wǎng)可以分為窄帶接入網(wǎng)和寬帶接入網(wǎng)。不同時(shí)期、不同國家、不同行業(yè)有不同的定義，寬帶與窄帶的一般劃分標(biāo)準(zhǔn)是用戶網(wǎng)絡(luò)接口上的速率。早些年將用戶網(wǎng)絡(luò)接口上的最高接入速率超過2Mbit/s的用戶接入稱為寬帶接入。接入速率的高低是區(qū)分窄帶與寬帶的一個(gè)因素，窄帶接入網(wǎng)與寬帶接入網(wǎng)更本質(zhì)的區(qū)別是信息的傳輸方式不同。窄帶接入網(wǎng)基于電路方式傳輸業(yè)務(wù)，適用于對語音等帶寬固定、對QoS要求比較高的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的傳輸，而對以IP為主流的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持能力較差。接入網(wǎng)支持的窄帶業(yè)務(wù)主要有普通電話業(yè)務(wù)、模擬租用線業(yè)務(wù)、ISDN基本速率和基群速率業(yè)務(wù)、低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，以及N×64kbit/s數(shù)據(jù)租用業(yè)務(wù)等。寬帶接入網(wǎng)則以分組傳輸方式為基礎(chǔ)，這些分組可以是ATM信元、IP數(shù)據(jù)包、幀中繼幀或以太網(wǎng)幀等，寬帶接入網(wǎng)適合用來解決數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入問題。接入網(wǎng)支持的寬帶業(yè)務(wù)主要有高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、VOD業(yè)務(wù)、數(shù)字電視分配業(yè)務(wù)、交互式圖像業(yè)務(wù)、多媒體業(yè)務(wù)、遠(yuǎn)程醫(yī)療業(yè)務(wù)、遠(yuǎn)程教育業(yè)務(wù)等。1.3.5按接入技術(shù)分類1．銅線接入技術(shù)2．以太網(wǎng)接入技術(shù)3．HFC接入技術(shù)4．光纖接入技術(shù)5．無線接入技術(shù)1．銅線接入技術(shù)按帶寬的不同，銅線接入技術(shù)可分為銅線窄帶接入技術(shù)和銅線寬帶接入技術(shù)。銅線窄帶接入技術(shù)包括PSTN撥號接入技術(shù)、ISDN撥號接入技術(shù)和DDN接入技術(shù)。銅線寬帶接入技術(shù)也稱為xDSL接入技術(shù)，是指采用不同的調(diào)制方式將數(shù)據(jù)信息送到普通電話銅線上實(shí)現(xiàn)高速傳輸?shù)募夹g(shù)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與電話業(yè)務(wù)共享同一條電話線，采用頻分復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和語音的同時(shí)傳輸，充分利用埋在地下的銅線資源實(shí)現(xiàn)寬帶接入，具體接入結(jié)構(gòu)如圖1-7所示。xDSL接入技術(shù)是對多種用戶線高速接入技術(shù)的統(tǒng)稱，包括ADSL、HDSL、VDSL、SDSL、RDSL等，其中應(yīng)用較廣的是ADSL。圖1-7xDSL接入結(jié)構(gòu)xDSL技術(shù)在同一條銅線上分別傳輸數(shù)據(jù)和語音信號，充分使用現(xiàn)有銅線網(wǎng)絡(luò)設(shè)施提供可視電話、多媒體檢索、LAN互聯(lián)、Internet接入等業(yè)務(wù)。xDSL作為由窄帶接入網(wǎng)到寬帶接入網(wǎng)過渡的主流技術(shù)，在我國電信發(fā)展史上具有重要的作用，但其在應(yīng)用上也存在諸多問題。（1）經(jīng)濟(jì)性差。造價(jià)較高，與新建無源光纖點(diǎn)對多點(diǎn)復(fù)用相比，已無優(yōu)勢可言。（2）實(shí)用線路質(zhì)量難以適應(yīng)xDSL的高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。線路傳輸帶寬不足，不能實(shí)現(xiàn)高速視頻。（3）xDSL的驅(qū)動(dòng)功率較大，線間串?dāng)_較大，對其他低頻通信設(shè)備會(huì)造成干擾。2．以太網(wǎng)接入技術(shù)以太網(wǎng)接入技術(shù)是一種較實(shí)用的寬帶接入技術(shù)。以太網(wǎng)接入技術(shù)自1990年開始發(fā)展，目前已經(jīng)非常成熟。據(jù)統(tǒng)計(jì)，以太網(wǎng)的端口數(shù)約為所有網(wǎng)絡(luò)端口數(shù)的85%。傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)不屬于接入網(wǎng)范疇，而屬于用戶駐地網(wǎng)領(lǐng)域，然而其應(yīng)用領(lǐng)域正在向包括接入網(wǎng)在內(nèi)的其他公共網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)展。利用以太網(wǎng)作為接入手段的主要原因如下：（1）以太網(wǎng)有巨大的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和長期應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)知識；（2）目前所有流行的操作系統(tǒng)和應(yīng)用都與以太網(wǎng)兼容；（3）性價(jià)比高、可擴(kuò)展性強(qiáng)、可靠性高、容易安裝和開通；（4）以太網(wǎng)接入方式與IP網(wǎng)是最佳匹配。3．HFC接入技術(shù)HFC（HybirdFiber-opticCable，混合光纖同軸電纜）接入網(wǎng)是一種綜合應(yīng)用模擬和數(shù)字傳輸技術(shù)、同軸電纜和光纜技術(shù)、射頻技術(shù)的高度分布式智能型接入網(wǎng)絡(luò)，是通信網(wǎng)和有線電視（CATV）網(wǎng)相結(jié)合的產(chǎn)物，可以提供有線電視、寬帶數(shù)據(jù)、電話等多種業(yè)務(wù)的接入。HFC接入網(wǎng)的干線部分以光纖為傳輸介質(zhì)，配線網(wǎng)部分保留原有的樹狀?分支狀同軸電纜網(wǎng)。HFC接入網(wǎng)模擬頻分復(fù)用信道，其信號調(diào)制方式與光纖CATV網(wǎng)兼容，一般為殘留邊帶調(diào)幅（VSB-AM）方式。HFC接入網(wǎng)在原有的有線電視系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，引入CableMODEM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)的接入。CableMODEM的通信和普通MODEM一樣，是數(shù)據(jù)信號在模擬信道上交互傳輸?shù)倪^程，其前端設(shè)備為電纜調(diào)制解調(diào)器（CMTS），用于管理和控制CableMODEM，用戶側(cè)設(shè)備為CM（CableMODEM）。圖1-8HFC接入網(wǎng)的結(jié)構(gòu)4．光纖接入技術(shù)接入網(wǎng)已由銅線接入發(fā)展為光纖接入，即所謂的“光進(jìn)銅退”，前面介紹的xDSL技術(shù)、HFC技術(shù)大多用到了銅線，在一定時(shí)期內(nèi)可以滿足一部分寬帶接入的需求，但這些都是過渡技術(shù)。以光纖為傳輸介質(zhì)的光纖接入技術(shù)具有容量大、衰減小、傳輸距離遠(yuǎn)、防干擾能力強(qiáng)、保密性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，且其建設(shè)成本也相對較低，因此，光纖接入成為當(dāng)前寬帶接入的主流技術(shù)。光纖接入網(wǎng)可分為兩大主流技術(shù)網(wǎng)絡(luò)：有源光網(wǎng)絡(luò)（ActiveOpticNetwork，AON）和無源光網(wǎng)絡(luò)（PassiveOpticNetwork，PON）。二者的區(qū)別主要是網(wǎng)絡(luò)中是否含有有源電子設(shè)備。PON具有成本低、對業(yè)務(wù)透明、易于升級和易于維護(hù)管理的優(yōu)勢，近年來發(fā)展得十分迅猛?；赑ON技術(shù)的寬帶接入網(wǎng)根據(jù)光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）的位置可分為多種應(yīng)用類型，有FTTC（光纖到路邊）、FTTB（光纖到大樓）、FTTH（光纖到戶）等幾種形式，因此光纖接入網(wǎng)又稱為FTTx接入網(wǎng)。從該圖可看出，一個(gè)光纖接入網(wǎng)主要由光線路終端（OLT）、光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）、光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）、適配功能模塊（AF）組成。其中，OLT主要用于提供骨干網(wǎng)與配線網(wǎng)之間的接口；ODN位于OLT和ONU之間，用于完成光信號功率的分配；ONU位于ODN和用戶之間，ONU的網(wǎng)絡(luò)具有光接口，而用戶側(cè)為電接口，因此需要具有光/電轉(zhuǎn)換功能，并能實(shí)現(xiàn)對各種電信號的處理與維護(hù)。適配功能模塊主要為ONU和用戶設(shè)備提供適配功能。5．無線接入技術(shù)隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，在敷設(shè)最后一段用戶線時(shí)通常會(huì)面臨一系列的難題：銅線和雙絞線的長度在4～5km時(shí)會(huì)出現(xiàn)高環(huán)阻問題，通信質(zhì)量難以保證，在山區(qū)、島嶼、城市用戶密度較大而管線緊張的地區(qū)架設(shè)用戶線困難且耗時(shí)、費(fèi)力、成本高。為了解決這個(gè)所謂的“最后一公里”問題，達(dá)到快速安裝、價(jià)格低廉的目的，無線接入技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生。無線接入網(wǎng)是指從業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口到用戶終端全部或部分采用無線方式，即利用衛(wèi)星、微波及超短波等向用戶提供各種電信業(yè)務(wù)的接入系統(tǒng)。無線接入網(wǎng)又可分為固定無線接入網(wǎng)和移動(dòng)無線接入網(wǎng)。習(xí)題1．畫圖并說明按照網(wǎng)絡(luò)功能劃分時(shí)的電信網(wǎng)的基本組成。答：公用電信網(wǎng)按網(wǎng)絡(luò)功能，可劃分為傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)和接入網(wǎng)三部分習(xí)題

