1、接入網基礎理論中國電信接入網維護及裝維技能競賽教材編寫小組編制目錄1.概述- 3 -1.1接入網的基本概念- 3 -1.2接入網的分類- 7 -1.3接入網提供的綜合接入業務- 10 -2.銅線接入技術- 12 -2.1不對稱數字用戶線（ADSL）接入技術- 12 -2.2甚高速數字用戶線（VDSL）接入技術- 18 -3光纖接入技術- 22 -3.1無源光網絡（PON）接入技術- 22 -3.2 以太網無源光網絡（EPON）接入技術- 30 -4無線接入技術- 34 -4.1 無線接入信道的電波傳播- 34 -4.2 無線接入的基本技術- 34 -5接入網網管技術- 39 -5.1 網絡管理

2、的概念- 39 -5.2 接入網網管的管理功能- 42 -1. 概述1.1接入網的基本概念1.1.1 接入網的定義與定界1接入網的定義從整個電信網的角度，可以將全網劃分為公用電信網和用戶駐地網（Customer Premises Network，CPN）兩大塊，其中CPN屬用戶所有，故通常電信網指公用電信網部分。公用電信網又可劃分為三部分，即：長途網（長途端局以上部分）、中繼網（即長途端局與市話局之間以及市話局之間的部分）和接入網（即端局至用戶之間的部分）。按照ITU-T G.902的定義，接入網（AN）是由業務節點接口（Service Node Interface，SNI）和相關用戶網絡接口

3、（User Network Interface，UNI）之間的一系列傳送實體（諸如線路設施和傳輸設施）所組成的，它是一個為傳送電信業務提供所需傳送承載能力的實施系統。2接入網的定界接入網所覆蓋的范圍可由三個接口來定界，即網絡側經由SNI與業務節點（Service Node，SN）相連，用戶側經由UNI與用戶相連，管理方面則經Q3 接口與電信管理網（Telecommunications Management Network，TMN）相連。業務節點（SN）是提供業務的實體，可提供規定業務的業務節點有本地交換機、租用線業務節點或特定配置的點播電視和廣播電視業務節點等。業務節點接口（SNI）是接入網（

4、AN）和業務節點（SN）之間的接口。用戶網絡接口（UNI）是用戶和網絡之間的接口。在單個UNI的情況下，ITU-T所規定的UNI（包括各種類型的公用電話網和ISDN的UNI）應該用于AN中，以便支持目前所提供的接入類型和業務。接入網與用戶間的UNI接口能夠支持目前網絡所能提供的各種接入類型和業務，但接入網的發展不應限制在現有的業務和接入類型。1.1.2 接入網的功能結構一、通用協議參考模型接入網的功能結構是以ITU-T建議G.803的分層模型為基礎的，利用該分層模型可以對AN內同等層實體間的交互作明確的規定。G.803的分層模型將網絡劃分為電路層（Circuit Layer，CL）、傳輸通道層

5、（Transmission Path layer，TP）和傳輸介質層（Transmission Media layer，TM），其中TM又可以進一步劃分為段層和物理媒質層。根據接入網框架結構和體制要求，接入網的重要特征可歸納為如下幾點。（1）接入網對于所接入的業務提供承載能力，實現業務的透明傳送。（2）接入網對用戶信令是透明的，除了一些用戶信令格式轉換外，信令和業務處理的功能依然在業務節點中。（3）接入網的引入不應限制現有的各種接入類型和業務，接入網應通過有限個標準化的接口與業務節點相連。（4）接入網有獨立于業務節點的網絡管理系統（簡稱網管系統），該網管系統通過標準化接口連接電信管理網（TMN

6、）。TMN實施對接入網的操作、維護和管理。二、主要功能接入網主要有5項功能，即用戶口功能（User Port Function，UPF）、業務口功能（Service Port Function，SPF）、核心功能（Core Function，CF）、傳送功能（Transfort Function，TF）和AN系統管理功能（System Management Function，SMF）。1用戶口功能（UPF）（1）終結UNI功能。（2）A/D轉換和信令轉換。（3）UNI的激活/去激活。（4）處理UNI承載通路/容量。（5）UNI的測試和UPF的維護。（6）管理和控制功能。2業務口功能（SPF）（

7、1）終結SNI功能。（2）將承載通路的需要和即時的管理以及操作需要映射進核心功能。（3）特定SNI所需要的協議映射。（4）SNI的測試和SPF的維護。（5）管理和控制功能。3核心功能（CF）（1）接入承載通路處理。（2）承載通路集中。（3）信令和分組信息復用。（4）ATM傳送承載通路的電路模擬。（5）管理和控制功能。4傳送功能（TF）（1）復用功能。（2）交叉連接功能（包括疏導和配置）。（3）管理功能。（4）物理媒介功能。5AN系統管理功能（AN-SMF）（1）配置和控制。（2）指配協調。（3）故障檢測和指示。（4）用戶信息和性能數據收集。（5）安全控制。（6）協調UPF和SN（經SNI）的即

