1、第6章 接入网,6.1 接入网的基本概念6.2 铜双绞线接入网6.3 光纤接入网6.4 无线接入网,6.1 接入网的基本概念 6.1.1 接入网在通信网中的位置,接入网（Access Network，AN）位于通信网的末端，是指端局与用户之间的网络。接入网是由传统的用户环路发展而来，它是由从本地交换机到用户的馈线电缆、配线电缆和用户线组成的，它只能传送电话业务和少量低速数据业务，典型的用户环路结构如图6.1所示。,图6.1 典型的用户环路结构,图6.2中明确地标明了接入网在通信网中的位置。从整个通信网的角度讲，可以将全网划分为公用网和用户驻地网（CPN），其中CPN属用户所有，因而，通常意义的
2、通信网指的是公用电信网部分。公用电信网又可以划分为长途网、中继网和接入网3部分。长途网和中继网合并称为核心网（CN）。接入网起到承上启下的作用，通过接入网将核心网的业务提供给用户。,图6.2 接入网在通信网中的位置,6.1.1 接入网在通信网中的位置,6.1.2 接入网的定义和定界,接入网可由3个接口界定，即网络侧经由SNI与业务节点相连，用户侧由UNI与用户相连，管理方面则经Q3接口与电信管理网（TMN）相连。各网络实体之间的连接关系如图6.3所示。,图6.3 接入网的定界,业务节点是提供业务的实体，可提供规定业务的业务节点有本地交换机、租用线业务节点或特定配置的点播电视、广播电视业务节点等
3、。 SNI是接入网和业务节点之间的接口，可分为支持单一接入的SNI和综合接入的SNI。支持单一接入的标准化接口主要有提供ISDN基本速率（2B+D）的V1接口和一次群速率（30B+D）的V3接口，支持综合业务接入的接口目前有V5接口，包括V5.1接口、V5.2接口。 接入网与用户间的UNI接口能够支持目前网络所能够提供的各种接入类型和业务，接入网的发展不应限制现有的业务和接入类型。,6.1.2 接入网的定义和定界,6.1.2 接入网的定义和定界,根据接入网框架和体制要求，接入网的重要特征可以归纳为如下几点。 接入网对于所接入的业务提供承载能力，实现业务的透明传送。 接入网对用户信令是透明的，除
4、了一些用户信令格式转换外，信令和业务处理的功能依然在业务节点中。 接入网的引入不应限制现有的各种接入类型和业务，接入网应通过有限的标准化的接口与业务节点相连。 接入网有独立于业务节点的网络管理系统，该系统通过标准化的接口连接TMN，TMN实施对接入网的操作、维护和管理。,6.1.2 接入网的定义和定界,6.1.3 接入网的功能模型,接入网的主要功能有5种，即用户口功能（UPF）、业务口功能（SPF）、核心功能（CF）、传送功能（TF）和接入网系统管理功能（AN-SMF），其功能模型如图6.4所示。,图6.4 接入网的功能模型, 用户口功能：将特定UNI的要求适配到核心功能和管理功能。 业务口功
5、能：将特定SNI定义的要求适配到公共承载通路，以便在核心功能中处理，并选择相关的信息用于接入网中管理功能的处理。 核心功能：位于用户口功能和业务口功能之间，适配各个用户接口承载体要求或业务接口承载体要求进入公共传承载体。 传送功能：在接入网内的不同位置之间为公共承载体的传送提供通道和传输媒质适配，如复用、交叉连接、物理介质、管理等功能。 接入网系统管理功能：接入网系统管理功能对接入网中的用户接口功能、业务接口功能、核心功能和传送功能进行指配、操作和管理，诸如配置和控制、故障检测/故障指示、使用信息和性能数据采集等。,6.1.3 接入网的功能模型,6.1.4 接入网技术的分类,根据传输介质的不同
6、，接入技术可以分为有线接入技术和无线接入技术两大类。 1有线接入有线接入根据使用的传输介质可分为3类，即铜双绞线接入、光纤接入和混合接入。铜双绞线接入，即数字用户线系列（xDSL），它又可分为ISDN数字用户环路（IDSL）、高速数字用户环路（HDSL）、单线对双向对称传输数字用户环路（SDSL）、甚高速数字用户环路（VDSL）、不对称数字用户环路（ADSL）。光纤接入可分为有源与无源系统，有源光接入网有基于PDH和SDH之分，无源光接入网络（PON）有窄带与宽带之分。混合接入可以是光纤和双绞线对混合。,2无线接入无线接入是在接入网的某一部分或全部引入无线传输介质，向用户提供固定终端业务和移动