2．接入網(wǎng)是如何定義的？有哪些接口？答：接入網(wǎng)由業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口（SNI）和用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）之間的一系列傳送實(shí)體（如線路設(shè)施和傳輸設(shè)施）組成，為供給電信業(yè)務(wù)而提供所需的傳送承載能力，可通過Q3管理接口進(jìn)行配置和管理。由SNI、UNI和Q3管理接口所包圍的范圍為接入網(wǎng)習(xí)題

3．常用的接入技術(shù)有哪些？答：接入網(wǎng)包括銅線接入技術(shù)、以太網(wǎng)接入技術(shù)、HFC接入技術(shù)、光纖接入技術(shù)、無線接入技術(shù)等習(xí)題

4．簡述未來我國接入網(wǎng)的發(fā)展方向。答：未來我國接入網(wǎng)的發(fā)展方向主要表現(xiàn)在以下方面。（1）寬帶接入是接入網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。（2）寬帶接入基于IP是大趨勢。（3）未來接入網(wǎng)必定是全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)。（4）分階段、有步驟地向FTTH/FTTO演進(jìn)，是接入網(wǎng)切實(shí)可行的發(fā)展方向。（5）接入網(wǎng)對多種因素敏感，還沒有一種絕對主導(dǎo)的技術(shù)。習(xí)題

5．走訪固網(wǎng)運(yùn)營商，了解固網(wǎng)運(yùn)營商面臨哪些挑戰(zhàn)。面對這些挑戰(zhàn)，簡要說明解決問題的對策或技術(shù)方案。答：略6．查找相關(guān)資料，調(diào)查目前主要應(yīng)用的寬帶接入技術(shù)，比較各種寬帶接入技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，完成一篇《寬帶接入技術(shù)綜述》文章。答：略現(xiàn)代接入網(wǎng)技術(shù)第2章接入網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)第2章接入網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)接入網(wǎng)總體標(biāo)準(zhǔn)——G.902建議IP接入網(wǎng)總體標(biāo)準(zhǔn)——Y.1231建議相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)1995年11月2日，國際電信聯(lián)盟（InternationTelecommunicationUnion,IUT）發(fā)布了接入網(wǎng)的第一個(gè)總體標(biāo)準(zhǔn)——G.902建議。G.902建議的重點(diǎn)內(nèi)容包括：強(qiáng)調(diào)接入網(wǎng)的功能，從功能角度定義接入網(wǎng)，并說明接入網(wǎng)對傳輸介質(zhì)層的功能性需求；規(guī)定并描述了接入網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)，以及與總體結(jié)構(gòu)相關(guān)的業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)、接入網(wǎng)支持的接入類型、傳送承載能力及對其與業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)有關(guān)的管理概念和管理需求、接入的運(yùn)行和控制。

2.1.1G.902建議概述G.902建議的目的G.902建議的目的是為進(jìn)一步的相關(guān)工作提供框架。進(jìn)一步的相關(guān)工作包括業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)和業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口、用戶網(wǎng)絡(luò)接口、接入網(wǎng)內(nèi)部接口、接入類型、接入承載能力需求的定義及具體的接入網(wǎng)等。G.902建議在很大程度上受到傳統(tǒng)電信技術(shù)的影響，其定義的接入網(wǎng)特別是接入網(wǎng)的功能體系、接入類型、接口規(guī)范等，更多地適用于電信網(wǎng)絡(luò)。因此，當(dāng)關(guān)于IP接入網(wǎng)的總體標(biāo)準(zhǔn)Y.1231建議問世以后，人們有時(shí)將G.902建議稱為“電信接入網(wǎng)總體標(biāo)準(zhǔn)”。G.902建議中的接入網(wǎng)定義如下。接入網(wǎng)（AN）是由一系列實(shí)體（如線纜裝置、傳輸設(shè)備等）組成的，在一個(gè)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口（SNI）和每個(gè)與之相關(guān)聯(lián)的用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）之間提供電信業(yè)務(wù)所需的傳輸能力。接入網(wǎng)可以經(jīng)由Q3管理接口進(jìn)行配置和管理。對接入網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)的UNI和SNI的類型與數(shù)量在原則上沒有限制。接入網(wǎng)不解釋用戶信令。

2.1.2接入網(wǎng)的基本定義2.1.3接入網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和定界

接入網(wǎng)（AN）是由一系列實(shí)體（如線纜裝置、傳輸設(shè)備等）組成的，在一個(gè)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口（SNI）和每個(gè)與之相關(guān)聯(lián)的用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）之間提供電信業(yè)務(wù)所需的傳輸能力。接入網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和定界一個(gè)AN可以與多個(gè)SN相連，這樣一個(gè)AN既可以接入多個(gè)分別支持特定業(yè)務(wù)的SN，又可以接入多個(gè)支持相同業(yè)務(wù)的SN。必須注意：UNI與SN的關(guān)聯(lián)是靜態(tài)的，即關(guān)聯(lián)的確立是通過與相關(guān)SN的協(xié)調(diào)指配功能來完成的，對SN接入承載能力的分配也是通過協(xié)調(diào)指配功能來完成的。接入網(wǎng)定界的方法是一種“黑箱理論”的定義方法，這種方法通過指出一個(gè)系統(tǒng)與所有外部系統(tǒng)的關(guān)系來定義此系統(tǒng)。這在系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不夠明確或系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜或可能變化過大時(shí)，是一種重要的方法，2.1.4接入網(wǎng)的接口接入網(wǎng)有三種主要接口，即用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）、業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口（SNI）和Q3管理接口。由于這三種接口的定義都有傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，在IP接入網(wǎng)中另有相應(yīng)的定義用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口（SNI）Q3管理接口UNI是用戶與網(wǎng)絡(luò)之間的接口，用戶終端通過UNI連接到AN。UNI進(jìn)一步分為單個(gè)UNI和共享UNI。單個(gè)UNI包括PSTN和ISDN中各種類型的UNI。SNI是AN與SN之間的接口，是SN通過AN向用戶提供電信業(yè)務(wù)的接口。SN有多種類型，包括特定業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)和模塊化業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)等。AN需要標(biāo)準(zhǔn)化Q3管理接口，以便電信管理網(wǎng)TMN通過Q3管理接口對AN進(jìn)行配置和管理。2.1.5管理、控制和操作G.902建議規(guī)定了AN所要求的管理結(jié)構(gòu)和AN的管理功能。網(wǎng)絡(luò)的可靠運(yùn)行是運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)的基本要求，也是接入網(wǎng)的運(yùn)行需要。因此，對接入網(wǎng)功能進(jìn)行控制和監(jiān)視是AN的必備操作。此外，接入網(wǎng)系統(tǒng)管理功能還包括通常的配置管理、故障管理、性能管理和安全管理。配置管理功能包括設(shè)備管理和軟件管理。設(shè)備管理必須連續(xù)監(jiān)視AN的邏輯表示和具體實(shí)現(xiàn)之間的映射，包括對現(xiàn)場可代替單元的管理。對于這些部件，均可以實(shí)行配置管理、故障管理和性能管理。軟件管理包括軟件下載、版本管理、軟件故障檢測和恢復(fù)機(jī)制。根據(jù)對網(wǎng)管動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間的實(shí)時(shí)性要求，AN的管理功能可以分為即時(shí)（TimeCritical）管理功能和非即時(shí)（Non-timeCritical）管理功能兩大類。即時(shí)管理功能（如由接入網(wǎng)內(nèi)部故障導(dǎo)致的用戶端口阻塞）要求與SN實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)，由AN和SN的系統(tǒng)管理功能通過SNI通信來完成。非即時(shí)管理功能（如接口和用戶端口的指配）則只需要SNI兩側(cè)（AN與SN的系統(tǒng)管理功能）通過Q3管理接口協(xié)調(diào)工作。值得注意的是，ISO/OSI著名的5大管理域是配置管理、故障管理、性能管理、安全管理和記賬管理，而G.902建議中的接入網(wǎng)網(wǎng)管功能基本取消了記賬功能。此外，AN只能通過Q3管理接口接受TMN的管理而沒有給SNMP網(wǎng)管預(yù)留地位，這也是G.902建議的缺點(diǎn)。2.2IP接入網(wǎng)總體標(biāo)準(zhǔn)——Y.1231建議

