第9章光纖網(wǎng)絡(luò)new(精簡(jiǎn))

1、Cable TeleVisionCable TeleVision有線電視有線電視 Hybrid Fiber/CoaxHybrid Fiber/Coax混合光纖混合光纖/ /同軸電同軸電纜網(wǎng)纜網(wǎng) 在在CATVCATV網(wǎng)中添加電纜調(diào)制解調(diào)器網(wǎng)中添加電纜調(diào)制解調(diào)器（ Cable Modem)Cable Modem)后可構(gòu)成強(qiáng)大的數(shù)據(jù)接后可構(gòu)成強(qiáng)大的數(shù)據(jù)接入網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)除實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的有線電視外，還入網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)除實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的有線電視外，還可以提供可以提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，是一種廉價(jià)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，是一種廉價(jià)的接入方案。的接入方案。 為特定的業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)為特定的業(yè)務(wù)設(shè)計(jì) 將廣播視頻業(yè)務(wù)傳送到家而優(yōu)化設(shè)計(jì)將廣播視頻業(yè)務(wù)傳送到家而優(yōu)

2、化設(shè)計(jì) 通信方式：通信方式：（下行）、廣播式（下行）、廣播式 介質(zhì)：介質(zhì)：電纜電纜 頻帶：頻帶：（參考范圍）（參考范圍） 每個(gè)頻道占每個(gè)頻道占 復(fù)用技術(shù)：復(fù)用技術(shù)： 傳輸方式傳輸方式組成：組成：網(wǎng)絡(luò)組成：頭端、干線網(wǎng)、配線網(wǎng)、下引線網(wǎng)絡(luò)組成：頭端、干線網(wǎng)、配線網(wǎng)、下引線 設(shè)備組成：頭端設(shè)備、放大器、分配器、分支器設(shè)備組成：頭端設(shè)備、放大器、分配器、分支器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：樹狀結(jié)構(gòu)（分支結(jié)構(gòu)）樹狀結(jié)構(gòu)（分支結(jié)構(gòu)）視頻信號(hào)視頻信號(hào) 接收機(jī)接收機(jī) 合合路路器器 信信號(hào)號(hào)分分配配器器分支器分支器單向放大器單向放大器15km15km主配線主配線1 13km3km 信號(hào)的接收與處理中心信號(hào)的接收與處理中

3、心 接收來(lái)自各種信號(hào)源的電視信號(hào)（衛(wèi)星、本地）接收來(lái)自各種信號(hào)源的電視信號(hào)（衛(wèi)星、本地） 將接收到的各路信號(hào)調(diào)制到一個(gè)將接收到的各路信號(hào)調(diào)制到一個(gè)6（8）MHz頻道頻道 通過通過FDMFDM合路器下傳到干線，最終送到千家萬(wàn)戶合路器下傳到干線，最終送到千家萬(wàn)戶 連接頭端和信號(hào)分配點(diǎn)之間的電纜與設(shè)備連接頭端和信號(hào)分配點(diǎn)之間的電纜與設(shè)備 距離一般為距離一般為15km 連接信號(hào)分配點(diǎn)之間和用戶之間的電纜與設(shè)備連接信號(hào)分配點(diǎn)之間和用戶之間的電纜與設(shè)備 （信號(hào)分配器、同軸纜、放大器、分支器）信號(hào)分配器、同軸纜、放大器、分支器） 距離一般為距離一般為13km：將干線信號(hào)分成幾路，覆蓋更大范圍：將干線信號(hào)分成

4、幾路，覆蓋更大范圍：連接信號(hào)分配點(diǎn)與分支器，中間有放大器：連接信號(hào)分配點(diǎn)與分支器，中間有放大器：用戶的接入點(diǎn)：用戶的接入點(diǎn)（引入線）：用戶接入線纜（引入線）：用戶接入線纜：對(duì)信號(hào)放大，使信號(hào)能達(dá)到更大的范圍：對(duì)信號(hào)放大，使信號(hào)能達(dá)到更大的范圍線纜越長(zhǎng)，使用的放大器越多，但放大器串聯(lián)個(gè)線纜越長(zhǎng)，使用的放大器越多，但放大器串聯(lián)個(gè) 數(shù)越多，失真越厲害，故個(gè)數(shù)有一定限制。數(shù)越多，失真越厲害，故個(gè)數(shù)有一定限制。CATV前端前端 干線 配線 引入線 放大器干線/橋接放大器去干線和配線去干線和配線分支器用戶分支器干線、配線、引入線一般均為干線、配線、引入線一般均為。直徑為直徑為12.712.722mm22m

5、m，長(zhǎng)度為幾公里到幾，長(zhǎng)度為幾公里到幾 十公里，每隔十公里，每隔600m600m加一干線放大器，以加一干線放大器，以 補(bǔ)償線路損耗。長(zhǎng)度為補(bǔ)償線路損耗。長(zhǎng)度為15km15km。直徑為直徑為9.59.511.5mm11.5mm，長(zhǎng)度為，長(zhǎng)度為1 13 3公里。公里。 直徑為直徑為7mm7mm，長(zhǎng)度為十幾米到幾十米。，長(zhǎng)度為十幾米到幾十米。：視頻：視頻：只能下行通信，不能雙向交互：只能下行通信，不能雙向交互：樹形結(jié)構(gòu)，只要一個(gè)地方或：樹形結(jié)構(gòu)，只要一個(gè)地方或設(shè)備故障，可能導(dǎo)致中斷對(duì)眾多用戶的服設(shè)備故障，可能導(dǎo)致中斷對(duì)眾多用戶的服務(wù)務(wù) 傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的CATV已已不能滿足現(xiàn)代業(yè)務(wù)不能滿足現(xiàn)代業(yè)務(wù)（交互式

6、、綜合業(yè)務(wù)）的要求，雙向改進(jìn)（交互式、綜合業(yè)務(wù)）的要求，雙向改進(jìn)勢(shì)在必行。勢(shì)在必行。 、 傳統(tǒng)的傳輸媒質(zhì)是傳統(tǒng)的傳輸媒質(zhì)是 信號(hào)的調(diào)制方式是信號(hào)的調(diào)制方式是 結(jié)構(gòu)呈結(jié)構(gòu)呈分支型。分支型。 不適合網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控和管理。不適合網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控和管理。 為了克服為了克服CATV網(wǎng)絡(luò)單向的缺陷，網(wǎng)絡(luò)單向的缺陷， 加加 調(diào)調(diào)制解調(diào)器制解調(diào)器。 實(shí)現(xiàn)因特網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、電信網(wǎng)實(shí)現(xiàn)因特網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、電信網(wǎng)“”。出故障影響面出故障影響面大大業(yè)務(wù)質(zhì)量不一業(yè)務(wù)質(zhì)量不一致致 混合的光纖同軸電纜混合的光纖同軸電纜采用光纖到服務(wù)區(qū)，而在進(jìn)入用戶的采用光纖到服務(wù)區(qū)，而在進(jìn)入用戶的“最最后后1公里公里”采用同軸電纜。采用同軸電纜。

7、HFCHFC和和CATVCATV的根本區(qū)別是：的根本區(qū)別是： HFC HFC 提供雙向通信業(yè)務(wù)提供雙向通信業(yè)務(wù) CATVCATV只提供單向業(yè)務(wù)只提供單向業(yè)務(wù)6.2.1 HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)HFC接入網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為接入網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為“星星樹樹”型結(jié)構(gòu)或型結(jié)構(gòu)或“環(huán)環(huán)星星樹樹”型結(jié)構(gòu)。型結(jié)構(gòu)。HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)用先進(jìn)的光纖傳輸技術(shù)和新型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)用先進(jìn)的光纖傳輸技術(shù)和新型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌行У乩脭?shù)字傳輸技術(shù)增加了上網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，有效地利用?shù)字傳輸技術(shù)增加了上下行通道的承載能力，具備了承載雙向交互式下行通道的承載能力，具備了承載雙向交互式寬帶業(yè)務(wù)的能力。寬帶業(yè)務(wù)的能力。HFC網(wǎng)絡(luò)基本傳輸模式均是城市或區(qū)域有

