1、第7章 接入网第7章 接入网7.17.1接入网概述接入网概述7 7.2.2铜线接入铜线接入7.37.3光纤光纤接入接入7.47.4混合光纤混合光纤/同轴电缆接入同轴电缆接入7.57.5无线接入无线接入本章小结本章小结习题习题第7章 接入网7.1接入网概述接入网概述1接入网的基本概念接入网的基本概念ITU-T在G.902建议中对接入网定义是：由业务节点接口(SNI)和用户-网络接口(UNI)之间的一系列传送实体(包括线路设施和传输设施)组成，为传送电信业务而提供所需传送承载能力的实施系统，可经由Q3接口配置和管理。G.902定义的接入网主要是PSTN接入网，电信网中的本地数字交换机与接入网设备之
2、间通过V5接口连接，主要实现远端电话用户接入PSTN。G.902定义的接入网是传统意义上的接入网，区别于第3章中Y.1231定义的IP接入网。第7章 接入网G.902定义的接入网是由3个接口定界的，即用户通过UNI连接到接入网；接入网通过SNI连接到业务节点；通过Q3接口连到电信管理网(TMN)上，如图7-1所示。业务节点(SN)是指能独立提供某种业务的实体，即一种可提供各种交换型或永久连接型的电信业务的网元，例如本地交换机、X.25节点机、DDN节点机、特定配置下的点播电视和广播电视业务节点等，支持窄带接入业务和宽带接入业务，并连接到电信网中。第7章 接入网图7-1接入网的定界第7章 接入网
3、电信管理网(TMN)是收集、处理、传送和存储有关电信网操作维护和管理信息的一种综合手段，可以提供一系列管理功能，对电信网实施管理控制。它是通信技术与计算机技术相互渗透和融合的产物。电信管理网的目标是最大限度地利用电信网络资源，提高运行质量和效率，向用户提供优质的通信服务。电信管理网(TMN)能使各种操作系统之间通过标准接口和协议进行通信联络，在现代电信网中起支撑作用。TMN有5种节点：操作系统(OS)、网络单元(NE)、中介装置(MD)、工作站(WS)、数据通信网(DCN)。TMN中有3类标准接口：Q接口、F接口、X接口。第7章 接入网2接入网的特点接入网的特点传统的接入网是以双绞线为主的铜缆
4、接入网，近年来，接入网技术和接入手段不断更新，出现了铜线接入、光纤接入、无线接入并行发展的格局。电信接入网与核心网相比有非常明显的区别，具有以下特点：(1)接入网结构变化大、网径大小不一。在结构上，核心网结构稳定、规模大、适应新业务的能力强；而接入网用户类型复杂，结构变化大、规模小、难以及时满足用户的新业务需求，由于各用户所在位置不同，造成接入网的网径大小不一。第7章 接入网(2)接入网支持各种不同的业务。在业务上，核心网的主要作用是比特的传送；而接入网的主要作用是实现各种业务的接入，如话音、数据、图像、多媒体等。(3)接入网技术可选择性大、组网灵活。在技术上，核心网主要以光纤通信技术为主，传
5、送速度高，技术可选择性小；而接入网可以选择多种技术，如铜线接入技术、光纤接入技术、无线接入技术，还可选择混合光纤同轴电缆(HFC)接入技术等。接入网可根据实际情况提供环型、星型、总线型、树型、网状、蜂窝状等灵活多样的组网方式。第7章 接入网(4)接入网成本与用户有关、与业务量基本无关。各用户传输距离的不同是造成接入网成本差异的主要原因，市内用户比偏远地区用户的接入成本要低得多；核心网的总成本对业务量很敏感，而接入网成本与业务基本无关。接入网可以选择多种技术，就目前的现状而言，接入网的技术可以分为有线接入和和无线接入两类。第7章 接入网3接入网的接入技术分类接入网的接入技术分类有线接入网包括铜线
6、接入网、光纤接入网、混合光纤同轴电缆(HFC)接入网等。1)铜线接入网在传统电信网中，用户线主要采用双绞铜线向用户提供电话业务。在现代电信网中，通过采用先进的数字信号处理技术来提高双绞铜线的传输容量，满足用户对各种电信业务的需求，如高速上网、视频业务等。第7章 接入网铜线接入网采用普通电话线(双绞铜线)作为传输介质，铜线接入技术包括线对增容技术和数字用户线(xDSL)技术。线对增容技术是指利用普通电话线(双绞铜线)在交换机与用户之间传送多路复用信号的技术，如N-ISDN技术。xDSL技术是指采用不同调制方式将信息在普通电话线(双绞铜线)上高速传输的技术，包括：非对称(异步)数字用户线(ADSL