2.2.1IP接入網(wǎng)系列標(biāo)準(zhǔn)概述Y.1231建議是IP接入網(wǎng)的總體標(biāo)準(zhǔn)，這是在IP技術(shù)潮流推動(dòng)下通信技術(shù)界的重要發(fā)展。Y.1231建議不僅對IP接入網(wǎng)具有指導(dǎo)性意義，對電信網(wǎng)絡(luò)的IP化具有強(qiáng)烈的推動(dòng)作用，而且對一般接入網(wǎng)的總體結(jié)構(gòu)也有重要影響。

2.2.2ITUY系列建議與GII20世紀(jì)90年代末，互聯(lián)網(wǎng)在全球取得了巨大的成功，全球都開始討論NII（NationalInformationInfrastructure，國家信息基礎(chǔ)設(shè)施）和GII（GlobalInformationInfrastructure，全球信息基礎(chǔ)設(shè)施）。ITU預(yù)見到IP技術(shù)在未來通信領(lǐng)域?qū)?huì)起到重要作用，甚至是革命性作用，因此，自1999年開始進(jìn)行了全面的重心遷移，ITU-T各研究組開始了基于IP技術(shù)的一系列標(biāo)準(zhǔn)的研究。ITU-T成立了“多協(xié)議和IP網(wǎng)絡(luò)及其互通研究組”的SG13，開始研究IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，以及基于IP技術(shù)的電信傳統(tǒng)業(yè)務(wù)發(fā)展策略等。經(jīng)過大量的研究，SG13提出了Y系列建議，定義了“基于IP的全球信息基礎(chǔ)設(shè)施GII”。隨后IP技術(shù)用于電信網(wǎng)絡(luò)的勢頭越來越猛。在ITUY系列建議中，重要的建議如下Y.1001建議是“IP框架結(jié)構(gòu)——電信網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合的框架結(jié)構(gòu)”。它是Y系列中最基本的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。Y.1241建議是“利用IP傳輸能力來支持基于IP的業(yè)務(wù)”，它定義了專用網(wǎng)和公用網(wǎng)環(huán)境中不同的IP傳輸能力所支持的不同IP業(yè)務(wù)。該建議把IP業(yè)務(wù)定義為由業(yè)務(wù)平面利用IP傳輸能力向終端用戶提供的業(yè)務(wù)。該建議還把IP業(yè)務(wù)分成了5大類，并對各類IP業(yè)務(wù)的通信配置和性能保證屬性進(jìn)行了描述。在ITUY系列建議中，重要的建議如下Y.1401建議提出“與IP網(wǎng)絡(luò)互通的一般要求”，它主要規(guī)定了IP網(wǎng)絡(luò)和非IP網(wǎng)絡(luò)互通時(shí)的框架結(jié)構(gòu)。該建議將IP層以上的各種業(yè)務(wù)應(yīng)用都放在業(yè)務(wù)平面上，并從網(wǎng)絡(luò)互通和業(yè)務(wù)互通角度出發(fā)，考慮了互通的通信方案，規(guī)定了互通功能單元在用戶平面、控制平面、管理平面上的要求。Y.1541建議是“IP通信業(yè)務(wù)——IP性能和可用性指標(biāo)和分配”建議。它把IP業(yè)務(wù)QoS分為4類，其中第0類為電信級通信業(yè)務(wù)。該建議還規(guī)定了IP性能指標(biāo)的分配、路由長度計(jì)算方法、核實(shí)IP性能指標(biāo)的參考路徑、IP性能測量方法等相關(guān)信息。

2.2.3IP接入網(wǎng)概述Y.1231建議于2000年11月通過，命名為“IP接入網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)”（IPAccessNetworkArchitecture）。Y.1231建議從體系、功能、模型的角度描述IP接入網(wǎng)，提出了IP接入網(wǎng)的定義、功能要求和功能模型、承載能力、可能的接入類型及接口。IP接入網(wǎng)的功能模型包括提供IP業(yè)務(wù)的IP網(wǎng)絡(luò)高層體系和模型。Y.1231建議比G.902建議更加簡潔、抽象、統(tǒng)一和先進(jìn)，其內(nèi)容更加精練；使用抽象概念參考點(diǎn)RP（ReferencePoint）代替了G.902建議中的UNI、SNI和Q3管理接口，使接入網(wǎng)的接口更抽象、統(tǒng)一。而且，Y.1231建議定義的IP接入網(wǎng)適用于一切基于IP技術(shù)的技術(shù)，可以提供數(shù)據(jù)、語音、視頻和其他多種業(yè)務(wù)，滿足了未來融合網(wǎng)絡(luò)的需要。Y.1231建議具有以下功能

交換功能IP接入網(wǎng)解釋用戶信令并可以動(dòng)態(tài)切換業(yè)務(wù)提供商。如果使用G.902建議，那么用戶端口功能可以動(dòng)態(tài)地切換到不同的業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，這種功能有利于用戶即時(shí)選擇各種業(yè)務(wù)。

接入管理和控制功能除接入網(wǎng)必須具有的用以承載業(yè)務(wù)的傳送承載能力外，IP接入網(wǎng)的功能模型中還定義了IP-AF（IP接入功能），可以對用戶接入進(jìn)行認(rèn)證和控制，十分有利于接入網(wǎng)的獨(dú)立運(yùn)營。

2.2.4IP接入網(wǎng)的定義IP接入網(wǎng)是指在“IP用戶和IP業(yè)務(wù)提供者（ISP）之間提供所需IP業(yè)務(wù)接入能力的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的實(shí)現(xiàn)”。IP接入網(wǎng)是用IP作為第三層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。IP網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)是通過用戶與業(yè)務(wù)提供者之間的接口，以IP包格式傳輸數(shù)據(jù)的一種服務(wù)。IP接入網(wǎng)的功能包括接入功能、端功能、網(wǎng)絡(luò)終端功能，它與用戶駐地網(wǎng)（CPN）、ISP之間的接口是參考點(diǎn)RP。從IP接入網(wǎng)的定義來看，IP接入網(wǎng)與G.902建議中定義的接入網(wǎng)有很多不同。IP接入網(wǎng)位于IP核心網(wǎng)與用戶駐地網(wǎng)之間，IP接入網(wǎng)與用戶駐地網(wǎng)和IP核心網(wǎng)之間的接口是參考點(diǎn)RP，而不是傳統(tǒng)的用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）和業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口（SNI）。參考點(diǎn)RP是指邏輯上的參考連接，在某種特定的網(wǎng)絡(luò)中，其物理接口不是一一對應(yīng)的。

2.2.5IP接入網(wǎng)的位置IP網(wǎng)絡(luò)通用體系結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。該圖描述了IP接入網(wǎng)在IP網(wǎng)絡(luò)中的位置，是IP接入網(wǎng)中最基礎(chǔ)、最重要的結(jié)構(gòu)圖。IP接入網(wǎng)位于用戶駐地網(wǎng)（CPN）和IP核心網(wǎng)之間，IP接入網(wǎng)與CPN和IP核心網(wǎng)之間的接口均為通用的參考點(diǎn)RP。2.2.6IP接入網(wǎng)的參考模型IP接入網(wǎng)的總體結(jié)構(gòu)功能包含三種：接入網(wǎng)傳送功能、IP接入功能（IP-AF）和IP接入網(wǎng)系統(tǒng)管理功能2.2.7IP接入網(wǎng)的接入類型IP接入網(wǎng)允許的接入類型有很多，原則上，一切可以運(yùn)行IP協(xié)議的物理接口均可在IP接入網(wǎng)中使用。Y.1231建議列出的接入類型如下。N-ISDN：包括BR接入（2B+D）和PR接入（30B+D）。B-ISDN：接口速率為155Mbit/s和622Mbit/s。xDSL。