7、终端业务，因此可以分为固定无线接入和移动无线接入两类。（1）固定无线接入固定无线接入实际上是PSDN/ISDN网的无线延伸，目标是为用户提供透明的PSTN/ISDN业务，其终端不含或含有有限的移动性。固定无线接入方式有多路多点分配业务（MMDS）、本地多点分配业务（LMDS）、卫星直播系统（DBS）、微波一点多址、无线用户环路及卫星VSAT等。,6.1.4 接入网技术的分类,（2）移动无线接入移动无线接入有如下多种系统。 移动通信系统：为适应通信网朝着个人化方向发展，满足用户对移动通信业务的要求。如数字蜂窝通信技术，可以使电话以移动通信方式接入PSTN。 数字无绳电话（DECT）：DECT系统
8、提供短距离内的低功耗数字便携式无线电话到基站的连接。基站可设在家中，也可以设在公共场所，通过无线电话接入PSTN，可以提供双向通信。 卫星移动通信技术：为实现真正的全球个人通信，必须有理想的全球通信手段。,6.1.4 接入网技术的分类,6.2 铜双绞线接入网 6.2.1 数字用户线技术,1DSL的起源 语音modem只能提供56kbit/s的数据速率。为什么对绞铜线只能传输以56kbit/s为限度的数据呢？应该说，这不是对绞铜线传输能力的限度，而是通信网中的交换机有限制，它对电话通信只是分配一个语音频带。只要避开窄带交换机，用户就可以把宽带数据信号送进通信网，因此用户线如避开了窄带的语音交换机
9、，就可成为“数字用户线”（Digital Subscriber Line，DSL）。,2xDSL技术的分类世界各国已相继开发出了ISDN-DSL（IDSL）、HDSL、SDSL、VDSL、ADSL与RADSL等多种不同类型的DSL接入技术。这些统称为“xDSL” 。按是否支持对称传输来划分DSL可分为两类：一类是非对称传输的，主要包括ADSL、VDSL和RADSL；另一类是支持对称传输的，包括IDSL、HDSL、SDSL、UDSL和G.SHDSL。,6.2.1 数字用户线技术,（1）HDSL技术HDSL（High-data-rate Digital Subscriber Loop）即高速率数字
10、用户线，是一种上、下行速率相同的DSL技术，在两对电话铜线上的两个方向上均可达到1.544Mbit/s的数据传输速率，相当于T1线路。若是使用三对电话铜线时，速率还可以提升到E1(2.048Mbit/s)的传输速率。传输距离可达3km6km。 （2）SDSL技术SDSL（Single-pair Digital Subscriber Loop）即单对线路数字用户环路，它与HDSL技术基本相同，但SDSL仅使用一对铜线进行全双工通信，支持传输速率达到T1/E1对称的上行和下行信道，同时传输距离可达到3.3km。,6.2.1 数字用户线技术,（3）IDSL技术IDSL（ISDN Digital Su
11、bscriber Loop）即综合数字业务用户环路，它也与HDSL基本相同，但双向只能提供144kbit/s的传输速率，与其他对称DSL相比低许多。最远可以支持7km。因为它把16kbit/s的D信道用于传送数据，而不是建立呼叫，所以它比标准ISDN（速率为128kbit/s）多提供16kbit/s。但IDSL与ISDN完全不同，ISDN是交换技术，IDSL不支持模拟电话，而且信号不能通过电话网交换。但因为IDSL采用和ISDN相同的2B1Q线路编码，所以ISDN用户能够利用现有设备（ISDN BRI终端适配器和路由器）连接到IDSL。它可以提供ISDN的基本速率（2B+D）或基群速率（30B
12、+D）的双向业务。,6.2.1 数字用户线技术,（4）ADSL技术ADSL（Asymmetrical Digital Subscriber Loop）即非对称数字用户环路， ADSL技术是一种不对称数字用户线实现宽带接入互联网的技术，用户线的上行速率和下行速率不同，上行速率低，下行速率高，特别适合传输多媒体信息业务 。在一对双绞线上提供上行16kbit/s640kbit/s，下行1Mbit/s8Mbit/s的带宽，有效传输距离在5.5km以内，从而克服了传统接入方式在“最后1km”的瓶颈，实现了真正意义上的宽带接入。,6.2.1 数字用户线技术,（5）RADSL技术RADSL（Rate Ada