7、)、高比特数字用户线(HDSL)、甚高速数字用户线(VDSL)技术等。其中，ADSL在Internet高速接入方面应用广泛、技术成熟；VDSL在短距离(0.3km1.5km)内提供高达52Mb/s传输速率，大大高于ADSL和CableModem。第7章 接入网ADSL是目前得到普遍应用的xDSL技术，它的下行通信速率远远大于上行通信速率，最适用于Internet接入和视频点播(VOD)等业务。ADSL从局端到用户端的下行和用户端到局端的上行的标准传输设计能力分别为8Mb/s和640kb/s，ADSL的下行速率受到传输距离和的影响，处于比较理想的线路质量情况下，在2.7km传输距离时ADSL的下
8、行速率能达到8.4Mb/s左右，而在5500m传输距离时ADSL的下行速率就会下降到1.5Mb/s左右。第7章 接入网2)光纤接入网光纤接入网采用光纤作为传输介质，利用光网络单元(ONU)提供用户侧接口。由于光纤上传送的是光信号，因而需要在交换局侧利用光线路终端(OLT)进行电/光转换，在用户侧要利用ONU进行光/电转换，将信息送至用户设备。根据ONU放设的位置不同，光纤接入网可分为光纤到大楼(FTTB)、光纤到路边(FTTC)或光纤到小区(FTTZ)、光纤到户(FTTH)或光纤到办公室(FTTO)等。FTTB与FTTC的结构相似，区别在于FTTC的ONU放置在路边，而FTTC的ONU放置在大
9、楼内；FTTH从端局连接到用户家中的ONU全程使用光纤，容量大，可以及时引入新业务，但成本比较高。第7章 接入网3)HFC接入网混合光纤同轴电缆(HFC)接入网采用光纤和同轴电缆作为传输介质，是电信网和有线电视(CATV)网相结合的产物。实际上将现有的单向模拟CATV网改造为双向网络，利用频分复用技术和CableModem实现话音、数据和交互式视频等业务的接入。CableModem是专门在CATV网上开发数据通信业务而设计的用户接入设备。第7章 接入网局端将电信业务和视像业务综合，从前端通过光载波经光纤馈线网传送至用户侧的光网络单元(ONU)进行光/电转换，然后经同轴电缆传送至网络接口单元(N
10、IU)。每个NIU服务于一个家庭，它的作用是将整个电信号分解为电话、数据、视频信号送达各个相应的终端设备。用户可以利用现有的电视机而无需外加机顶盒就能接收模拟电视信号。采用FTTC+HFC的组网方式，可以提供交互式数字视频(SDV)。在SDV中，FTTC和HFC是重叠的，一是用FTTC来传送所有交换式数字业务，包括话音、图像和视频；二是用HFC来传送单向模拟视频信号，同时向FTTC的ONU供电。第7章 接入网4)无线接入网无线接入网是由业务节点接口(SNI)和用户网络接口(UNI)之间的一系列传送实体组成，为传送电信业务而提供所需传送承载能力的无线实施系统。无线接入(WA)是指利用无线通信技术
11、(包括移动通信、VSAT、微波、卫星、无绳电话等)实施接入网的全部或部分功能，向用户提供固定的或移动的终端业务。无线接入网它可以全部或部分地替代有线接入网，具有组网灵活、使用方便和成本较低等特点，特别适合于农村、沙漠、山区和自然灾害严重等不便于使用有线接入的地区，是对有线接入的有效支持、补充和延伸，是快速、灵活装备与实现普遍服务的重要手段。第7章 接入网另外，无线接入技术也是实现个人通信的关键技术之一，未来个人通信的目标是实现任何人在任何时候、任何地方能够以任何方式与任何人进行通信。无线接入技术是无线通信技术与接入网技术的结合，只要是采用无线通信技术将用户驻地网或用户终端接入到公用电信网的核心
12、网的系统，称为无线接入系统或无线本地环路(WLL)系统。第7章 接入网无线传输通过电磁波实现，电磁波是由传输天线中的电流感应产生的震荡电磁射线，电磁波在空气中或自由空间中传播，然后被接收天线感应。在无线通信中，频率影响着数据传送量和传送速率，传输功率决定有效信号的可传输距离，并保持信号的可被理解性。一般来说，低频传输携带的数据量小，速度慢，但传输距离较远；而高频传输携带的数据量大，速度快，但传输距离较近。第7章 接入网7.2 铜线接入铜线接入铜线接入,即数字用户环路(DSL)技术是一种利用普通铜质电话线路,实现高速数据传输的技术。数据传输的距离通常在300m7km之间,数据传输的速率可达1.5
13、Mb/s52Mb/s。xDSL是各种类型DSL的总称，包括HDSL，SDSL，ADSL，RADSL，VDSL和IDSL等。其中“x”由取代的字母而定。各种DSL技术的区别主要体现在信号传输速率和距离的不同，以及上行速率和下行速率是否具有对称性两个方面。第7章 接入网ADSL接入系统的主要技术特点是：(1)采用了适合用户接入业务的不对称传输结构，可为用户提供高速的数据传输信道。(2)采用先进的线路编码和调制技术，具有较好的用户线路适应能力。(3)可同时支持话音和数据业务，并将数据和话音流量在网络结构的接入端实现分离。(4)可充分利用现有市话网络中大量的铜缆资源，并可与光纤接入网中的光缆铺设计划协