無線和衛(wèi)星。PON、SDV、HFC和其他光系統(tǒng)。CATV接入。LAN/WAN。2.3相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)對通信行業(yè)的所有參與者都是非常重要的。沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，眾多的制造商和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)環(huán)境就不可能共存。只有遵循統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同的制造商才能生產(chǎn)出適應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、介質(zhì)和設(shè)備的相互競爭的產(chǎn)品。對于終端用戶，標(biāo)準(zhǔn)可以確保硬件和軟件按照說明書工作，可以確保硬件和軟件的成功互操作。協(xié)議組織英文簡稱任務(wù)和貢獻(xiàn)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISOOSI參考模型國際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)CCITT電信標(biāo)準(zhǔn)國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門ITU-TCCITT的繼承者美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)ANSI信息系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)IEEE制定局域網(wǎng)的國際標(biāo)準(zhǔn)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、布線標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議組織及其任務(wù)和貢獻(xiàn)規(guī)

格介

質(zhì)數(shù)據(jù)傳輸速率/（Mbit/s）傳輸距離/m傳輸技術(shù)10Base550Ω同軸電纜（10mm）10500基帶10Base250Ω同軸電纜（5mm）10185基帶10BaseTSTP/UTP10100基帶FOIRL光纖101000基帶10BROAD3675Ω同軸電纜101800基帶企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的一般線纜規(guī)格小結(jié)1．G.902建議中的接入網(wǎng)定義是：接入網(wǎng)（AN）是由一系列實(shí)體（如線纜裝置、傳輸設(shè)備等）組成的，在一個(gè)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口（SNI）和每個(gè)與之相關(guān)聯(lián)的用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）之間提供電信業(yè)務(wù)所需的傳輸能力。接入網(wǎng)可以經(jīng)由Q3管理接口進(jìn)行配置和管理。對接入網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)的UNI和SNI的類型與數(shù)量在原則上沒有限制。接入網(wǎng)不解釋用戶信令。2．接入網(wǎng)定界：AN以UNI、SNI、Q3管理接口為邊界連到其他網(wǎng)絡(luò)實(shí)體，AN通過UNI和SNI連接用戶終端和業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)SN，為傳輸SNI和與之關(guān)聯(lián)的UNI之間的電信業(yè)務(wù)提供承載能力，AN通過Q3管理接口與TMN進(jìn)行管理交互。3．IP接入網(wǎng)是指在“IP用戶和IP業(yè)務(wù)提供者（ISP）之間提供所需IP業(yè)務(wù)接入能力的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的實(shí)現(xiàn)”。4．常見的協(xié)議組織有：ISO、CCITT、ITU-T、ANSI、IEEE、EIA。習(xí)題1．G.902建議是基于何種網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)？它如何定義接入網(wǎng)？通過哪些接口來定界接入網(wǎng)？這些接口分別有哪些功能？2．Y.1231建議是基于何種網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)？它如何定義接入網(wǎng)？接入網(wǎng)通過什么接口與核心網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)相連？3．Y.1231建議和G.902建議相比有哪些優(yōu)勢？4．自選研究方向，在相關(guān)協(xié)議組織網(wǎng)站查找協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)第3章銅線接入技術(shù)銅線接入技術(shù)概述3.1

非對稱數(shù)字用戶線（ADSL）接入技術(shù)3.2超高速數(shù)字用戶線（VDSL）接入技術(shù)3.33.1銅線接入技術(shù)概述1.DSL技術(shù)的特點(diǎn)（1）DSL技術(shù)利用已有的電話線提供寬帶接入業(yè)務(wù)，不需要新的接入傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投

入，在接入網(wǎng)中可節(jié)省大量成本，并且省時(shí)便捷。（2）與最初的撥號接入相比，采用DSL技術(shù)可在開通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的同時(shí)不影響語音業(yè)務(wù)，用戶能在打電話的同時(shí)上網(wǎng)。3.1.1DSL技術(shù)發(fā)展2.DSL技術(shù)的分類DSL技術(shù)統(tǒng)稱為xDSL，其中，“x”代表不同種類的數(shù)字用戶線路技術(shù)。各種數(shù)字用戶線路技術(shù)的不同之處主要體現(xiàn)在信號的傳輸速率和傳輸距離，以及上行速率、下行速率的對稱和非對稱上。對稱DSL技術(shù)主要用于替代傳統(tǒng)T1/E1接入技術(shù)，與傳統(tǒng)T1/E1接入技術(shù)相比，DSL技術(shù)具有對線路質(zhì)量要求低、安裝和調(diào)試簡便等特點(diǎn)，而且通過復(fù)用技術(shù)還可以提供語音、視頻與數(shù)據(jù)多路傳輸?shù)确?wù)。目前，對稱DSL技術(shù)主要有HDSL、SDSL、MVL及IDSL等幾種。非對稱DSL技術(shù)適用于對雙向帶寬要求不一致的應(yīng)用，如Web瀏覽、多媒體點(diǎn)播及信息發(fā)布等，非對稱DSL技術(shù)主要有ADSL、RADSL及VDSL等。（1）HDSLHDSL（高比特率DSL）是目前眾多DSL技術(shù)中較成熟的一種，并已得到了一定程度的應(yīng)用。這種技術(shù)的特點(diǎn)是利用兩對雙絞線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，支持N×64kbit/s速率，最高可達(dá)E1速率。HDSL不用借助放大器即可實(shí)現(xiàn)3.6km以內(nèi)的正常數(shù)據(jù)傳輸。與傳統(tǒng)T1/E1接入技術(shù)相比，HDSL最突出的優(yōu)勢是部署成本低廉、安裝簡便，是T1/E1接入技術(shù)的較為理想的替代技術(shù)之一。

（2）SDSLSDSL（單線DSL）是HDSL的單線版本，可提供雙向高速可變比特率連接，速率范圍為160kbit/s～2.084Mbit/s。SDSL利用單對雙絞線，可支持最高達(dá)E1速率的多種連接速率，在0.4mm雙絞線上的最大傳輸距離可達(dá)3km。與HDSL相比，SDSL可節(jié)省一對雙絞線，因而部署更簡單、方便。（3）SHDSLSHDSL（單對線高速DSL）遵循ITU-TG.991.2、G.994.2等協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。SHDSL是在HDSL技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，由于SHDSL只需要一對電話線，所以可以大大減小運(yùn)營商和用戶的銅線資源的消耗。SHDSL采用TC-PAM16/32/64編碼方式，編碼等級越高，傳輸速度越快，可應(yīng)用于語音、數(shù)據(jù)和視頻等通信傳輸。（4）ADSLADSL（非對稱DSL）能夠在現(xiàn)有的電話雙絞線上提供高達(dá)8Mbit/s的下行速率及1Mbit/s的上行速率，有效傳輸距離可達(dá)3～5km。ADSL充分利用現(xiàn)有的PSTN電話網(wǎng)絡(luò)，只需在線路兩端加裝ADSL設(shè)備即可為用戶提供高速寬帶服務(wù)，無須重新布線，因而可極大地降低服務(wù)成本。（5）VDSLVDSL（甚高速數(shù)字用戶環(huán)路）可以在相對短的距離上實(shí)現(xiàn)極高的數(shù)據(jù)傳輸速率，最高可以達(dá)到58Mbit/s。在用戶回路長度小于1.5km的情況下，可提供13Mbit/s或更高的接入速率。從技術(shù)角度而言，VDSL是ADSL的升級技術(shù)，其平均數(shù)據(jù)傳輸速率是ADSL的5～10倍。另外，根據(jù)市場或用戶的實(shí)際需求，VDSL可以設(shè)置成對稱的，也可以設(shè)置成不對稱的。技

術(shù)