13、ptive Digital Subscriber Loop）是自适应速率的ADSL技术，所以也是ADSL接入技术的一个改进版本。它同样能够在一对铜质双绞线上提供1Mbit/s8Mbit/s下行速率和640kbit/s1Mbit/s上行速率通道，以及传统的电话通道，并且这3个通道可以同时工作，其传输距离最远也可以达到5.5km。RADSL与ADSL相比最大的不同就是它能根据传输线路质量的好坏，以及传输距离的远近动态地调整传输速率，把工作速率调到线路所能处理的最高速率，最大限度地利用现有的通信资源。连接速率可以根据连接期间的线路状况作出选择，也可以根据从中心端传来的信号选择。,6.2.1 数字用户
14、线技术,（6）VDSL技术VDSL（Very-high-speed Digital Subscriber Loop）即甚高速数字用户环路，它是在现有ADSL技术基础上，基于提供图像业务方面的带宽有限，以及经济成本偏高的弱点而开发的。VDSL可以看做是ADSL的快速版本。VDSL系统可支持对称和不对称两种传输模式。对称模式下双向传输速率最高为26Mbit/s，传输距离不超过500m，主要适用于企事业单位用户。在不对称模式下，VDSL速率大小通常取决于传输线的长度，最大下行速率目前考虑为51Mbit/s55Mbit/s，长度不超过300m，13Mbit/s以下的速率可传输距离为1.5km。,6.2
15、.1 数字用户线技术,6.2.1 数字用户线技术,6.2.2 ADSL技术,1ADSL系统构成ADSL系统结构如图6.5所示。它是在一对普通铜线两端，各加装一台ADSL 收发信机（局端设备和远端设备）而构成。局端模块包括在中心位置的ADSL Modem和接入多路复合系统。该系统除了向用户提供一路普通电话业务外，还能向用户提供一个中速双工数据通信通道和一个高速单工下行数据传送通道。,图6.5 ADSL系统结构,处于中心位置的ADSL Modem被称为ATU-C（ADSL Transmission Unit-Central）。接入多路复合系统中心的Modem通常被组合成一个被称为接入节点，也叫做“
16、DSLAM”（DSL Access Multiplexer）。远端模块由用户ADSL Modem和滤波器组成，用户端ADSL Modem通常被称为ATU-R（ADSL Transmission Unit-Remote）。,6.2.2 ADSL技术,ADSL系统的核心是ADSL收发信机，其原理框图如图6.6所示。,图6.6 ADSL收发信机原理框图,6.2.2 ADSL技术,局端的ADSL收发信机结构与用户端的不同:局端的复用器（MUL）将下行高速数据与中速数据进行复接，经前向纠错（FEC）编码后送发信单元进行调制处理，最后经线路耦合器送到铜线上；线路耦合器将来自铜线的上行数据信号分离出来，经接
17、收单元解调和FEC解码处理，恢复上行中速数据；线路耦合器还完成普通电话业务（POTS）信号的收发耦合。用户端ADSL收发信机中的线路耦合器将来自铜线的下行数据信号分离出来，经接收单元解调和FEC解码处理，送分接器（DMUL）进行分接处理，恢复出下行高速数据和中速数据，分别送给不同的终端设备；来自用户终端设备的上行数据经FEC编码和发信单元的调制处理，通过线路耦合器送到铜线上；普通电话业务经线路耦合器进、出铜线。,6.2.2 ADSL技术,2ADSL系统中的关键技术ADSL技术的数据传输能力优于ISDN线路技术和HDSL技术，而且还具有速率的自适应性和较好的抗干扰能力。ADSL之所以能充分地利用
18、普通双绞电话线的传输潜力，在于它使用了DMT调制技术，在设备初始化过程中进行了收发器训练和子信道分析，同时在使用中动态调节每个信道的功率和传输比特数，达到最优的传输速率。下面简要介绍这些技术的原理。,6.2.2 ADSL技术,（1）DMT调制技术 DMT即离散多音频调制，它是一种多载波调制技术，其核心的思想是将整个传输频带分成若干各子信道，每个子信道对应不同频率的载波，在不同的载波上分别进行QAM调制，不同信道上传输的信息容量（即每个载调制的数据信号）根据当前子信道的传输性能决定。,6.2.2 ADSL技术,如图6.7所示，在ADSL系统中，铜缆线路的01 104kHz频带中，04kHz为语音
19、频段，用于普通电话业务的传输，ADSL的DMT调制将其他的频带被分成255个子载波，子载波之间频率间隔为4.3125kHz，容限为50fm。在每个子载波上分别进行QAM调制形成一个子信道，其中低频一部分子载波用于上行数据的传输，其余子载波用于下行信号传输，上、下行载波的分离点由具体设备设定，如果设备采用回波抵消法，则上、下行信号会共用部分子载波。,图6.7 ADSL系统频谱结构（FDM方式）,6.2.2 ADSL技术,DMT调制的基本结构如图6.8所示，如实际使用了N个子信道，每个子信道上传bj个比特，映射为一个DMT复数子符号Xj（j = 1，N），利用2N点IFFFT（傅里叶逆变换）将频域
