宽带接入网络技术
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?可做到信息量的自适应分配，抗噪声性能非常好；
? 根据信道特性和噪声频谱动态调整分配给每个信道的比特数
?频谱利用率高，在1MHz的带宽上实现了8Mb/s的传输速率； ?规定为ADSL的标准调制方式（ITU-T G.922）。
ADSL的频谱分配
为解决频带重叠带来的
? 铜质双绞线在 4km的距离内近带端宽串可扰达问题1.，1M需H使z 用
8.1.2网络接入技术及分类
接入网通常是按其所用传输介质的不同来进行分类的。 ? 有线接入 ? 无线接入 ? 铜线接入 ? 光纤接入 ? 混合接入
接入网的拓扑结构
? 星型结构 ? 总线型结构 ? 环形结构 ? 树形结构
8.2铜线接入技术
? 如下图所示的是一个典型的铜线接入网系统 —— 市内铜缆用户环。图中，端局与交接箱之间可以有 远端交换模块（ Remote Switching Unit ， RSU）或 远端（Remote Terminal ， RT）。
回波抵消技术。但复杂
幅度
性和价格的代价较大。
话音频带
下行数据频带 上行数据频带
保护 频带
上、下行
频带重叠 部分
0
4kHz 26kHz
138kHz
1.1MHz 频率
5 ADSL的应用
? PPPoE（PPP over Ethernet ）
?以太网的HUB或交换机用双绞线连接到ATU-R
? 单机使用时，则用双绞线把网卡与ATU-R相连
（2）低成本：树型分支结构，多个 ONU共享光纤介质使系统总 成本降低；纯介质网络，彻底避免了电磁和雷电的影响，维 护运营成本大为降低。
（3）高可靠性：局端至远端用户之间没有有源器件，可靠性 较有源OAN大大提高。
（4）综合接入能力：能适应传统电信业务PSTN/ISDN；可进行 Internet Web浏览；同时具有分配视频和交互视频业务 （CATV和VOD）能力。
?网络结构：树形结构，无源光纤网络 ?目前较佳的方案是FTTx与其它铜线或无线技术相结合的
方式：
?FTTx＋LAN、FTTx＋xDSL、FTTx＋WLAN、…
?优缺点：
?数据速率高，上行可达155Mb/s，下行可达622Mb/s ?建设成本高，光纤到户困难很大
8.3.2无源光纤网络接入技术
根据光接入网（OAN）参考配置可知， OAN由光线路终端（OLT ）、光配线网 （ODN）和光网络单元（ONU）三大部 分组成。
?VDSL
?VDSL 甚高速数字用户环路，是一种极高速非对称数 据传输技术。它是在ADSL 的基础上发展起来的xDSL 技术，可以将传输速率提高到25 ～52Mbps ，应用前 景更广。
2. ADSL性能特点
严格说来，ADSL本身只是一种从铜质 电话线路的一端传送数据位流到另一端 的技术而己，相当于OSI网络七层的第一 层物理层。
2. EPON（Ethernet based PON）
一、EPON技术特点
EPON与APON相比，其上下行传输速率比 APON的高，EPON提供较大的带宽和较低的 用户设备成本；除帧结构和APON不同外，其 余所用的技术与G.983建议中的许多内容类似， 其下行采用TDM传输方式，上行采用TDMA传 输方式。
第8章 宽带接入网络技术
8.1宽带接入技术概述
8.1.1接入网的定义
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（Customer Premises Network， 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）。
（6）容量小 只能传4个电视节目，且不能用于遥控电视机和有 画中画功能的电视机，节目质量差。
3. 系统参考模型
4. 关键技术
?DSL的调制方式
?2B1Q （脉冲幅度调制PAM 的一种）
?用4电平脉冲信号表示2个二进制位； ?码间干扰大，需要使用自适应均衡器和回波抵消器； ?信号频谱延伸到4kHz以下，无法与语音通信并存。