8、線電網(wǎng)絡(luò)基本傳輸模式均是城市或區(qū)域有線電視網(wǎng)的總前端為中心的多前端傳輸模式。視網(wǎng)的總前端為中心的多前端傳輸模式。HFC通常由信號(hào)源、前端、分前端（分中心）、通常由信號(hào)源、前端、分前端（分中心）、光纖主干網(wǎng)、同軸分配網(wǎng)和用戶引入線等組成。光纖主干網(wǎng)、同軸分配網(wǎng)和用戶引入線等組成。 光纖主干網(wǎng) 線路延長(zhǎng)放大器 線路延長(zhǎng)放大器 分支器 去干線和配線 干線/橋 接放大器 同軸電纜 同軸電纜分配圖 服務(wù)區(qū) 引入線 光纖 光纖超 干線環(huán) 前端 分前端 分前端 分前端 光節(jié)點(diǎn) TV 供電 圖6-1 典型的HFC網(wǎng)絡(luò)組成同一城市或同一區(qū)域的有線電視網(wǎng)共用一個(gè)同一城市或同一區(qū)域的有線電視網(wǎng)共用一個(gè)前端，所有信號(hào)

9、都匯集在總前端。前端，所有信號(hào)都匯集在總前端。 獨(dú)立總前端模獨(dú)立總前端模式式 有線電視 HFC 網(wǎng)總前端 光纖主干 A 光纖主干 B 光纖主干 C 同軸電纜分配網(wǎng) 同軸電纜分配網(wǎng) 同軸電纜分配網(wǎng) 用戶終端 用戶終端 用戶終端 U N I V E R S I T YU N I V E R S I T YFiber BackboneHeadendBi-directional AmplifierNeighborhoodCoaxPCServerSatelliteCable ModemFiber NodeRouterInternet 信號(hào)的接收與處理中心信號(hào)的接收與處理中心接收來(lái)自各種信號(hào)源的電視信號(hào)（

10、衛(wèi)星、本地）接收來(lái)自各種信號(hào)源的電視信號(hào)（衛(wèi)星、本地）接入到接入到PSTN、Internet電視信號(hào)電視信號(hào)電話信號(hào)電話信號(hào)數(shù)據(jù)信號(hào)數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制、合路調(diào)制、合路光節(jié)點(diǎn)光節(jié)點(diǎn)服務(wù)區(qū)用戶服務(wù)區(qū)用戶解調(diào)、分路解調(diào)、分路 頭端到服務(wù)區(qū)光節(jié)點(diǎn)之間的部分（光纖）頭端到服務(wù)區(qū)光節(jié)點(diǎn)之間的部分（光纖）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為 配線網(wǎng)和下引線完全同配線網(wǎng)和下引線完全同CATV（放大器除外）（放大器除外） 配線網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為配線網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為主干采用光纖代替同軸電纜和放大器主干采用光纖代替同軸電纜和放大器引入光節(jié)點(diǎn)引入光節(jié)點(diǎn)光纖與配線網(wǎng)的接口（光光纖與配線網(wǎng)的接口（光/ /電變換及電變換及反變換）反變換）雙向放大器代

11、替原有的單向放大器雙向放大器代替原有的單向放大器重建頭端重建頭端增加接入增加接入PSTN的設(shè)備（的設(shè)備（DLC或或PSTN交換機(jī)）交換機(jī)）增加接入增加接入Internet的設(shè)備（的設(shè)備（Router或網(wǎng)關(guān)）或網(wǎng)關(guān)）保留原視頻接收機(jī)保留原視頻接收機(jī)增加話音、數(shù)據(jù)、視頻合路和分離的設(shè)備增加話音、數(shù)據(jù)、視頻合路和分離的設(shè)備增加光發(fā)射器和光接收器增加光發(fā)射器和光接收器增加網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備或接口增加網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備或接口取消主干上的放大器，提高信號(hào)質(zhì)量和可靠性取消主干上的放大器，提高信號(hào)質(zhì)量和可靠性在主干上采用光纖，提高了容量，為寬帶接入奠在主干上采用光纖，提高了容量，為寬帶接入奠定了基礎(chǔ)定了基礎(chǔ)為雙向交互式通

12、信提供了網(wǎng)絡(luò)條件為雙向交互式通信提供了網(wǎng)絡(luò)條件通過通過Cable Modem可實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)通信（數(shù)、話、可實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)通信（數(shù)、話、圖）圖）上行信道上行信道CATVCATV業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)數(shù)字下行數(shù)字下行f f下行信道下行信道數(shù)字上行數(shù)字上行個(gè)人通信個(gè)人通信 下行信道上行信道5 42 50 550 750 10006080路模擬電視數(shù)字信號(hào)頻率(MHz)保留、 從從之間電視頻道中之間電視頻道中分離出一條分離出一條6MHZ的信道用于下行傳送的信道用于下行傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。 上行數(shù)據(jù)一般通過上行數(shù)據(jù)一般通過之間的一段之間的一段頻譜進(jìn)行傳送，為了有效抑制上行噪音頻譜進(jìn)行傳送，為了有效抑制上行噪音積累，一般選用積累

13、，一般選用調(diào)制，調(diào)制，QPSK比比64QAM更適合噪音環(huán)境，但速率較低。更適合噪音環(huán)境，但速率較低。上行速率最高可達(dá)上行速率最高可達(dá)。傳輸距離。傳輸距離達(dá)到達(dá)到甚至更遠(yuǎn)。甚至更遠(yuǎn)。為為。上行信道帶寬一般在。上行信道帶寬一般在 200K200K2Mbit2Mbits s之間，最高可達(dá)之間，最高可達(dá)10Mbit10Mbit s s。采用。采用QPSKQPSK調(diào)制。調(diào)制。用于用于，帶寬在，帶寬在3 3 10Mbit10Mbits s之間，最高可達(dá)之間，最高可達(dá)36Mbit36Mbits s， （采用（采用256QAM256QAM調(diào)制調(diào)制 ）。）。傳現(xiàn)在的傳現(xiàn)在的信號(hào)，信號(hào)， 每一路帶寬每一路帶寬6

14、6 8MHz8MHz，可傳送，可傳送60 60 8080 路電視信號(hào)。路電視信號(hào)。用于傳輸下行用于傳輸下行、和和信號(hào)。信號(hào)。該頻段多采用該頻段多采用QAM(QAM(正交調(diào)幅正交調(diào)幅) )調(diào)制及時(shí)分調(diào)制及時(shí)分復(fù)用技術(shù)，將多路信號(hào)時(shí)分復(fù)用后經(jīng)復(fù)用技術(shù)，將多路信號(hào)時(shí)分復(fù)用后經(jīng)QAMQAM調(diào)制和調(diào)制和MPEG-2MPEG-2圖像信號(hào)壓縮，允許一個(gè)圖像信號(hào)壓縮，允許一個(gè)6 6 8MHz8MHz的模擬信道傳約的模擬信道傳約30 30 40Mbps40Mbps速率的數(shù)字信號(hào)，即大約速率的數(shù)字信號(hào)，即大約6 6 8 8路路4Mbps4Mbps速速率的率的MPEG MPEG 2 2圖像信號(hào)。故這圖像信號(hào)。故這2

15、00MHz200MHz帶帶寬共可傳約寬共可傳約，其中其中 200 200 路用于點(diǎn)播電視，路用于點(diǎn)播電視， 200 200 路用于交互式路用于交互式業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)。用于各種雙向通信業(yè)務(wù)。用于各種雙向通信業(yè)務(wù)。其其中兩個(gè)中兩個(gè)50MHz頻帶可用于個(gè)人通信業(yè)務(wù)，頻帶可用于個(gè)人通信業(yè)務(wù)，其他用于未來(lái)新業(yè)務(wù)。其他用于未來(lái)新業(yè)務(wù)。 實(shí)際實(shí)際HFCHFC系統(tǒng)所用標(biāo)稱頻帶為系統(tǒng)所用標(biāo)稱頻帶為MHzMHz，MHzMHz和和MHzMHz，目前用，目前用得最多的是得最多的是系統(tǒng)。系統(tǒng)。雖然主干采用光纖后，減少了許多放大器雖然主干采用光纖后，減少了許多放大器但配線網(wǎng)仍有一些，一個(gè)放大器故障可能會(huì)中斷一片但配線網(wǎng)仍有一些