20、中N个复数子符号变化成2N个实数样值xj（j = 1，2N），经数模变换和低通滤波后在线路上输出。接收端进行相反的变换，对抽样后的2N个时域样值做FFT变换，得到频域内的N个复数子符号Yj，译码后恢复成原始输入比特流。,图6.8 DMT调制基本结构,6.2.2 ADSL技术,图6.8所示只是DMT调制的基本结构图，实际ADSL设备在进行信号处理时还采用了前向纠错、载波排序、比特交织、网格编码等技术，使传输的抗干扰能力更强。 电话双绞线的01.1MHz的频带是非线性的，不同频率衰减不同，噪声干扰情况不同，时延也不同；而且将全频带作为一个通道，一个单频噪声干扰就会影响整个传输性能。而DMT调制方式
21、将整个频带分成很多信道，每个信道频带窄，可认为是线性的，各个信道根据干扰和衰减情况可以自动调整传输比特率，获得较好的传输性能。,6.2.2 ADSL技术,（2）系统初始化过程和功率调整 DMT调制技术提供了子信道传输速率自适应和动态调整的理论，但还要通过具体的方法实现。ADSL设备主要是通过初始化过程中的收发器训练、子信道分析和运行中的功率调整来实现的。在工作过程中，ADSL系统具有在不中断业务下对业务性能监控的功能，对异常的事件、故障和误码可进行监测。同时，系统还具有比特交换的功能，将传输质量差的子信道的部分比特转移到信噪比富余度较大的子信道传输。,6.2.2 ADSL技术,3ADSL的网络
22、传送模式目前ADSL用户接入系统设备的网络传送模式主要有两种，一种是Packet传送模式，另一种是ATM传送模式。 （1）ATM传输模式采用ATM传送模式的ADSL接入系统中，局端DSLAM设备上行链路的数据接口通常为标准的ATM接口，并可直接或通过本地传输网络与ATM交换机相连。ADSL传输系统承载的传送数据格式为ATM信元。接入系统的用户端RTU设备上通常可提供ATM接口或以太网10Mbit/s的应用接口。这种模式增加了设备复杂度，提高了成本，不利于宽带IP接入。,6.2.2 ADSL技术,（2）Packet传输模式采用Packet传送模式的ADSL接入系统中，局端DSLAM设备的上行链路
23、数据接口和用户端RTU设备的用户数据接口均为目前流行的以太网接口。ADSL传输系统承载的传判断数据格式通常可根据局端和用户端设备的功能变化而分别采用可变长度的第二层以太网帧或第三层IP包。这样ADSL终端成了IP终端，IP包经过DMT调制后通过电话线传输到局端，经解调后进入以太交换机，再通过路由器连接到互联网。这样做可以大大简化设备，降低成本。,6.2.2 ADSL技术,4新一代ADSL技术 第一代ADSL技术弱点：较低的下行传输速率难以满足一些高速业务的开展；所支持的线路诊断能力较弱 ；难以解决设备的散热问题等 ； ADSL2 G.992.3是在第一代ADSL的基础上发展起来的，其下行频谱与
24、第一代ADSL相同，由于强制支持四维、16状态格状码，所以理论上其最高下行速率可以达到12Mbit/s，最高上行速率可以达到1.2Mbit/s左右。 无分离器ADSL2（G.992.4）是对G.lite（G.992.2）的增强，主要包括两大方面：一是与G.992.3相似的改进；二是与无分离器特性相关的改进。,6.2.2 ADSL技术,在ADSL2技术的基础上，ADSL2+标准（ITU G.992.5）的核心内容是拓展了线路的使用频宽：ADSL2定义的下行传输频带的最高频点为1.1MHz（G.992.3/G.dmt.bis）或552kHz（G.992.4/G.lite.bis），而ADSL2+技
25、术标准将高频段的最高调制频点扩展至2.2MHz，可支持512个载频点进行数据调制。通过此项技术改进，ADSL2+提高了上下行的接入速率，尤其是在短距离（3km）情况下，其下行接入能力能够达到最大16Mbit/s以上的接入速率，从而填充了在第一代ADSL和VDSL之间接入速率的空白区间。,6.2.2 ADSL技术,新一代ADSL技术与第一代ADSL技术的比较：其传输速率与距离有较大提高；可实现故障实时诊断；采用精密的速率自适应技术，提高了线路抗噪声性能。ADSL2能根据不同业务和应用为客户提供信道化的线路连接，把带宽分割为不同类型的信道，以便于灵活、有效地开展多样化的业务。除此之外，ADSL2、