ADSL 需克服的技术难题
（1）技术待进一步成熟 线路性能要求高，最大程度必须保持在规定的极限范围之内以符合对衰减的要 求；阻抗要均匀，使电话机及网络有良好的信号匹配。每条导线与地之间必须相 互保持高度平衡，以防止外部干扰、噪声及导线之间的串音。
（2）设备成本高 与模拟电视不兼容，现有模拟电视机需要通过机顶盒进行数/模转换。
3．全服务网络
由于VDSL所支持的高比特速率，因此，被认为是全业务 网络（Full Service Network， FSN）的接入机制。
8.3光纤接入网络技术
8.3.1光纤接入网络概述
?FTTx
?x=H(ome)、B(uilding)、 Z(one)、C(urb) ?FTTH性能最佳，但成本太高，只能作为远期目标； ?中期目标可以实现FTTB、FTTZ、FTTC。
从中心点出发，VDSL的范围和延伸距离分为下面几种情况： 对于26Mbit/s对称或52Mbit/s/6.4Mbit/s非对称，所覆盖服务区半径约为 300m；
对于13Mbit/s对称或26Mbit/s/3.4Mbit/s非对称，所覆盖服务区半径为 800m；
对于6.5Mbit/s对称或13.5Mbit/s/1.6Mbit/s非对称，所覆盖服务区半径为 1.2km。
（1）高带宽：从目前的技术上看，EPON的下行信道为几百/几 千Mbit/s的广播方式；上行信道为用户共享的几百/几千 Mbit/s信道。
（2）低成本：EPON提供较大的带宽和较低的用户设备成本， 它采用PON结构，使EPON网络中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。
NSP
IP PPP L2TP ATM 、VC IP Tunnel
8.2.2VDSL
鉴于现有ADSL技术在提供图像业务方面 的带宽十分有限以及其成本偏高的缺点， 人们又开发出了一种称为甚高速数字用 户线（Very high speed Digital Subscriber Line， VDSL）的系统。
与传统传输技术相比，ADSL是一种宽带调制解调器技术。
ADSL也可以在相同的线路上同时容纳模拟的语音信息，用户在
上网时仍然可以使用电话。
ADSL的典型连接
骨干网
PSTN 程控交换机
分离器
电话
分路器
话音 话音+ADSL数据
数据
ADSL 调制解调设备
集线器
Router
ADSL 中心设备
计算机
电话交换局
?加载PPPoE协议栈，使PPP协议工作在以太网上 ?多个用户可共享一条ADSL线路
计算机
IP PPP PPPoE Ethernet 10Base-T
ATU-R (ADSL Modem)
Ethernet 10Base-T ATM
服务网关
PPP
PPPoE
L2TP
Ethernet ATM、VC
ATM
IP Tunnel
? 端局本地交换机的主配线架（ Main Distribution Frame， MDF）经大线径、大对数的馈线电缆（数 百～数千对）连至分路点转向不同方向。
8.2.1 ADSL
1.概述 不对称数字用户线（Asymmetric Digital Subscriber
Line， 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。ADSL技术是由 Bellcore的Joe Lechleder于20世 纪80年代末首先提出的。
用户端
拨号接入与ADSL接入技术比较
xDSL的分类
? 对称的 DSL
?HDSL
?HDSL 是高速对称四线DSL 。这种技术可在两对铜线上提供 1.544Mbps （全双工方式）的速度，在三对铜线上提供 2.048Mbps （全双工方式）的速度。
?SDSL
?SDSL 是HDSL 的单对线版本，也被称为S-HDSL 。S-HDSL 是高 速对称二线DSL ，它可以提供双向高速可变比特率连接，速率范 围从160Kbps 到2.048Mbps
?IDSL
?通过在用户端使用ISDN 终端适配器及ISDN 接口卡，可以提供 128Kbps 上下行速率的服务。