14、调发展，从而为用户提供高质量的数据接入服务。它适用于个人用户宽带接入Internet网络、企业点对点连接和局域网互联等应用。第7章 接入网符合ITU-TG.992.1建议(G.dmt)的ADSL是在电话用户线上采用分离器技术,支持上行速率为640kb/s，最低下行速率为6.144Mb/s的非对称高速数据传输,有效传输距离为3km5km。由于采用分离器,系统成本偏高,且需要派专业人员上门安装。符合ITU-TG.992.2建议(G.Lite)的ADSL不用分离器技术,它是一种简化的ADSL,最高下行速率为1.536Mb/s,上行速率为512kb/s，有效传输距离为3km5km。ADSLG.Lite
15、具有成本低，安装简便的优点，因此发展较快。第7章 接入网ADSL接入系统基本结构由局端设备和用户端设备组成，局端设备包括在中心机房的ADSLModem(即ATU-C局端收发模块)、DSL接入多路复用器(DSLAM)和局端分离器。用户端设备包括用户ADSLModem(即ATU-R用户端收发模块)和POTS分离器。目前ADSL系统有两种传送模式，一种是基于ATM传送方式的ADSL系统，另一种是基于IP和Ethernet包传送方式的ADSL系统。对于第1种方式的ADSL系统，局端设备一般通过34Mb/s或155Mb/sATM接口和ATM交换机相连；对于第2种方式的ADSL系统，局端设备一般通过100
16、base-T或10base-T接口与路由器或接入服务器相连。ADSL接入模型如图7-2所示。第7章 接入网图7-2ADSL接入模型第7章 接入网DSLAM的功能是对多条ADSL线路进行复用，并以高速接口接入高速数据网，能与多种数据网相连，接口速率支持155Mb/s、100Mb/s、45Mb/s和10Mb/s。ADSL网络管理平台能灵活地对ADSL线路进行配置、监测和管理，允许采用多种计费方式。第7章 接入网信号分离器是一个3端口器件，由一个双向低通滤波器和一个双向高通滤波器组合而成，如图7-3所示。信号分离器在一个方向上组合两种信号，而在另一个方向上则将这两种信号分离。其中低通滤波器用于传输话
17、音信号，抑制数据信号传输的干扰；高通滤波器用于传输数据信号，抑制话音信号传输的干扰。为了使得话音信号和数据信号能同时在一条双绞线上传输，在双绞线的两端都需要有一个信号分离器。第7章 接入网图7-3信号分离器第7章 接入网7.3 光纤接入光纤接入光接入网(OAN)泛指在本地交换机，或远端模块与用户之间全总或部分采用光纤作为传输媒质的一种接入网。目前的接入网主要是铜缆网（如双绞电话线），铜缆网的故障率很高，维护运行成本也很高，OAN的引入首先是为了减少铜缆网的维护运行费用和故障率，其次是为了支持开发新业务，特别是多媒体和宽带新业务；最后是为了改进用户接入性能。第7章 接入网在铜缆上的传输业务经常会
18、受到各种干扰和距离的限制，用户接入速率一般不会很高，传输距离通常也受限在10km以内，而光纤接入网，在技术上要远比铜缆优越，受环境干扰和距离限制远没有铜缆网强，而且速率还可远高于传统的铜缆，具有非常明显的发展潜力。采用光纤接入网已经成为解决电信发展瓶颈的主要途径，不仅最适合于新建的用户小区，而且也对需要更新的现有铜缆网的主要替代手段。第7章 接入网7.3.1光纤接入网的基本结构光纤接入网的基本结构光接入网主要由光线路终端（OLT）、光配线网（ODN）和光网络单元（ONU）三大部分组成，如图7-4所示。第7章 接入网图7-4光接入网的系统模型第7章 接入网（1）光线路终端OLT。OLT位于ODN
19、与核心网之间，实现核心网与用户间不同业务的传递功能，通常安装在服务提供端的机房中。它可以区分交换和非交换业务，管理来自ONU的信令和监控信息，并向网元管理系统提供网管接口，完成接口适配、复用和传输功能。同一个OLT可连接一个或多个ODN，为ODN提供网络接口。OLT可以直接设置在本地交换机接口处，也可以设置在远端，与远端集线器或复用器接口，OLT在物理上可以是独立设备，也可以与其他功能集成在一个设备内。第7章 接入网（2）光配线网络ODN。ODN位于ONU和OLT之间，为OLT与ONU提供光传输手段，完成光信号的传输和功率分配任务。通常ODN是由光连接器、光分路器、波分复用器、光衰减器、光滤波