26、ADSL2+还具有互操作性好（多厂商互连互通性好）、链路建立时间短（由原来的10s减低为3s）等优点。ADSL2+还使传输频带、速率得到进一步拓展。,6.2.2 ADSL技术,6.3 光纤接入网 6.3.1 概述,1光纤接入网的定义所谓光纤接入网（OAN）就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。通常，OAN指采用基带数字传输技术并以传输双向交互式业务为目的的接入传输系统，将来应能以数字或模拟技术升级传输宽带广播式和交互式业务。OAN和FITL两者可以等效使用。,OAN和FITL概念的提出正是为了达到将大规模用户接入网投资和花费逐渐转
27、向光纤的目的。在电信网中引入OAN或FITL的最基本的目标有两点 ：首先是为了减少铜缆网的维护运行费用和故障率；其次是为了支持开发新业务，特别是多媒体和宽带新业务。综上可知，OAN不是传统的光纤传输系统，而是一种针对接入网环境所设计的特殊的光纤传输系统。,6.3.1 概述,2光纤接入网参考配置和应用类型（1）功能参考配置ITU-T建议G.982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示例，如图6.9所示。,图6.9 光纤接入网功能参考配置,6.3.1 概述,主要功能块的作用 ：图中从给定网络接口（V接口）到单个用户接口（T接口）之间的传输手段的总和称为光接入链路。 OLT的作用是为光
28、接入网提供网络侧与本地交换机之间的接口并经一个或多个ODN与用户侧的ONU通信，OLT与ONU的关系为主从通信关系。 ODN为OLT与ONU之间提供光传输手段，其主要功能是完成光信号功率的分配。ONU的作用是为光接入网提供直接的或远端的用户侧接口，处于ODN的用户侧。 ONU的主要功能是终结来自ODN的光纤处理光信号并为多个小企事业用户和居民住宅用户提供业务接口。 AF为ONU和用户设备提供适配功能,6.3.1 概述,（2）应用类型按照ONU在光接入网中所处的具体位置不同，可以将OAN划分为3种基本不同的应用类型，如图6.10所示。,图6.10 光纤接入网的应用类型,6.3.1 概述, 光纤到
29、路边（FTTC）在FTTC结构中，ONU设置在路边的人孔或电线杆上的分线盒处，即DP点，有时也可能设置在交接箱处，即FP点，但通常为前者。FTTC结构主要适用于点到点或点到多点的树型分支拓扑。 FTTC结构的主要特点可以总结如下: 在FTTC结构中引入线部分是用户专用的，现有铜缆设施仍能利用，具有较好的经济性。 预先敷设了一条很靠近用户的潜在宽带传输链路。 光纤化程度已十分靠近用户，因而可以较充分地享受光纤化所带来的一系列优点，诸如节省管道空间，易于维护，传输距离长，带宽大等。 从维护运行的观点仍不理想。 对于将来需要同时提供窄带和宽带业务时，这种结构就不够理想了。,6.3.1 概述, 光纤到
30、楼（FTTB） FTTB也可以看作是FTTC的一种变型，不同处在于将ONU直接放到楼内（通常为居民住宅公寓或小企事业单位办公楼），再经多对双绞线将业务分送给各个用户。FTTB是一种点到多点结构。FTTB的光纤化程度比FTTC更进一步，光纤已敷到楼。里B表示Buliding，主要指公寓楼。 光纤到家（FTTH）和光纤到办公室（FTTO）在原来的FTTC结构中，如果将设置在路边的ONU换成无源光分路器，然后将ONU移到用户家即为FTTH结构。 FTTO主要用于大企事业用户，业务量需求大，因而结构上适于点到点或环型结构。而FTTH用于居民住宅用户，业务量需求很小，因而经济的结构必须是点到多点方式。,
31、6.3.1 概述,FTTH结构是一种全光纤网，即从本地交换机一直到用户全部为光连接，中间没有任何铜缆，也没有有源电子设备，是真正全透明的网络，其主要特点可以总结如下：由于整个用户接入网是全透明光网络，因而对传输制式、带宽、波长和传输技术没有任何限制，适于引入新业务；由于本地交换机与用户之间没有任何有源电子设备，ONU安装在住户处，因而环境条件比户外不可控条件大为改善，可以采用低成本元器件； ONU可以本地供电，降低成本，维护成本也低；由于只有当光纤直接通达住户，每个用户才真正有了名副其实的宽带链路，B-ISDN的实现才有了最终的保证，采用各种WDM或FDM技术真正发掘光纤巨大潜在带宽的工作才有