8、時管理和操作功能。（7）資源管理。1.1.3 接入網的拓撲結構網絡的拓撲結構是指組成網絡的物理的或邏輯的布局形狀和結構構成，可以進一步分為物理配置結構和邏輯配置結構。物理配置結構指實際網絡節點和傳輸鏈路的布局或幾何排列，反映了網絡的物理形狀和物理上的連接性。1星型結構當涉及通信的所有點中有一個特殊點（即樞紐點）與其他所有點直接相連，而其余點之間不能直接相連時，就構成了星型結構，又稱單星型或大星型結構。2雙星型結構在光纖接入網環境中，將傳統電纜接入網的交接箱換成遠端節點或遠端設備（Remote Node/Remote Terminal，RN/RT），將饋線電纜改用光纜后即成為雙星型結構，有人稱之

9、為分布式星型結構。3總線結構（鏈型或T型結構）當涉及通信的所有點串聯起來并使首末兩個點開放時就形成了鏈型結構；當中間各個點可以有上下業務時又稱為總線結構，也稱為T型結構。4環型結構當涉及通信的所有點串聯起來，而且首尾相連，沒有任何點開放時就形成了環型結構。5樹型結構傳統的有線電視（Cable TeleVision/Community Antenna TeleVision，CATV）網往往采用樹型-分支結構，很適于單向廣播式業務。1.2接入網的分類接入網通常是按其所用傳輸介質的不同來進行分類的。1.2.1 銅線接入網端局與交接箱之間可以有遠端交換模塊（Remote Switching Unit，

10、RSU）或遠端（Remote Terminal，RT）。端局本地交換機的主配線架（Main Distribution Frame，MDF）經大線徑、大對數的饋線電纜（數百數千對）連至分路點轉向不同方向。由交接箱開始經較小線徑較小對數的配線電纜（每組幾十對）連至分線盒。由分線盒開始通常是若干單對或雙對雙絞線直接與用戶終端處的網路接口（Network Interface，NI）相連，用戶引入線為用戶專用，NI為網絡設備和用戶設備的分界點。銅線用戶環路的作用是把用戶話機連接到電話局的交換機上。1.2.2 光纖接入網光纖接入網（或稱光接入網）（Optical Access Network，OAN）是以

11、光纖為傳輸介質，并利用光波作為光載波傳送信號的接入網，泛指本地交換機或遠端交換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。OLT的作用是為光接入網提供網絡側與本地交換機之間的接口，并經一個或多個ODN與用戶側的ONU通信。ODN為OLT與ONU之間提供光傳輸手段，其主要功能是完成光信號功率的分配任務。ONU的作用是為光接入網提供直接的或遠端的用戶側接口，處于ODN的用戶側。ONU的主要功能是終結來自ODN的光纖，處理光信號，并為多個小企事業用戶和居民用戶提供業務接口。1.2.3 混合接入網混合接入網是指接入網的傳輸介質采用光纖和同軸電纜混合組成的。主要有三種方式，即光纖/同軸電纜混合（

12、HFC）方式、交換型數字視像（Switched Digital Video，SDV）方式以及綜合數字通信和視像（Integrated Digital communication and Video，IDV）方式。一、光纖/同軸電纜混合（HFC）方式1HFC系統的組成與原理HFC是有線電視（CATV）網和電話網結合的產物，是目前將光纖逐漸推向用戶的一種較經濟的方式。2HFC技術應用中要考慮的幾個方面在HFC上實現雙向傳輸，需要從光纖通道和同軸通道這兩方面來考慮。（1）從前端到光節點這一段光纖通道中，上行回傳可采用空分復用（SDM）和波分復用（WDM）這兩種方式。（2）從光節點到住戶這段同軸電纜通

13、道，其上行回傳信號要選擇適當的頻段。二、交換型數字視像（SDV）方式HFC接入網主要是為住宅用戶提供視像（以模擬視像業務為主）寬帶業務的一種接入網方式，特別適合于單向、模擬的有線電視傳送。三、綜合數字通信和視像（IDV）方式從上面的討論可知，國際上新開發的SDV技術是將電信、視像數字傳輸和視像模擬傳輸綜合在一起，這既保持了數字傳輸質量高的優點，又保留了當前視像以模擬傳輸的現實情況，還可能適應將來交互式數字化視像發展，并具有交換等多種功能，是一種比較先進和有廣泛應用前景的技術。1.2.4 無線接入網無線接入網是以無線電技術（包括移動通信、無繩電話、微波及衛星通信等）為傳輸手段，連接起端局至用戶間

14、的通信網。一、無線接入網的一般結構由于無線接入技術比傳統的有線接入技術提供更多的自由度，因而，無線接入網結構要比傳統的有線接入網結構簡單得多，下面介紹無線接入網的一般結構。移動通信網接入公用固定通信網主要有用戶線接入、市話中繼線接入和移動電話匯接中心接入三種方式，目前主要采用移動電話匯接中心方式實現移動通信網與固定通信網的連接和聯網互通。二、有線接入和無線接入結構的比較如果將無線接入作為代替有線接入的手段，那么根據不同情況，可以分別代替相應有線接入的任何一部分乃至全部，下面分別討論不同的應用情況。1代替引入線最保守的應用是用無線接入代替有線接入中的引入線部分。2代替配線和引入線一種有效的應用是

