現(xiàn)代通信技術(shù)(下)8用戶接入網(wǎng)課件

第八章用戶接入網(wǎng)1.1接入技術(shù)發(fā)展的最新趨勢隨著以IP為代表的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的爆炸式增長,用戶對業(yè)務(wù)需求的多樣化,個(gè)人化,通信信息技術(shù)的不斷更新和成本的持續(xù)下降,以及通信市場的日益開放,整個(gè)電信網(wǎng)的發(fā)展演變呈現(xiàn)了一些新的態(tài)勢:

以美國為代表的發(fā)達(dá)國家的核心網(wǎng)正向超高速和大容量的方向發(fā)展,速率高達(dá)800Gb/t(80X10Gb/s)波分復(fù)用系統(tǒng)已投入使用；用戶駐地方面，樓院綜合布線系統(tǒng)和家庭綜合布線，智能化大樓正方興未艾．唯獨(dú)接入網(wǎng)因其建設(shè)的復(fù)雜性以及接入技術(shù)的眾多選擇性使得其發(fā)展顯得撲朔迷離，把握寬帶接入技術(shù)的發(fā)展的最新趨勢對已進(jìn)入轉(zhuǎn)型期的我國接入網(wǎng)建設(shè)至關(guān)重要．18.1接入網(wǎng)概述

8.1.1接入網(wǎng)的引入當(dāng)前的通信網(wǎng)還是以傳統(tǒng)的電信網(wǎng)為基礎(chǔ),對應(yīng)不同用戶的多條用戶環(huán)路組成樹狀結(jié)構(gòu)的本地用戶網(wǎng)端局交接箱分線盒用戶用戶饋線(主干電纜)配線引入線典型的用戶環(huán)路結(jié)構(gòu)（本地用戶網(wǎng)）2接入網(wǎng)的產(chǎn)生:由于受傳輸損耗、帶寬和噪聲等的影響，傳統(tǒng)的用戶環(huán)路結(jié)構(gòu)已不能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和用戶業(yè)務(wù)的需要(數(shù)字化,寬帶化,靈活可靠,易于管理)接入網(wǎng)被稱為電信網(wǎng)的“最后一公里”，接入網(wǎng)發(fā)展緩慢直接影響了電信網(wǎng)提供業(yè)務(wù)的容量、質(zhì)量、速度和網(wǎng)絡(luò)資源的開發(fā)利用，成為制約全網(wǎng)發(fā)展的瓶頸所在。接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢：數(shù)字化、IP化和寬帶化。一些新技術(shù)的引入使得用戶環(huán)路開始表現(xiàn)出交叉連接、復(fù)用、傳輸和管理等網(wǎng)絡(luò)特征。因此，ITU-T正式提出了用戶接入網(wǎng)（AN）的概念。3接入網(wǎng)的定義:接入網(wǎng)（AN）是由業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口（SNI）和相關(guān)用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）之間的一系列傳送實(shí)體（例如線路和傳輸設(shè)施）組成的為傳送電信業(yè)務(wù)提供所需傳送承載能力的實(shí)施系統(tǒng)，可經(jīng)由Q3維護(hù)管理接口進(jìn)行配置和管理。接入網(wǎng)作為一種公共設(shè)施，應(yīng)能夠支持多種不同的業(yè)務(wù)類型，以滿足不同用戶的多樣化要求，也就是接入網(wǎng)應(yīng)成為全業(yè)務(wù)網(wǎng)。接入網(wǎng)的接口:用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）：用戶與網(wǎng)絡(luò)之間的接口，位于接入網(wǎng)的用戶側(cè)。業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口：AN和SN之間的接口，位于接入網(wǎng)的業(yè)務(wù)側(cè)，SNI是由交換機(jī)的用戶接口演變而來的，分為模擬接口（Z接口）和數(shù)字接口（V接口）兩大類。維護(hù)管理接口：電信管理網(wǎng)（TMN）與電信網(wǎng)各部分相連的標(biāo)準(zhǔn)接口是Q3接口。5接入網(wǎng)的特點(diǎn)與核心網(wǎng)相比，接入網(wǎng)主要具備以下特點(diǎn)：具備復(fù)用、交叉連接和傳輸功能一般不含交換功能。接入業(yè)務(wù)種類多，業(yè)務(wù)量密度低。網(wǎng)徑大小不一，成本與用戶有關(guān)。