32、可能。,6.3.1 概述,3光纤接入网系统的要求（1）光纤类型光纤类型从大的方面看可以划分为单模光纤和多模光纤两类，鉴于单模光纤的损耗低、带宽宽、制造简单和价格低廉，在公用电信网（包括接入网）中已成为主导光纤类型。单模光纤又分为G.652、G.653和G.654三种。,6.3.1 概述,（2）双向传输技术传输技术主要完成连接OLT和ONU的功能，其连接方式可以为点到点方式，也可以为点到多点方式。至于反向的用户接入方式也可以有多种，主要有时分多址接入（TDMA）和副载波多址接入（SCMA）两种。目前的ITU-T标准是以TDMA方式为基础的，但不排除其他接入方式。下面介绍几种主要的双向传输方式。
33、空分复用（SDM）。SDM就是双向通信的每一方向各使用一根光纤的通信方式，即所谓单工方式。当传输距离较长时不够经济。由于两个方向的信号传输通路互相独立，因而对于光源波长没有特殊要求，只要在1 310nm波长区内，是否相同无关紧要。,6.3.1 概述, 时间压缩复用（TCM）。TCM方式是解决双向传输的有效手段之一。这种方法只利用一根光纤，但不断交替改变传输方向，使两个方向的信号得以轮流地在同一根光纤上传输，就像打乒乓球一样，因而又称“乒乓法”。 实现TCM传输有两种方法：第1种方法是利用一只激光器既作光源又作检测器只要有一收发控制开关准确地控制其收发时间，使之不发生冲突即可。然而这种方法激光器
34、兼作检测器的灵敏度较差，速率较高时，光通道可用光预算很小。第2种方法是利用两套独立收发设备，两端各设一个光耦合器用于分离上行和下行信号，两个方向的信号发送在时间上分开，分别占用不同的时隙轮流发送。由于同一时刻只允许一个方向传输信号，因而称为半双工方式。采用TCM方式时，两个方向的信号允许工作在同一波长，但目前规定必须在1 310nm波长区。,6.3.1 概述, 波分复用（WDM）。当光源发送功率不超过一定门限时，光纤工作于线性传输状态。此时，不同波长的信号只要有一定间隔就可以同一根光纤上独立地进行传输而不会发生相互干扰。对于双向传输而言，只需将两个方向的信号分别调在不同波长上即可实现单纤双向传
35、输的目的，称为异波长双工方式。 副载波复用（SCM）。利用SCM实现双向传输的原理很简单，只需将两个方向的信号分别安排在不同频段即可实现单纤同波长双向传输的目的。,6.3.1 概述,（3）OAN容量和ONU类别OAN容量实际就是OLT的容量规格要求。这些要求不仅反映了实际应用要求，而且也反映了当前采用互补金属氧化物半导体（CMOS）技术所能经济地工作的速率。ONU的类别则按照其在用户侧所需要的最大通透容量来规定，即以B通路（64kbit/s承载通路）为基本度量单位。,6.3.1 概述,（4）逻辑传输距离逻辑传输距离指特定传输系统所能通达的最大距离，与光路的光功率预算无关，主要取决于信号帧的构成
36、及分路比和传输方式，实际系统传输距离只可能短于逻辑传输距离。表6.3所示为两种不同类型系统的逻辑传输距离与分路比的关系。,6.3.1 概述,6.3.2 光纤接入网的拓扑类型,1总线型拓扑总线型结构是光纤接入网的一种应用非常普遍的拓扑结构，它是以光纤作为公共总线（母线），一端直接连接服务提供商的中继网络，另一端则是连接各个用户。各用户终端通过某种耦合器与光纤总线直接连接所构成的网络结构，用户计算机与总线的连接可以是同轴电缆，也可以是双绞线，还可以是光纤。总线结构是点到多点配置的基本结构，图6.11所示为典型总线型光纤接入网结构。,这种结构属串联型结构，优点是共享主干光纤，节省线路投资，增删节点容
37、易，彼此干扰较小；缺点是共享传输介质，连接性能受用户数多少影响较大。,图6.11 典型总线型光纤接入网结构,6.3.2 光纤接入网的拓扑类型,2环型拓扑环型结构是指所有节点共用一条光纤环链路，光纤链路首尾相接自成封闭回路的网络结构，当然光纤的一端同样需要连接到服务提供商的中继网络。用户与光纤环的连接也是通过各种耦合器进行的，所采用的介质可以是同轴电缆，也可以是双绞线，还可以是光纤。环型结构也属于点到多点配置，这种闭合的总线结构改进了网络的可靠性，图6.12所示为环型光纤接入网结构。,6.3.2 光纤接入网的拓扑类型,这种结构的突出优点是可实现网络自愈 。缺点是连接性能差，因为也是共享传输介质的