20、器和光纤光缆等无源光器件组成的无源光分配网，呈树型分支结构。第7章 接入网（3）光网络单元ONU。ONU位于用户和ODN之间，实现用户接入。主要功能是终结来自ODN的光纤、处理光信号，并为多个小企事业用户和居民住宅用户提供业务接口。ONU的网络侧是光接口，用户侧是电接口，因些ONU需要有光/电和电/光转换功能，还要完成对语音信号的数/模和模/数转换、复用、信令处理和维护管理功能。它既可以安装在用户住宅处，也可以安装在路边（DP）处甚至楼边（FP）处。第7章 接入网1.光接入网的分类光接入网的分类从光接入网的网络结构来看，按室外传输设备中是否含有源设备，光接入网可分为有源光网络(AON)和无源光
21、网络(PON)两大类。1）有源光网络（AON）有源光网络主要采用电复用器分路，即指是OLT和ONU之间通过有源光传输设备相连。根据传输技术不同，AON又可分为基于SDH的AON、基于PDH的AON、基于MSTP和基于PPPOE的AON。目前以基于SDH技术为主。有源光网络具有以下技术优势：第7章 接入网（1）传输容量大：目前用在接入网的SDH传输设备一般提供155Mb/s或622Mb/s的接口，有的甚至提供2.5Gb/s的接口。将来只要有足够的业务量需示，传输带宽还可以增加。（2）传输距离远：在不加中继设备的情况下，传输距离可达7080km。（3）用户信息隔离度好：有源光网络的网络拓扑结构无论
22、是星型还是环型，从逻辑上看，用户信息的传输方式都是点到点方式。第7章 接入网（4）技术成熟：无论SDH设备还是PDH设备，均已在以太网中大量使用。（5）成本上长升低：由于SDH技术在骨干传输网中大量使用有源光接入设备的成本已大大下降，但在接入网中与其他接入技术相比，其成本还是比较高的。第7章 接入网2）无源光网络（PON）无源光网络是指在OLT和ONU之间的光分配网络没有任何有源电子设备，主要采用光分路器分路。1983年，BT实验室首先发明了PON技术；PON是一种纯介质网络，由于消除了局端与用户端之间的有源设备，它能避免外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少线路和外部设备的故障率，提高系统可靠性
23、，同时可节省维护成本，是电信维护部门长期期待的技术。PON的业务透明性较好，原则上可适用于任何制式和速率的信号。目前基于PON的实用技术主要有APON/BPON、GPON、EPON/GEPON等几种，其主要差异在于采用了不同的二层技术。第7章 接入网2.光接入网的特点光接入网的特点光接入技术与其他接入技术（如铜双绞线、同轴电缆、无线等）相比，其具体优点表现如下：（1）传输速率高。现在采用的光纤波分复用技术可使一根光纤的传输容量加大到Tbps级，4光路的WDM技术可以使一根光纤同时传输40Gbps信息量；100光路的WDM技术可以使一根光纤同时传输1Tbps信息量，这是其他有线接入网无法比拟的。
24、第7章 接入网（2）功率增益高，频率宽。现代的WDM/DWDM光纤系统中采用EDFA掺铒光纤放大器能够使带宽从2030nm扩展到80100nm，对1550nm窗口上提供足够的功率增益。（3）适合各种综合业务。因为光纤接入有极高的传输速率和带宽，所以用户可以通过光纤接入网实现各种信息传输业务，它有利于传统电话通信网（PSTN）、互联网（Internet）和有线电视广播网（CATV）“三网合一”。光纤接入网能满足用户对各种业务的需求。第7章 接入网（4）传输质量高。光纤通信可以克服铜线电缆无法克服的一些限制因素。如光纤损耗、频带宽，解除了铜线直径小的限制，光纤不受电磁干扰，保证了信号传输质量，用光
25、缆代替铜线，可以解决城市地下通信管道拥挤的问题。当然，与其他接入技术相比，光接入网也存在一定的劣势。主要表现在如下几个方面：一是成本较高，尤其是光节点离用户越近，每个用户分摊的接入设备成本就越高；二是与无线接入相比，光纤接入网还需要管道资源，配置也较复杂。但采用光接入网是光纤通信发展的必然趋势，光纤到户是公认的接入网发展目标。第7章 接入网7.3.2 EPON接入接入随着IP技术的不断完善，大多数的运营商已经将IP技术作为数据网络的主要承载技术。由此也衍生出大量以以太网技术为基础的接入技术。同时由于以太技术的高速发展，使得ATM技术完全退出了局域网。因此把简单经济的以太技术与PON的传输结构结
