宽带接入网技术总复习【doc】

2020-11-28 11:43:56 本页面

【导读】《宽带接入网技术》。北京邮电大学网络教育学院。ITU-TG...902的定义,接入网是。SNI)和相关用户网络接口(UserNetwork. Interface,UNI)之间的一系列传送实体(诸。如线路设施和传输设施)所组成的、为传送。电信业务提供所需传送承载能力的实施系。统,可以经由Q3接口进行配置和管理。2.接入网与核心网比较后的特点。缺乏规模经济,成本高。线、ISDN基本接入和一次群接入、非本地。交换业务、低速数据业务、N×64kbit/s数据。租用业务等2Mbit/s以下的窄带业务。接入数据业务,视频交互业务等。交互式图像业务。广播电视;事务业务;目标型广告;可视。电话,CATV业务等。通用协议参考模型:。接入网主要功能有5种,即用户口功能。Function,TF)和AN系统管理功能(System. 以ITU-T的分层模型建议为基础。有线接入方式主要是光纤接入网和利。·抗电磁干扰强,误码率低;·成本大幅度降低。1对,收发双方间是2320kbit/s双工信道DCS表示数字交叉连接。应用帧是根据用户应用而决定的数据。2Mbit/s的比特流被分割在两对(或

文章介绍图

  

【正文】 1
《宽带接入网技术》
主讲:宁帆
北京邮电大学网络教育学院
第一章接入网概述
一、接入网的定义和定界
1.接入网的定义和定界
ITU-TG...902的定义,接入网(AN)是
由业务节点接口(ServiceNodeInterface,
SNI)和相关用户网络接口(UserNetwork
Interface,UNI)之间的一系列传送实体(诸
如线路设施和传输设施)所组成的、为传送
电信业务提供所需传送承载能力的实施系
统,可以经由Q3接口进行配置和管理。
接入网的功能定界如图
2.接入网与核心网比较后的特点
(1)业务量密度低
(2)缺乏规模经济,成本高
接入网(AN)业务结点(SN)
用户终端或
用户驻地网
(CPN)
电信管理网(TMN)
业务结点
接口SNI
用户网络
接口UNI
Q3Q3
图接入网的定界
2
(3)成本差异大
(4)运行环境恶劣
(5)技术变化慢
3.接入网的业务需求
(1)业务需求和网络结构
接入网现在支持的主要业务:模拟租用
线、ISDN基本接入和一次群接入、非本地
交换业务、低速数据业务、N×64kbit/s数据
租用业务等2Mbit/s以下的窄带业务。宽带
接入数据业务,视频交互业务等。
(2)宽带业务
如视频点播(VOD)。交互式图像游戏。
交互式图像业务。远程教育。
多媒体库。
广播电视;事务业务;目标型广告;可视
电话,CATV业务等。
二、接入网的功能
通用协议参考模型:
以ITU-T的分层模型建议为基
础。
3
接入网主要功能有5种,即用户口功能
(UserPortFunction,UPF)、业务口功能
(ServicePortFunction,SPF)、核心功能
(CoreFunction,CF)、传送功能(Transfort
Function,TF)和AN系统管理功能(System
ManagementFunction,SMF)。
以ITU-T的分层模型建议为基础
三、接入网的分类
接入承载处理功能
电路层(CL)
通道层(TP)
传输媒质层(TM)
层管理
系统管理
接入承载能力要求
图接入网的通用协议参考模型
用户口功能
(UPF)
传送功能
(TF)
业务口功能
(SPF)
核心
功能
(CF)
核心
功能
(CF)
AN系统管理功能(AN-SMF)
图接入网功能结构
UNISNI
4
两大类:有线接入方式,无线接入方式。
1、有线接入网技术
有线接入方式主要是光纤接入网和利
用现成的铜线电话用户接入网。
有线接入技术




























SDV
HFC
FTTH
FTTC
FTTB
HDSL
VDSL/ADSL
混合传输
光纤传输
线对增容
双绞线传输
2、无线接入网技术
























卫星移动
个人通信
无线寻呼
数字无绳
蜂窝移动
移动终端接入技术
卫星
微波
固定终端接入技术
无线接入技术
3、综述
光纤接入技术是实现宽带接入网技术
5
的最佳手段。光纤传输系统优势:
·传输容量大;
·无中继距离长(40~80km);
·抗电磁干扰强,误码率低;
·采用新颖的网络结构改进了网路的可
用性;
·成本大幅度降低。
四、接入网的拓扑结构
接入网环境下的基本网络拓扑结构有6
种,即星型结构、双星型结构、环型结构、
树型结构、链型和总线结构。
1.星型结构
2.双星型结构
3.链型(线形)结构
图双星型结构
端局RN/RT
用户
用户
用户用户
远端结点
图星型结构
用户
端局
用户用户用户
用户
用户
光纤光纤端
局RNRN
光纤
用户
ADMADM
6
4、总线形结构
5.环型结构
6.树型结构
用户
光纤
端局
图2-8总线形结构
用户
图环型结构
本地
交换机
(a)PON技术
本地
交换机
RN/
RT
(b)DLC技术
说明:光缆双绞线
光分路器复用器用户
图树型-分支结构
7
7.混合结构
第二章铜线接入技术
HDSL接入技术
一、HDSL系统的基本构成
HDSL技术:采用数字信号自适应均衡
技术和回波抵消技术,消除传输线路中近端
串音、脉冲噪声和波形噪声、以及因线路阻
抗不匹配而产生的回波对信号的干扰,从而
能够在现有的普通电话双绞铜线(两对或三
对)上提供PDH一次群速率(T1或E1)的
全双工数字连接,无中继传输距离可达3~5
km。
HDSL
收发
信机
用户
终端
铜线对
G.703
接口
G.703
接口
图HDSL系统构成



HDSL
收发
信机
















HDSL收发器
遵循“CSA”环路
1对,2B1Q
可选对,2B1Q
可选对,2B1Q
HDSL内核
(对CAP的使用不同)
)
网络终端单元
(NTU)