xDSL的种类
?非对称的DSL
?ADSL ?ADSL为非对称数字用户环路，在二个传输方向上的 速率是不一样的。它使用单对电话线，为网络用户提 供很高的传输速率，从32Kbps 到8.192Mbps的下行 速率和从32Kbps 到1.088Mbps的上行速率，同时在 同一根线上可以提供语音电话服务，支持同时传输数 据和语音。 ?ADSL的调制技术主要有离散多音频调制技术DMT和 无载波调幅调相技术CAP两种。
1. APON（ATM based PON）
ATM-PON 的模型结构如下图所示。其中 UNI为用户网 络接口，SNI为业务节点接口， ONU为光网络单元， OLT 为光线路终端。
APON系统主要优点。
（1）理想的光纤接入网：无源纯介质的 OБайду номын сангаасN对传输技术体制的 透明性，使 APON成为未来光纤到家、光纤到办公室、光纤到 大楼的最佳解决方案。
（3）易兼容：EPON互连互通容易，各个厂家生产的网卡都能 互连互通。以太网技术是目前最成熟的局域网技术。
（3）接收机灵敏度 由于用户环路末端信号损耗很大，因此，ADSL系统必须首先解决接收机 灵敏度问题。
（4）频谱兼容性 为了使ADSL系统可以和其他系统同时应用，发送频 谱必须慎重设计。否则，需要在铜缆服务范围内，限制 一起布放Tl/E1系统和HDSL系统与ADSL系统。
（5）住宅中的噪声环境 用户住宅的噪声环境可能是ADSL系统广泛应用所面 临的最大问题。这些噪声包括电话网中常见的脉冲噪声， 以及住宅中其他形式的噪声，如无线电波耦合到住宅引 入线中所产生的各种干扰。
VDSL速率比较
二、VDSL在WAN网络的应用
1．视频业务
VDSL的高速方案选项使其成为用于视频点播（Video
On Demand， VOD）的非常好的接入技术。
2．数据业务
从目前来看，VDSL的数据业务是很多的。在不远的将来， VDSL将会占据整个住宅Internet接入和Web访问市场；可能 用VDSL替代光纤连接，把较大的办公室和公司连到数据网 络上。
?CAP（无载波幅度相位调制）
?属于正交幅度调制QAM，幅度调制和相位调制的结合； ?编码效率高，每个传输符号可携带2～9位信息； ?可以与语音通信并存。
?DMT （离散多音频调制）
?把数据调制到多个子载波上：先把数据分配到256个宽度为 4.3125kHz的信道，每个信道再采用QAM调制；
? 理论上，DMT的数据速率可达256×32kb/s＝8192kb/s
1 系统参考模型
2 关键技术
（1）线路编码技术 （2）信道的划分、频谱选择 （3）数据传输速率与传输距离
3. VDSL特点
一、VDSL分布位置
?
与ADSL相同，VDSL能在基带上进行频率分离，以便为传统电话业
务（POTS）留下空间。同时传送VDSL和POTS的双绞线需要每个终端使用
分离器来分开这两种信号。
ADSL系统的主要特点是“不对称”。 这正好与接入网中图像业务和数据业务 的固有不对称性相适应。
ADSL技术的主要优点如下。 （1）可以充分利用现有铜线网路，只要在用户线路两端 加装ADSL设备即可为用户提供服务。 （2）ADSL设备随用随装，无需进行严格业务预测和网路 规划，施工简单，时间短，系统初期投资小。 （3）ADSL设备拆装容易、灵活，方便用户转移，较适合 流动性强的家庭用户。 （4）充分利用双绞线上的带宽，ADSL将一般电话线路上 未用到的频谱容量，以先进的调制技术，产生更大、更快 的数字通路，提供高速远程接收或发送信息。 （5） 双绞铜线可同时供普通电话业务（Plain Old Telephone Service， POTS）的声音和 ADSL数字线路使 用。因此，在一条ADSL线路上可以同时提供个人计算机、 电视和电话频道。
?RADSL
?RADSL 为速率自适应数字用户环路，是ADSL 的一种 扩充，允许服务提供者调整xDSL 连接的带宽以适应 实际需要并且解决线长和质量问题。它利用一对双绞 线传输，支持同步和非同步传输方式，速率自适应， 下行速率从640Kbps 到12Mbps ，上行速率从 128Kbps 到1Mbps ，支持同时传输数据和语音。