名

稱傳

輸

方

式最高上行速率最高下行速率最大傳輸距離傳

輸

介

質(zhì)HDSL對稱2.32Mbit/s2.32Mbit/s5km1～3對雙絞線SDSL對稱2.32Mbit/s2.32Mbit/s3km1對雙絞線SHDSL對稱5.7Mbit/s5.7Mbit/s7km1～2對雙絞線VDSL非對稱2.3Mbit/s58Mbit/s2km1對雙絞線ADSL非對稱1Mbit/s8Mbit/s5km1對雙絞線表3-15種DSL技術(shù)的比較1.2B1Q編碼2B1Q碼是無冗余度的4電平脈沖幅度調(diào)制碼，屬于基帶型傳輸碼。

其傳輸特性與模擬信號在雙絞線上的傳輸特性相似，要求所用的傳輸線具有較好的線性幅頻特性。3.1.2DSL關(guān)鍵技術(shù)bit電平幅度00+301+110-111-3表3-22B1Q編碼規(guī)則

圖3-12B1Q編碼示例

2B1Q編碼的本質(zhì)是四進(jìn)制（電平）編碼調(diào)制，與每個(gè)符號代表傳輸1bit的二進(jìn)制調(diào)制方式相比，2B1Q能在相同時(shí)間內(nèi)傳輸2倍長度的數(shù)據(jù)。如果需要進(jìn)一步提高傳輸比特用是從頻域上將整個(gè)信道劃分為獨(dú)立的兩個(gè)或多個(gè)頻帶，分別用于上行和下行傳輸，彼此之間不會(huì)產(chǎn)生干擾?；夭ǖ窒旌霞夹g(shù)用于上行、下行傳輸頻段相同的通信系統(tǒng)，可將本地發(fā)送信號在本地接收端的泄漏衰減到最小。2．CAP調(diào)制

無載波幅度/相位調(diào)制（CarrierlessAmplitudeModulation/PhaseModulation，CAP）技術(shù)是以QAM技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展而來的，可以說是QAM技術(shù)的變種。CAP技術(shù)在原理上類似于QAM技術(shù)，但不采用正交載波，而通過兩個(gè)數(shù)字橫向帶通濾波器進(jìn)行調(diào)制，其輸出結(jié)合起來即為發(fā)送信號。在接收側(cè)用“軟判決”技術(shù)對信號進(jìn)行解調(diào)，再用判決前饋均衡器對電纜芯徑變化和橋接抽頭進(jìn)行適配。3．dmt調(diào)制

DMT（DiscreteMulti-Tone，離散多音）調(diào)制是當(dāng)前使用得最廣泛的ADSL調(diào)制技術(shù)，它將雙絞線傳輸頻帶（0～1.104MHz）劃分為最多由256個(gè)頻率指示的正交子信道（每個(gè)子信道占用4kHz帶寬）。在每個(gè)離散的子載波中，根據(jù)各自信噪比的大小可實(shí)現(xiàn)16～256點(diǎn)的星座編碼，即每個(gè)子載波中的一個(gè)符號可以代表4～8bit。圖3-2DMT調(diào)制框圖4．頻分復(fù)用和回波抵消混合技術(shù)

采用頻分復(fù)用和回波抵消混合技術(shù)可實(shí)現(xiàn)DSL系統(tǒng)中的全雙工與非對稱通信。頻分復(fù)用是從頻域上將整個(gè)信道劃分為獨(dú)立的兩個(gè)或多個(gè)頻帶，分別用于上行和下行傳輸，彼此之間不會(huì)產(chǎn)生干擾?；夭ǖ窒旌霞夹g(shù)用于上行、下行傳輸頻段相同的通信系統(tǒng)，可將本地發(fā)送信號在本地接收端的泄漏衰減到最小。5．信號分離器技術(shù)

在同時(shí)傳輸語音信號和數(shù)據(jù)信號的DSL技術(shù)中，需要用專門的方式對語音信號和數(shù)據(jù)信號進(jìn)行分離，這就是信號分離器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信號分離的裝置稱為分離器（Splitter）。

3.2非對稱數(shù)字用戶線（ADSL）接入技術(shù)3.2.1ADSL定義與特點(diǎn)非對稱數(shù)字用戶線（AsymmetricDigitalSubscriberLine，ADSL）是一種利用現(xiàn)有的傳統(tǒng)電話線路高速傳輸數(shù)字信息的技術(shù)，其上行速率和下行速率不相等。ADSL下行速率接近8Mbit/s，上行速率接近640kbit/s，并且在同一對雙絞線上可以同時(shí)傳輸傳統(tǒng)的模擬語音信號。采用非對稱傳輸模式的主要原因有兩個(gè)：一是在目前的DSL應(yīng)用中，大多用戶從主干網(wǎng)絡(luò)大量獲取數(shù)據(jù)，而發(fā)送出去的數(shù)據(jù)卻少得多；二是非對稱傳輸可以大大減小近端串?dāng)_。ADSL接入技術(shù)主要特點(diǎn)：（1）充分利用現(xiàn)有銅線網(wǎng)絡(luò)及帶寬，只要在用戶線路兩端加裝ADSL設(shè)備即可，方便、靈活，時(shí)間短，系統(tǒng)投資小。（2）同時(shí)提供普通電話業(yè)務(wù)、數(shù)字通路（個(gè)人計(jì)算機(jī)）、高速遠(yuǎn)程接收（電視和電話頻道）。（3）使用高于3kHz的頻帶傳輸數(shù)字信號。（4）使用高性能的離散多音頻DMT調(diào)制編碼技術(shù)。（5）使用FDM頻分復(fù)用和回波抵消混合技術(shù)。（6）使用Splitter信號分離技術(shù)。

ADSL系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3-3所示，在用戶環(huán)路的雙絞線兩端各加裝一臺ADSL局端設(shè)備和ADSL遠(yuǎn)端設(shè)備。3.2.2ADSL系統(tǒng)構(gòu)成圖3-3ADSL系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖3-4ADSL收發(fā)信機(jī)原理框圖ADSL系統(tǒng)的核心是ADSL收發(fā)信機(jī)（局端設(shè)備和遠(yuǎn)端設(shè)備），其原理框圖如圖3-4所示。其中，前向糾錯(cuò)碼（FEC）是具有一定糾錯(cuò)能力的碼型，它在接收端解碼后，不僅可以發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，而且能夠判斷錯(cuò)誤碼元所在的位置并自動(dòng)糾錯(cuò)。這種糾錯(cuò)碼信息不需要存儲、不需要反饋，實(shí)時(shí)性好，所以，在單向傳輸系統(tǒng)中都采用這種信道編碼方式。圖3-5ADSL接入網(wǎng)參考模型ADSL接入網(wǎng)參考模型如圖3-5所示。其中，ATU-C（ADSLTransceiverUnit-CentralOfficeSide）和ATU-R（ADSLTransceiverUnit-RemoteSide）分別是ADSL局端和用戶端的收發(fā)設(shè)備。在局端，ADSL收發(fā)器通過V接口與ATM寬帶網(wǎng)絡(luò)或高速以太網(wǎng)連接，再接入數(shù)字骨干網(wǎng)絡(luò)；在用戶端，ADSL收發(fā)器通過T接口和用戶家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)連接，然后連接用戶的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如計(jì)算機(jī)、機(jī)頂盒等。1.信號發(fā)送流程（局端）（1）數(shù)據(jù)接入和分配。（2）擾碼和前向糾錯(cuò)。（3）DMT調(diào)制。2.信號接收流程（用戶端）（1）分離器分離ADSL信號和語音信號。（2）帶通濾波、回波抵消、放大、自動(dòng)增益控制。（3）DMT解調(diào)制。（4）FEC解碼、解擾和CRC校驗(yàn)。在ATU-R中有7個(gè)接收信道，其中4個(gè)是單工接收信道、3個(gè)是雙工信道；在ATU-C中有7個(gè)發(fā)送信道，其中3個(gè)是雙工信道、4個(gè)是單工發(fā)送信道。