E1E1
到CPE
线路终端单元
(LTU)
1对,收发双方间是2320kbit/s双工信道DCS表示数字交叉连接
2对,各为1168kbit/s双工CPE表示用户驻地设备
3对,各位784kbit/s双工
图HDSL系统的参考配置
到DCSHDSL收发器
HDSL收发器
HDSL收发器
HDSL收发器
HDSL收发器
8
二、HDSL帧结构(E1,基于2B1Q编码
情况)
信号传输:HDSL帧结构和空闲比特码组
HDSL的数据帧有三种:应用帧、核心帧、
HDSL帧。
应用帧是根据用户应用而决定的数据
帧结构;核心帧是HDSL内部的数据帧,是
将不同应用帧数据映射为统一的144字节的
净荷,HDSL可以由此统一处理不同应用的
数据,HDSL帧是对应每个HDSL收发器的
数据帧。包括核心帧和定位比特、维护比特
和开销比特等。
2Mbit/s的比特流被分割在两对(或三
对)传输线上传输,分割的信号映射入HDSL
帧,接收端再把这些分割的HDSL帧重新组
合成原始信号。
核心帧:144字节,500vs时长,比特率
=144×8/500×10-6=2304kbps。
9
HDSL帧长度:6ms。
2B1Q特点:四元符号,每个符号可表示
2比特的信息。
HDSL帧结构特点:
(1)采用1~3对线传输,比特率、波特
率不同,帧时间相同,帧长度不同。
(2)不同线对的电气特性可能不同,造
成多路信号之间有不同的延迟,解决的办法
是在HDSL帧中加入0~2个填充符号(四
元符号,2B1Q码,相当于4个比特)。
HDSL帧结构共有48个数据块。
三线对系统每数据块97=96+1比特,12
同步字H0数据块0H1
子数据块0
H3H2数据块3数据块1数据块2
HDSL帧(6ms)
图HDSL帧结构
„„子数据块1子数据块11
1
Z-bit
数据
字节2
数据
字节36
数据
字节4

1
Z-bit
数据
字节1
数据
字节35
数据
字节3

18B
2对线帧映射结构
1168kbit/s
1168kbit/s
1
Z-bit
数据
字节1
数据
字节34
数据
字节4
1
Z-bit
数据
字节2
数据
字节35
数据
字节5
1
Z-bit
数据
字节3
数据
字节36
数据
字节6
784kbit/s
784kbit/s
784kbit/s
12B
3对线帧映射结构
bit142101010
填充符号
2



10
字节,总比特数=14(同步字)+32(H开
销)+97(数据块)×48+0(4)(填充符
号)=4702(4706)。
二线对系统每数据块145=144+1比特,
18字节,总比特数=14(同步字)+32(H
开销)+145(数据块)×48+0(4)=7006
(7010)。
一线对系统每数据块289=288+1比特,
36字节,总比特数=14(同步字)+32(H
开销)+289(数据块)×48+0(4)=13918
(13922)。
三线对系统:HDSL帧长度6ms,平均长
度4704比特,速率=4704/6=784kbps。
二线对系统:HDSL帧长度6ms,平均长
度7008比特,速率1168kbps。
一线对系统:HDSL帧长度6ms,平均长
度13920比特,速率2320kbps。
加入填充符号后,将调整帧长度,平均长
度和速率,如三线对时间范围是(6-2/784)
ms或(6+2/784)ms。
数据块中的每个字节8个比特,为64kbps,