38、，所以通常适用于较少用户的接入中；而且故障率较高，故障影响面广，只要光纤环一断，整个网络就中断了。,图6.12 环型光纤接入网结构,6.3.2 光纤接入网的拓扑类型,3星型拓扑在星型结构的光纤接入网中，各用户终端通过一个位于中央节点（设在端局内）具有控制和交换功能的星型耦合器进行信息交换。优点：属于并联结构，不存在损耗累积的问题，易于实现升级和扩容；各用户之间相对独立，业务适应性强。缺点: 所需光纤数较多（每用户单独一条），成本较高；另外，中央节点的星型耦合器工作负荷比较重，对可靠性要求极高，一旦中央节点出现故障，则整个网络也将瘫痪。,6.3.2 光纤接入网的拓扑类型,星型结构又分为有源单星型
39、结构、有源双星型结构及无源双星型结构3种:（1）有源单星型结构该结构是ONU与OLT之间按点到点配置，即每一ONU直接经一专用光链路与OLT相连，中间没有光分路器。优点主要表现为用户之间互相独立，保密性好；升级和扩容容易;缺点是成本太高。,图6.13 单星型光纤接入网结构,6.3.2 光纤接入网的拓扑类型,（2）有源双星型结构双星型结构实际上就是一个树型结构，分两级。它在OLT与ONU之间增加了一个有源节点。交换局与有源节点共用光纤，利用时分复用（TDM）或频分复用（FDM）传送较大容量的信息，到有源节点再换成较小容量的信息流，传到千家万户。 优点：灵活性较强，中心局有源节点间共用光纤，光缆芯
40、数较少，降低了费用。缺点：有源节点部分复杂，成本高，维护不方便；另外，如要引入宽带新业务，将系统升级，则需将所有光电设备都更换，或采用波分复用叠加的方案，操作比较困难。,图6.14 双星型光纤接入网结构,6.3.2 光纤接入网的拓扑类型,（3）无源双星型结构这种结构保持了有源双星型结构光纤共享的优点，只是将有源节点换成了无源分路器，维护方便，可靠性高，成本较低。由于采取了一系列措施，保密性也很好，是一种较好的接入网结构。综上所述，对于各种类型拓扑结构的选择需要考虑多种因素，主要有用户所在地的分布，OLT和ONU之间的距离，不同业务的光通道，可用的技术，光功率预算值，波长的分配，升级的需要，可靠
41、性和可用性，操作管理和维护，ONU供电，安全，光缆容量等。没有一种单一的结构可以适用于所有情况，必须具体问题具体分析。,6.3.2 光纤接入网的拓扑类型,6.3.3 无源光接入网,根据接入网室外传输设施中是否含有源设备，OAN又可以划分为无源光网络（PON）和有源光网络（AON），前者采用光分路器分路，后者采用电复用器分路。 1PON的基本概念PON是一种质优价廉的宽带接入技术，它采用光分路器（Splitter：分支器）等无源器件将信号传送到用户，而无须贵重的有源电子设备。,PON系统工作原理： 在OLT到ONU的下行方向上，交换机发出的信号是广播式发给所有的用户；在上行方向上，各ONU必须采
42、用某种多址接入协议如时分多路访问TDMA协议才能完成共享传输通道信息访问。,图6.15 PON系统工作原理,6.3.3 无源光接入网,PON的突出优点：消除了户外的有源设备，所有的信号处理功能均在交换机和用户宅内设备完成，避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，提高了系统的可靠性。它的传输距离比有源光纤接入系统的短，覆盖的范围较小，但它造价低，无须另设机房，维护容易，因此，这种结构可以经济地为居家用户服务。,6.3.3 无源光接入网,2PON的标准 宽带PON技术主要包括： 基于ATM的宽带无源光网络(BPON/APON，ITU-T G.983) 以太无源光网络（EP
43、ON，IEEE802.3-2005） 吉比特无源光网络（GPON，ITU-T G.984） 主要差异在于采用不同的二层技术：BPON/APON的最高速率为622Mbit/s，二层采用的是ATM技术。EPON可以支持1.25Gbit/s对称速率，将来速率还能升级到10Gbit/s，二层采用的是Ethernet技术。GPON是指支持吉比特速率的PON，其技术特色是在二层采用ITU-T定义的通用成帧规程（GFP）。,6.3.3 无源光接入网,3以太无源光网络EPON采用点到多点的拓扑结构，下行采用广播方式、上行采用TDMA方式实现双向数据传输。EPON技术将以太网技术和PON技术相结合，其目标是以简