26、合起来的EthernetoverPON概念，自2000年开始引起技术界和网络运营商的广泛重视。在IEEE802.3EFM（EthernetfortheFirstMile）会议上，加速了EPON的标准化进程，并于2004年4有通过了IEEE802.3ah标准。第7章 接入网1.EPON基本特征基本特征EPON的基本特征有：（1）单纤双向，上行1310nm，下行1490nm（2）下行广播发送，选择接收（3）上行TDM方式发送，分享带宽（4）直接基于以太网包传输，数据业务不需映射或处理，与IP网络紧密结合（5）TDM等异质协议数据包需要映射，关键特性能够保证（6）传输距离20Km，分支比1:64(I
27、EEE标准建议1:16,国内EPON标准建议1：32，10km)第7章 接入网EPON无源光网络是一种点对多点的无源光接入网络，是第二层采用802.3以太网帧来承载业务的PON网络。EPON采用点到多点结构，无源光纤传输方式，在以太网之上提供多种业务。目前，IP/Ethernet的应用，占整个局域网通信的95%以上，EPON由于使用上述经济而高效的结构，将成为连接接入网最终用户的一种最有效的通信方法。第7章 接入网EPON不需任何复杂的协议，光信号就能精确传送到终端用户，来自终端用户的数据也能被集中传送到中心网络。在物理层，EPON使用1000BASE的以太网，同时在PON的传输机制上，通过新
28、增加的MAC控制命令来控制和优化各ONU与OLT之间突发性数据通信和实时的TDM通信。在协议的第二层，EPON采用成熟的全双工以太技术。使用TDM，由于ONU在自己的时隙内发送数据报，因此没有碰撞，不需要CDMA/CD，从而充分利用带宽。第7章 接入网2.EPON数据数据传输传输EPON下行传输如图7-5,下行数据广播,OLT连续广播发送，ONU选择性接收,ONU根据包头ID取出自己的数据；可高效支持组播或广播业务；下行1490nm波长。图7-5EPON下行传输第7章 接入网EPON上行传输如图7-6,上行信号分时突发发送，采用测距技术保证上行数据不发生冲突;EPON上行帧以时分复用的形式由各
29、个ONU发送的数据包组成,各ONU在授权时隙内突发传送数据;各个ONU发送的上行数据流通过光分路器耦合进共用光纤，以TDM的方式复合成一个连续的数据流。每个ONU有一个TDM控制器，它与OLT的定时信息一起控制上行数据包的发送时刻，避免复合时数据发生碰撞和冲突。当ONU没有数据发送时，也需要填充OLT分配给自己的时隙;上行1310nm波长。第7章 接入网图7-6EPON上行传输第7章 接入网3.EPON优势优势EPON的优势为节省设备及运行维护费用、可靠性高，属于无源光学网，网络中无有源电子器件，网络组件数量少，这意味着故障率将显著降低；提供的带宽可在相当长时间内满足用户对带宽的需求；PON可
30、以在高带宽(1:32)的情况下保证20KM的传输距离，完全克服了以太网和xDSL技术在距离和带宽上的局限性，使接入方案的部署更为灵活；以太网是承载IP业务的最佳载体：几乎所有所有的上网设备都有以太网口,以太网从局域走向城域；EPON协议简单,设备成本低,EPON设备成熟可用；更适合未来发展需求。第7章 接入网4.EPON应用举例应用举例1)商业用户接入图7-7中,对于在狭长地带分布的多个网吧，采用EPON接入可大量节约光缆，而只需要沿街铺设一条光纤，就可以解决多个网吧的接入；用户到局端之间为无源设备，大大降低了运行维护费。第7章 接入网图7-7EPON商业用户接入第7章 接入网2)小区接入图7
31、-8中,光纤到住宅楼采用五类线入户；综合业务接入实现Internet/IPTV/VoIP；高度集中的运营管理与维护使得成本大大降低。第7章 接入网图7-8EPON小区接入第7章 接入网3)乡村接入图7-9中，每个乡镇部署一台OLT，每村部署一台ONU，分光器按需配置；20Km超长距离传输，最大覆盖可达40km；节省主干光纤资源，主干只需要一根光纤就可以解决多个远距离用户的接入；分光器为无源设备，分光器和ONU提供室外机型，降低组网成本和运维成本；高度集中的运营管理与维护；ONU下挂DSLAM，利用ADSL2+特性更大可能延伸宽带区域，实现广覆盖；综合业务接入电话、Internet、IPTV等。