11
三对线全双工系统,传输速率为12×
64kbit/s+16kbit/s=784kbit/s;
两对线全双工系统,传输速率为18×
64kbit/s+16kbit/s=1168kbit/s;
一对线全双工系统,传输速率为36×
64kbit/s+16kbit/s=。
三、HDSL的应用
1、高速访问Inter,用作客户端和主干网
的连接;
2、校园网的建设;
3、局域网扩展和连接光纤环;
4、视频会议和远程教学应用;
5、连接无线基站系统;
6、ISDN的基群接入(PRA),等等。
HDSL2接入技术
HDSL2是继HDSL后的技术,“第二代
HDSL”。本质上是在一对线上传送T1或E1
速率信号。
HDSL2的设计目标
12
①一对线上实现两线对HDSL的传输速
率;
②获得与两线对HDSL相等的传输距离;
③对环路损坏(衰减、桥接头、串音等)
的容忍能力不能低于HDSL;
④对现有业务造成的损害不能超过两线
对HDSL;
⑤能够在实际环路上可靠地运行;
⑥价格要比传统HDSL低。
总复习2
ADSL接入技术
一、ADSL的定义和参考模型
1、定义
不对称数字用户线(AsymmetricDigital
SubscriberLine,ADSL)是一种利用现有的
传统电话线路高速传输数字信息的技术,以
上、下行的传输速率不相等的DSL技术而
得名。ADSL下行传输速率接近8Mbps,上
行传输速率接近640kbps,并且在同一对双
绞线上可以同时传输传统的模拟话音信号。
13
ADSL采用不对称的主要原因:(1)在
目前的DSL应用中,大多用户是从主干网
络大量获取数据,而发送出去的数据却少得
多;(2)非对称传输可以大大减小近端串扰。
2、ADSL接入网的参考模型
二、ADSL的技术特点
ADSL主要技术特点:
(1)充分利用现有铜线网络及带宽,只要
在用户线路两端加装ADSL设备即可。方
便、灵活,时间短,系统投资小。
(2)同时提供普通电话业务、数字通路(个
人计算机)、高速远程接收(电视和电话
频道)等。
(3)关键技术
1)使用高于4kHz的频带来传输数字信
VCVAU-C2U-CU-RU-R2T-SMT
ATU-C
ATU-C
ATU-C
ATU-C
ATU-R
用户分配网
PSTN电话
数字广播
宽带网
窄带网
网络管理
接入节点
B
TE
TE
TE
TE
POTS-CPOTS-R
环路
分离器
图ADSL接入网参考模型
14
号;
2)使用高性能的离散多音频DMT调制
编码技术;
3)使用FDM频分复用和回波抵消(EC)
技术;
4)使用Splitter信号分离技术。
三、ADSL的系统构成
1、G.dmt标准的ADSL系统构成
G.dmt标准即为,其最低的
下行传输速率为,上行传输速率
为640kbps。系统构成如图中上部分。
2、G.lite标准的ADSL系统构成
在标准中,用户端需要采用splitter
分离器,由于分离器安装的复杂性,考虑在
用户端去掉分离器,这就是标准。可
以实现“即插即用”的功能。系统构成如图
下部分。
规定其最高的下行传输速率为
,上行传输速率为512kbps。
15
图全速率ADSL与ADSL系统构成
DSLAM是DSL的接入复用器。
3、ADSL传输带宽(能力)
传输带宽是在不同的应用环境中所能达
到的上、下行传输数据速率。传输带宽和传
输距离有关。在ADSL标准中,规定上、下
行标称速率分别为640kbps和8Mbps,在实
际工作中,根据不同应用的速率要求,ADSL
可非常灵活地提供带宽,即ADSL系统可以
通过调整每条承载信道的传输速率实现多
种速率配置方式。
介绍几个重要的概念:
1、总速率
是指ADSL系统在任一方向发送的速率,
分为上行总速率和下行总速率2种,且相互
PC机ADSLModemPOTS分离器
局端
分离器
电话
PC机ADSLModem
电话
PSTN
DSLAM
ATM
ISP路由器
Inter
网络服务器
电话线
16
独立。它们包括净负荷和系统用于各种数据
流的同步开销以及固定指示比特,但不包括
FEC冗余码。它用来规定ADSL总体的上、
下行速率。
2、净负荷速率
是任一方向用于用户数据的总速率。某
方向的净负荷速率等于该方向的总速率减
去同步开销、CRC校验等的速率。
3、承载信道
是ADSL透明传输的逻辑通道,是提供给
上层设备的不同速率和方向的数据流。
ADSL系统最多可同时传送7个承载通道,
其中最多4个独立的下行信道和最多3个双
工承载通道。承载通道的速率由ADSL的标
准规定。
4、ADSL子信道
是用于传送数据的物理接口。它们是7
个承载信道的物理实体,分别按照各自传送
的承载信道的配置速率实现独立的传输。在
ATU-R和ATU-C的结构中可以看出,收
发器有7个子信道,其中4个单工子信道,
3个双工子信道。
17
5、传输等级
四个传送等级:2M-0,2M-1,2M-
2,2M-3。
6、速率配置过程
过程如下:先根据所要提供的服务类型
和要求,规定当前链路上使用的传送等级。
每种等级都详细规定了要配置的承载信道
个数和每个承载信道的速率。每个承载信道
将所配置的速率映射到其对应的子信道上,
最终实现特定速率的数据传输。此外,在数
据传输的同时,还要提供ADSL开销信道,
以提供正常的维护和控制。所以各承载信道
的速率之和加上开销信道速率,才是当前
ADSL回路提供的总速率。
ADSL系统传输的数据可分为两类:一类
是下行速率为整数倍的普通数据
(可能是以太网包或IP包),另一类是单工
ATM信元数据。这两种情况下,系统的速率
配置有很大不同。
(1)下行单工承载信道的速率配置
子信道为AS0、AS1、AS2、AS3。
18
标准中规定四种传送等级2M-0,2M-
1,2M-2,2M-3和4个承载通道AS0、
AS1、AS2、AS3之间的配置关系是:
四种传送等级规定下行单工信道速率分
别为:,,,

2M-0的承载通道的组配方式:5种
1)1个承载信道;
2)1个和1个承
载信道;
3)2个承载信道;
4)1个承载信道和2个
承载信道;
5)4个承载信道。
2M-1传送等级实际使用的子信道只从
AS0、AS1、AS2中选取;2M-2等级子信
道只从AS0、AS1中选取;2M-3等级只使
用AS0子信道。
(2)双工承载信道
3个双工承载信道LS0、LS1、LS2,其中
一个为控制信道(C信道),在所有的传送
等级下都有效。它们之间的组合不是任意的
19
方式。
在等级2M-0、2M-1和2M-2中,LS0
为C信道速率64kbps,在2M-3中,C信
道速率16kbps,不占用承载信道,在同步开
销中传送。
四.ADSL帧结构
1.ADSL超帧结构
2.ADSL的帧头
ADSL是使用帧头来同步承载通道的。
这样ADSL链路两端的设备才能知道链路是
如何配置(AS和LS)的,它们的速率是多
少,以及如何在ADSL帧流中对其进行定位。
ADSL帧头的其他功能包括远程控制和速率
适配、循环冗余校验(CRC)进行检错、前
向纠错(FEC)、操作管理与维护(Operation
AministrationandMaintenance,OAM)。
快速字节快速数据缓存区内容FEC交错数据缓存区内容
每+246=17毫秒一个ADSL超帧
帧0帧1帧34帧2帧35帧66帧67同步
每246微秒一个ADSL帧有FEC保护的快速数据
(帧被分割为基于线路比特速率的不同尺寸)
图ADSL超帧和幀结构
传输纠错控制和
一些标识比特
传送其它
标识比特
20
ADSL帧头的所有比特都同时在上行和
下行方向传输。多数情况下,帧头比特作为
32kbit/s比特流传输,但也有例外。对于高
速通道结构,下行流最大比特率是128kbit/s,
最小是64kbit/s,缺省值代表96kbit/s;上行
流最大比特率是64kbit/s,最小是32kbit/s,
缺省值代表64kbit/s。
VDSL接入技术
甚高速数字用户线(Veryhighspeed
DigitalSubscriberLine,VDSL)的系统。
VDSL可在对称或不对称速率下运行,其速
率配置为:
最高速率对称速率是26Mbit/s
13Mbit/s的对称速率
52Mbit/s的下行速率和

26Mbit/s的下行速率和

13Mbit/s的下行速率和

21
VDSL可以和POTS运行在同一对双绞线
上。本节讨论VDSL,基本构成、相关技术
以及存在问题,最后讨论了VDSL的应用。
一.VDSL系统结构
VDSL收发机通常采用DMT调制(也
考虑CAP码),在双绞线上,其上行传输速
率可达;而下行速率可以扩展至
25Mbit/s甚至52Mbit/s,能够容纳4~8个
6Mbit/s的MPEG-2信号,同时允许普通电
话业务继续工作于4kHz以下频段,通过频
分复用方式将电话信号和25Mbit/s或
52Mbit/s的数字信号结合在一起送往双绞
线。当然,其传输距离分别缩短至1km或
300m左右。
本地交换
图像接口
收发机
图像
接口
双绞线
光纤