線路施工難度大，設(shè)備運(yùn)行環(huán)境惡劣。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多樣，組網(wǎng)能力強(qiáng)大。68.1.3接入網(wǎng)的傳輸技術(shù)及分類有線接入網(wǎng)銅線接入技術(shù)數(shù)字線對增容高速率數(shù)字用戶線非對稱數(shù)字用戶線甚高速數(shù)字用戶線光纖接入技術(shù)光纖到路邊光纖到樓光纖到家混合光纖/同軸電纜接入技術(shù)無線接入網(wǎng)固定無線接入技術(shù)微波一點(diǎn)多址直播衛(wèi)星固定蜂窩固定無繩甚小型天線地球站多點(diǎn)多路分配業(yè)務(wù)本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)移動(dòng)接入技術(shù)蜂窩移動(dòng)通信無繩電話集群調(diào)度綜合接入網(wǎng)

FTTC+HFC有線+無線7xDSL技術(shù)xDSL技術(shù)采用先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)自適應(yīng)均衡技術(shù)、回波抵消技術(shù)和高效的編碼調(diào)制技術(shù)，在不同程度上提高了雙絞銅線對的傳輸能力，為用戶提供了一種低成本的綜合業(yè)務(wù)接入方式。其中x表示A/H/V/RA/S等多種不同的數(shù)據(jù)調(diào)制實(shí)現(xiàn)方式。9HDSLHDSL（高比特?cái)?shù)字用戶線技術(shù)）在傳輸上采用了先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)自適應(yīng)均衡技術(shù)和回波抵消技術(shù)，以消除線路中的近端串音、脈沖噪聲和因阻抗不匹配而引起的回聲，從而能夠在兩對或三對現(xiàn)有的雙絞線對上實(shí)現(xiàn)2Mbit/s或1.55Mbit/s（E1或T1）的全雙工數(shù)字傳輸業(yè)務(wù)，傳輸距離可達(dá)到3～5km。10HDSL關(guān)鍵技術(shù):HDSL利用2B1Q或CAP編碼技術(shù)來提高調(diào)制效率,使線路上的碼元速率降低.第1位(符號(hào)位)第2位(幅度位)碼元相對值10+311+101-100-3表2B1Q碼編碼規(guī)則CAP編碼:采用無載波幅度相位調(diào)制方式,屬于帶通型傳輸碼,它的同相分量和相位正交分量有8個(gè)幅度,每個(gè)碼元含4比特信息,實(shí)現(xiàn)時(shí)將輸入碼流分成兩路,分別通過兩個(gè)幅度特性相同,相頻特性差90的數(shù)字濾波器,輸出相加就可得到.11ADSLADSL（非對稱數(shù)字用戶線技術(shù)）主要是針對因特網(wǎng)和視頻點(diǎn)播等業(yè)務(wù)的上下行不對稱性而提出的，通過采用數(shù)字信號(hào)自適應(yīng)均衡技術(shù)、回波抵消技術(shù)和高效的編碼調(diào)制技術(shù)，ADSL可以在現(xiàn)有雙絞線對上實(shí)現(xiàn)9Mbit/s的下行信號(hào)傳輸和640kbit/s的上行信號(hào)傳輸，傳輸距離為3～4km。13ADSL的調(diào)制技術(shù):采用多種如QAM、CAP和多音頻DMT調(diào)制技術(shù)，其中DMT是ADSL的標(biāo)準(zhǔn)線路編碼DMT:是一種正交頻分復(fù)用方式。其首先對數(shù)字信號(hào)IFFT變換，相當(dāng)于把信號(hào)調(diào)制到多個(gè)正交載波上。這樣就把信號(hào)劃分為多個(gè)子帶，每個(gè)子帶4kHz，接收對其進(jìn)行FFT變換即可恢復(fù)原信號(hào).14ADSL接入示意圖15ADSLADSL的優(yōu)點(diǎn)是能夠充分利用現(xiàn)有銅線資源、能夠與普通電話業(yè)務(wù)共享銅線，系統(tǒng)初期投資較低，ADSL設(shè)備拆裝容易、靈活。缺點(diǎn)是帶寬速率較低，距離有限。技術(shù)不成熟，設(shè)備成本高，與模擬視頻不兼容，現(xiàn)有模擬電視機(jī)需有機(jī)頂盒進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換。ADSL的主要用途是Internet接入，提供VOD業(yè)務(wù)、視訊業(yè)務(wù)、遠(yuǎn)程醫(yī)療等，解決散居用戶的寬帶業(yè)務(wù)需要。