第2-章-接入网技术

第二章接入网技术2.1概述2.2铜线接入网2.3光接入网2.4光纤同轴混合网2.5宽带无线接入网第二章接入网技术本章内容提要接入网的概念、特点、分类xDSL技术、光接入网技术、HFC技术和无线接入网技术2.1概述2.1.1概念1、接入网与电信网的关系从整个电信网的角度，可以将全网划分为公用电信网和用户驻地网（CustomerPremisesNetwork，CPN）两大块，其中CPN属用户所有，故通常电信网指公用电信网部分。公用电信网又可划分为三部分，即：长途网（长途端局以上部分）、中继网（即长途端局与市话局之间以及市话局之间的部分）和接入网（即端局至用户之间的部分）。长途网和中继网合并称为核心网（CN)。2.1.1概念用户驻地网用户驻地网图2-1接入网在电信网中的位置示意图“LastMile”接入网是一种透明的传输体系，本身不提供业务，而是由用户终端与核心网配合提供各类业务。2.接入网的定义和定界(1)接入网的定义按照ITU-TG.902的定义，接入网由业务节点接口（SNI）和用户网络接口（UNI）之间的一系列传送实体（如：线路设备和传输设施）组成，为供给电信业务而提供所需传送承载能力的实施系统，可经由管理接口（Q3）配置和管理。2.1.1概念(2)接入网的定界接入网的范围由三个接口定界，即网络侧经由SNI与业务节点（ServiceNode，SN）相连，用户侧经由UNI与用户相连，管理方面则经Q3接口与电信管理网（TMN）相连。2.1.1概念2.接入网的定义和定界…电信管理网(TMN)接入网(AN)业务节点(SN)SNIUNIQ3Q32.1.1概念2.接入网的定义和定界2.接入网的定义和定界2.1.1概念2.接入网的定义和定界业务节点（SN）是提供业务的实体，可提供规定业务的业务节点有本地交换机、租用线业务节点或特定配置的点播电视和广播电视业务节点等。用户网络接口（UNI）是用户和网络之间的接口。在单个UNI的情况下，ITU-T所规定的UNI（包括各种类型的公用电话网和ISDN的UNI）应该用于AN中，以便支持目前所提供的接入类型和业务。2.1.1概念2.接入网的定义和定界2.1.1概念2.接入网的定义和定界网络结构2.1.1概念3.接入网网络结构及组网原则接入网是在传统电信网用户环路系统基础上发展起来的。将用户终端设备连接到所属端局交换机的线对，称为用户线路(或用户环路)。用户环路包括：主干电缆（馈线）、配线电缆（配线）、用户引入线及附属设备。交换机交接箱分线盒3~5Km500m~1Km10~300m馈线配线用户线路2.1.1概念3.接入网网络结构及组网原则以此为基础，发展起来的接入网从物理连接上分亦可分为馈线段、配线段和引入线段。如下图：图2-3接入网的一般物理结构3.接入网网络结构及组网原则网络结构3.接入网网络结构及组网原则网络结构局端设备可以放在机房内，即和业务节点放在一起；也可以放在机房外，如某个小区的中心、马路边或写字楼内。远端设备一般放在马路边、小区中心、大楼内、用户办公室或用户家中。局端设备和远端设备之间可采用光纤、无线或铜线方式传输。接入网组网的基本原则降低网络建设和运行维护成本；网络组织灵活，易于扩容；提高网络的可靠性和生存能力等。在实际接入网建设中，很少选用单一的接入技术或单一的接入媒质，而是往往将多种接入技术和接入媒质混合在一起应用。3.接入网网络结构及组网原则组网原则①建设成本高，资源利用效率非常低②地理位置分散③工作环境恶劣④供电没有保障⑤对各种业务透明支持⑥技术种类多⑦与核心网相比，接入网技术发展较为缓慢。2.1.1概念4.接入网的特征①光纤接入网（含光接入网技术）是接入网技术的发展方向；②综合接入网技术是接入网技术发展的方向；③以ATM技术或以太网技术为基础的无源光网络；④无线接入成为接入网的一个重要组成部分；⑤铜缆技术不断更新；⑥内置SDH接入网。2.1.1概念5.