32、第7章 接入网图7-9EPON乡村接入第7章 接入网 7.3.3 GPON接入接入 GPON是目前最为理想的宽带光接入网技术。其主要技术特点如下。1.提供多速率等级提供多速率等级在G.984.1标准中定义了7种类型的速率等级，见表7-1。上、下行速率可以是对称的，也可以是非对称的，能满足不同的用户要求，并具有扩展性。第7章 接入网第7章 接入网2.支持多种业务支持多种业务GPON支持多种类型业务，具有丰富多的用户网络接口和业务节点接口。另外GPON引入了一种新的传输汇聚子层（GTC），用于承载ATM业务流和GEM业务流。GEM作为一种新的封装结构，主要用于封装那些长度可变的数据信号和TDM业务
33、。GTC由成帧子层和适配子层组成。也可看成由两个平面组成，分别为C/M（用户管理）平面和U平面，C/M平面负责管理用户业务流、安全、OAM等，U平面负责承载用户业务流。第7章 接入网3.采用前向纠错编码（采用前向纠错编码（FEC）GPON的OLT和ONU之间的最大逻辑距离可达60km，最大速率为2.44832Gbps。为了保证长距离传输，引入前向纠错编码技术。利用FEC技术可大大降低传输误码率，可提高净增益约为34dB，从而延长传输距离。GPON系统结构基于GPON技术的网络结构与已有的PON类似，也是由局端的OLT、用户端的ONT/ONU、用于连接两种设备的单模光纤和无源分光器及网络系统组成
34、。如图7-10所示。第7章 接入网图7-10GPON系统结构第7章 接入网一般采用树型拓扑结构，在需要提供业务保护的情况下，可加上保护环，对某些ONT提供保护功能。OLT位于中心机房，向上提供广域网接口，包括GbE、OC-3/STM-1、DS-3等，向下对提供1.244Gbps或2.488Gbps的光接口。ONU/ONT放在用户侧，为用户提供10/100Base-T、T1/E1、DS-3等应用接口。面向ODN网可选择多种光接口速率：155.520Mbps、622.080Mbps、1.244Gbps或2.488Gbps。ONU与ONT的区别在于ONT直接位于用户端，而ONU与用户间还有其他的网络
35、，如以太网。GPON下行采用广播方式，上行方向采用基于统计复用的时分多址接入技术。GPON通过CWDM覆盖实现数据流的全双工传输。第7章 接入网7.4 混合光纤同轴电缆接入混合光纤同轴电缆接入混合光纤/同轴电缆网（HFC）是在有线电视（CATV）网的基础上发展起来的一种新型的宽带业务网，是美国AT&T公司于1993年提出的。它是一种城域网或局域网的结构模式，采用模拟频分复用技术实现。第7章 接入网常见的拓扑结构与CATV的拓扑结构类似，也是树型分支结构，采用共享介质。HFC和CATV不同之处主要有以下两点，一是在HFC网中，干线传输系统作用光纤作传输介质，而在用户分配系统中仍然采用同轴电缆；二
36、是HFC除可以提供原CATV网提供的业务外，还可以提供双向电话业务、高速数据业务和其他交互型业务，也被称为全业务网。第7章 接入网一个双向HFC网络与CATV网类似，也是由馈线网、配线网和用户引入线3部分组成，如图7-11所示。图7-11HFC网络结构第7章 接入网1.馈线网馈线网HFC的馈线网是指前端至服务区的节点之间的部分，大致对应CATV网的干线段。其区别是：在HFC系统中从前端至每一光纤节点，都用一根单模光纤代替了传统的干线电缆和一连串的几十个有源干线放大器。从结构上说则相当于用星形结构代替了树形-分支结构。HFC的结构又称光纤到服务区（FSA）。一般一个光节点可以连接多个服务区，在一
37、个服务区内，通过引入线接入的用户共享一根线缆，所以在HFC网络中，服务区越小，各个用户可用的双向通信带宽就越大，通信质量也越好。目前一个典型的服务区用户数为500户，将来可进一步降至125户或更少。第7章 接入网前端设备负责完成信号收集、交换及信号调制与混合，并将混合信号传输至光纤。目前应用的主要设备有调制器、变频器、数据调制器、信号混合器、激光发射机。调制器将模拟音频及视频信号调制成射频信号；变频器完成音频、视频和数据中频信号到射频信号的转换；数据调制器完成数据信号的QPSK或QAM调制，将数据信号转换成数据中频信号；信号混合器将不同频率的射频信号混合，形成宽带射频信号；激光发射机将宽带射频
38、信号转换成光信号，并将光信号送入光纤传输。光节点负责将光信号转换为电信号，并将电信号放大传输至同轴电缆网络。第7章 接入网2.配线网配线网在传统CATV网中，配线网是指干线/桥接放大器与分支点之间的部分，典型距离为13km左右。而在HFC网中，配线网是指服务区光纤节点与分支点之间的部分，采用与传统CATV网相同的树形-分支同轴电缆网，但其覆盖范围则已大大扩大，可达510km左右，因而仍需保留几个线路延长放大器，用以补偿同轴电缆对射频信号的衰减。这一部分设计的好坏往往决定了整个HFC网的业务量和业务类型，十分重要。第7章 接入网在设计配线网时采用服务区的概念是一个重要的革新。采用了服务区的概念以