17VDSLVDSL（甚高速數(shù)字用戶線技術(shù)）主要是配合光纖到路邊或光纖到大樓的接入方案。在其最后一段——光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）——到用戶端之間采用VDSL技術(shù)實(shí)現(xiàn)在雙絞銅線對上的高速信息傳輸。傳輸方面VDSL可運(yùn)行于對稱或非對稱速率情況下，對稱速率情況下，每個(gè)方向最高速率是26Mbit/s，非對稱速率下，下行方向的最高速率是52Mbit/s。18VDSLVDSL是xDSL技術(shù)中速率最快的一種，但是VDSL的傳輸距離較短，一般只在幾百米以內(nèi)。由于國內(nèi)的一般小區(qū)在1km以內(nèi)，因此，可以使用VDSL技術(shù)，普通居民小區(qū)能夠在一二個(gè)中心點(diǎn)內(nèi)集中管理所有的接入設(shè)備，對網(wǎng)絡(luò)管理、設(shè)備維護(hù)有重要的意義。19光纖接入技術(shù)光纖接入技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)在于：支持寬帶業(yè)務(wù)，有效解決接入網(wǎng)的瓶頸問題。傳輸距離長、質(zhì)量高、可靠性好。其主要缺點(diǎn)在于：成本高。網(wǎng)管復(fù)雜。遠(yuǎn)端供電困難。光纖接入網(wǎng)是接入網(wǎng)的發(fā)展方向。21光纖接入網(wǎng)OAN可分為:無源光網(wǎng)絡(luò)PON:成本相對較低,對業(yè)務(wù)透明,易于升級(jí)和管理.有源光網(wǎng)絡(luò)AON:傳輸距離容量大大增加,易于擴(kuò)容,但是供電和維護(hù)困難交換機(jī)ONUONU銅纜電話FTTHONU銅纜引入線電話電話FTTCFTTBOLT光纜FP光纖接入網(wǎng)的參考配置22FTTH結(jié)構(gòu)中，ONU放置在用戶家中，因此FTTH是全光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，用戶與業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)間實(shí)現(xiàn)全光纜傳輸，為用戶提供最大可用帶寬，它是接入網(wǎng)的理想解決方案，但由于業(yè)務(wù)需求和經(jīng)濟(jì)成本等多方面因素，目前這一方案還不能為廣大用戶所接受。FTTC結(jié)構(gòu)中，ONU放置在路邊的分線盒或者交接箱處，從ONU到用戶之間仍然采用雙絞銅線對，此方式適合于居住密度較高的住宅區(qū)，它是光纜與銅纜的混合系統(tǒng)，成本比FTTH低，是一種比較合適的提供寬帶業(yè)務(wù)的解決方案。FTTB結(jié)構(gòu)中，ONU放置在用戶大樓內(nèi)部，ONU和用戶之間通過樓內(nèi)的垂直和水平布線系統(tǒng)（雙絞線和同軸電纜）相連。它實(shí)際上是FTTC的一種變形，其光纖線路更接近用戶。此方式特別適用于智能化辦公大樓，為其提供高速數(shù)據(jù)、電子商務(wù)和視頻會(huì)議等。231.

線路終端(OLT):作用是為光纖接入網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)側(cè)與本地交換機(jī)之間的接口.任務(wù)是分離交換和非交換業(yè)務(wù),管理來自O(shè)NU的信令和監(jiān)控信息,為其提供維護(hù)和支配功能.2.光分配網(wǎng)絡(luò)(ODN):作用完成OLT和ONU之間的光信號(hào)傳輸和功率匹配；由光纜、光纖接頭、活動(dòng)連接器和光分路器等組成。3.光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU):提供與ODN的光接口和與用戶側(cè)的電接口.提供適配的信令轉(zhuǎn)換功能,為來自不同用戶的各類信息提供復(fù)用功能.4.適配功能AF:為OLT和用戶設(shè)備提供適配功能25光纖/同軸電纜混合接入光纖/同軸電纜混合接入（HFC）是采用頻分復(fù)用方式，傳輸多種信號(hào)的混合接入網(wǎng)技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)電信網(wǎng)與有線電視網(wǎng)聯(lián)合建設(shè)的有效途徑HFC方式的主干系統(tǒng)采用有源光纖接入，配線系統(tǒng)采用樹狀拓?fù)涞耐S電纜接入。