ADSL典型接入應(yīng)用如圖3-6所示，圖中顯示了個(gè)人用戶和單位用戶通過ADSL接入的方式。3.2.3ADSL的應(yīng)用圖3-6ADSL典型接入應(yīng)用在ADSL個(gè)人用戶接入方式中，如果電話線通過了線路測試，那么在用戶端只需增加一個(gè)ADSLMODEM，再通過局端網(wǎng)管進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)的設(shè)置，即可實(shí)現(xiàn)寬帶接入。ADSL的技術(shù)特點(diǎn)使其特別適合企事業(yè)單位對內(nèi)組網(wǎng)建專用局域網(wǎng)。這是因?yàn)榇蟛糠制笫聵I(yè)單位都已有自己的內(nèi)部電話網(wǎng)和小交換機(jī)，可以利用現(xiàn)有的電話雙絞線，借助ADSL方便地實(shí)現(xiàn)寬帶接入。3.2.4ADSL2和ADSL2+ADSL技術(shù)雖然以其高性價(jià)比成為市場主導(dǎo)的接入技術(shù)，但是ADSL本身也存在一定問題。例如，較低的下行速率難以滿足一些高速業(yè)務(wù)的開展，如流媒體業(yè)務(wù)；單一的ATM傳送模式難以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)IP化的趨勢；所支持的線路診斷能力較差，隨著用戶的不斷增多，在線路開通前如何快速確定線路質(zhì)量成為運(yùn)營商十分頭疼的問題；難以解決設(shè)備的散熱問題。ADSL2和ADSL2+技術(shù)的出現(xiàn)使ADSL當(dāng)前棘手的各問題得到了解決，而且ADSL2和ADSL2+技術(shù)的引入與部署也相對簡單，某些DSLAM設(shè)備廠商在原有DSLAM的基礎(chǔ)上只需要進(jìn)行軟件升級即可平滑支持ADSL2和ADSL2+，在技術(shù)增進(jìn)、優(yōu)勢增加的基礎(chǔ)上，投入成本不變。因此，ADSL2和ADSL2+的出現(xiàn)解決了ADSL的后續(xù)問題，使ADSL的前景變得更廣闊。1.ADSL2（1）速率提高、覆蓋范圍擴(kuò)大ADSL2在速率、覆蓋范圍上擁有比第一代ADSL更優(yōu)的性能。ADSL2的最高下行速率可達(dá)12Mbit/s，最高上行速率可達(dá)1Mbit/s。ADSL2是通過減少幀的開銷，提高初始化狀態(tài)機(jī)的性能，采用更有效的調(diào)制方式、更高的編碼增益及增強(qiáng)性的信號處理算法來實(shí)現(xiàn)的。（2）提供線路診斷技術(shù)對于ADSL業(yè)務(wù)，如何實(shí)現(xiàn)故障的快速定位是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。為了能夠診斷和定位故障，ADSL2傳送器在線路的兩端提供了測量線路噪聲、環(huán)路衰減和SNR（信噪比）的手段，這些測量手段可以通過一種特殊的診斷測試模塊來完成數(shù)據(jù)的采集。這種測試在線路質(zhì)量很差的情況（甚至ADSL無法完成連接）下也能夠完成。此外，ADSL2提供了實(shí)時(shí)的性能監(jiān)測，能夠檢測線路兩端質(zhì)量和噪聲狀況的信息，運(yùn)營商可以利用這些通過軟件處理后的信息來診斷ADSL2連接的質(zhì)量，預(yù)防進(jìn)一步服務(wù)的失敗，也可以用來確定能否為用戶提供更高速率的服務(wù)。（3）增強(qiáng)的電源管理技術(shù)第一代ADSL傳送器在沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)仍處于全能量工作模式。如果ADSLMODEM能工作于待機(jī)/睡眠狀態(tài)，那么對于數(shù)百萬臺MODEM而言，就能節(jié)省很可觀的電量。為了達(dá)到上述目的，ADSL2提出了兩種電源管理模式：低能模式L2和低能模式L3。這樣，在保持ADSL“一直在線”的同時(shí)，能減小設(shè)備總的能量消耗。低能模式L2使得中心局調(diào)制解調(diào)器ATU-C端可以根據(jù)Internet上流過ADSL的流量來快速地進(jìn)入和退出低能模式。在下載大量文件時(shí)，ADSL2工作于全能模式，以保證最快的下載速度；當(dāng)數(shù)據(jù)流量減小時(shí)，ADSL2進(jìn)入低能模式L2，此時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸速率大大降低，總的能量消耗就減小了。當(dāng)系統(tǒng)處于低能模式L2時(shí)，如果用戶開始增大數(shù)據(jù)流量，系統(tǒng)可以立即進(jìn)入L0模式，以獲得最高的下載速率。低能模式L2狀態(tài)的進(jìn)入和退出不影響服務(wù)，不會(huì)造成服務(wù)的中斷。2.ADSL2+

ADSL2+除具備ADSL2的技術(shù)特點(diǎn)外，還有一個(gè)重要的特點(diǎn)（擴(kuò)展了ADSL2的下行頻段），從而提高了短距離內(nèi)線路上的下行速率。ADSL2+指定了一個(gè)2.2MHz的下行頻段，這使得ADSL2+在短距離（1.5km內(nèi)）的下行速率得到非常大的提高，可以達(dá)到20Mbit/s以上。使用ADSL2+可以有效地減小串話干擾。3.3超高速數(shù)字用戶線（VDSL）接入技術(shù)3.3.1VDSL系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3-7VDSL系統(tǒng)結(jié)構(gòu)使用VDSL系統(tǒng)，普通模擬電話線不需要改動(dòng)（上半部分），圖像信號由局端的數(shù)字終端圖像接口經(jīng)光纖傳輸給遠(yuǎn)端，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)622Mbit/s（STM-4）或更高。VDSL收發(fā)信機(jī)通常采用離散多音頻（DMT）調(diào)制（也可采用CAP調(diào)制），它具有很好的靈活性和優(yōu)良的高頻傳輸性能。傳輸模式VDSL標(biāo)準(zhǔn)中以銅線/光纖為線路方式定義了5種主要的傳輸模式，如圖3-8所示。在這些傳輸模式中，大部分的結(jié)構(gòu)類似于ADSL。ATM是多種寬帶業(yè)務(wù)的統(tǒng)一傳輸方式。3.3.2

VDSL相關(guān)技術(shù)圖3-8VDSL傳輸模式（1）STM模式同步轉(zhuǎn)移模式（SynchronousTransportModule，STM）是最簡單的一種傳輸方式，也稱為時(shí)分復(fù)用（TDM），不同設(shè)備和業(yè)務(wù)的比特流在傳輸過程中被分配固定的帶寬。（2）分組模式在這種模式中，不同業(yè)務(wù)和設(shè)備間的比特流被分成不同長度、不同地址的分組包進(jìn)行傳輸；所有的分組包在相同的“信道”上，以獲得最大的帶寬進(jìn)行傳輸。（3）ATM模式ATM在VDSL網(wǎng)絡(luò)中可以有三種形式。第一種是ATM端到端模式，它與分組包類似，每個(gè)ATM信元都帶有自身的地址，并通過非固定的線路傳輸，不同的是，ATM信元長度比分組包小，且有固定的長度。第二種、第三種分別是ATM與STM、ATM與分組模式的混合使用，這兩種形式從邏輯上講是VDSL在ATM設(shè)備間形成了一個(gè)端到端的傳輸通道。2.其他技術(shù)VDSL所采用的技術(shù)在很大程度上與ADSL類似。不同的是，ADSL必須面對更高的動(dòng)態(tài)范圍要求，而VDSL相對簡單；VDSL的開銷和功耗都比ADSL小；用戶方的VDSL單元需要完成物理層介質(zhì)訪問（接入）控制及上行數(shù)據(jù)復(fù)用功能。在VDSL系統(tǒng)中還經(jīng)常使用以下幾種線路碼技術(shù)無載波調(diào)幅/調(diào)相技術(shù)。離散多音頻技術(shù)。離散小波多音頻技術(shù)。簡單線路碼，這是一種4電平基帶信號，經(jīng)基帶濾波后傳輸給接收端。VDSL可在對稱或不對稱速率下運(yùn)行，其數(shù)據(jù)傳輸速率配置方式與傳輸距離的對應(yīng)關(guān)系如下。26Mbit/s對稱速率或52Mbit/s、6.4Mbit/s非對稱速率，傳輸距離約為300m。13Mbit/s對稱速率或26Mbit/s、3.4Mbit/s非對稱速率，傳輸距離約為800m。6.5Mbit/s對稱速率或13.5Mbit/s、1.6Mbit/s非對稱速率，傳輸距離約為1.2km。1.VDSL分布位置3.3.3