15、用無線接入代替有線接入中的配線和引入線。此時無線基站將設置在傳統交接箱的位置，也就是數字環路載波（DLC）系統的遠端設備所設置的位置，這種應用方案可以稱之為無線DLC。3代替全部有線接入一種更經濟的應用是用無線接入代替全部有線接入，即不僅代替配線和引入線，也同樣代替饋線電纜段。4代替部分交換區如果RCSA可以超過單個交換區，似乎沒有理由限制RCSA只應用于單個交換區。1.3接入網提供的綜合接入業務一、普通電話業務（POTS）的接入接入網提供普通電話（Plain Old Telephone Service，POTS）接口，它既可支持模擬用戶，又可以支持用戶交換機的接入，同時還支持虛擬用戶交換機（

16、Centrex）及CID等新業務。二、綜合業務數字網（ISDN）業務的接入接入網提供ISDN BRI（2B+D）和ISDN PRI（30B+D）接口。三、數字數據網絡（DDN）專線業務的接入數字數據網絡（Digital Data Network，DDN）是一個傳輸速率高、質量好、網絡時延小和全透明的數字數據網絡。方式一：在DDN節點機與OLT之間通過E1接口相連。方式二：利用接入網將DDN節點機提供的2B1Q接口進行延伸。方式三：在DDN節點機與OLT之間通過V.24或V.35接口相連。四、有線電視（CATV）業務的接入隨著我國有線電視業務（CATV）的迅速普及，在用戶接入網中引入CATV業務

17、勢在必行。可通過內置式光發射模塊、光接收機模塊等構成一個獨立的CATV光纖傳輸系統，同時還將CATV單元納入集中監控和網絡管理。五、Internet業務的接入1局域網用戶（非分組網用戶）的接入有幾個主機組成的局域網用戶，需要配備路由器，租用數字專線（DDN專線），并申請一組IP地址及注冊域名，以專線的方式接入Internet。2一般終端或主機用戶（非分組網用戶）的接入這類用戶是Internet網上為數最多的用戶，接入Internet的方法很簡單。3分組網上的同步、異步終端及局域網用戶接入Internet通過一個X.25協議的轉換與分組網相接。六、其他業務的接入1分組交換數據業務的接入分組網可以

18、在一條電路上同時開放多條虛電路，為多個用戶同時使用，具有動態路由功能和較先進的誤碼糾錯功能。2E1租用線業務采用先進的區間通信功能，可在ONU和OLT之間、ONU和ONU之間提供E1租用線業務，實現接入網系統內部租用線業務。32/4線音頻專線接口接入網系統可以為用戶提供2/4線音頻專線接口。2/4線音頻專線接口板為無變壓器模擬接口板，通過軟件實現2/4線轉換和增益調整功能。2. 銅線接入技術DSL(Digital Subscriber Line數字用戶環路)技術是基于普通電話線的寬帶接入技術，它在同一銅線上分別傳送數據和語音信號，數據信號并不通過電話交換機設備，減輕了電話交換機的負載；并且不需

19、要撥號，一直在線，屬于專線上網方式。DSL包括ADSL、RADSL、HDSL和VDSL等等。下面我們主要介紹現在應用較多的ADSL和VDSL。2.1 不對稱數字用戶線（ADSL）接入技術2.1.1 ADSL的提出不對稱數字用戶線（Asymmetric Digital Subscriber Line，ADSL）是一種利用現有的傳統電話線路高速傳輸數字信息的技術。ADSL技術是由 Bellcore的Joe Lechleder于20世紀80年代末首先提出的。與傳統傳輸技術相比，ADSL是一種寬帶調制解調器技術。ADSL也可以在相同的線路上同時容納模擬的語音信息，用戶在上網時仍然可以使用電話。ADSL

20、的技術特點嚴格說來，ADSL本身只是一種從銅質電話線路的一端傳送數據位流到另一端的技術而己，相當于OSI網絡七層的第一層物理層。ADSL系統的主要特點是“不對稱”。這正好與接入網中圖像業務和數據業務的固有不對稱性相適應。ADSL技術的主要優點如下：（1）可以充分利用現有銅線網路，只要在用戶線路兩端加裝ADSL設備即可為用戶提供服務。（2）ADSL設備隨用隨裝，無需進行嚴格業務預測和網路規劃，施工簡單，時間短，系統初期投資小。（3）ADSL設備拆裝容易、靈活，方便用戶轉移，較適合流動性強的家庭用戶。（4）充分利用雙絞線上的帶寬，ADSL將一般電話線路上未用到的頻譜容量，以先進的調制技術，產生更大

21、、更快的數字通路，提供高速遠程接收或發送信息。（5） 雙絞銅線可同時供普通電話業務（Plain Old Telephone Service，POTS）的聲音和 ADSL數字線路使用。因此，在一條ADSL線路上可以同時提供個人計算機、電視和電話頻道。要在銅線用戶網路中廣泛地應用ADSL系統，需要克服一系列技術難題，其中主要有如下幾點。（1）技術待進一步成熟線路性能要求高，最大程度必須保持在規定的極限范圍之內以符合對衰減的要求；阻抗要均勻，使電話機及網絡有良好的信號匹配。每條導線與地之間必須相互保持高度平衡，以防止外部干擾、噪聲及導線之間的串音。（2）設備成本高與模擬電視不兼容，現有模擬電視機需要