? 根据信道特性和噪声频谱动态调整分配给每个信道的比特数
?频谱利用率高，在1MHz的带宽上实现了8Mb/s的传输速率； ?规定为ADSL的标准调制方式（ITU-T G.922）。
ADSL的频谱分配
为解决频带重叠带来的
? 铜质双绞线在 4km的距离内近带端宽串可扰达问题1.，1M需H使z 用
8.1.2网络接入技术及分类
接入网通常是按其所用传输介质的不同来进行分类的。 ? 有线接入 ? 无线接入 ? 铜线接入 ? 光纤接入 ? 混合接入
接入网的拓扑结构
? 星型结构 ? 总线型结构 ? 环形结构 ? 树形结构
8.2铜线接入技术
? 如下图所示的是一个典型的铜线接入网系统 —— 市内铜缆用户环。图中，端局与交接箱之间可以有 远端交换模块（ Remote Switching Unit ， RSU）或 远端（Remote Terminal ， RT）。
回波抵消技术。但复杂
幅度
性和价格的代价较大。
话音频带
下行数据频带 上行数据频带
保护 频带
上、下行
频带重叠 部分
0
4kHz 26kHz
138kHz
1.1MHz 频率
5 ADSL的应用
? PPPoE（PPP over Ethernet ）
?以太网的HUB或交换机用双绞线连接到ATU-R
? 单机使用时，则用双绞线把网卡与ATU-R相连
（2）低成本：树型分支结构，多个 ONU共享光纤介质使系统总 成本降低；纯介质网络，彻底避免了电磁和雷电的影响，维 护运营成本大为降低。
（3）高可靠性：局端至远端用户之间没有有源器件，可靠性 较有源OAN大大提高。
（4）综合接入能力：能适应传统电信业务PSTN/ISDN；可进行 Internet Web浏览；同时具有分配视频和交互视频业务 （CATV和VOD）能力。
?网络结构：树形结构，无源光纤网络 ?目前较佳的方案是FTTx与其它铜线或无线技术相结合的
方式：
?FTTx＋LAN、FTTx＋xDSL、FTTx＋WLAN、…
?优缺点：
?数据速率高，上行可达155Mb/s，下行可达622Mb/s ?建设成本高，光纤到户困难很大
8.3.2无源光纤网络接入技术
根据光接入网（OAN）参考配置可知， OAN由光线路终端（OLT ）、光配线网 （ODN）和光网络单元（ONU）三大部 分组成。
?VDSL
?VDSL 甚高速数字用户环路，是一种极高速非对称数 据传输技术。它是在ADSL 的基础上发展起来的xDSL 技术，可以将传输速率提高到25 ～52Mbps ，应用前 景更广。
2. ADSL性能特点
严格说来，ADSL本身只是一种从铜质 电话线路的一端传送数据位流到另一端 的技术而己，相当于OSI网络七层的第一 层物理层。
2. EPON（Ethernet based PON）
一、EPON技术特点
EPON与APON相比，其上下行传输速率比 APON的高，EPON提供较大的带宽和较低的 用户设备成本；除帧结构和APON不同外，其 余所用的技术与G.983建议中的许多内容类似， 其下行采用TDM传输方式，上行采用TDMA传 输方式。
第8章 宽带接入网络技术
8.1宽带接入技术概述
8.1.1接入网的定义
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（Customer Premises Network， 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）。
（6）容量小 只能传4个电视节目，且不能用于遥控电视机和有 画中画功能的电视机，节目质量差。
3. 系统参考模型
4. 关键技术
?DSL的调制方式
?2B1Q （脉冲幅度调制PAM 的一种）
?用4电平脉冲信号表示2个二进制位； ?码间干扰大，需要使用自适应均衡器和回波抵消器； ?信号频谱延伸到4kHz以下，无法与语音通信并存。
ADSL 需克服的技术难题