16、，一個(gè)放大器故障可能會(huì)中斷一片 共享介質(zhì)存在安全隱患共享介質(zhì)存在安全隱患必須給放大器供電必須給放大器供電一旦供電故障，可能會(huì)造成片區(qū)的服務(wù)中斷一旦供電故障，可能會(huì)造成片區(qū)的服務(wù)中斷提供完善的服務(wù)、管理和維護(hù)，提供完善的服務(wù)、管理和維護(hù)，HFCHFC營(yíng)運(yùn)者尚需努力營(yíng)運(yùn)者尚需努力 上行侵入噪聲是上行侵入噪聲是HFCHFC系統(tǒng)傳輸損傷的主要原因系統(tǒng)傳輸損傷的主要原因 連接用戶的同軸電纜將接收到的噪聲向上傳輸連接用戶的同軸電纜將接收到的噪聲向上傳輸 各分支的噪聲在主干上會(huì)聚、疊加各分支的噪聲在主干上會(huì)聚、疊加 解決上行信道的噪聲是一件十分困難的事解決上行信道的噪聲是一件十分困難的事 用戶家里（占用戶家

17、里（占70%） 用戶下引線（占用戶下引線（占25%） 同軸設(shè)備（占同軸設(shè)備（占5%） 一個(gè)服務(wù)區(qū)允許合適的用戶數(shù)量一個(gè)服務(wù)區(qū)允許合適的用戶數(shù)量 選擇采用抗干擾能力強(qiáng)的選擇采用抗干擾能力強(qiáng)的Cable ModemCable Modem（調(diào)制技術(shù)、糾錯(cuò)技術(shù)等）（調(diào)制技術(shù)、糾錯(cuò)技術(shù)等） 合理調(diào)整放大器的放大倍數(shù)合理調(diào)整放大器的放大倍數(shù) 安裝時(shí)確保機(jī)械接觸良好，電氣屏蔽好安裝時(shí)確保機(jī)械接觸良好，電氣屏蔽好 室內(nèi)使用良好的同軸電纜和連接器室內(nèi)使用良好的同軸電纜和連接器 HFCHFC接入網(wǎng)是以模擬頻分復(fù)用技術(shù)為接入網(wǎng)是以模擬頻分復(fù)用技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合應(yīng)用模擬和數(shù)字傳輸技術(shù)、光基礎(chǔ)，綜合應(yīng)用模擬和數(shù)字傳輸技術(shù)

18、、光纖和同軸電纜技術(shù)、射頻技術(shù)及高度分布纖和同軸電纜技術(shù)、射頻技術(shù)及高度分布式智能技術(shù)的寬帶接入網(wǎng)絡(luò)。式智能技術(shù)的寬帶接入網(wǎng)絡(luò)。通過對(duì)現(xiàn)有有線電視網(wǎng)進(jìn)行雙向化改造，使通過對(duì)現(xiàn)有有線電視網(wǎng)進(jìn)行雙向化改造，使得有線電視網(wǎng)除了可提供豐富、良好的電得有線電視網(wǎng)除了可提供豐富、良好的電視節(jié)目之外，還可提供電話、視節(jié)目之外，還可提供電話、InternetInternet接入接入、高速數(shù)據(jù)傳輸和多媒體等業(yè)務(wù)。、高速數(shù)據(jù)傳輸和多媒體等業(yè)務(wù)。Cable ModemCMTS 用戶房間 HFC Internet 常規(guī)模擬電視 數(shù)字電視 CMTS 本地服務(wù)器 Router 混 合 / 分 離 PC TV Phone

19、CM 寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) CMTS: Cable Modem Termination Sys.安裝在安裝在HFC網(wǎng)絡(luò)頭端網(wǎng)絡(luò)頭端用以太網(wǎng)用以太網(wǎng)/ATM接口接入計(jì)算機(jī)網(wǎng)接口接入計(jì)算機(jī)網(wǎng)/ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)與與CM通信并控制通信并控制CM CMTS完成數(shù)據(jù)到射頻完成數(shù)據(jù)到射頻RF轉(zhuǎn)換，并與有線電視的轉(zhuǎn)換，并與有線電視的視頻信號(hào)混合，送入視頻信號(hào)混合，送入HFC網(wǎng)絡(luò)中。除了與高速網(wǎng)絡(luò)連網(wǎng)絡(luò)中。除了與高速網(wǎng)絡(luò)連接外，也可以作為業(yè)務(wù)接入設(shè)備，通過接外，也可以作為業(yè)務(wù)接入設(shè)備，通過Ethernet網(wǎng)口網(wǎng)口掛接本地掛接本地服務(wù)器提供本地業(yè)務(wù)。服務(wù)器提供本地業(yè)務(wù)。 CM: Cable Modem安裝在用戶端安裝在

20、用戶端連接用戶的連接用戶的PC機(jī)和機(jī)和HFC網(wǎng)絡(luò)接入網(wǎng)絡(luò)接入PC機(jī)等機(jī)等支持支持HFC網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)中的CMTS和用戶和用戶PC之間的通信之間的通信 用戶端的用戶端的Cable Modem的基本功能就是將用戶計(jì)的基本功能就是將用戶計(jì)算機(jī)輸出的上行數(shù)字信號(hào)調(diào)制成算機(jī)輸出的上行數(shù)字信號(hào)調(diào)制成5 42 MHZ射頻信號(hào)射頻信號(hào)進(jìn)入進(jìn)入HFC網(wǎng)的上行通道，同時(shí)，網(wǎng)的上行通道，同時(shí)，CM還將下行的還將下行的RF信號(hào)信號(hào)解調(diào)為數(shù)字信號(hào)送給用戶計(jì)算機(jī)。解調(diào)為數(shù)字信號(hào)送給用戶計(jì)算機(jī)。 ： 在在方向，來(lái)自路由器的數(shù)據(jù)包在方向，來(lái)自路由器的數(shù)據(jù)包在CMTS中被封中被封裝成裝成MPEG2-TS幀的形式，經(jīng)過幀的形式，經(jīng)

21、過64QAM調(diào)制后調(diào)制后與有線電視模擬信號(hào)混合輸出與有線電視模擬信號(hào)混合輸出RF信號(hào)到信號(hào)到HFC網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，下載給各絡(luò)，下載給各CM；在在方向，方向，CMTS將接收到的經(jīng)將接收到的經(jīng)QPSK調(diào)制的數(shù)調(diào)制的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)幀的形式傳送給路由據(jù)進(jìn)行解調(diào)，轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)幀的形式傳送給路由器。同時(shí)，器。同時(shí)，CMTS負(fù)責(zé)處理不同的負(fù)責(zé)處理不同的MAC程序，這程序，這些程序包括下行時(shí)隙信息的傳輸、測(cè)距管理以及些程序包括下行時(shí)隙信息的傳輸、測(cè)距管理以及給各給各CM分配分配TDMA時(shí)隙。時(shí)隙。 利用利用HFCHFC網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)接入只需在網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)接入只需在HFCHFC網(wǎng)絡(luò)前端部署電纜調(diào)制解調(diào)器端接系

22、網(wǎng)絡(luò)前端部署電纜調(diào)制解調(diào)器端接系統(tǒng)統(tǒng)就可以在網(wǎng)絡(luò)的任意地點(diǎn)使用就可以在網(wǎng)絡(luò)的任意地點(diǎn)使用CABLE MODEMCABLE MODEM寬帶接入。寬帶接入。 CMTSCMTS設(shè)備完成設(shè)備完成，通過，通過10Base-T10Base-T、100Base-T100Base-T等接口，等接口，利用交換機(jī)與因特網(wǎng)等連接?；蛘呖梢灾崩媒粨Q機(jī)與因特網(wǎng)等連接。或者可以直接聯(lián)到本地服務(wù)器，享受本地業(yè)務(wù)。接聯(lián)到本地服務(wù)器，享受本地業(yè)務(wù)。 CMCM是用戶端設(shè)備，放在用戶是用戶端設(shè)備，放在用戶的家中，通過的家中，通過10Base10BaseT T接口，與用戶計(jì)接口，與用戶計(jì)算機(jī)相聯(lián)。支持基于算機(jī)相聯(lián)。支持基于IPIP