22、通過機頂盒進行數/模轉換。（3）接收機靈敏度由于用戶環路末端信號損耗很大，因此，ADSL系統必須首先解決接收機靈敏度問題。（4）頻譜兼容性為了使ADSL系統可以和其他系統同時應用，發送頻譜必須慎重設計。否則，需要在銅纜服務范圍內，限制一起布放Tl/E1系統和HDSL系統與ADSL系統。（5）住宅中的噪聲環境用戶住宅的噪聲環境可能是ADSL系統廣泛應用所面臨的最大問題。這些噪聲包括電話網中常見的脈沖噪聲，以及住宅中其他形式的噪聲，如無線電波耦合到住宅引入線中所產生的各種干擾。（6）容量小只能傳4個電視節目，且不能用于遙控電視機和有畫中畫功能的電視機，節目質量差。2.1.2 ADSL的系統結構一、

23、系統構成ADSL系統構成下圖所示，它是在一對普通銅線兩端，各加裝一臺ADSL局端設備和遠端設備而構成。二、傳輸帶寬ADSL基本上是運用頻分復用（FDM）或是回波抵消（EC）技術，將ADSL信號分割為多重信道。簡單地說，一條ADSL線路（一條ADSL物理信道）可以分割為多條邏輯信道。美國國家標準學會（ANSI）TI.413-1998規定，ADSL的下行（載）速度須支持32kbit/s的倍數，從32kbit/s6.144 Mbit/s，上行（傳）速度須支持16kbit/s以及32kbit/s的倍數，從32 kbit/s640kbit/s。2.1.4 ADSL的技術基礎一、ADSL系統模型和性能1A

24、DSL的幾個重要特征首先是，規定要支持模擬話音服務（指定服務或POTS）。一種特殊的分離器將從交換機到其他部分的4kHz的模擬通道送到ADSL鏈路的數字帶寬下。其次是，考慮ADSL所能提供的服務種類，包括數字廣播和寬帶業務（如視頻和Internet接入）以及網絡管理。2影響ADSL性能的因素影響ADSL系統性能的因素主要有以下幾點。（1）衰耗衰耗是指在傳輸系統中，發射端發出的信號經過一定距離的傳輸后，其信號強度都會減弱。（2）反射干擾橋接抽頭是一種伸向某處的短線，非終接的抽頭發射能量，降低信號的強度，并成為一個噪聲源。（3）串音干擾由于電容和電感的耦合，處于同一主干電纜中的雙絞線發送器的發送信

25、號可能會串入其他發送端或接收器，造成串音。（4）噪聲干擾傳輸線路可能受到若干形式噪聲干擾的影響，為達到有效數據傳輸，應確保接收信號的強度、動態范圍、信噪比在可接受的范圍之內。二、ADSL的調制技術ADSL調制解調器利用數字信號處理器技術將大量的數據壓縮到雙絞銅質電話線上，再運用轉換器、分頻器、模/數轉換器等組件來進行處理。ADSL擁有極高的帶寬，其信號衰減又極小，在最遠約5.5km的距離內，每1Mbit/s可以低于90dB。1調制解調器的基本模型（1）加擾及解擾多數DSL在發送端及接收端都有加擾以及解擾功能。（2）FEC編譯碼FEC（前向糾錯控制）是一種極重要的差錯控制技術，它比CRC（Cyc

26、lical Redundancy Check，循環冗余檢查）更重要也更復雜。（3）交錯（Interleaving）DSL在數據傳輸中常會發生一長串的錯誤，FEC較難實施對這種長串錯誤的校正。（4）整形（shaping）整波就是維持傳輸數據適當的輸出波形。（5）補償（equalizing）當通信系統在接近理論閾值運行時，通常在其發送端及接收端都會采用補償器，以獲得最佳傳輸。2QAM調制技術正交波幅調制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）是一種對無線、有線或光纖傳輸鏈路上的數字信息進行編碼，并結合振幅和相位兩種調制方法的非專用的調制方式。3CAP調制技術無載波

27、幅度相位調制（Carrierless Amplitude & Phase Modulation，CAP）技術是以QAM調制技術為基礎發展而來的，可以說它是QAM技術的一個變種。輸入數據被送入編碼器，在編碼器內，m位輸入比特被映射為k2m個不同的復數符號Ananjbn，由k個不同的復數符號構成k-CAP線路編碼。4DMT調制技術DMT（Discrete MultiTone，離散多音頻）是一種多載波調制技術。其核心思想是將整個傳輸頻帶分成若干子信道，每個子信道對應不同頻率的載波，在不同載波上分別進行QAM調制，不同信道上傳輸的信息容量（即每個載波調制的數據信號）根據當前子信道的傳輸性能決定

28、。2.2 甚高速數字用戶線（VDSL）接入技術鑒于現有ADSL技術在提供圖像業務方面的帶寬十分有限以及其成本偏高的缺點，人們又開發出了一種稱為甚高速數字用戶線（Very high speed Digital Subscriber Line，VDSL）的系統。2.2.1 VDSL系統構成一、VDSL系統結構VDSL的系統結構下圖所示。使用VDSL系統，普通模擬電話線仍不需改動（上半部），圖像信號由局端的局用數字終端圖像接口經饋線光纖送給遠端，速率可以為STM-4（622Mbit/s）或更高。VDSL收發機通常采用離散多音頻（DMT）調制（也可采用CAP調制），它具有很大的靈活性和優良的高頻傳送性