TV
VCR
PC
电话
双绞线
远端端局
用户
图VDSL系统结构
22
二.VDSL的体系结构
VDSL的相关技术
一.传输模式
5种主要的传输模式,见图,其大
部分的结构类似于ADSL。
三.其他技术
VDSL存在的问题
VDSL存在的问题主要有以下几个方
面。
(1)不能确定VDSL能可靠传输数据
的最大距离
(2)业务环境问题
(3)用户设备分配及电话网络与用户
ONUVDSLVDSL终端设备业务
STM模式传输模式:
光纤环路
分组模式
STM
端到端ATM
分组ATM
ATM
图VDSL传输模式
23
设备之间的接口
(4)开销也是一个不能忽略的因素
第三章电缆调制解调器接入技术
电缆调制解调器(CableModem)技术
是在有线电视公司推出的混合光纤同轴网
(HFC)上发展起来的。只要在有线电视
(CATV)网络内添置电缆调制解调器
(CableModem)后,就建立了强大的数据
接入网,不仅可以提供高速数据业务,还能
支持电话业务。
基于HFC技术:CATV+CM=数据接
入网+电话业务+电视业务
绪:混合光纤/同轴电缆(HFC)接入网
FTTC→HFC
1、CATV网
属单向分配型的网络。
24
2、HFC结构
拓扑结构:干线网星型结构,配线网树型结
构。
同轴电缆
模拟和数字
视像
前端
光纤
节点
同轴电缆
同轴电缆
250~500户
引入线
同轴电缆
供电
线路延伸器
分支器
视像
数据
话音
前端
光纤
节点
宽带网关
光纤
节点
光纤
节点
250~500户
250~500户
干线网
配线网
25
引入线:对应各种业务。
3、HFC的频谱分配方案
HFC采用副载波频分复用方式,各种图
像、数据和语音信号通过调制解调器同时在
同轴电缆上传输。建议的频谱方案有多种,
其中之一如下图。

4、HFC的特点
优点:(1)成本较低。与FTTC相比,仅线
路设备低20~30%。
(2)HFC频带较宽,能适应未来一段
15
0
60路模拟CATV指导
PCN
PCN
200路数据通信
VOD或CATV信号
其他双向通信业务
50MHz50MHz
(dB

(MHz)
53042505507501000
图一种典型的频谱分配建议
26
时间内的业务需求,并能向光纤接入网发
展。
(3)HFC适合当前模拟制式为主体的
视像业务及设备市场,用户使用方便。
(4)与现有铜线接入网相比,运营、
维护、管理费用较低。
不足之处:
(1)成本虽然低于光纤接入网,但要取
代现存的铜线环境投入将很大。
(2)建设周期长;
(3)拓扑结构须进一步改进,以提高
网络可靠性,一个光电节点为500用户服务,
出问题影响面大。
(4)电话信道有限,扩容难。
HFC网络对CableModem的要求
1、系统结构
用户设备
广域网
WAN
PSTN
HFC网
本地
服务器
局端交
换机或
传输适
配器
电话回传
访问集线器
安全性与
访问控制器
CMTSCableModem
CMTS
网络接口
CMTSRF
接口
操作支持
系统接口
OSS
CableModem
电话回传接口
电话线
CableModem
RF接口
与用户接口
DS1or
DS3
图HFC的数据通信系统
安全系统接口
27
2、影响CableModem发展的因素
第四章光纤接入技术
绪光纤接入网概念
光纤接入网(OAN)是采用光纤传输技
术的接入网,泛指本地交换机或远端模块与
用户之间采用光纤通信或部分采用光纤通
信的系统。
OAN分为有源光网络(AON)和无源光
网络(PON)两类。
1、OAN的参考配置和应用类型
ITU-T建议提出了一个与业务
和应用无关的光纤接入网功能参考配置,如
图所示。
28
ONU
ONU
ODNOLT
AF
SN功能
S/RR/S
V参考点
SNI
T参考点
UNI
a参考点
用户侧网络侧
AN系统管理功能
Q3
图2-1光纤接入网功能参考配置示例
根据ONU在光纤接入网中的位置,
OAN可以被划分为如图2-2所示的三种基
本应用类型。
交换机ONUOLT
ONU
电话
ONU
电话
电话
光缆
分路器
分路器
配线
FP
DP
用户
FTTH
FTTC
FTTB
铜缆引入线
图2-2光纤接入网的应用类型
2、OAN业务支持能力
PON接入技术
PON拓扑结构
基本拓扑结构
29
1.单星型结构
2.树型结构
3.总线结构
4.环型结构
PON关键技术
一.PON的双向传输技术
各ONU至OLT的上行信号采用OTDMA(光
时分多址)、OWDMA(光波分多址)、OCDMA
(光码分多址)、OSCMA(光副载波多址)等
多址接入技术。
1.光时分多址(OTDMA)
OTDMA(OpticalTimeDivision
MultipleAccess)方式是指将上行传输时
间分为若干时隙,在每个时隙只安排一个
ONU,以分组的方式向OLT发送分组信息,
各ONU按OLT规定的顺序依次向上游发送。
存在对各ONU测距问题,即进行严格的发送
定时,解决碰撞的问题;各ONU与OLT间距
离不一样,它们各自传输的上行码流衰减也
不一样,到达OLT时的各分组信号辐度不同,
在OLT端只能采用突发模式的光接收机,根
30
据每一分组开始的几比特信号幅度的大小
建立合理的判决门限,以正确接收该分组信
号。各ONU从OLT发送的下行信号获取定时
信息,并在OLT规定的时隙内发送上行分组
信号,故到达OLT的各上行分组信号在频率
上是同步的。由于传输距离不同,到达OLT
时的相位差也就不同,故在OLT端必须采用
快速比特同步电路,在每一分组开始几个比
特的时间范围内迅速建立比特同步。
2.光波分多址(OWDMA)
采用光波分多址(OpticalWavelength
DivisionMultipleAccess,OWDMA)接入
技术,将各ONU的上行传输信号分别调制为
不同波长的光信号,送至ODN后耦合到馈线
光纤(合波),到达OLT后利用光分波器分
别取出属于各ONU的不同波长的光信号,再
分别通过光电探测器解调为电信号。
3.光码分多址(OCDMA)
OCDMA(OpticalCodeDivision
MultipleAccess)是指给每一个ONU分配
一个多址码,各ONU的上行信码与相应多址
码进行模二加后将其调制为同一波长的信
31
号,各路上行光信号经ODN合路送馈线光纤
到达OLT,在OLT端经探测器检测出电信号
后,再分别与相同ONU端同步的相应的多址
码进行模二加,分别恢复各ONU传输来的信
码。由于多址码的速率远大于信码速率,故
CDMA系统实际上是一种扩频通信系统。
OCDMA系统用户地址分配灵活,抗干扰
性能强,由于每个ONU都有自己独特的多址
码,故它有十分优越的保密性能。OCDMA不
像OTDMA那样划分时隙,也不像OWDMA那样
划分频隙,ONU可以更灵活地随机接入,而
不需要与别的ONU同步,但OCDMA系统容量
不大。
4.光副载波多址(OSCMA)
OSCMA(OpticalSubcarrierMultiple
Access)采用模拟调制技术,将各个ONU的
上行信号分别用不同的调制频率调制到不
同的射频段,然后用此模拟射频信号分别调
制各ONU的激光器(laserDevice,LD),
把波长相同的各模拟光信号传输至ODN合路
点后再耦合到同一馈线光纤到达OLT,在OLT
端经光电探测器后输出的电信号通过不同
32
的滤波器和鉴相器分别得到各ONU的上行信
号。
二.PON的双向复用技术
光复用技术:光波分复用(OWDM或WDM)
技术、光时分复用(OTDM或TDM)技术、光
码分复用(OCDM或CDMA)技术、光频分复
用(OFDM或FDM)技术、光空分复用(OSDM
或SDM)技术、光副载波复用(OSCM)技术。
其中光波分复用技术、频分复用技术、码分
复用技术和时分复用技术以及它们的混合
应用技术被认为是最具潜力的光复用技术。
多路复用技术与多址接入技术区别:多
路复用技术中所有用户共用一个复用器;在
多址接入技术中,由于各用户所处的位置距
离较远,所以用户侧没有复用器。
1.光波分复用(OWDM)技术
在PON系统中采用WDM方式进行双向传
输,即上行和下行信号被调制为不同波长光
信号在同一根馈线光纤上传输。
光波分复用技术是指将多个不同波长
的信息光载波复接到同一光纤中传输,来提
高光纤传输容量的技术。根据被复用的光波
33
长间隔的不同,光波分复用系统又有WDM系
统(波长间隔50~100nm)、DWDM(DenseWDM)
系统(波长间隔1~10nm)和OFDM系统(波
长间隔小于1nm)之分。ITU-T参考标准