23、的各種業(yè)務(wù)。的各種業(yè)務(wù)。 電纜調(diào)制解調(diào)器電纜調(diào)制解調(diào)器(Cable (Cable Modem Modem 簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱CM)CM)，是一種，是一種將數(shù)據(jù)終端設(shè)備（計(jì)算機(jī)）連接到將數(shù)據(jù)終端設(shè)備（計(jì)算機(jī)）連接到HFCHFC，以使用戶能進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，以使用戶能進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，訪問訪問InternetInternet等信息資源的設(shè)備。等信息資源的設(shè)備。 其他ATMLLC其他LLCATMCable Modem MAC上行PHY下行PHY下行PHY上行PHY下行通路550MHz750MHz上行通路5MHz42MHz圖6-6 Cable Modem頭端分層體系結(jié)構(gòu)通路MAC層物理層頭端MAC1物理層物理層數(shù)字電纜

24、系統(tǒng)的物理接口是普通的同軸電纜，數(shù)字電纜系統(tǒng)的物理接口是普通的同軸電纜，該物理層包括上行和下行通路。該物理層包括上行和下行通路。2MAC層層MAC層規(guī)范的復(fù)雜性來(lái)自共享媒質(zhì)，加之需層規(guī)范的復(fù)雜性來(lái)自共享媒質(zhì)，加之需要保證每個(gè)用戶應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量。要保證每個(gè)用戶應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量。Cable Modem的的MAC甚至更為復(fù)雜，甚至更為復(fù)雜，Cable Modem的的MAC必須涉及需要很大帶必須涉及需要很大帶寬并具有嚴(yán)格要求的交互式多媒體業(yè)務(wù)。寬并具有嚴(yán)格要求的交互式多媒體業(yè)務(wù)。3上層上層Cable Modem應(yīng)當(dāng)能操縱管理實(shí)體和應(yīng)當(dāng)能操縱管理實(shí)體和業(yè)務(wù)接口。業(yè)務(wù)接口。（1）IP接口接口（2）ATM本原

25、接口本原接口Cable Modem類型可以分為內(nèi)置式和類型可以分為內(nèi)置式和外置式，其中外置式外置式，其中外置式Cable Modem根根據(jù)接口的不同又可分為以太網(wǎng)接口和據(jù)接口的不同又可分為以太網(wǎng)接口和USB接口。接口。 Cable ModemCable Modem有兩個(gè)接口，一個(gè)用來(lái)接室內(nèi)有兩個(gè)接口，一個(gè)用來(lái)接室內(nèi)墻上的有線電視端口，另一個(gè)與計(jì)算機(jī)相聯(lián)。墻上的有線電視端口，另一個(gè)與計(jì)算機(jī)相聯(lián)。 Cable ModemCable Modem的功能模塊的功能模塊 1 1、調(diào)制解調(diào)部分、調(diào)制解調(diào)部分 2 2、電視接收調(diào)諧、加密解密和協(xié)議適配等、電視接收調(diào)諧、加密解密和協(xié)議適配等 3 3、提供、提供標(biāo)

26、準(zhǔn)的以太網(wǎng)接口標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)接口，可能是一個(gè)橋接器、，可能是一個(gè)橋接器、路由器、網(wǎng)絡(luò)控制器或集線器。路由器、網(wǎng)絡(luò)控制器或集線器。 一個(gè)一個(gè)Cable ModemCable Modem要在兩個(gè)不同的方向上接收和要在兩個(gè)不同的方向上接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，把上、下行數(shù)字信號(hào)用不同的調(diào)制方式發(fā)送數(shù)據(jù)，把上、下行數(shù)字信號(hào)用不同的調(diào)制方式調(diào)制在雙向傳輸?shù)哪骋粋€(gè)調(diào)制在雙向傳輸?shù)哪骋粋€(gè)6MHz(6MHz(或或8MHz)8MHz)帶寬的電帶寬的電視頻道上。它把上行的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬射頻信視頻道上。它把上行的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬射頻信號(hào)，在有線電視網(wǎng)上傳送。接收下行信號(hào)時(shí)，號(hào)，在有線電視網(wǎng)上傳送。接收下行信號(hào)時(shí)，Cabl

27、e ModemCable Modem把它轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便電腦處把它轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便電腦處理。理。 Cable ModemCable Modem是實(shí)現(xiàn)是實(shí)現(xiàn)HFCHFC的關(guān)鍵技術(shù)，它的關(guān)鍵技術(shù)，它的作用與的作用與ADSL ModemADSL Modem相似，兩者的不同在于：相似，兩者的不同在于：不同用戶的不同用戶的Cable ModemCable Modem共享傳輸媒質(zhì)共享傳輸媒質(zhì)，而不，而不同用戶的同用戶的ADSL ModemADSL Modem是獨(dú)享傳輸媒質(zhì)是獨(dú)享傳輸媒質(zhì)。與。與ADSLADSL系統(tǒng)一樣，在雙向化系統(tǒng)一樣，在雙向化CATVCATV中，上、下行帶中，上、下行帶寬同樣是寬

28、同樣是不對(duì)稱的不對(duì)稱的。 CMTS: Cable Modem Termination System頭端電纜調(diào)解器頭端電纜調(diào)解器CM: Cable Modem：電纜調(diào)解器：電纜調(diào)解器InternetHFCRouterRouter 連接用戶的連接用戶的PC與與HFC網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)和用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制對(duì)網(wǎng)絡(luò)和用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制/解調(diào)與傳輸解調(diào)與傳輸實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與用戶數(shù)據(jù)的雙向交互實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與用戶數(shù)據(jù)的雙向交互 連接數(shù)據(jù)網(wǎng)與連接數(shù)據(jù)網(wǎng)與HFC對(duì)數(shù)據(jù)的調(diào)制對(duì)數(shù)據(jù)的調(diào)制/解調(diào)與傳輸，對(duì)所有解調(diào)與傳輸，對(duì)所有CM的接入的接入進(jìn)行控制（認(rèn)證許可）進(jìn)行控制（認(rèn)證許可）給給CM分配帶寬并進(jìn)行管理分配帶寬并進(jìn)行管理 每個(gè)每個(gè)

29、CMCM都有一個(gè)都有一個(gè)IDID（4848位，制造商定）位，制造商定） CMCM發(fā)送數(shù)據(jù)前要向發(fā)送數(shù)據(jù)前要向CMTSCMTS申請(qǐng)帶寬（發(fā)送時(shí)隙數(shù)）申請(qǐng)帶寬（發(fā)送時(shí)隙數(shù)） 下行幀格式為下行幀格式為MPEG-2MPEG-2，封裝，封裝ATMATM信元或可變長(zhǎng)以太網(wǎng)分組信元或可變長(zhǎng)以太網(wǎng)分組 CMCM的接收器能調(diào)諧到所有的接收器能調(diào)諧到所有MM個(gè)下行信道的任何一個(gè)接收數(shù)據(jù)個(gè)下行信道的任何一個(gè)接收數(shù)據(jù) CMCM能在所有能在所有1 1n n個(gè)上行信道中的任何一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)個(gè)上行信道中的任何一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù) 上行幀為小時(shí)隙流格式上行幀為小時(shí)隙流格式n1CM 2CM 1CM x 1 下行數(shù)字頻段下行數(shù)字頻段 上行

30、頻段上行頻段m頭頭端端Cable Modem工作在物理層和數(shù)據(jù)鏈工作在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，下面介紹路層，下面介紹Cable Modem在這兩在這兩層的工作原理。層的工作原理。1物理層物理層 下行采用是下行采用是64/256QAM(正交振幅調(diào)正交振幅調(diào)制制)，調(diào)制速率可達(dá)，調(diào)制速率可達(dá)36Mbit/s。上行調(diào)。上行調(diào)制采用制采用QPSK(四相移鍵控調(diào)制四相移鍵控調(diào)制)，抗干，抗干擾性能好，速率可達(dá)擾性能好，速率可達(dá)10Mbit/s。另一。另一個(gè)上行協(xié)議是個(gè)上行協(xié)議是S-CDMA(同步碼分復(fù)用同步碼分復(fù)用)。2媒體通路控制層媒體通路控制層媒體通路控制層（媒體通路控制層（MAC）和邏輯鏈接控制層）和