它實(shí)際上將現(xiàn)有光纖/同軸電纜混合組成的CATV網(wǎng)改造為雙向網(wǎng)絡(luò)，除了提供原有的模擬廣播電視業(yè)務(wù)外，利用頻分復(fù)用技術(shù)和電纜調(diào)制解調(diào)器（CableModem）實(shí)現(xiàn)話音、數(shù)據(jù)和交互式視頻等寬帶雙向業(yè)務(wù)的接入和應(yīng)用。26光纖/同軸電纜混合接入HFC的主要優(yōu)點(diǎn)在于：HFC從傳統(tǒng)的CATV網(wǎng)發(fā)展而來，與用戶設(shè)備兼容性好。頻帶寬、成本低。支持各類數(shù)字和模擬業(yè)務(wù)。主要缺點(diǎn)在于：上行信道頻帶窄。難以保證數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的安全性?，F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中同軸電纜帶寬一般為450MHz左右，與HFC需要的750MHz差距較大，改造費(fèi)用高。模擬傳輸方式不符合網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化的趨勢。27UPS調(diào)制器1調(diào)制器2電光轉(zhuǎn)換光節(jié)點(diǎn)語音數(shù)字圖象模擬圖象遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)雙向線路延伸放大器路邊語音數(shù)字圖象模擬圖象解調(diào)器1解調(diào)器2解碼器HFC工作原理圖29P上行信道模擬有線電視(下行信道)數(shù)字圖象等(下行信道)其他雙向業(yè)務(wù)40455507501000f/MHz

ＨＦＣ頻率安排QAMAMVSB30無線接入技術(shù)無線接入技術(shù)是指從業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口到用戶終端部分全部或部分采用無線方式，即利用衛(wèi)星、微波等傳輸手段向用戶提供各種業(yè)務(wù)的一種接入技術(shù)。它的主要優(yōu)點(diǎn)在于組網(wǎng)方便、使用靈活和成本較低。特別適合于用戶密度小、用戶分布廣的農(nóng)村地區(qū)以及一些特殊地區(qū)。此外無線接入技術(shù)也是實(shí)現(xiàn)個(gè)人通信的重要一環(huán)。31與有線接入網(wǎng)相比，無線接入網(wǎng)具有如下主要特點(diǎn)：（1）建設(shè)周期短。（2）在通信距離較長時(shí)，采用無線接入鏈路具有較好的經(jīng)濟(jì)性。（3）抗災(zāi)變能力強(qiáng)。（4）能同時(shí)向用戶提供固定接入和移動(dòng)接入。無線接入技術(shù)32固定無線接入技術(shù)固定無線接入技術(shù)（FWA）主要是為固定位置的用戶和僅在小范圍區(qū)域內(nèi)移動(dòng)的用戶提供通信服務(wù)，目前我國規(guī)定的固定無線接入系統(tǒng)可以工作在450MHz、800/900MHz、1.8/1.9GHz和3GHz四個(gè)頻段。33固定無線接入技術(shù)按照無線傳輸技術(shù)在接入網(wǎng)中的應(yīng)用位置，F(xiàn)WA主要由以下三種應(yīng)用方式：全無線本地環(huán)路：從本地交換機(jī)到用戶端全部采用無線傳輸方式。如圖（b）所示。無線配引線/引入線本地環(huán)路：從本地交換機(jī)到分配電采用有線傳輸，再采用無線傳輸連接至用戶。如圖（c）所示。無線用戶線本地環(huán)路：這種環(huán)路的特點(diǎn)是，只將有線接入網(wǎng)中的用戶引入線用無線鏈路替代，如圖（d）所示。無線饋線/饋配線本地環(huán)路：從本地交換機(jī)到分配電采用無線傳輸，再采用光纜和銅纜等有線方式連接至用戶。如圖（e）所示34本地環(huán)路基本結(jié)構(gòu)35采用無線方式采用有線方式饋線配線引入線應(yīng)用方式一應(yīng)用方式二應(yīng)用方式三(交接箱)(分線盒)SWSWSWRSURT用戶駐地網(wǎng)固定用戶終端固定無線接入網(wǎng)應(yīng)用方式圖36固定無線接入技術(shù)的分類窄帶固定無線接入：低速電路交換業(yè)務(wù)為特征，提供話音、低速數(shù)據(jù)、Modem以及ISDN等業(yè)務(wù)，速率小于等于64kbit/s。典型技術(shù)有微波一點(diǎn)多址、固定蜂窩技術(shù)和固定無繩技術(shù)。中寬帶固定無線接入技術(shù)：基于電路交換，64~2048kbit/s的接入速率。寬帶固定無線接入技術(shù)：