（1）技术待进一步成熟 线路性能要求高，最大程度必须保持在规定的极限范围之内以符合对衰减的要 求；阻抗要均匀，使电话机及网络有良好的信号匹配。每条导线与地之间必须相 互保持高度平衡，以防止外部干扰、噪声及导线之间的串音。
（2）设备成本高 与模拟电视不兼容，现有模拟电视机需要通过机顶盒进行数/模转换。
3．全服务网络
由于VDSL所支持的高比特速率，因此，被认为是全业务 网络（Full Service Network， FSN）的接入机制。
8.3光纤接入网络技术
8.3.1光纤接入网络概述
?FTTx
?x=H(ome)、B(uilding)、 Z(one)、C(urb) ?FTTH性能最佳，但成本太高，只能作为远期目标； ?中期目标可以实现FTTB、FTTZ、FTTC。
从中心点出发，VDSL的范围和延伸距离分为下面几种情况： 对于26Mbit/s对称或52Mbit/s/6.4Mbit/s非对称，所覆盖服务区半径约为 300m；
对于13Mbit/s对称或26Mbit/s/3.4Mbit/s非对称，所覆盖服务区半径为 800m；
对于6.5Mbit/s对称或13.5Mbit/s/1.6Mbit/s非对称，所覆盖服务区半径为 1.2km。
（1）高带宽：从目前的技术上看，EPON的下行信道为几百/几 千Mbit/s的广播方式；上行信道为用户共享的几百/几千 Mbit/s信道。
（2）低成本：EPON提供较大的带宽和较低的用户设备成本， 它采用PON结构，使EPON网络中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。
NSP
IP PPP L2TP ATM 、VC IP Tunnel
8.2.2VDSL
鉴于现有ADSL技术在提供图像业务方面 的带宽十分有限以及其成本偏高的缺点， 人们又开发出了一种称为甚高速数字用 户线（Very high speed Digital Subscriber Line， VDSL）的系统。
与传统传输技术相比，ADSL是一种宽带调制解调器技术。
ADSL也可以在相同的线路上同时容纳模拟的语音信息，用户在
上网时仍然可以使用电话。
ADSL的典型连接
骨干网
PSTN 程控交换机
分离器
电话
分路器
话音 话音+ADSL数据
数据
ADSL 调制解调设备
集线器
Router
ADSL 中心设备
计算机
电话交换局
?加载PPPoE协议栈，使PPP协议工作在以太网上 ?多个用户可共享一条ADSL线路
计算机
IP PPP PPPoE Ethernet 10Base-T
ATU-R (ADSL Modem)
Ethernet 10Base-T ATM
服务网关
PPP
PPPoE
L2TP
Ethernet ATM、VC
ATM
IP Tunnel
? 端局本地交换机的主配线架（ Main Distribution Frame， MDF）经大线径、大对数的馈线电缆（数 百～数千对）连至分路点转向不同方向。
8.2.1 ADSL
1.概述 不对称数字用户线（Asymmetric Digital Subscriber
Line， 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。ADSL技术是由 Bellcore的Joe Lechleder于20世 纪80年代末首先提出的。
用户端
拨号接入与ADSL接入技术比较
xDSL的分类
? 对称的 DSL
?HDSL
?HDSL 是高速对称四线DSL 。这种技术可在两对铜线上提供 1.544Mbps （全双工方式）的速度，在三对铜线上提供 2.048Mbps （全双工方式）的速度。
?SDSL
?SDSL 是HDSL 的单对线版本，也被称为S-HDSL 。S-HDSL 是高 速对称二线DSL ，它可以提供双向高速可变比特率连接，速率范 围从160Kbps 到2.048Mbps
?IDSL
?通过在用户端使用ISDN 终端适配器及ISDN 接口卡，可以提供 128Kbps 上下行速率的服务。
xDSL的种类
?非对称的DSL