31、邏輯鏈接控制層（LLC），即），即OSI七層組織中的數(shù)據(jù)鏈路層。七層組織中的數(shù)據(jù)鏈路層。這兩個(gè)協(xié)議層規(guī)定了不同信號(hào)和用戶怎樣共享這兩個(gè)協(xié)議層規(guī)定了不同信號(hào)和用戶怎樣共享公共帶寬。公共帶寬。在上行方向，在上行方向，Cable Modem從計(jì)算機(jī)接收從計(jì)算機(jī)接收數(shù)據(jù)包，把它們轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，傳給網(wǎng)絡(luò)前數(shù)據(jù)包，把它們轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，傳給網(wǎng)絡(luò)前端設(shè)備。該設(shè)備負(fù)責(zé)分離出數(shù)據(jù)信號(hào)，把信號(hào)端設(shè)備。該設(shè)備負(fù)責(zé)分離出數(shù)據(jù)信號(hào)，把信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)包，并傳給因特網(wǎng)服務(wù)器。同時(shí)該轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)包，并傳給因特網(wǎng)服務(wù)器。同時(shí)該設(shè)備還可以剝離出語(yǔ)音（電話）信號(hào)并傳給交設(shè)備還可以剝離出語(yǔ)音（電話）信號(hào)并傳給交換機(jī)。換機(jī)。下行：下行

32、：16/64/256QAM，1036Mb/s上行：上行：QPSK/16QAM，1.510Mb/s必須有必須有MAC協(xié)議，但上協(xié)議，但上/下行協(xié)議不一樣下行協(xié)議不一樣面臨信息安全和信息保密問題面臨信息安全和信息保密問題電纜調(diào)解器標(biāo)準(zhǔn)提供了有關(guān)管理、安全的部件電纜調(diào)解器標(biāo)準(zhǔn)提供了有關(guān)管理、安全的部件4.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn) 寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) 用戶房間 HFC Internet 常規(guī)模擬電視 數(shù)字電視 CMTS 本地 服務(wù)器 Router 混 合 / 分 離 PC TV Phone CM ：Optical Access Network 光接入網(wǎng)光接入網(wǎng)是指以光纖作為主要傳輸

33、介質(zhì)的接入網(wǎng)是指以光纖作為主要傳輸介質(zhì)的接入網(wǎng)根據(jù)光配線網(wǎng)是否采用有源或無(wú)源設(shè)備，根據(jù)光配線網(wǎng)是否采用有源或無(wú)源設(shè)備，OAN 可分為無(wú)源光接入網(wǎng)可分為無(wú)源光接入網(wǎng)PON和有源光接入網(wǎng)和有源光接入網(wǎng)AON PON: Passive Optical Network AON: Active Optical NetworkPON主要采用無(wú)源光功率分配器（耦合主要采用無(wú)源光功率分配器（耦合器）將信息送至各客戶端。較適合短距器）將信息送至各客戶端。較適合短距離使用；若傳輸距離較長(zhǎng)，或用戶較多，離使用；若傳輸距離較長(zhǎng)，或用戶較多，可采用光纖放大器（可采用光纖放大器（EDFA）來(lái)增加功）來(lái)增加功率。率。AON

34、采用有源的電復(fù)用器分路，將信息采用有源的電復(fù)用器分路，將信息送給用戶。其主要優(yōu)點(diǎn)是傳輸距離遠(yuǎn)、送給用戶。其主要優(yōu)點(diǎn)是傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸容量大、用戶信息隔離度好、易于傳輸容量大、用戶信息隔離度好、易于擴(kuò)展帶寬、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和運(yùn)行的靈活性大。擴(kuò)展帶寬、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和運(yùn)行的靈活性大。 在電信網(wǎng)中引入在電信網(wǎng)中引入OAN的最基本的最基本的目標(biāo)有兩條：的目標(biāo)有兩條：首先首先是為了減少銅纜是為了減少銅纜網(wǎng)的網(wǎng)的維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用和和故障率故障率。其次其次是是為了支持為了支持開發(fā)新業(yè)務(wù)開發(fā)新業(yè)務(wù)，特別是多媒體，特別是多媒體和帶寬新業(yè)務(wù)。簡(jiǎn)言之，采用光接入和帶寬新業(yè)務(wù)。簡(jiǎn)言之，采用光接入網(wǎng)已經(jīng)成為解網(wǎng)已經(jīng)成為解

35、決電信發(fā)展瓶頸的主要決電信發(fā)展瓶頸的主要途徑，其應(yīng)用場(chǎng)合不僅最適合那些新途徑，其應(yīng)用場(chǎng)合不僅最適合那些新建的用戶區(qū)，建的用戶區(qū)， 而且也是需要更新的現(xiàn)而且也是需要更新的現(xiàn)有銅纜網(wǎng)的主要代替手段。有銅纜網(wǎng)的主要代替手段。 OAN是是一個(gè)一個(gè)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的光纖傳輸系統(tǒng)。的光纖傳輸系統(tǒng)。 光接入網(wǎng)的參考配置光接入網(wǎng)的參考配置 T V (PON) (AON) AN 系統(tǒng)管理功能 SN 功能 SN 功能 ONU ONU ONU ONU AF AF a UNI 用戶側(cè) ODN ODT OLT OLT SNI 接入鏈路 網(wǎng)絡(luò)側(cè) R/S S/R Q3 圖圖5-1 光接入網(wǎng)的參考配置光接入網(wǎng)的參考配置SNI

36、為業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口，為業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口，UNI為用戶網(wǎng)絡(luò)接為用戶網(wǎng)絡(luò)接口，口，Q3為網(wǎng)絡(luò)管理接口；為網(wǎng)絡(luò)管理接口；S為光發(fā)送參考為光發(fā)送參考點(diǎn)，與點(diǎn)，與ONU/OLT光發(fā)送端相鄰；光發(fā)送端相鄰；R為光為光接收參考點(diǎn)，與接收參考點(diǎn)，與ONU/OLT光接入端相鄰；光接入端相鄰；V為業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)接口參考點(diǎn)；為業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)接口參考點(diǎn)；T為用戶網(wǎng)絡(luò)接為用戶網(wǎng)絡(luò)接口參考點(diǎn)；口參考點(diǎn)；a為為AF與與ONU間的參考點(diǎn)。間的參考點(diǎn)。光接入網(wǎng)一般是一個(gè)點(diǎn)到多點(diǎn)的光傳輸系光接入網(wǎng)一般是一個(gè)點(diǎn)到多點(diǎn)的光傳輸系統(tǒng)，主要由光網(wǎng)絡(luò)單元（統(tǒng)，主要由光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）、光線路）、光線路終端（終端（OLT）、光配線網(wǎng)絡(luò)）、光配線網(wǎng)絡(luò)(ODN)

37、/光配光配線終端（線終端（ODT）和適配功能塊（）和適配功能塊（AF）等）等組成。組成。網(wǎng)絡(luò)側(cè)網(wǎng)絡(luò)側(cè)用戶側(cè)用戶側(cè)光纖接入網(wǎng)光纖接入網(wǎng)OAN光光光光網(wǎng)絡(luò)側(cè)網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備設(shè)備光接入光接入網(wǎng)設(shè)備網(wǎng)設(shè)備光光/ /電電用戶側(cè)用戶側(cè)設(shè)備設(shè)備光光/ /電電ONUONUONUONUODNODNOLTOLT中心局中心局設(shè)備設(shè)備光光/ /電信號(hào)電信號(hào)光纖光纖光信號(hào)光信號(hào)光纖光纖光纖光纖終端終端設(shè)備設(shè)備光光/ /電信號(hào)電信號(hào)光接入光接入網(wǎng)設(shè)備網(wǎng)設(shè)備終端終端設(shè)備設(shè)備光網(wǎng)絡(luò)單元光網(wǎng)絡(luò)單元 （Optical Network Unit） 提供用戶到接入網(wǎng)的接口（光電轉(zhuǎn)換、物理接口）提供用戶到接入網(wǎng)的接口（光電轉(zhuǎn)換、物理接口）