29、能。 二、VDSL的體系結構VDSL計劃用于光纖用戶環路（FTTL）和光纖到路邊（FTTC）網絡的“最后一公里”的鏈接。FTTL和FTTC網絡需要有遠離中心局（Central Office，CO）的小型接入節點。這些節點需要有高速寬帶光纖傳輸。通常一個節點就在靠近住宅區的路邊，為1050戶提供服務。這樣，從節點到用戶的環路長度就比以CO到用戶的環路短。2.2.2 VDSL的相關技術一、傳輸模式VDSL的設計目標是進一步利用現有的光纖滿足居民對寬帶業務的需求。ATM將作為多種寬帶業務的統一傳輸方式。除了ATM外，實現VDSL還有其他的幾種方式。VDSL標準中以銅線/光纖為線路方式定義了5種主要的

30、傳輸模式。在這些傳輸模式中大部分的結構類似于ADSL。1STM模式同步轉移模式（Synchronous Transport Module，STM）是最簡單的一種傳輸方式，也稱STM為時分復用（TDM），不同設備和業務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，不同業務和設備間的比特流被分成不同長度、不同地址的分組包進行傳輸；所有的分組包在相同的“信道”上，以最大的帶寬傳輸。3ATM模式ATM在VDSL網絡中可以有3種形式。第一種是ATM端到端模式，它與分組包類似，每個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、三

31、種分別是ATM與STM和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設備間形成了一個端到端的傳輸通道。二、傳輸速率與距離由于將光纖直接與用戶相連的造價太高，因此光纖到戶（FTTH）和光纖到大樓（FTTB）受到很多的爭議。三、其他技術VDSL所用的技術在很大程度上與ADSL相類似。不同的是，ADSL必須面對更大的動態范圍要求，而VDSL相對要簡單得多；VDSL開銷和功耗都比ADSL小；用戶方VDSL單元需要完成物理層媒質訪問（接入）控制及上行數據復用功能。在VDSL系統中經常使用的線路碼技術主要有以下幾種。（1）無載波調幅/調相技術（Carrierless Amplitud

32、e/Phase modulation，CAP）。（2）離散多音頻技術（Discrete MultiTone，DMT）。（3）離散小波多音頻技術（Discrete Wavelet MultiTone，DWMT）。（4）簡單線路碼（Simple Line Code，SLC），這是一種4電平基帶信號，經基帶濾波后送給接收端。 VDSL下行信道能夠傳輸壓縮的視頻信號。壓縮的視頻信號要求有低時延和時延穩定的實時信號，這樣的信號不適合用一般數據通信中的差錯重發算法。VDSL下行數據有許多分配方法。最簡單的方法是將數據直接廣播給下行方向上的每一個用戶設備（CPE），或者發送到集線器，由集線器把數據進行分路，

33、并根據信元上的地址或直接利用信號流本身的時分復用將不同的信息分開。2.2.3 VDSL存在的問題（1）不能確定VDSL能可靠地傳輸數據的最大距離。（2）業務環境問題雖然上行和下行數據速率還沒有完全確定下來，但是完全有理由相信未來的VDSL將使用ATM信元格式來載送視頻及不對稱數據信息。（3）用戶設備分配及電話網絡與用戶設備之間的接口 從開銷上考慮，可以使用無源網絡接口器件，用戶的VDSL單元可以置于用戶網絡設備中，上行復用的處理可以按照局域網總線接入方式進行。（4）開銷也是一個不能忽略的因素與ADSL相比，VDSL是直接與本地交換相連接的，所以VDSL的開銷比ADSL小得多。2.2.4 VDS

34、L的應用一、VDSL分布位置與ADSL相同，VDSL能在基帶上進行頻率分離，以便為傳統電話業務（POTS）留下空間。同時傳送VDSL和POTS的雙絞線需要每個終端使用分離器來分開這兩種信號。從中心點出發，VDSL的范圍和延伸距離分為下面幾種情況：對于26Mbit/s對稱或52Mbit/s/6.4Mbit/s非對稱，所覆蓋服務區半徑約為300m；對于13Mbit/s對稱或26Mbit/s/3.4Mbit/s非對稱，所覆蓋服務區半徑為800m；對于6.5Mbit/s對稱或13.5Mbit/s/1.6Mbit/s非對稱，所覆蓋服務區半徑為1.2km。一個ONU可用的光纖總帶寬通常不大于所有ONU用戶

35、可能的帶寬總和。二、VDSL在WAN網絡的應用1視頻業務VDSL的高速方案選項使其成為用于視頻點播（Video On Demand，VOD）的非常好的接入技術。2數據業務從目前來看，VDSL的數據業務是很多的。在不遠的將來，VDSL將會占據整個住宅Internet接入和Web訪問市場；可能用VDSL替代光纖連接，把較大的辦公室和公司連到數據網絡上。3全服務網絡由于VDSL所支持的高比特速率，因此，被認為是全業務網絡（Full Service Network，FSN）的接入機制。3 光纖接入技術3.1 無源光網絡（PON）接入技術根據光接入網（OAN）參考配置可知，OAN由光線路終端（OLT）、