2.光时分复用(OTDM)技术
基本工作方式是让各路信号在信道上
占用不同的时间间隔,也就是把时间分成均
匀间隔,将各路信号的传输时间分配在不同
的时间间隔内进行传输,以达到互相分开,
互不干扰的目的。
在光信号上进行的时分复用是指在发
送端,来自各支路的电信号分别经过一个相
同波长的激光器转变为支路光信号,各支路
的光信号分别经过延时调整后,经合路器合
成一路高速光复用信号并馈入光纤;在接收
W
D
M
W
D
M光源λn
光源λ1
光检测
光检测


光检测
光源λn′
光源λ1′


λ1┅λn
λ1′┅λn′
光检测
信道S1
信道Sn
信道S1′
信道Sn′
信道S1
信道Sn
信道S1′
信道Sn′
λ1
λn
λ1′
λn′
λ1
λn
λ1′
λn′
图WDM工作原理图
34
端,收到的光复用信号首先经过光分路器分
解为支路光信号,各支路的光信号再分送到
各支路的光接收机转换为各支路电信号。这
种方式的复用速率比电的TDM高,一般达
100Gbit/s。
3.光码分复用(OCDM)技术
光码分复用技术在原理上与电码分复
用技术相似。它是给系统中的每个用户分配
一个唯一的光正交码的码字作为该用户的
地址码。在发送端,对要发送的数据的地址
码进行正交编码,然后进行信道复用。在接
收端,用与发送端相同的地址码进行正交解
码。
4.光频分复用(OFDM)技术
OWDM和OFDM技术都是在光层按其波长
将可传输带宽范围分割成若干光载波通道。
OFDM与OWDM本质上没有什么太大的区别,
因为电磁波基本参数频率、波长与速度三者
星形

















图OCDM典型系统框图
35
间存在着“速度=频率×波长”的固有关系。
5.光副载波复用(OSCM)技术
OSCM技术不同于OWDM和OFDM技术,
OWDM和OFDM都是指在光波层进行复用。其
实,OSCM与电子学的SCM复用方法相似,区
别仅在于最后的载波是用光波而已。简单地
说,OSCM是电的频分复用技术与光的调制技
术的结合技术。在OSCM中,首先将多路基
带信号调制到不同频率的射频(超短波到微
波的频率)波上,然后将多路射频信号复用
后再去调制一个光载波。在接收端同样也需
要二步解调,首先利用光探测器从光信号中
得到多路射频信号,然后再用电子学的方法
从各射频波中恢复出多路基带信号。
f1,f2,„,fn