38、提供用戶業(yè)務(wù)適配功能（速率適配、信令轉(zhuǎn)換）提供用戶業(yè)務(wù)適配功能（速率適配、信令轉(zhuǎn)換）光分配網(wǎng)絡(luò)光分配網(wǎng)絡(luò)（Optical Distribution Network）為為OLT和和ONU之間提供光傳輸技術(shù)之間提供光傳輸技術(shù)由光連接器和光分路器由光連接器和光分路器OBD(Optical Branching device）組成）組成完成光信號(hào)功率的分配及光信號(hào)的分、復(fù)接功能完成光信號(hào)功率的分配及光信號(hào)的分、復(fù)接功能光線路終端光線路終端 （Optical Line Terminal）提供與中心局設(shè)備的接口（光電轉(zhuǎn)換、物理接口）提供與中心局設(shè)備的接口（光電轉(zhuǎn)換、物理接口）提供與提供與ODN的光接口的光接

39、口分離不同的業(yè)務(wù)分離不同的業(yè)務(wù)對(duì)眾多的對(duì)眾多的ONU進(jìn)行管理和指配進(jìn)行管理和指配 ODN為為OLT和和ONU提供提供以光纖為傳輸介質(zhì)的物理連接。以光纖為傳輸介質(zhì)的物理連接。在在PON中，它是由無(wú)源光器件組中，它是由無(wú)源光器件組成的無(wú)源光分配網(wǎng)?？捎卸喾N網(wǎng)成的無(wú)源光分配網(wǎng)?？捎卸喾N網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，一般為絡(luò)結(jié)構(gòu)，一般為點(diǎn)到多點(diǎn)連接點(diǎn)到多點(diǎn)連接，即多個(gè)即多個(gè)ONU通過通過ODN與一個(gè)與一個(gè)OLT相連。相連。 ONU提供用戶側(cè)的接口。提供用戶側(cè)的接口。具有光具有光/電轉(zhuǎn)換電轉(zhuǎn)換功能以及相應(yīng)的功能以及相應(yīng)的維護(hù)和監(jiān)控維護(hù)和監(jiān)控功能。功能。ONU的主要功能是終結(jié)來(lái)自的主要功能是終結(jié)來(lái)自O(shè)LT的光纖，的光纖，處理

40、光信號(hào)并為多個(gè)用戶提供業(yè)務(wù)接口。處理光信號(hào)并為多個(gè)用戶提供業(yè)務(wù)接口。它還具有它還具有對(duì)話音的數(shù)對(duì)話音的數(shù)/模轉(zhuǎn)換和復(fù)用功能模轉(zhuǎn)換和復(fù)用功能。ONU通常放在距離用戶較近的地方，其通常放在距離用戶較近的地方，其位置具有很大的靈活性。位置具有很大的靈活性。 ONU提供用戶數(shù)據(jù)、圖像和電話提供用戶數(shù)據(jù)、圖像和電話網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)與PON的接口。的接口。ONU的基本功能是的基本功能是接收光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成用戶需要的格接收光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成用戶需要的格式式(以太網(wǎng)、以太網(wǎng)、IP多播、多播、POTS、E1)。 ONU ONU AF為為ONU與用戶設(shè)備之間提與用戶設(shè)備之間提供適配功能。其具體物理實(shí)現(xiàn)既可以供適配

41、功能。其具體物理實(shí)現(xiàn)既可以包含在包含在ONU內(nèi)，也可以完全獨(dú)立。內(nèi)，也可以完全獨(dú)立。 AN系統(tǒng)管理模塊是光接入網(wǎng)系統(tǒng)管理模塊是光接入網(wǎng)的操作、管理與維護(hù)單元，它通過的操作、管理與維護(hù)單元，它通過Q3與電信管理網(wǎng)相連，與其進(jìn)行通信并與電信管理網(wǎng)相連，與其進(jìn)行通信并接受其管理。接受其管理。Active Optical Network接入網(wǎng)內(nèi)含有源器件接入網(wǎng)內(nèi)含有源器件是主干網(wǎng)技術(shù)的延伸是主干網(wǎng)技術(shù)的延伸SDH、PDH、ATM、等等等等Passive Optical Network接入網(wǎng)內(nèi)不含有源器件接入網(wǎng)內(nèi)不含有源器件是專門為接入網(wǎng)發(fā)展的技術(shù)是專門為接入網(wǎng)發(fā)展的技術(shù)基于基于ATM的的APON基于以

42、太網(wǎng)的基于以太網(wǎng)的EPON有源光網(wǎng)絡(luò)有源光網(wǎng)絡(luò)(AON) 無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)基于基于PDHPDH 的的AONAON基于基于SDH SDH 的的AONAON基于基于ATMATM的的APONAPON基于以太網(wǎng)的基于以太網(wǎng)的EPONEPON 兩者的分路方式不同，兩者的分路方式不同，AONAON用用電復(fù)用器電復(fù)用器；可為可為PDHPDH、SDHSDH或或ATMATM，PONPON用用無(wú)源光分路器無(wú)源光分路器。光接入網(wǎng)光接入網(wǎng)( (OANOAN) )分為：分為： 光源（激光器）光源（激光器） 光接收機(jī)（光檢測(cè)器）光接收機(jī)（光檢測(cè)器） 光收發(fā)模塊光收發(fā)模塊 光放大器光放大器 光纖和光纜光纖和光

43、纜 無(wú)源光衰減器無(wú)源光衰減器 光連接器光連接器 光耦合器光耦合器 無(wú)源光分路器無(wú)源光分路器 摻鉺光纖放大器摻鉺光纖放大器 光纖接入網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，光纖接入網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，是指網(wǎng)絡(luò)的是指網(wǎng)絡(luò)的空間布局和幾何形狀空間布局和幾何形狀，表示了網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)，表示了網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的相互位置與相互連接的情況。網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涞南嗷ノ恢门c相互連接的情況。網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)結(jié)構(gòu)對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能網(wǎng)絡(luò)功能、造價(jià)造價(jià)及及可靠性可靠性等具有重要等具有重要影響。其基本的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是影響。其基本的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是: (a) 星型結(jié)構(gòu) (b) 樹型結(jié)構(gòu) (c) 總線型結(jié)構(gòu) (d) 環(huán)型結(jié)構(gòu) OLT 分路器 分路器 分路器 ONU ONU ONU ONU

44、 ONU ONU ONU 分路器 ONU 分路器 ONU 分路器 分路器 分路器 分路器 ONU ONU ONU OLT ONU ONU ONU OLT ONU ONU ONU 分路器 分路器 分路器 分路器 OLT ONU ONU 圖5-2 光接入網(wǎng)中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 有源光網(wǎng)絡(luò)的局端設(shè)備到有源光網(wǎng)絡(luò)的局端設(shè)備到用戶分配單元之間均用用戶分配單元之間均用有源光纖傳有源光纖傳輸設(shè)備輸設(shè)備，即光電轉(zhuǎn)換設(shè)備、有源光，即光電轉(zhuǎn)換設(shè)備、有源光電器件以及光纖等組成。有源光纖電器件以及光纖等組成。有源光纖網(wǎng)絡(luò)具有技術(shù)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)和組網(wǎng)絡(luò)具有技術(shù)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)和組網(wǎng)能力強(qiáng)的網(wǎng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)特點(diǎn)，但有源電復(fù)用器，但有

45、源電復(fù)用器存在傳輸?shù)拇嬖趥鬏數(shù)摹捌款i效應(yīng)瓶頸效應(yīng)”，且系統(tǒng)，且系統(tǒng)成本和維護(hù)費(fèi)用高。成本和維護(hù)費(fèi)用高。光分配網(wǎng)光分配網(wǎng)ODN全部由有源器件組成全部由有源器件組成（光放大器（光放大器等等）可分為基于可分為基于PDH和基于和基于SDH的的AON現(xiàn)通常是基于現(xiàn)通常是基于SDH的的AON特點(diǎn)特點(diǎn)傳輸容量大：傳輸容量大：155Mb/s或或622Mb/s的接入速的接入速率率 傳輸距離遠(yuǎn)：不加中繼器，距離為傳輸距離遠(yuǎn)：不加中繼器，距離為70多公里多公里技術(shù)成熟：無(wú)論技術(shù)成熟：無(wú)論P(yáng)DH設(shè)備還是設(shè)備還是SDH設(shè)備，都已設(shè)備，都已廣泛應(yīng)用廣泛應(yīng)用給有源設(shè)備供電是一件麻煩事給有源設(shè)備供電是一件麻煩事 無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)無(wú)