36、光配線網（ODN）和光網絡單元（ONU）三大部分組成。3.1.1 PON拓撲結構一、基本拓撲結構光接入網（OAN）的拓撲結構取決于光配線網（ODN）的結構。通常ODN可歸納為單星型、樹型、總線型和環型等四種基本結構，也就是PON的四種基本拓撲結構。1單星型結構單星型結構是指用戶端的每一個光網絡單元（ONU）分別通過一根或一對光纖與端局的同一OLT相連，形成以光線路終端（OLT）為中心向四周輻射的星型連接結構。2樹型結構在PON的樹型結構（也叫多星型結構）中，連接OLT的第一個光分支器（Optical Branching Device，OBD）將光分成n路，每路通向下一級的OBD，如最后一級的O

37、BD也為n路并連接n個ONU。3總線型結構總線（bus）型結構的PON通常采用非均勻分光的光分路器（OBD）沿線狀排列。4環型結構環型結構相當于總線型結構組成的閉合環，其信號傳輸方式和所用器件與總線型結構差不多。二、性能比較為便于PON結構選擇，現將總線型、星型、環型及樹型拓撲結構從性能上進行比較，如下表所示：比較內容總線型星 型環 型樹 型成本投資低最高低低維護與運行測試很困難清除故障時間長較好測試困難安全性能很安全安全很安全很安全可靠性比較好最差很好比較好用戶規模適于中規模適于大規模適于選擇性用戶適于大規模新業務要求容易提供容易提供每戶提供較困難每戶提供較困難帶寬能力高速數據基群接入視頻基

38、群接入視頻高速3.1.2 PON關鍵技術一、PON的雙向傳輸技術在PON中，OLT至ONU的下行信號傳輸過程是：OLT送至各ONU的信息采用光時分復用（Optical Time Division Multiplexing，OTDM）方式組成復幀送到饋線光纖；通過無源光分路器以廣播方式送至每一個ONU，ONU收到下行復幀信號后，分別取出屬于自己的那一部分信息。1光時分多址（OTDMA）光時分多址（Optical Time Division Multiple Access，OTDMA）方式是指將上行傳輸時間分為若干時隙，在每個時隙只安排一個ONU，以分組的方式向OLT發送分組信息，各ONU按OLT

39、規定的順序依次向上游發送。2光波分多址（OWDMA）采用光波分多址（Optical Wavelength Division Multiple Access，OWDMA）接入技術，將各ONU的上行傳輸信號分別調制為不同波長的光信號，送至OBD后，耦合到饋線光纖；到達OLT后，利用光分波器分別取出屬于各ONU的不同波長的光信號，再分別通過光電探測器解調為電信號。3光碼分多址（OCDMA）光碼分多址（Optical Code Division Multiple Access，OCDMA）是指給每一個ONU分配一個多址碼。4光副載波多址（OSCMA）光副載波多址（Optical SubCarrier

40、Multiple Access，OSCMA）采用模擬調制技術，將各個ONU的上行信號分別用不同的調制頻率調制到不同的射頻段，然后用此模擬射頻信號分別調制各ONU的激光器（laser Device，LD），把波長相同的各模擬光信號傳輸至OBD合路點后再耦合到同一饋線光纖到達OLT，在OLT端經光電探測器后輸出的電信號通過不同的濾波器和鑒相器分別得到各ONU的上行信號。二、PON的雙向復用技術光復用技術作為構架信息高速公路的主要技術，在過去、現在和將來，對光通信系統和網絡的發展及對充分挖掘光纖巨大傳輸容量的潛力，將起著重要作用。1光波分復用（OWDM）技術實用化程度最高的當屬光波分復用技術，其技術

41、及產品已廣泛地應用在光通信系統中。構成WDM-PON的上行回傳通道有四種方案可供選擇。方案一，在ONU也用單頻激光器，由位于遠端節點的路由器將不同ONU送來的不同波長的信號回到OLT。方案二，利用下行光的一部分在ONU調制，從第二根光纖上環回上行信號，ONU沒有光源。方案三，在ONU用LED一類的寬譜線光源，由路由器切取其中的一部分；由于LED功率很低，需要與光放大器配合使用。方案四，與常規PON一樣，采用多址接入技術，如TDMA，SCMA等。2光時分復用（OTDM）技術采用復用技術的目的是提高信道傳輸信息的容量。OTDM的復接可分為兩種，即以比特為單位進行逐比特交錯復接和以比特組為單位的逐組

42、交錯復接。3光碼分復用（OCDM）技術光碼分復用技術在原理上與電碼分復用技術相似。4光頻分復用（OFDM）技術OWDM和OFDM技術都是在光層按其波長將可傳輸帶寬范圍分割成若干光載波通道。5光副載波復用（OSCM）技術OSCM技術不同于OWDM和OFDM技術，OWDM和OFDM都是指光波層進行復用。OSCM技術的最大優點是：可采用成熟的微波技術，以較為簡單的方式實現寬帶、大容量的光纖傳輸，它可構成靈活方便的光纖傳輸系統，可以為多個用戶提供語音、數據和圖像等多種業務。6光空分復用（OSDM）技術空分復用（Space Division Multiplexing，SDM）指利用不同空間位置傳輸不同信