接入网的发展趋势有线接入与无线接入、固定接入与移动接入将共同支撑未来“无缝覆盖”的网络。2.1.2接入网分类接入网的分类方法有很多种，下面主要了解按传输介质的分类方法。接入网有线无线铜线光纤HFCxDSL技术以太网接入有源AON无源PON固定无线移动接入蜂窝移动电话无绳电话集群调度系统EPONGPON2.2铜线接入网在我国，传统的电话用户铜线接入网分布面广，投资占传输线总投资的70％～80％，如何利用这部分已有的、很丰富的铜线资源来传输新的宽带业务无疑是接入往发展所面临的重要任务。针对目前的现状和国情，铜线接入技术在我国是接入网当中应用最广的技术，它充分利用了原有的电话用户线（铜线）资源，通过采用各种高速调制和编码技术，实现宽带接入。相关背景：xDSL对称性下行速率上行速率距离上限ADSL非对称8Mbps640kbps5kmHDSL(2对线)对称2Mbps2Mbps4.5～5.4kmSHDSL(1对线)对称2Mbps2Mbps3kmVDSL非对称12.96Mbps1.6～2.3Mbps1.2kmVDSL2非对称52Mbps1.6～2.3Mbps0.3kmHomePNA对称1Mbps/10Mbps1Mbps/10Mbps150m表2-1几种常见的xDSL技术比较目前流行的铜线接入技术主要是指xDSL技术。xDSL技术是DSL(DigitalSubscriberLine)的统称，意即数字用户线路，是基于普通电话线的宽带接入技术，它在同一铜线上分别传送数据和语音信号，数据信号并不通过电话交换机设备。“x”代表了各种DSL技术，主要有ADSL、HDSL、VDSL、SDSL等。2.2.1xDSL技术简介2.2.2ADSL技术ADSL的产生与VOD密不可分。由于VOD信息流具有上、下行不对称的特点，因此服务于VOD的宽带接入技术应具备上下行不对称的传输能力。Internet不断发展壮大，网上的信息量也在随着上网用户的增多而增加，传统的窄带接入已难以满足大量信息传送的要求，ADSL作为一种宽带接入技术，其传输特点恰好与个人用户和中小型企事业用户信息流的特征一致，即下行的带宽远高于上行。这样ADSL借助于Internet的发展而大规模走向市场。产生背景：ADSL即非对称数字用户线路。使用该技术时，普通电话线路上安装了ADSLMODEM后，在这段电话线上便产生了三个信息通道：一个速率为1.5Mbps～8Mbps的高速下行通道，用于用户下载信息；一个速率为16Kbps～1Mbps的中速双工通道，用于用户上传信息；一个普通的老式电话服务通道，用于普通电话服务。2.2.2ADSL技术1.ADSL技术概况这三个通道可以同时工作，传输距离达4～5公里，但具体的通信速率还依赖线路的质量和长度而定。2.2.2ADSL技术1.ADSL技术概况ADSL与其它宽带接入技术相比，具有几个独有的优势：传输媒质覆盖面广充分利用已有的基础设施施工周期短，提供服务快具有良好的可管理性2.2.2ADSL技术1.ADSL技术概况（续）关键：采用频分复用技术的DMT调制技术。2.2.2ADSL技术2.ADSL工作原理（1）ADSL频分复用的频带划分POTS上行信道下行信道4kHz30kHz138kHz1.104MHz图ADSL的频分复用（FDM）语音信道:0～4kHz上行信道:30～138kHz下行信道:138～1104kHzADSL的上行信号频带为25KHz～138KHz，下行信号频带为138KHz～1104KHz，如图2-5所示。这些频带被划分为256个子频带，每个子频带的频宽为4.3125KHz。2.2.2ADSL技术2.ADSL工作原理（2）DMT调制技术图2-5频分复用方式ADSL的频带划分每个子频带上调制数据信号的效率由该频带在双绞线中的传输效果决定。传输效果越好（背景噪声低、串音小、衰耗低），调制效率就越高，传输的比特数也就越多；反之，调制效率就越低，传输的比特数也就越少。如果某个子频带上背景干扰或串音信号太强，ADSL系统甚至可以关掉这个子频带。