?ADSL ?ADSL为非对称数字用户环路，在二个传输方向上的 速率是不一样的。它使用单对电话线，为网络用户提 供很高的传输速率，从32Kbps 到8.192Mbps的下行 速率和从32Kbps 到1.088Mbps的上行速率，同时在 同一根线上可以提供语音电话服务，支持同时传输数 据和语音。 ?ADSL的调制技术主要有离散多音频调制技术DMT和 无载波调幅调相技术CAP两种。
1. APON（ATM based PON）
ATM-PON 的模型结构如下图所示。其中 UNI为用户网 络接口，SNI为业务节点接口， ONU为光网络单元， OLT 为光线路终端。
APON系统主要优点。
（1）理想的光纤接入网：无源纯介质的 OБайду номын сангаасN对传输技术体制的 透明性，使 APON成为未来光纤到家、光纤到办公室、光纤到 大楼的最佳解决方案。
（3）易兼容：EPON互连互通容易，各个厂家生产的网卡都能 互连互通。以太网技术是目前最成熟的局域网技术。
（3）接收机灵敏度 由于用户环路末端信号损耗很大，因此，ADSL系统必须首先解决接收机 灵敏度问题。
（4）频谱兼容性 为了使ADSL系统可以和其他系统同时应用，发送频 谱必须慎重设计。否则，需要在铜缆服务范围内，限制 一起布放Tl/E1系统和HDSL系统与ADSL系统。
（5）住宅中的噪声环境 用户住宅的噪声环境可能是ADSL系统广泛应用所面 临的最大问题。这些噪声包括电话网中常见的脉冲噪声， 以及住宅中其他形式的噪声，如无线电波耦合到住宅引 入线中所产生的各种干扰。
VDSL速率比较
二、VDSL在WAN网络的应用
1．视频业务
VDSL的高速方案选项使其成为用于视频点播（Video
On Demand， VOD）的非常好的接入技术。
2．数据业务
从目前来看，VDSL的数据业务是很多的。在不远的将来， VDSL将会占据整个住宅Internet接入和Web访问市场；可能 用VDSL替代光纤连接，把较大的办公室和公司连到数据网 络上。
?CAP（无载波幅度相位调制）
?属于正交幅度调制QAM，幅度调制和相位调制的结合； ?编码效率高，每个传输符号可携带2～9位信息； ?可以与语音通信并存。
?DMT （离散多音频调制）
?把数据调制到多个子载波上：先把数据分配到256个宽度为 4.3125kHz的信道，每个信道再采用QAM调制；
? 理论上，DMT的数据速率可达256×32kb/s＝8192kb/s
1 系统参考模型
2 关键技术
（1）线路编码技术 （2）信道的划分、频谱选择 （3）数据传输速率与传输距离
3. VDSL特点
一、VDSL分布位置
?
与ADSL相同，VDSL能在基带上进行频率分离，以便为传统电话业
务（POTS）留下空间。同时传送VDSL和POTS的双绞线需要每个终端使用
分离器来分开这两种信号。
ADSL系统的主要特点是“不对称”。 这正好与接入网中图像业务和数据业务 的固有不对称性相适应。
ADSL技术的主要优点如下。 （1）可以充分利用现有铜线网路，只要在用户线路两端 加装ADSL设备即可为用户提供服务。 （2）ADSL设备随用随装，无需进行严格业务预测和网路 规划，施工简单，时间短，系统初期投资小。 （3）ADSL设备拆装容易、灵活，方便用户转移，较适合 流动性强的家庭用户。 （4）充分利用双绞线上的带宽，ADSL将一般电话线路上 未用到的频谱容量，以先进的调制技术，产生更大、更快 的数字通路，提供高速远程接收或发送信息。 （5） 双绞铜线可同时供普通电话业务（Plain Old Telephone Service， POTS）的声音和 ADSL数字线路使 用。因此，在一条ADSL线路上可以同时提供个人计算机、 电视和电话频道。
?RADSL
?RADSL 为速率自适应数字用户环路，是ADSL 的一种 扩充，允许服务提供者调整xDSL 连接的带宽以适应 实际需要并且解决线长和质量问题。它利用一对双绞 线传输，支持同步和非同步传输方式，速率自适应， 下行速率从640Kbps 到12Mbps ，上行速率从 128Kbps 到1Mbps ，支持同时传输数据和语音。