光信号f1
光信号f2
光信号fn
F
D
M
F
D
M
光接收器
单纤
f2
fn
f1
光接收器
光接收器
图OFDM系统原理图


模拟
基带
信号
模拟
基带
信号





























图OSCM光纤通信系统
36
6.光空分复用(OSDM)技术
空分复用(SpaceDivision
Multiplexing,SDM)指利用不同空间位置
传输不同信号的复用方式,如利用多芯缆传
输多路信号就是空分复用方式。
7.时间压缩复用(TCM)技术
时间压缩复用(TimeCompression
Multiplexing,,TCM)又称“光乒乓传输”。
在一根光纤上以脉冲串形式的时分复用技
术,每个方向传送的信息,首先放在发送缓
存中,然后每个方向在不同的时间间隔内发
送到单根光纤上。接收端收到时间上压缩的
信息在接收缓存中解除压缩。因为在任一时
刻仅有一个方向的光信号在光纤上,不受近
端串扰的影响。
PON技术应用
一.PON组网应用
一根光纤
电端机
电端机
光源
光源
光检测器
光检测器
电端机
电端机
一根光纤






图OSDM系统原理图
37
二.WDM-PON技术应用
1.两波分复用PON
2.波分复用PON
APON接入技术
在PON中采用ATM技术,就成为
ATM-PON,简称APON。
EPON接入技术
以太网无源光网络(EtherPON或
EtherOverPON)简称EPON。EPON指
采用PON的拓扑结构实现以太网的接入。
EPON技术特点及网络结构
一.EPON技术特点
EPON的优势:
(1)高带宽:下行信道为百兆/千兆的
广播方式;上行信道为用户共享的百兆/千兆
信道。
(2)低成本:接入用户设备成本较低,
38
PON结构,减少了大量的光纤和光器件以及
维护的成本,降低了预先支付的设备资金和
与SDH及ATM有关的运行成本。以太网本
身的价格优势。
(3)易兼容:互连互通容易,以太网
技术是目前最成熟的局域网技术。EPON只
是对现有,基
本上是与其兼容的。
二.网络结构
EPON传输原理及帧结构
EPON和APON的主要区别是:在
EPON中,根据以太网协议,传
送的是可变长度的数据包,最长可为1518
个字节;在APON中,根据ATM协议的规
定,传送的是包含48个字节净负荷和5字
节信头的53字节固定长度信元。IP要求将
待传数据分割成可变长度的数据包,最长可
为65535个字节。EPON比APON传送IP
业务,可极大地减少了开销。
在EPON中,下行采用TDM传输方式;
上行采用TDMA传输方式,其下行信息流
39
ONUn
ONU1
12┅n
OLTONU2●
1×N┇
12┅n2
12┅nn
图EPON下行信息流的分发
12┅n1
如图所示。
EPON下行传输帧结构是由一个被分割
成固定长度帧的连续信息流组成,其传输速
率为,每帧携带多个可变长度的
数据包(时隙)。含有同步标识符的时钟信
息位于每帧的开头,用于ONU与OLT的同
步,帧长2ms,同步标识符占1个字节。
EPON在上行传输时,采用TDMA技术
将多个ONU的上行信息组织成一个TDM
信息流传送到OLT。
ONUn
ONU1
ONU2
12┅n
OLT●
1×N┇
11
nn
22
误码检测域净荷信头
长度可变
2ms2ms
同步标识符同步标识符
图EPON下行帧结构
N321n21
一个数据包
40
EPON上行帧结构及组成:其帧长也是
2ms,每帧有一个帧头,表示该帧的开始。
每帧进一步分割成可变长度的时隙,每个时
隙分配给一个ONU。
每个ONU有一个TDMA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,以避免复合时相互间发生碰撞和冲
突。
123┅N123┅N123┅N
帧长2ms
33第3个ONU的时隙
信头净荷误码检测域
长度可变
图EPON上行帧结构
123┅N123┅N123┅N
帧长2ms
123┅N123┅N123┅N
ONU1
ONU2
ONU3
ONUN
合路信号
图EPON上行帧的组成过程
41
EPON光路波长分配
EPON的光路使用二个波长时,下行使
用151(5)0nm,上行使用1310nm。用于
分配数据、语音和IP交换式数字视频(SDV)
业务。
使用,即使分
光比为32,也可以传输20km。
使用三个波长时,下行使用1510nm、
上行使用1310nm,增加一个下行1550nm窗
口(1530~1565nm)波长。提供二个波长业
务及CATV业务或者发展的DWDM业务。
即使分光比为32,也可以传输18km。
1510nm光发射机
1510nm
1310nm光接收机
W
D
M
W
D
M
1510nm光接收机
1310nm光发射机
·
光分
路器
OLTONU
图二波长EPON结构
1510nm光发射机
1310nm光接收机
W