46、源光網(wǎng)絡(luò)PON Passive Optical Network ，是指在，是指在OLT和和ONU之間的光分配網(wǎng)絡(luò)之間的光分配網(wǎng)絡(luò)(ODN)，沒，沒有任何有任何有源電子設(shè)備有源電子設(shè)備。實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的光纖接入網(wǎng)。的光纖接入網(wǎng)。PON由早期的窄帶接由早期的窄帶接入入PON(NPON)發(fā)展到目前的寬帶發(fā)展到目前的寬帶接入接入PON(BPON)， BPON又包括又包括基于基于ATM的的APON及基于以太的及基于以太的EPON。 有源光網(wǎng)絡(luò)需要電信級(jí)機(jī)房有源光網(wǎng)絡(luò)需要電信級(jí)機(jī)房需要：供電、防雷接地、安全值守等等需要：供電、防雷接地、安全值守等等中小型用戶的高性能接入，需要無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)中小型用

47、戶的高性能接入，需要無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的類型無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的類型APON：基于：基于ATM的的PONITU-T G.983,1-1998 FSANGPONGigabit PON，G.984-2003，用于，用于替換替換APONEPON：基于：基于Ethernet的的PONIEEE 802.3ah-2004 ，EFMPON是一種是一種純介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)純介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)避免了有源設(shè)備的電磁干擾和雷電影響避免了有源設(shè)備的電磁干擾和雷電影響無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組網(wǎng)靈活，支持多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組網(wǎng)靈活，支持多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容比較簡(jiǎn)單無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容比較簡(jiǎn)單價(jià)格低、安裝維護(hù)方便、價(jià)格低、安裝維護(hù)方便、節(jié)省了維

48、護(hù)成本；節(jié)省了維護(hù)成本；業(yè)務(wù)透明性較好，原則上可適用于任何制式和速率的業(yè)務(wù)透明性較好，原則上可適用于任何制式和速率的信號(hào)信號(hào)缺點(diǎn)缺點(diǎn)是一次性投入成本較高；是一次性投入成本較高；其樹型結(jié)構(gòu)使保護(hù)功能成本較高；其樹型結(jié)構(gòu)使保護(hù)功能成本較高；傳輸距離及容量受限。傳輸距離及容量受限。遠(yuǎn)端設(shè)備遠(yuǎn)端設(shè)備局端設(shè)備局端設(shè)備OLTPONONU業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)SNIUNIODNNPON指速率低于指速率低于155Mbps的窄帶系統(tǒng)，的窄帶系統(tǒng)，主要指主要指N-ISDN的的BRI、PRI接口。接口。NPON的的:采用單星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用單星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上、下行信號(hào)上、下行信號(hào)傳輸傳輸是點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)，采用是點(diǎn)到多點(diǎn)系統(tǒng)，采

49、用技術(shù)并以技術(shù)并以廣播方式傳輸，各廣播方式傳輸，各OUN只允許在規(guī)定的只允許在規(guī)定的時(shí)隙接收屬于自己的信號(hào)。時(shí)隙接收屬于自己的信號(hào)。多點(diǎn)到點(diǎn)，采用多點(diǎn)到點(diǎn)，采用技術(shù)技術(shù) PON的復(fù)雜性在于信號(hào)處理技術(shù)。的復(fù)雜性在于信號(hào)處理技術(shù)。 在在上，上，OLT采用采用方式，以方式，以方式發(fā)給所有的方式發(fā)給所有的ONU，ONU可以收到所可以收到所有的廣播數(shù)據(jù)，但只接受屬于自己的數(shù)據(jù)，有的廣播數(shù)據(jù)，但只接受屬于自己的數(shù)據(jù)，其他數(shù)據(jù)則丟棄。其他數(shù)據(jù)則丟棄。 在在上，采用上，采用方式，各方式，各ONU按照按照OLT規(guī)定好的時(shí)間，在固定的時(shí)隙內(nèi)傳規(guī)定好的時(shí)間，在固定的時(shí)隙內(nèi)傳送數(shù)據(jù)。各送數(shù)據(jù)。各ONU傳送時(shí)間的安排

50、，是按照傳送時(shí)間的安排，是按照由由OLT自動(dòng)測(cè)試計(jì)算出來(lái)的，統(tǒng)一由自動(dòng)測(cè)試計(jì)算出來(lái)的，統(tǒng)一由OLT安安排的。各排的。各ONU發(fā)送時(shí)隙有一定間隔，以防發(fā)送時(shí)隙有一定間隔，以防止各止各ONU上傳數(shù)據(jù)時(shí)，相互沖突、重疊。上傳數(shù)據(jù)時(shí)，相互沖突、重疊。 采用采用ATM信元傳輸技術(shù)的信元傳輸技術(shù)的PON稱稱APON-ATM Passive Optical Network。 APON可以通過利用可以通過利用ATM的集中和統(tǒng)計(jì)復(fù)用，再結(jié)合無(wú)源分的集中和統(tǒng)計(jì)復(fù)用，再結(jié)合無(wú)源分路器對(duì)光纖和光線路終端的共享作路器對(duì)光纖和光線路終端的共享作用，使成本可望比傳統(tǒng)的以電路交用，使成本可望比傳統(tǒng)的以電路交換為基礎(chǔ)的換為基礎(chǔ)

51、的PDH/SDH接入系統(tǒng)接入系統(tǒng)低低20%40%。 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：ITU-T的的G.983 ONU與與OLT之間傳送之間傳送ATM信元信元速率：速率：上上/下行對(duì)稱下行對(duì)稱 155.52/155.52Mbps上上/下行非對(duì)稱下行非對(duì)稱 155.52/622.08Mbps無(wú)放大器作用距離：無(wú)放大器作用距離：20km雙工方式雙工方式：雙纖，使用雙纖，使用1310nm窗口窗口單纖波分，使用單纖波分，使用1550nm/1310nm雙窗口雙窗口 （上行：（上行：1310nm區(qū)，下行：區(qū)，下行：1550nm區(qū)區(qū))傳輸技術(shù)：傳輸技術(shù)：上行采用時(shí)分多址上行采用時(shí)分多址TDMA下行采用廣播方式的時(shí)分復(fù)用下

52、行采用廣播方式的時(shí)分復(fù)用TDM寬帶化并支持所有種類和各種比特率的業(yè)務(wù)；寬帶化并支持所有種類和各種比特率的業(yè)務(wù)；采用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用采用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用動(dòng)態(tài)分配帶寬動(dòng)態(tài)分配帶寬網(wǎng)管能力強(qiáng)，安全性高且時(shí)延小網(wǎng)管能力強(qiáng)，安全性高且時(shí)延小傳輸穩(wěn)定可靠傳輸穩(wěn)定可靠成本與維護(hù)費(fèi)用低成本與維護(hù)費(fèi)用低擴(kuò)容簡(jiǎn)單方便擴(kuò)容簡(jiǎn)單方便傳輸距離遠(yuǎn)（傳輸距離遠(yuǎn)（20公里）公里）標(biāo)準(zhǔn)化程度高標(biāo)準(zhǔn)化程度高 安全性高安全性高 時(shí)延小時(shí)延小 存在的問題，如系統(tǒng)成本太高；系統(tǒng)容量和覆蓋存在的問題，如系統(tǒng)成本太高；系統(tǒng)容量和覆蓋范圍有限，未考慮對(duì)窄帶業(yè)務(wù)的支持及與其他技范圍有限，未考慮對(duì)窄帶業(yè)務(wù)的支持及與其他技術(shù)相結(jié)合時(shí)需解決引入線的寬帶化等

53、一系列問題術(shù)相結(jié)合時(shí)需解決引入線的寬帶化等一系列問題 。 APON綜合了綜合了ATM技術(shù)和技術(shù)和PON技技術(shù)，可提供現(xiàn)有的從窄帶到寬帶等各種業(yè)務(wù)。術(shù)，可提供現(xiàn)有的從窄帶到寬帶等各種業(yè)務(wù)。APON由由OLT、ONU和和OBD（無(wú)源光分（無(wú)源光分路器）組成。路器）組成。 OBD根據(jù)光的發(fā)送方向，將根據(jù)光的發(fā)送方向，將進(jìn)來(lái)的光信號(hào)分路并分配到多條光纖上，或進(jìn)來(lái)的光信號(hào)分路并分配到多條光纖上，或是組合到一條光纖上。是組合到一條光纖上。ONU主要完成業(yè)務(wù)主要完成業(yè)務(wù)的收集、接口適配、復(fù)用和傳輸功能；的收集、接口適配、復(fù)用和傳輸功能；OLT主要完成接口適配、復(fù)用和傳輸功能。主要完成接口適配、復(fù)用和傳輸功能