39、后，可以将一个大网分解为一个个物理上独立的基本相同的子网，每个子网服务于较少的用户，允许采用价格较低的上行通道设备。同时每一个子网允许采用同一套频谱安排而互不影响，与蜂窝移动通信网十分类似，可最大限度地利用频谱资源。此时，每一个独立服务区可以接入全部上行通道带宽。若假设每一个电话占据50kHz带宽，则只需要25MHz上行通道带宽即可同时处理500个电话呼叫，多余的上行通道带宽还可以用来提供个人通信业务和其他各种交互式业务。第7章 接入网可见，服务区概念是HFC网得以提供除广播型CATV业务以外的双向通信业务和其他各种信息或娱乐业务的基础。当服务区的用户数目少于100户时，有可能省掉线路延长放大
40、器而成为无源线路网，这样不但可以减少故障率和维护工作量，而且简化了更新升级至高带宽的程序。第7章 接入网3.用户引入线用户引入线用户引入线指分支点至用户端设备之间的部分，与传统CATV相同，分支点的分支器是配线网与用户引入线的分界点。分支器是信号分路器和方向耦合器结合的无源器件，负责将配线网送来的信号分配给每一用户。在配线网上平均每隔4050m就有一个分配器，单独住所区用4路分支器即可，高楼居民区常常使用多个16路或32路分支器结合使用。引入线负责将射频信号从分支器经引入线送给用户，传输距离仅几十米而已。与配线网使用的同轴电缆不同，引入线电缆采用灵活的软电缆形式以便适应住宅用户的线缆敷设条件及
41、作为电视、录像机、机顶盒之间的跳线连接电缆。第7章 接入网5.HFC频谱分配频谱分配在HFC网络中，由于同轴电缆分配网实现双向传输只能采用频分复用方式，故在频谱资源十分宝贵的情况下，必须考虑上、下行频率的分割问题。合理的划分频谱十分重要，既要考虑历史和现在，又要考虑未来的发展。HFC网必须具有灵活的、易管理的频段规划，载频必须由前端完全控制并由网络运营者分配。第7章 接入网目前，虽然有关同轴电缆中各种信号的频谱划分尚无正式的国际标准，但已有多种建议方案。过去，为了确保下行的频率资源得到充分利用，通常采用“低分割”方案，即530MHz为上行，3048.5MHz为过渡带，48.5MHz以上全部用于
42、下行传输。但近年来，随着各种综合业务的逐渐开展，低分割方案的上行带宽显得越来越不够用，且上行信道在频率低端严重的噪声积累现象，使该频段的利用也受到限制，进一步凸出了上行带宽的不足。第7章 接入网随着滤波器质量的改进，且考虑到点播电视的信令及电话数据等其他应用的需要，真正开展双向业务，可考虑采用“中分割”方案，即将上行通道进行扩展。如北美将上行通道扩展为542MHz，共37MHz。有些国家计划扩展至更高的频率。以我国HFC频带划分为例，根据GY/T106-1999标准的最新规定，在HFC网中，低端的5MHz65MHz频带为上行数字传输通道，通过QPSK和TDMA等技术提供非广播数据通信业务，65
43、MHz87MHz为过渡带。第7章 接入网87MHz1000MHz频带均用于下行通道，其中87108MHz频段为FM广播频段，提供普通广播电视业务。108550MHz用来传输现有的模拟电视信号，采用残留边带调制（VSB）技术，每一通路的带宽为68MHz，因而总共可以传输各种不同制式的电视信号6080路。第7章 接入网550750MHz频段采用QAM和TDMA技术提供下行数据通信业务。允许用来传输附加的模拟电视信号或数字电视信号，但目前倾向用于双向交互型通信业务，特别是电视点播业务。假设采用64QAM调制方式和4Mb/s速率的MPEG-2图像信号，则频率效率可达5b/(s.Hz)，从而允许在一个6
44、8MHz的模拟通路内传输约3040Mb/s速率的数据信号，若扣除必须的前向纠错等辅助比特后，则大致相当于68路4Mb/s的MPEG-2的图像信号，于是这200MHz的带宽总共可以至少传输约200路VOD信号。第7章 接入网当然也可以利用这部分频带来传输电话、数据和多媒体信号，可选取68MHz通路传电话；若采用QPSK调制方式，每3.5MHz带宽可传90路64kb/s速率的语音信号和128kb/s的信令和控制信息，适当选取6个3.5MHz的子频带单位置入68MHz的通路即可提供540路下行电话通路。通常这200MHz频段传输混合型业务信号。将来随着数字编码技术的成熟和芯片成本的大幅度下降，这55