D
M
W
D
M
1510nm光接收机
1310nm光发射机
·
光分
路器
OLTONU
图三波长EPON结构
1550nm光接收机1550nm光发射机
CATVCATVEDFA
42
EPON关键技术难点
一.突发同步
上传的光信号来自不同的端点,所以可
能导致光信号的偏差,消除这种微小偏差的
措施是采用突发同频技术。在OLT中采用此
技术。
二.大动态范围光功率接收
各ONU到OLT的距离各不相同,到达
OLT后的光功率互不相同,要用特殊办法来
保证能够接收足够大的动态范围光功率。此
种方法的实现也是一个难题。
三.测距和ONU数据发送时刻控制
上传信号冲突通过距离修正的技术就
可以消除这种冲突。EPON上行传输采用时
分多址(TDMA)方式接入,一个OLT可以
接16~64个ONU,建议要求测距精
度为±1bit。
测距过程是:OLT发出一个测距信息,
此信息经过OLT内的电子电路和光电转换
43
延时后,光信号进入光纤传输并产生延时到
达ONU,经过ONU内的光电转换和电子电
路延时后,又发送光信号到光纤并再次产生
延时,最后到达OLT,OLT把收到的传输延
时信号和它发出去的信号相位进行比较,从
而获得传输延时值。OLT以距离最远的ONU
的延时为基准,算出每个ONU的延时补偿
值Td,并通知ONU。该ONU在收到OLT
允许它发送信息的授权后,延时Td补偿值后
再发送自己的信息,这样各个ONU采用不
同的Td补偿时延进行调整自己的发送时刻,
以便使所有ONU到达OLT的时间都相同。
四.带宽分配
OLT控制每个ONU的上行接入带宽,
即ONU的窗口大小和上行传输速率。
静态和动态两种带宽分配,静态带宽由
开的窗口尺寸决定,动态带宽根据ONU的
需要,由OLT分配决定。
五.实时业务传输质量
传输实时语音和视频业务要求传输延
迟时间既恒定又很小,时延抖动也要小。由
44
于以太网技术的固有机制,不提供端到端的
包延时、包丢失率以及带宽控制能力,因此
难以支持实时业务的服务质量。如何确保实
时语音和IP视频业务,在一个传输平台上
以与ATM和SDH的QoS相同的性能分送
到每个用户,是亟待解决的问题。解决技术
其一的技术是对于不同的业务采用不同的
优先权等级,对实时的业务优先传送。其二
的技术是带宽预留技术,提供一个开放的高
速通道,不传输数据,而专门用来传输语音
业务,以便确保POTS业务的质量。
六.安全性和可靠性
EPON下行信号以广播的方式发送给所
有ONU,对每个ONU的下行信号单独进行
加密,对密钥定期更新。
建议采用双PON系统,保证
EPON系统的可靠性。
AON接入技术
有源光网络(ActiveOpticalNetwork,
AON)由OLT、ODT、ONU和光纤传输线
45
路构成,ODT可以是一个有源复用设备,远
端集中器(HUB),也可以是一个环网。一
般有源光网络属于一点到多点光通信系统,
按其传输体制可分为PDH(Plesiochronous
DigitalHierarchy)和SDH(Synchronous
DigitalHierarchy)两大类。
AON简化技术
一.简化SDH标准
二.简化SDH设备
三.简化网管系统
四.设立子速率
五.其它简化
保护方式:采用最简单、最便宜的二纤
单向通道保护方式。
指标方面:由于接入网信号传送范围
小,故各种传输指标要求低于核心网。
组网方式:把几个大的节点组成环,不
能进入环的节点采用点到点传输。
IP业务的支持:SDH设备配备LAN接
口,提供灵活带宽。
PDH的改进。
46
AON采用的主要技术
一.AON传输媒质
1.光纤的传输特性
2.单模光纤的分类
3.光纤光缆的选型
二、光纤接入网自愈问题
(一)自愈网
1、自愈网定义
自愈网(Self-healingwork)就是无
需人为干预,网络就能在极短的时间内从失
效故障中自动恢复所携带的业务,使用户感
觉不到网络已出了故障,其基本原理就是使
网络具备发现替代传输路由并重新确立通
信的能力。
2、业务保护方式的定义
(1)1+1保护
在发送侧的主备用通道中传送同一业
务,在接收侧,根据信号质量优劣,选两个
通道中的一个接收。是环形网中常用的保护
47
方式。
(2)1:1保护
在主用通道中传送业务,但当主用通道
故障时,主用通道中的业务倒换到备用通道
中传送,见图2-12。环形网的复用段保护
就采用的这种保护方式。当主用通道为n条
时,可实现1:n保护。
额外业务:在1:1保护情况下,主备
通道都正常时,除在主用通道传送业务外,
在备用通道中也可以开通业务,但是当主用
通道故障时,其业务由备用通道传送;在备
信息
主要通道
备用通道发送侧
接收侧
图2-111+1保护
信息
主用通道
备用通道
额外业务
发送侧接收侧
图2-121:1保护
48
用通道中传送的业务故障时,不受保护的业
务称为额外业务。
3、目前适用于接入网的组网与保护方