54、。此外，此外，OLT還向網(wǎng)元管理系統(tǒng)提供網(wǎng)管接還向網(wǎng)元管理系統(tǒng)提供網(wǎng)管接口?？?。 組成：組成：OLT、ODN、ONU網(wǎng)絡(luò)側(cè)連接網(wǎng)絡(luò)側(cè)連接ATM交換機(jī)交換機(jī)拓?fù)洌簾o(wú)源雙星結(jié)構(gòu)拓?fù)洌簾o(wú)源雙星結(jié)構(gòu)用戶數(shù)：一個(gè)用戶數(shù)：一個(gè)ODN最多支持最多支持32個(gè)個(gè)ONU(即即1個(gè)個(gè)OBD支持的支持的ONU數(shù)）當(dāng)數(shù)）當(dāng)ONU大于大于32時(shí)，要求一個(gè)時(shí)，要求一個(gè)OLT提供多個(gè)提供多個(gè)ODN接口接口OLTOLTODNODNONU1ONU1ONU2ONU2ONUnONUnAPONAPON（傳輸（傳輸ATMATM信元流）信元流） ATM ATM 交換機(jī)交換機(jī)用戶用戶OBDOBD用戶用戶用戶用戶TDMTDMA4-328-32

55、下行：采用下行：采用TDM技術(shù)，傳輸連續(xù)信元流技術(shù)，傳輸連續(xù)信元流上行：采用上行：采用TDMA技術(shù)（動(dòng)態(tài)分配）技術(shù)（動(dòng)態(tài)分配） 突發(fā)傳送信元流突發(fā)傳送信元流傳輸原理：傳輸原理： ： 局端的局端的ATM 信元信元 OLT 封裝成連續(xù)時(shí)隙流下行幀封裝成連續(xù)時(shí)隙流下行幀 以廣播方式傳送以廣播方式傳送 各各ONU收到信元流，根據(jù)收到信元流，根據(jù)PVC虛連虛連接僅對(duì)相應(yīng)接僅對(duì)相應(yīng)VPI/VCI的信元進(jìn)行處理的信元進(jìn)行處理 用戶終端用戶終端： 各各ONU共享共享ODN，且數(shù)據(jù)突發(fā)性強(qiáng)。，且數(shù)據(jù)突發(fā)性強(qiáng)。 各各ONU向向OLT申請(qǐng)帶寬申請(qǐng)帶寬OLT授權(quán)授權(quán)ONU發(fā)送發(fā)送（發(fā)送時(shí)（發(fā)送時(shí) 隙、帶寬分配等）隙、

56、帶寬分配等） 獲得授權(quán)的獲得授權(quán)的ONU在指定時(shí)隙發(fā)送在指定時(shí)隙發(fā)送ATM信元以信元以APON幀格式傳輸幀格式傳輸APON采用兩種不同速率的幀結(jié)構(gòu)：采用兩種不同速率的幀結(jié)構(gòu)：上、下行均為上、下行均為155Mbps對(duì)稱對(duì)稱上行上行 155Mbps下行下行 622Mbps非對(duì)稱非對(duì)稱 用戶的接入速率可以從用戶的接入速率可以從64Kbps64Kbps到到155Mbps155Mbps間靈活分配。間靈活分配。 1 幀=56 個(gè) 53 字節(jié)信元 1 幀=224 個(gè) 53 字節(jié)信元 (a) 155.52 Mbit/s 下行幀結(jié)構(gòu) (b) 622.08 Mbit/s 下行幀結(jié)構(gòu) PLOAM 1 ATM 信元

57、1 ATM 信元 27 PLOAM 2 ATM 信元 28 ATM 信元 54 PLOAM 1 ATM 信元 127 PLOAM 2 ATM 信元 2854 PLOAM 8 ATM 信元 190216 圖6-12 APON系統(tǒng)下行幀結(jié)構(gòu)適用場(chǎng)合適用場(chǎng)合具有綜合業(yè)務(wù)接入需求具有綜合業(yè)務(wù)接入需求對(duì)對(duì)QoS要求較高要求較高APON的推廣應(yīng)用的推廣應(yīng)用系統(tǒng)價(jià)格較高系統(tǒng)價(jià)格較高市場(chǎng)前景由于市場(chǎng)前景由于ATM在全球受挫而不確定在全球受挫而不確定APON技術(shù)也存在利用技術(shù)也存在利用ATM信元造成的傳輸信元造成的傳輸效率較低；帶寬受限；系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜、價(jià)效率較低；帶寬受限；系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜、價(jià)格較貴；需要進(jìn)行協(xié)議之

58、間的轉(zhuǎn)換等缺點(diǎn)。格較貴；需要進(jìn)行協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換等缺點(diǎn)。 APON在傳輸質(zhì)量和維護(hù)成本上在傳輸質(zhì)量和維護(hù)成本上有很大優(yōu)勢(shì)，其發(fā)展目前已經(jīng)比較成熟。有很大優(yōu)勢(shì)，其發(fā)展目前已經(jīng)比較成熟。為彌補(bǔ)為彌補(bǔ)APON標(biāo)準(zhǔn)缺乏標(biāo)準(zhǔn)缺乏視頻能力視頻能力、技術(shù)復(fù)技術(shù)復(fù)雜、成本較高、帶寬有限雜、成本較高、帶寬有限等因素。等因素。用以太用以太網(wǎng)取代網(wǎng)取代ATM作為鏈路層協(xié)議，從而構(gòu)成作為鏈路層協(xié)議，從而構(gòu)成一個(gè)可以提供更大帶寬、更低成本和更寬一個(gè)可以提供更大帶寬、更低成本和更寬業(yè)務(wù)能力的新一代光接入網(wǎng)技術(shù)業(yè)務(wù)能力的新一代光接入網(wǎng)技術(shù)EPON（Ethernet Passive Optical Network）。）。 EP

59、ON是利用是利用PON的拓的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)的接入，撲結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)的接入，是是PON與以與以太網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。太網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。APON概覽概覽技術(shù)思路：技術(shù)思路：90年代中期的黃金組合年代中期的黃金組合物理層：物理層：PON，技術(shù)很精致，技術(shù)很精致鏈路層：信元，基于鏈路層：信元，基于ATM技術(shù)機(jī)制技術(shù)機(jī)制受受ATM在全球受挫的牽連，未能迅速發(fā)展在全球受挫的牽連，未能迅速發(fā)展EPON概要概要技術(shù)思路技術(shù)思路物理層仍然使用現(xiàn)成的物理層仍然使用現(xiàn)成的PON技術(shù)，鏈路層換成以技術(shù)，鏈路層換成以太幀太幀IEEE802.3EFM研究組：研究組：2000年年11月月802.3ah：改換：改換A

60、PON的的MAC協(xié)議，使用以太幀協(xié)議，使用以太幀基于基于Ethernet和和PON技術(shù)技術(shù)在在PON上傳送上傳送Ethernet幀，長(zhǎng)度可變幀，長(zhǎng)度可變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與APON類似類似MAC協(xié)議與協(xié)議與APON不同不同速率：速率：下行下行 百兆百兆/千兆，廣播方式千兆，廣播方式 上行上行 百兆百兆/千兆，共享千兆，共享傳輸技術(shù)：傳輸技術(shù)：上行采用時(shí)分多址上行采用時(shí)分多址TDMA下行采用廣播方式的時(shí)分復(fù)用下行采用廣播方式的時(shí)分復(fù)用TDM 1 2 3 N 1 2 3 N 1 2 3 N 幀長(zhǎng) 2ms 圖6-16 EPON系統(tǒng)上行幀結(jié)構(gòu) 1 N 2 1 3 3 2 1 2ms 2ms 表示誤碼探