VDSL的應(yīng)用2.VDSL在WAN網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用（1）視頻業(yè)務(wù)。VDSL的高速方案使其成為用于視頻點(diǎn)播（VideoOnDemand，VOD）的優(yōu)選接入技術(shù)。（2）數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。從目前來看，VDSL的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有很多。在不遠(yuǎn)的將來，VDSL將會(huì)占據(jù)整個(gè)住宅Internet接入和Web訪問市場；可能用來替代光纖連接，把較大的辦公室和公司連接到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上。（3）全服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。由于VDSL支持高比特速率，因此被認(rèn)為是全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)（FullServiceNetwork，F(xiàn)SN）的接入機(jī)制。習(xí)題1．DSL的關(guān)鍵技術(shù)有哪些？2．說明ADSL的定義和特點(diǎn)。3．說明ADSL的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。4．對比ADSL、ADSL2、ADSL2+這三種技術(shù)。5．說明VDSL相關(guān)技術(shù)的特點(diǎn)，并與ADSL進(jìn)行比較。6．基于VDSL技術(shù)的特點(diǎn)，說明其應(yīng)用特征。第4章光纖接入網(wǎng)

光纖接入網(wǎng)概述EPON技術(shù)GPON技術(shù)4.1光纖接入網(wǎng)概述

光纖接入網(wǎng)（OpticalAccessNetwork，OAN），是指采用光纖傳輸技術(shù)的接入網(wǎng)，泛指本地交換機(jī)或遠(yuǎn)端模塊與用戶之間采用光纖通信或部分采用光纖通信的系統(tǒng)。

通常，OAN是指采用基帶數(shù)字傳輸技術(shù)，并以傳輸雙向交互式業(yè)務(wù)為目的的接入傳輸系統(tǒng)，應(yīng)能以數(shù)字或模擬技術(shù)升級傳輸帶寬廣播式業(yè)務(wù)和交互式業(yè)務(wù)。

光纖接入網(wǎng)示意圖

4.1.2分類光纖接入技術(shù)在早期采用的接入方式是有源接入，簡稱有源光網(wǎng)絡(luò)（ActiveOpticalNetwork，AON），如SDH同步數(shù)字體系、光纖以太網(wǎng)接入技術(shù)等。隨著寬帶用戶的大規(guī)模發(fā)展，傳統(tǒng)的AON技術(shù)已經(jīng)無法適應(yīng)需求，而且其設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)也變得越來越困難，因此又發(fā)展出了新一代的無源光網(wǎng)絡(luò)（PassiveOpticalNetwork，PON）技術(shù)。FTTx通常是根據(jù)光纖到達(dá)用戶側(cè)的不同位置來進(jìn)行劃分的，常見的FTTx模式如下。（1）FTTN：FiberToTheNode，光纖到節(jié)點(diǎn)。（2）FTTCab：FiberToTheCabinet，光纖到交接箱。（3）FTTC：FiberToTheCurb，光纖到路邊。（4）FTTB：FiberToTheBuilding，光纖到樓。（5）FTTP：FiberToThePremise，光纖到用戶駐地。（6）FTTH：FiberToTheHome，光纖到戶。（7）FTTO：FiberToTheOffice，光纖到辦公室。

4.1.3拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)光纖接入網(wǎng)采用的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有星狀、樹狀、總線狀、鏈狀和環(huán)狀結(jié)構(gòu)等。無源光網(wǎng)絡(luò)與有源光網(wǎng)絡(luò)常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有所不同1．無源光網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無源光網(wǎng)絡(luò)一般采用星狀、樹狀和總線狀結(jié)構(gòu)。1）星狀結(jié)構(gòu)星狀結(jié)構(gòu)包括單星狀結(jié)構(gòu)和雙星狀結(jié)構(gòu)。（1）單星狀結(jié)構(gòu)是指用戶端的每個(gè)ONU分別通過一根或一對光纖與光線路終端（OLT）相連，形成以O(shè)LT為中心向四周輻射的星狀連接結(jié)構(gòu)在采用此結(jié)構(gòu)時(shí)，光纖連接中不使用光分路器，不存在由分路器引入的光信號衰減，網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍大；線路中沒有有源電子設(shè)備，是一個(gè)純無源網(wǎng)絡(luò)，線路維護(hù)簡單；采用相互獨(dú)立的光纖信道，ONU之間互不影響且保密性能好，易于升級；光纜需求量大，光纖和光源無法共享，所以成本較高。（2）雙星狀結(jié)構(gòu)是單星狀結(jié)構(gòu)的改進(jìn)結(jié)構(gòu)，多個(gè)ONU均連接到無源光分路器OBD（以下簡稱光分路器），然后通過一根或一對光纖再與OLT相連。雙星狀結(jié)構(gòu)適合網(wǎng)徑更大的范圍，而且具有維護(hù)費(fèi)用低、易于擴(kuò)容升級、業(yè)務(wù)變化靈活等優(yōu)點(diǎn)，是目前采用比較廣泛的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。2）樹狀結(jié)構(gòu)樹狀結(jié)構(gòu)是對星狀結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展。連接OLT的第一個(gè)光分路器將光分成N路，下一級連接第二個(gè)光分路器或直接連接ONU，最后一級的光分路器連接N個(gè)ONU。樹狀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：線路維護(hù)容易；不存在雷電及電磁干擾，可靠性高；由于OLT的一個(gè)光源給所有ONU提供光功率，光源的功率有限，這限制了所連接ONU的數(shù)量及光信號的傳輸距離。3）總線狀結(jié)構(gòu)總線狀

結(jié)構(gòu)適用于沿街道、公路狀分布的用戶環(huán)境，通常采用非均勻分光的光分路器沿線狀排列。光分路器從光總線中分出OLT傳輸?shù)墓庑盘?，將每個(gè)ONU傳出的光信號插入光總線。在該結(jié)構(gòu)中，非均勻的光分路器只給光總線引入少量的損耗，并且只從光總線中分出少量的光功率；由于光纖線路存在損耗，使在靠近OLT和遠(yuǎn)離OLT處接收到的光信號強(qiáng)度有較大差別，因此，對ONU中光接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍要求較高。2．有源光網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有源光網(wǎng)絡(luò)一般采用雙星狀、鏈狀和環(huán)狀結(jié)構(gòu)。1）雙星狀結(jié)構(gòu)3）環(huán)狀結(jié)構(gòu)2）鏈狀結(jié)構(gòu)1）雙星狀結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)引入了遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN/RT，它既繼承了星狀結(jié)構(gòu)的一些特點(diǎn)（如與原有網(wǎng)絡(luò)和管道的兼容性、保密性、故障定位容易、用戶設(shè)備較簡單等），又通過向新設(shè)的RN/RT分配一些復(fù)用功能（有時(shí)還附加一些有限的交換功能）來減少饋線光纖的數(shù)量，從而克服星狀結(jié)構(gòu)成本高的缺點(diǎn)。由于饋線段最長，多個(gè)用戶共享可使系統(tǒng)成本大大降低，因此雙星狀結(jié)構(gòu)是一種經(jīng)濟(jì)的、演進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，很適合傳輸距離較遠(yuǎn)、用戶密度較高的企事業(yè)用戶區(qū)和居民住宅用戶區(qū)。

2）鏈狀結(jié)構(gòu)將涉及通信的所有點(diǎn)串聯(lián)起來并使首末兩個(gè)點(diǎn)開放，就形成了鏈狀結(jié)構(gòu)，如圖4-7所示。遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)RN可以采用SDH分插復(fù)用器（ADM），ADM十分靈活，可以開展上行、下行低速業(yè)務(wù)，可以節(jié)省光纖并簡化設(shè)備（ADM兼有ONU的功能）。這種結(jié)構(gòu)與星狀結(jié)構(gòu)正好相反，其全部傳輸設(shè)備可以被用戶共享，因此，需要總線帶寬足夠高，可以傳輸雙向的低速通信業(yè)務(wù)及分配型業(yè)務(wù)。3）環(huán)狀結(jié)構(gòu)環(huán)狀結(jié)構(gòu)是指所有節(jié)點(diǎn)公用一條光纖鏈路，光纖鏈路首尾相接組成封閉回路的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的突出優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)自愈，即無須外界干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)可在較短的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)從失效故障中恢復(fù)所傳業(yè)務(wù)；其缺點(diǎn)是單環(huán)所掛的用戶數(shù)量有限。4.1.4傳輸技術(shù)光纖接入網(wǎng)是一種共享介質(zhì)的點(diǎn)到多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在OAN（光纖接入網(wǎng)）中，OLT和ONU之間的傳輸分為上行與下行兩個(gè)方向，信號從OLT到ONU稱為“下行”，從ONU到OLT稱為“上行”。OAN的傳輸技術(shù)需要確保OLT與多個(gè)ONU之間上行、下行信號的正確傳輸，其中最關(guān)鍵的是解決上行信道的使用問題。下行通信時(shí)，OLT采用廣播通信方式。OLT先將要送至各ONU的信號時(shí)分復(fù)用成時(shí)隙流，然后送至饋線光纖，經(jīng)光分路器進(jìn)行功率分路后，再廣播至各個(gè)ONU。各ONU在規(guī)定時(shí)隙接收自己的信息。上行通信時(shí)，由于多個(gè)ONU共享一根光纖傳輸，而每個(gè)ONU發(fā)送信號是突發(fā)的，因此，為了避免上行信號發(fā)生碰撞，需要某種信道分配策略，保證任意時(shí)刻只有一個(gè)ONU發(fā)送信號，各ONU之間輪流發(fā)送，以實(shí)現(xiàn)傳輸信道的共享。在OAN中，通常采用的復(fù)用技術(shù)包括：