线路保护倒换和环形网保护
(二)自愈网的类型和原理
1、线路保护倒换
最简单的自愈网就是传统PDH系统采
用的线路保护倒换方式。这种保护方式的业
务恢复时间很快,可短于50ms,它对于网
络节点的光或电的元部件失效故障十分有
效。但是,当光纤被切断时(这是一种经常
发生的恶性故障),往往是同一缆芯内的所
有光纤(包括主用和备用)一齐被切断,因
而上述保护方式就无能为力了。
进一步的改进是采用地理上的路由备
用,也称为多径保护。
2、环形网保护
将网络节点连成一个环形可以进一步
改善网络的生存性和成本。接入网环形网节
点用ADM构成。
49
如果按照进入环的支路信号与由该分
路节点返回的支路信号方向是否相同来区
分,又可以将自愈环分为单向环和双向环。
正常情况下,单向环中所有业务信号按同一
方向在环中传输(例如瞬时针或逆时针),
而双向环中,进入环的支路信号按一个方向
传输,而由该支路信号分路节点返回的支路
信号按相反的方向传输。
如果按照一对节点间所用光纤的最小
数量来区分,还可以划分为二纤环和四纤
环。
(1)二纤单向通道倒换环
原理
50
(2)二纤双向通道倒换环
原理:
S1
P1
P1
S1
ACCA
A
C
BD
ACCA
倒换
(b)
S1
P1
P1
S1
ACCA
A
C
BD
ACCA
(a)
图2-13二纤单向通道倒换环
S1/P2
S2/P1
S2/P1
S1/P2
ACCA
A
C
BD
ACCA
(a)
ACCA
S1/P2
S2/P1
S2/P1
S1/P2
ACCA
A
C
BD
(b)
图2-14二纤双向通道倒换环
51
4.二纤通道环保护倒换次数分析
表四个节点环型网切换次数比较
倒换次数
a段光纤断b段光纤断c段光纤断d段光纤断总倒换
次数远端结
点收
主结
点收
远端结
点收
主结
点收
远端结
点收
主结
点收
远端结
点收
主结
点收
双纤单向通
道倒换环3021120312
双纤双向通
道倒换环3322110012
第五章无线接入技术
无线接入系统采用无线传输技术,通过
空间电磁波来传输信息,无线传输所占用的
信道即称为无线信道。
多路径、多衰落现象和随机性强特点。
电波的传播主要有反射、衍射和散射三种形
A
B
C
D
SAB+SAC+SAD
AC
AC
CA
CA
a
bc
dSDA+SCA+SBA
PAB+PAC+PAD
PDA+PCA+PBA
SDA+SCA+PAB
SAC+SAD+PBASAD+PBA+PCA
SDA+PAD+PAC
(b)双向通道倒换环
A
B
C
D
P1+P2
S1+S2
S1+S2
P1+P2
AC
AC
CA
CA
a
b
c
d
(a)单向通道倒换环
图四个节点二纤通道保护环的通道分配示意图
52
式。
一、反射、衍射和散射
障碍物大于波长,电磁波就会发生反
射。地球表面和建筑物等介质表面都可以反
射电磁波。
如果障碍物有比较尖锐的断面,那么电
磁波还会发生衍射。电磁波会越过障碍物到
达接收天线。在无线接入信道中(频率较
高),衍射的物理性质取决于障碍物的几何
形状、衍射点电磁波的振幅、相位以及极化
状态。
在电磁波传播的介质中,障碍物远小于
波长,那么电磁波就会发生散射。无线信道
中不光滑的物体表面、叶面、街头的各种标
志以及电线杆等都可以发生散射。
二、衰落与多径传播
无线信号的多径传播。传播路径不同会
造成相位差异,信道中接收天线或者反射、
衍射以及散射物体的移动所产生的多普勒
(Doppler)频移也会造成相位差异,路径损
失也不同。
53
多普勒频移:在移动接入中,接收天线
和发射天线之间的相对运动会引起Doppler
频移。频移的大小与相对运动速度和运动方
向以及载波频率有关。
coscosvffmd
df为Doppler频移(多普勒功率谱宽
度),v为相对运动速度,为运动速度与电
磁波传播方向之间的夹角。
相隔距离不远的两个同类接收机,接收
到的多径传播的电磁波的相位差异会很大,
叠加后信号强度相差几十个分贝。对于移动
通信系统中的移动台来说,可以在很短的时
间内快速地跨越很短的距离,所接收的能量
会起伏不定,呈现明显的随机波动现象,这
种现象就称为衰落。由于其能量波动变化很
快,故称为快衰落,也称为小尺度衰落。当
接收天线向远离发射天线方向运动时,即便
没有多径传播,能量也会衰减,但是这种衰
减与由于多径传播所造成的能量波动相比
变化得非常缓慢,因此将这种衰减称为慢衰
落,也称为大尺度衰落。
54
三、无线接入的基本技术
信源编码和信道编码技术、多址调制技
术、信号接收技术、信息安全技术和无线空
中接口。
无线接口的分层结构:分为三层,物理
层,数据链路层和管理层。
四多址接入技术
一.频分多址(FDMA)
二.时分多址(TDMA)
三.码分多址(CDMA)
四.空分多址(SDMA)
五、数字调制与扩频技术
六、抗衰落技术
无线信道具有时变多径衰落特性,克服
多径衰落的技术有跳频技术、信道的分集接
收技术和自适应均衡技术。
七网络安全技术
第六章接入网接口及其协议
55
V5接口的构成
V5接口的产生和作用
1.标准接口促进接入网的发展
2.使接入网配置灵活、业务提供快捷
便利
3.降低成本
4.增强网管能力,提高服务质量
V5接口功能
V5接口是一种标准化的、完全开放的
接口,是专为接入网发展而提出的本地交换
机(LE)和接入网(AN)之间的接口,目
前主要用来支持窄带电信业务。根据接口容
纳的数目(接口速率)和接口有无集线功能,
V5接口主要有两种形式,即与。
接口由一条单独的
路构成,交换机(LE)与接入网(AN)之
间可以配置多个接口。支持以下
接入类型:PSTN接入、64Kbit/s的综合业
务数字网(ISDN)基本速率接入(BaseRate
Access,BRA),以及用于半永久连接的、
不加带外信令的其它模拟接入或数字接入。
56
这些接入类型都由指配的承载通路来分配,
用户端口与接口内的承载通路指配有
固定的对应关系,即接口不含集线能
力。接口使用一个64Kbit/s时隙传送公
共控制信号,其它时隙传送话音信号。
接口可以由1~16条并行
。它除了支持所有
接口接入类型以外,还支持ISDN基群速率
接入(PrimaryRateAccess,PRA)。这些接
入类型都具有灵活的、基于呼叫的承载通路
分配方式,即接口具有集线能力。
接口还支持多链路运用的链路控制协议和
保护协议。原则上,是的一个子
集,可通过指配而升级为。
接口支持的业务见图所示。
接口支持如下接入类型:
(1)模拟电话(PSTN)接入。
(2)ISDN基本接入(ISDN-BRA或
ISDN-BA),NT1可综合在AN内或与AN
分离。
(3)ISDN一次群接入(ISDN-PRA),
NT1可综合在AN内或与AN分离。
57
(4)用于半永久连接、不加带外信令
的其它模拟接入或数字接入。
(5)永久租用线业务,由于永久线业
务网络旁通,所以V5接口没有影响。
接口的选用原则主要取决于电信
运营部门提供给用户的业务类型以及享用
各业务的比例。从技术方面出发,在选用
V5接口类型时应考虑以下原则:
(1)数据租用线业务比较高的用户地
区,由于数据租用业务不需要集线,可采用
接口。
(2)对于全模拟电话业务(POTS)的
情况,不必采用V5接口,可以使用现有的
远端模块。但当引入ISDN业务时,需增加
复用器,将POTS与ISDN业务分开,或设
置ISDN模块来提供ISDN业务,这些都将
增加投资。因此,从长远的角度看,应使用
V5接口。
(3)用户业务密度比较高的地区,倾
向于采用接口,发挥其集线功能;对
于用户业务密度低的地区,则倾向于采用
接口。
58
(4)对于HFC接入设备和无线本地环
路(WLL)倾向于采用接口。
接口包含PSTN协议和控制协议。
包括PSTN协议、控制协议和承载控制
协议(BCC)、保护协议、链路控制协议。
V5接口的体系结构
V5接口的分层模型
V5接口包含OSI七层协议的下三层:
物理层(第一层)、数据链路层(第二层)、
网络层(第三层)。
VB5接口及其协议
欧洲电信标准化协会(ETSI)在定义了
V5(和)接口标准的基础上,于
1995年开始对宽带接口进行标准化研究,称
为VB5接口(目前包括和接
口)。ITU-T于1997年提出了的标准
,1998年提出了的标准

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