因此ADSL有较强的适应性，可根据传输环境的好坏而改变传输速率。这就是DMT调制技术。表2-1中列出的ADSL上、下行速率均为最高传输速率，只有在线路条件非常理想的情况下才能达到，在ADSL的实际应用中一般很难达到。2.2.2ADSL技术2.ADSL工作原理（2）DMT调制技术（续）ADSL系统由四个功能模块组成：局端设备(DSLAM)、用户端设备、话音分离器、网管系统。如图2-6所示。2.2.2ADSL技术2.ADSL工作原理（3）ADSL系统结构：2.2.2ADSL技术2.ADSL工作原理2.ADSL工作原理图2-6ADSL系统结构示意图局端设备：完成ADSL频带的传输、调制解调，以及多路ADSL信号的复用，并与骨干网相连；用户端设备：完成ADSL频带的传输、调制解调；话音分离器：由高通和低通滤波器组成，其作用是将ADSL频带信号与话音频带信号合波与分波。有了话音分离器，ADSL的高速数据业务与话音业务才互不干扰。话音分离器是无源器件，停电期间普通电话可照样工作。网管系统：对ADSL系统进行管理。2.2.2ADSL技术2.ADSL工作原理（3）ADSL系统结构（续）2.2.2ADSL技术2.ADSL工作原理2.ADSL工作原理ADSL系统组成中各功能块的功能如下：G.992.3，G.992.4：ADSL2，2002年7月，ITU-T；G.992.5：ADSL2＋，2003年3月。2.2.2ADSL技术3.新一代ADSL技术①速率提高、覆盖范围扩大：下行最高速率可达12Mbit/s,上行最高速率可达1Mbit/s；在相同速率的条件下，增加的传输距离约为180m,相当于增加了覆盖面积6%；②增加的线路诊断技术：诊断和定位故障；③增强的电源管理技术：④速率自适应技术：通过检测信道条件的变化来改变连接的数据速率，以符合新的信道条件；⑤⑥⑦……略。（1）ADSL2的主要技术特性（2）ADSL2+的主要技术特点2.2.2ADSL技术3.新一代ADSL技术3.新一代ADSL技术ADSL2+除了具备ADSL2的技术特点外，还有一个重要的突破是扩展了ADSL2的下行频段，从而进一步提高了线路上的下行速率(在1.5km的短距离内可达20Mb/s以上）。如下图：3.新一代ADSL技术当ADSL2+与ADSL混用时，为避免线对间的串话干扰，可将其下行工作频段设置在1.1～2.2MHz之间，避免与ADSL的1.1MHz下行频段产生干扰，从而达到降低串扰、提高服务质量的目的。（2）ADSL2+的主要技术特点（续）ADSL2+（ITUG.992.5）核心内容是拓展了线路的使用频宽：最高调制频点扩展至2.2MHz；下行的接入速率理论上最大可达到24Mb/s(在1.5km的短距离内），上行速率与ADSL2相同；传输距离上限与ADSL2基本相同。2.2.3VDSL技术1.VDSL技术概况VDSL和ADSL一样，也和电话共用同一条线。短距离内(1.5公里左右)最大下传速率可达55Mbps，上传速率可达2.3Mbps（将来可达19.2Mbps，甚至更高）。ADSL是基于ATM的，而VDSL则对ATM和IP同时支持；ADSL只能按不对称方式工作，而VDSL既可不对称工作，也可按对称方式工作。（VDSL不对称工作时，上行速率为1.6~2.3Mbps，下行速率可高达55Mbps；对称工作时，上下行速率均可高达26Mbps。上述速率不仅可以提供高速互联网接入，而且还可以提供高质量的视像业务。）VDSL可作为FTTC、FTTB网络结构的一部分；它们相互配合可作为一种很好的宽带接入方案。VDSL与ADSL比较：除了速度与距离上的差别，其他有：2.VDSL基本原理2.2.3VDSL技术其原理与ADSL类似，采用频分复用分割信道。VDSL的频谱是12MHz，而新一代的VDSL—VDSL2的频谱高达30MHz.因此VDSL比ADSL具有更高的带宽。VDSL及VDSL2的频段分布如下图:①酒店客户(