45、0750MHz频带可以向下扩展到450MHz及至最终取代这50550MHz模拟频段。届时这500MHz频段可以传输约300600路数字广播电视信号。第7章 接入网高端的7501000MHz段已明确仅用于各种双向通信业务，其中2个50MHz频带可用于个人通信业务，其它未分配的频段可以有各种应用以及应付未来可能出现的其它新业务。实际HFC系统所用标称频带为750MHz，860MHz和1000MHz，目前用得最多的是750MHz系统。几种典型的HFC频谱划分示意图如图7-12所示。第7章 接入网图7-12HFC频谱划分示意图第7章 接入网7.5 无线接入无线接入随着通信的飞速发展，在铺设最后一段用户
46、线的时候面临着一系列难以解决的问题：铜线和双绞线的长度在45公里的时候出现高环阻问题，通信质量难以保证：山区、岛屿以及城市用户密度较大而管线紧张的地区用户线架设困难而导致耗时、费力、成本居高不下。为了解决这个所谓的“最后一千米”的问题，达到安装迅速、价格低廉的目的，作为接入网技术中的一个重要部分无线接入技术便应运而生了。无线接入是指从交换节点到用户终端之间，部分或全部采用了无线手段。第7章 接入网无线宽带接入技术具有组网灵活、成本较低等特点，成为有线宽带接入的有效支持、补充与延伸，适用于不便于铺设光纤尤其是电话基础网络较薄弱的农村、沙漠、山区等地区，它利用无线信道实现高速数据、VOD视频点播、
47、广播视频和电话业务等。宽带固定无线接入技术主要有3类：本地多点分配业务(LMDS)、多路多点分配业务(MMDS)、直播卫星系统(DBS)。宽带移动无线接入技术主要是第三代移动通信(3G)和无线局域网(WLAN)，全球主流3G制式有3种：WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA。第7章 接入网7.5.1 本地多点分配业务本地多点分配业务本地多点分配业务(LMDS)起源于微波视频分布系统(MVDS)技术，是一种高吞吐量、可提供多种宽带业务的点对多点的微波技术,工作频段一般为10GHz40GHz,可用带宽大于1GHz。LMDS采用小区制技术，小区半径一般在5km左右，LMDS利用高容量点对多点
48、微波传输，用户接入速率高达155Mb/s，因此被誉为“无线光纤”技术。LMDS具有高带宽、双向无线传输等特点，主要应用是向用户提供双向话音、宽带交互式数据、多媒体业务等，如宽带视频分配业务。它克服传统本地环路的瓶颈，适用于高密度用户地区或光纤、铜线等有线手段很难到达的区域，满足用户对高速数据和图像通信日益增长的需求，特别适用于突发性数据业务和Internet接入。第7章 接入网LMDS是结合高速率的无线通信和广播的具有交互性的系统。LMDS网络结构主要由核心网、网络运行中心(NOC)、服务区中的基站系统和服务区中的用户端设备组成。核心网一般由光纤传输网、ATM交换或IP交换或IPATM架构而成
49、的核心交换平台以及与Internet、公共电话网(PSTN)的互连模块等组成。第7章 接入网典型的LMDS系统结构由基站(又称中心站)、终端站(又称远端站或用户站)、网管系统组成，如图7-13所示。其中基站和终端站均包括室内单元和室外单元两部分，基站通过SNI接口与核心网相连，终端站通过UNI接口与用户驻地网(CPN)相连；基站与终端站之间采用微波传输，空中接口一般采用10GHz以上频带，并满足视距传输条件，基站至终端站下行链路可以采用TDM或FDM复用方式进行广播传输，终端站至基站上行链路可以采用TDMA、FDMA、CDMA方式进行传输。另外，LMDS系统还可以通过接力站的中继传输来扩大基站
50、的服务范围。第7章 接入网图7-13LMDS系统结构第7章 接入网1基站基站LMDS采用一种类似蜂窝的服务区结构，将一个需要提供业务的地区划分为若干服务区，每个服务区内设基站，基站位于服务区的中心，负责进行用户端的覆盖，可对不同扇区的多个终端站提供服务，提供与核心网的接口，完成SNI接口与空中无线接口之间信号的处理与变换，并负责LMDS系统无线资源管理。第7章 接入网基站包括室内单元和室外单元两部分。室内单元作为控制器将来自各个扇区不同用户的上行业务信息进行适配和汇聚复用，送往核心网，同时将来核心网的下行业务信息分送至各个扇区。基站控制器主要包括调制解调单元、MAC卡和光网络接口，其中，调制解