43、號的復用方式，如利用多芯纜傳輸多路信號就是空分復用方式。7時間壓縮復用（TCM）技術時間壓縮復用（Time Compression Multiplexing,，TCM）又稱“光乒乓傳輸”。3.1.3 PON功能結構一、光線路終端（OLT）的功能結構在PON中，OLT提供一個與ODN相連的光接口，在光接入網（OAN）的網絡端提供至少一個網絡業務接口。二、光網絡單元（ONU）的功能結構在PON中，ONU提供通往ODN的光接口，用于實現OAN的用戶接入。ONU的核心功能塊包括用戶和服務復用功能、傳輸復用功能以及ODN接口功能。ONU服務功能塊提供用戶端口功能，它包括提供用戶服務接口并將用戶信息適配為

44、64kbit/s或n×64kbit/s的形式。三、光配線網（ODN）的功能結構PON中的ODN位于ONU和OLT之間，ODN全部由無源器件構成，它具有無源分配功能，其功能結構下圖所示：四、操作管理維護功能通常將操作管理維護（OAM）功能分成兩部分，即光接入網（OAN）特有的OAM功能和OAM功能類別。五、光接入網（OAN）基本性能OAN的容量和ONU的類別如表4.2所示，其中通路傳輸距離是邏輯距離，即特定傳輸系統所能達到的最大傳輸距離。3.1.4 PON技術應用一、PON組網應用目前無源光纖接入網發展很快，組網方式多種多樣。PON主要采用無源光功率分配器（耦合器）將信息送至各用戶。二

45、、波分復用PON技術應用1兩波分復用PONITU-T制定的G.983標準只適用于1310nm/1550nm（波分復用WDM）技術，即粗波分復用（CWDM）技術。OLT與ONU間是明顯的點到多點連接，上行和下行信號傳輸發生在不同的波長窗口中。當ONU采用TDMA方式上傳數據時，為避免數據可能發生的碰撞，OLT與ONU之間要精確定時，ONU按照OLT分配的時隙傳送分組。系統采用單纖波分復用方式來解決雙向傳輸問題，即用1550nm波長（14841580nm）傳送下行信號；用1310nm波長（12701344nm）傳送上行信號。2波分復用PON波分復用PON簡稱為WDM-PON。WDM-PON的下行傳

46、輸的關鍵是多波長光源，目前有許多方法制造多波長光源。方法一：選擇16個接近精確波長的、離散的分布反饋（DFB）激光器，每個均有溫度調諧以便獲得滿意的信道間隔。方法二：使用多頻激光器（Multiple Frequency Laser，MFL）。方法三：采用啁啾脈沖WDM光源。它使用了飛秒級（1015）光纖激光器來產生一個1500nm附近70nm譜寬的脈沖，此脈沖被22km長的標準單模光纖啁啾。3.2 以太網無源光網絡（EPON）接入技術以太網無源光網絡（Ethernet PON或Ethernet Over PON，EPON）。EPON是指采用PON的拓撲結構實現以太網的接入。3.2.1EPON技

47、術特點及網絡結構一、EPON技術特點（1）高帶寬：從目前的技術上看，EPON的下行信道為幾百/幾千Mbit/s的廣播方式；上行信道為用戶共享的幾百/幾千Mbit/s信道。（2）低成本：EPON提供較大的帶寬和較低的用戶設備成本，它采用PON結構，使EPON網絡中減少了大量的光纖和光器件以及維護的成本，降低了預先支付的設備資金和與SDH及ATM有關的運行成本。（3）易兼容：EPON互連互通容易，各個廠家生產的網卡都能互連互通。以太網技術是目前最成熟的局域網技術。二、網絡結構EPON位于業務網絡接口到用戶網絡接口間，通過SNI與業務節點相連，通過UNI與用戶設備相連。EPON主要分成三部分，即光線

48、路終端（OLT），光配線網絡（ODN）和光網絡單元/光網絡終端（ONU/ONT）組成。其中OLT位于局端，ONU/ONT位于用戶端。OLT到ONU/ONT的方向為下行方向，反之為上行方向。EPON接入網結構如下圖所示。EPON中的ONU采用了技術成熟的以太網絡協議，在中帶寬和高帶寬的ONU中，實現了成本低廉的以太網第二層第三層交換功能。3.2.2EPON傳輸原理及幀結構在EPON中，根據IEEE802.3以太網協議，傳送的是可變長度的數據包，最長可為1518個字節。在EPON中，OLT傳送下行數據到多個ONU，完全不同于從多個ONU上行傳送數據到OLT。OLT根據IEEE802.3協議，將數據

49、以可變長度的數據包廣播傳輸給所有在PON上的ONU，每個包攜帶一個具有傳輸到目的地ONU標識符的信頭。EPON下行傳輸幀結構由一個被分割成固定長度幀的連續信息流組成，其傳輸速率為1.250Gbit/s，每幀攜帶多個可變長度的數據包（時隙）。按照IEEE G.802.3組成可變長度的數據包，每個ONU分配一個數據包，每個數據包由信頭、可變長度凈負荷和誤碼檢測域組成。EPON在上行傳輸時，采用TDMA技術將多個ONU的上行信息組織成一個TDM信息流傳送到OLT。3.2.3 EPON光路波長分配EPON的光路可以使用兩個波長，也可以使用三個波長。EPON的兩波長結構如下圖所示，1510nm波長用來攜