空分復(fù)用（SpaceDivisionMultiplexing，SDM）。

時(shí)分復(fù)用（TimeDivisionMultiplexing，TDM）。

波分復(fù)用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）。1.空分復(fù)用SDM技術(shù)的基本原理是在上行、下行雙向通信過程中各使用一根光纖，兩個(gè)方向的通信單獨(dú)進(jìn)行，互不影響。SDM由于使用了兩根獨(dú)立的光纖，因此性能最佳，設(shè)計(jì)最簡單。但是，由于光傳輸設(shè)備和線纜是雙倍的，因此成本很高。2．時(shí)分復(fù)用TDM技術(shù)是在同一光載波波長上把時(shí)間分成周期性的幀，每個(gè)幀再分成若干時(shí)隙，然后根據(jù)一定的時(shí)隙分配原則，給每個(gè)ONU分配一個(gè)固定的時(shí)隙，規(guī)定每個(gè)ONU在每幀內(nèi)只能在所分配的固定時(shí)隙內(nèi)向OLT上傳數(shù)據(jù)。由于OAN中每個(gè)ONU到OLT的距離不等，因此傳輸時(shí)延不同，到達(dá)OLT的相位也不同。為防止在光分路器中發(fā)生碰撞，要求OLT必須具有完善的測距技術(shù)，測定它與各ONU的相對距離，以實(shí)現(xiàn)發(fā)送的定時(shí)調(diào)整，保證頻率同步。同時(shí)，還要求OLT必須實(shí)現(xiàn)快速的同步技術(shù)和快速、動(dòng)態(tài)的門限判決技術(shù)。這樣，在滿足定時(shí)和同步的條件下，OLT可以在各個(gè)時(shí)隙中有條不紊地接收各ONU的信號。3．波分復(fù)用把不同波長的光信號復(fù)用到一根光纖中進(jìn)行傳輸，每個(gè)波長作為一個(gè)獨(dú)立的通道傳輸一種預(yù)定波長的光信號的方式稱為波分復(fù)用。它實(shí)質(zhì)上是在光纖上進(jìn)行光的頻分復(fù)用，即用不同的光載波傳輸不同的信息，只不過光波通常采用波長而不是頻率來描述、檢測與控制的。波分復(fù)用可細(xì)分為WDM和DWDM。WDM是對不同窗口的光波進(jìn)行復(fù)用，DWDM是對同一窗口的多個(gè)光波復(fù)用。根據(jù)波分復(fù)用的原理，不同波長的信號只要相隔一定間隔，就可以共享同一根光纖傳輸而彼此互不干擾。因此，WDM技術(shù)分別將各個(gè)ONU的上行傳輸信號調(diào)制為不同波長的信號，送至OBD并耦合進(jìn)饋線光纖，就可以實(shí)現(xiàn)上行傳輸。在OLT處再利用WDM器件分出屬于各個(gè)ONU的光信號，最后再通過光電檢測器（PD）解調(diào)出電信號。WDM技術(shù)的特點(diǎn)（1）可充分利用光纖的巨大帶寬資源，增大光纖的傳輸容量。（2）在單根光纖上實(shí)現(xiàn)雙向傳輸，減小線路投資。（3）降低了對器件的超高速要求。（4）由于波分復(fù)用通道具有數(shù)據(jù)格式的透明性，因此能方便地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容，引入寬帶新業(yè)務(wù)。（5）對激光二極管要求高，因?yàn)閃DM要求每個(gè)ONU都在指定波長上發(fā)射。（6）OLT設(shè)備復(fù)雜，成本高，因?yàn)槊總€(gè)波長都需要光發(fā)射器和檢測器。4.1.5應(yīng)用類型按照光纖接入網(wǎng)的參考配置，根據(jù)ONU設(shè)置位置的不同，光纖接入網(wǎng)可分為不同的應(yīng)用類型，主要包括光纖到路邊（FTTC）、光纖到樓（FTTB）、光纖到戶（FTTH）和光纖到辦公室（FTTO）等。圖4-11所示為光纖接入網(wǎng)的3種不同的應(yīng)用類型。1．FTTC在FTTC結(jié)構(gòu)中，ONU設(shè)置在路邊的入孔或電線桿上的分線盒處（DP）。從ONU到各用戶之間的部分仍用銅雙絞線。若要傳輸寬帶圖像業(yè)務(wù)，則除距離很短的情況外，這一部分可能會(huì)用到同軸電纜。FTTC結(jié)構(gòu)主要適用于點(diǎn)到點(diǎn)或點(diǎn)到多點(diǎn)的樹狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，用戶為居民住宅用戶和小型企事業(yè)用戶。2．FTTBFTTB也可以視為FTTC的一種變型，不同之處在于將ONU直接放在樓內(nèi)，再經(jīng)多對銅雙絞線將業(yè)務(wù)分別傳輸給各個(gè)用戶。FTTB是一種點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)，通常不用于點(diǎn)到點(diǎn)結(jié)構(gòu)的情況。FTTB的光纖化進(jìn)程比FTTC更快，光纖已敷設(shè)到樓，因?yàn)槠涓m合高密度用戶區(qū)，也更接近長遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)。3．FTTH和FTTO在FTTC結(jié)構(gòu)中，若將設(shè)置在路邊的ONU換成無源光分路器，然后將ONU移到用戶房間內(nèi)，則構(gòu)成FTTH結(jié)構(gòu)。若將ONU放置在大型企事業(yè)用戶的大樓終端設(shè)備處，并能提供一定范圍的靈活業(yè)務(wù)，則構(gòu)成FTTO結(jié)構(gòu)。FTTO結(jié)構(gòu)主要用于大型企事業(yè)用戶，業(yè)務(wù)量需求大，因而結(jié)構(gòu)上適合點(diǎn)到點(diǎn)結(jié)構(gòu)或環(huán)形結(jié)構(gòu)；而FTTH結(jié)構(gòu)用于居民住宅用戶，業(yè)務(wù)量需求很小，因而經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)是點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)。

4.2EPON技術(shù)EPON（EthernetPassiveOpticalNetwork，以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)）是以太網(wǎng)技術(shù)和無源光網(wǎng)絡(luò)PON技術(shù)的結(jié)合，為了提高以太網(wǎng)在“最后一公里”中的應(yīng)用，IEEEEFM工作組于2000年開始制定802.3ah標(biāo)準(zhǔn)，其中包括EPON和P2P光纖以太網(wǎng)兩種技術(shù)，定義了速率為1000Mbit/s、傳輸距離為10km和速率為1000Mbit/s、傳輸距離為20km的兩種點(diǎn)到點(diǎn)單纖雙向光以太網(wǎng)系統(tǒng)。EPON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖4.2.2EPON的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)EPON是一個(gè)點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)的光纖接入網(wǎng)，建立在APON的標(biāo)準(zhǔn)G.983上。它利用PON的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)的接入，在PON上傳輸Ethernet幀，為用戶提供可靠的數(shù)據(jù)、語音、視頻等多種業(yè)務(wù)。EPON一般采用雙星狀或樹狀結(jié)構(gòu)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖如圖4-12所示。EPON包括無源網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和有源網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

無源網(wǎng)絡(luò)設(shè)備指的是光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN），包括光纖、無源光分路器連接器和光纖接頭等。它一般放置于局外，稱為局外設(shè)備。

有源網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括無線路終端（OLT）、光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）和設(shè)備管理系統(tǒng)（EMS）。EPON中較復(fù)雜的功能主要集中于OLT，而ONU的功能較簡單，這主要是為了盡量降低用戶端設(shè)備的成本。4.2.3EPON的傳輸原理EPON系統(tǒng)采用WDM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)單纖雙向傳輸，上行波長為1310nm，下行波長為1490nm，EPON的單纖復(fù)用方式如圖4-13所示。EPON系統(tǒng)下行工作原理點(diǎn)對多點(diǎn)