50、帶下行數據、語音和數字視頻業務，1310nm波長用來攜帶上行用戶語音信號和點播數字視頻、下載數據的請求信號。3.2.4 EPON關鍵技術1突發同步由于突發模式的光信號來自不同的端點，所以可能導致光信號的偏差，消除這種微小偏差的措施是采用突發同頻技術。2大動態范圍光功率接收由于EPON上各個ONU到OLT的距離各不相同，所以各個ONU到OLT的路徑傳輸損耗也互不相同，當各個ONU發送光功率相同時，到達OLT后的光功率互不相同。3測距和ONU數據發送時刻控制由于光信號來自遠近不同的光網絡單元（ONU），所以可能產生相應的信號沖突，通過距離修正的技術就可以消除這種沖突。現在，無論是長距離的核心傳輸網

51、絡，還是城域接入網匯聚層部分，數字通信技術已經從ATM為中心，逐漸轉移到以IP為基礎的視頻、音頻和數據通信了。4帶寬分配EPON分配給每個ONU的上行接入帶寬由OLT控制決定。5實時業務傳輸質量傳輸實時語音和視頻業務要求傳輸延遲時間既恒定又很小，時延抖動也要小。6安全性和可靠性EPON下行信號以廣播的方式發送給所有ONU，每個ONU可以接收OLT發送給所有ONU的信息，這就必須對發送給每個ONU的下行信號單獨進行加密。 4 無線接入技術4.1 無線接入信道的電波傳播無線接入系統采用無線傳輸技術，通過空間電磁波來傳輸信息，無線傳輸所占用的信道即稱為無線信道。4.2 無線接入的基本技術4.2.1

52、信源編碼與信道編碼技術一、信源編碼技術信源編碼就是將來自模擬信源或離散信源的信號變換為適合于在數字通信系統中傳輸的數字信號。1規則脈沖激勵長時預測（RPE-LTP）編碼RPE-LTP編碼方案是以若干間距相等、相位與幅度優化的脈沖序列作為RPE（規則脈沖激勵），使合成波形接近于原信號。2矢量和激勵線性預測（VSELP）編碼矢量和激勵線性預測（VSELP）編碼是碼激勵線性預測（Code Excited Linear Prediction，CELP）編碼的一種。二、信道編碼技術信道編碼就是在數據發送之前，在信息碼元中再增加冗余碼元（即監督碼元），用來供接收端糾正或檢出信息在信道傳輸中產生的誤碼。1分

53、組碼在分組碼中，監督碼元只與本組的信息碼元有關。（1）循環碼：循環碼是分組碼的一個重要分支，其特點是循環碼中的任何一個碼字向左或向右循環移位后，仍是該碼字集合中的碼字。（2）BCH碼：BCH碼是一種能糾正多個隨機差錯的特殊循環碼，其碼長為n2m1或是2m1的因子，m為正整數。（3）R-S碼：R-S是Reed-Solomon碼的縮寫，是一種多進制的BCH碼。一個M進制碼元有M個二進制碼元。2交織編碼對于突發錯誤，交織碼是一種有效的糾錯碼。交織編碼是將已編碼的碼字交織，使突發誤碼轉換為一個糾錯碼字內的隨機誤碼。3卷積碼分組碼為達到一定的糾錯能力和編碼效率，碼組長度通常都比較大，時延隨著n的增加而線

54、性增加。4Turbo碼Turbo碼包含重復解碼、軟入/軟出解碼、遞歸系統卷積編碼和非均勻交織等概念。Turbo碼編碼基本結構包含兩個并聯的相同遞歸系統卷積編碼器，中間由一個交織器分隔。4.2.2 多址接入技術目前無線接入系統中常用的多址方式有：頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）和空分多址（SDMA）等。一、頻分多址（FDMA）頻分多址（Frequency Division Multiple Access，FDMA）是把通信系統的總頻段劃分成若干個等間隔的頻道（或稱信道），分配給不同的用戶使用。二、時分多址（TDMA）時分多址（Time Division Multi

55、ple Access，TDMA）是把無線頻譜按時隙劃分，若干個時隙組成一幀。三、碼分多址（CDMA）碼分多址（Code Division Multiple Access，CDMA）是使用擴展頻譜技術的一種多址技術。四、空分多址（SDMA）空分多址（Space Division Multiple Access，SDMA）是通過控制用戶的空間輻射能量來提供多址接入能力的，通過分割空間信道分離同一時隙和同一頻道上的多個用戶信號。4.2.3 數字調制與擴頻技術一、數字調制技術無線接入系統在無線傳輸中一般多使用頻譜效率高、抗干擾能力強的數字調制技術。1線性調制技術線性調制方案有PSK，QPSK，DQPSK，OQPSK，/4QPSK，MPSK及MQAM等。（1）二相相移鍵控（2PSK） 絕對相移鍵控（BPSK） 差分相移鍵控（DPSK）（2）四相相移鍵控（QPSK） 交錯QPSK（OQPSK） p/4-QPSK2恒包絡調制技術（1）二相頻移鍵控（2FSK）（2）最小頻移鍵控（MSK）（3）高斯濾波最小頻移鍵控（GMSK）二、擴頻調制技術擴展頻譜通信的理論基礎是仙農（Shannon）公式：式中，C為信道容量，單位為bi