44、单的方式实现点到多点的高速以太网光纤接入。EPON技术的核心是在保留传统以太网体系结构的基础上定义了一种新的应用于EPON系统的物理层（主要是光接口）规范、一种新的MAC多点控制层协议（MPCP），以实现在点到多点无源光网络中的以太网帧的时分多址接入，以及一种运行维护和管理（OAM）机制。,6.3.3 无源光接入网,（1）EPON的物理层在物理层，IEEE802.32005明确规定采用单纤波分复用技术（下行1 490nm，上行1 310nm）实现单纤双向传输。同时，该标准定义了两种PON光接口，即1000BASE-PX-10U/D和1000BASE-PX-20U/D，分别支持10km 和20k
45、m 的最大传输距离。在物理编码子层，EPON系统继承了吉比特以太网的原有标准，采用8B/10B 线路编码和标准的上、下行对称1Gbit/s数据速率（线路速率为1.25Gbit/s）。,6.3.3 无源光接入网,EPON的典型拓扑结构如图6.16所示。这是一个树状拓扑结构，需要使用无源1 : N光分路器。,图6.16 EPON的典型拓扑结构,6.3.3 无源光接入网,（2）多点MAC控制协议MPCP多点MAC控制协议是EPON接入网的MAC层关键技术之一，是通过对传统以太网协议栈中的MAC控制层功能的扩展来实现的。MPCP协议的主要功能是处理ONU的发现和注册、多个ONU之间上行传输资源的分配、
46、动态带宽分配和网络启动过程控制等。这些功能通过5种MAC控制帧来实现：允许选通（Gate）、 报告（Report）、注册请求（Register_Req）、注册（Register）、注册确认（Register_Ack）。其中，Gate和Report用于请求和分配带宽，Register_Req、Register和Register_Ack用来控制启动注册过程。,6.3.3 无源光接入网,图6.17 EPON协议参考模型,6.3.3 无源光接入网,EPON系统的最基本操作就是Gate/Report机制，而ONU则通过Report汇报自身的状态。 同步：MPCP必须有赖于OLT与ONU在时间上的严格同步
47、。在EPON系统中，OLT和ONU均有一个本地的计数器作为本地“时间戳”，并将本地时间戳的值填入所发送的MPCP帧中。ONU利用OLT发来的控制帧中的“时间戳（Timestamp）”动态调整本地时间计数器的值以实现与OLT在时间上的同步。 “时间戳”也被用来进行ONU的测距。,6.3.3 无源光接入网,（3）测距为了避免各ONU发送给OLT的信号重叠发生，把每个ONU都调整到与OLT有相同的逻辑距离上，使得每个ONU的上行信号到达OLT所需的延迟时间均为Td，该功能通常被称为测距。EPON系统采用时间标签测距法：通过时间标签在OLT与ONU之间的传递，计算接收的时间标签值和OLT本地时钟的之间
48、的差来得到各ONU的往返时延RTT值。,6.3.3 无源光接入网,在下行方向，数据流以IEEE802.3帧格式复用在一起，采用广播方式从OLT传送到ONU。每个帧的前导码中携带逻辑链路识别符，唯一地标识了数据所要到达的特定ONU。而将其他的数据丢弃。 在上行方向，数据流采用TDMA技术，多个ONU的上行信息组成一个TDM的信息流传送到OLT。每个ONU都分配一个传输时隙，并利用测距功能，以防止不同ONU的数据帧在共用的通道上发生碰撞。,6.3.3 无源光接入网,图6.18 EPON下行方向的运行情况,图6.19 EPON上行方向的运行情况,6.4 无线接入网 6.4.1 概述,无线接入作为接入
49、网的一种实现手段，是指从交换机节点到用户终端之间，部分或全部采用无线信道连接技术，向用户终端提供电话和数据服务。无线接入系统具有建网费用低、扩容可按需而定、运行成本低等优点 。 无线接入技术是指利用微波、卫星等传输方式将用户终端接入到业务节点，为用户提供各种业务的通信技术。 无线接入技术主要有蜂窝、数字无绳、点到多点微波、专用无线以及正在迅猛发展的各种宽带无线技术，它们大体上可归结为两类，即移动无线接入和固定无线接入两种。,6.4.2 固定无线接入网,固定无线接入（Fixed Wireless Access，FWA）是指能把从有线方式传来的信息（语音、数据、图像）用无线方式传送到固定用户终端或是实现相反传输的一种通信系统 。 1固定无线接入的网络结构不同频段的固定无线接入技术的组网均采用一种类似蜂窝的服务区结构，将一个需要提供业务的地区划分为若干服务区，每个服务区内设基站，基站设备经点到多点无线链路与服务区内的用户端通信。固定无线接入系统一般由中心站、终端站和网管系统3大部分构成，特殊情况下在中心站和终端站之间可以通过接力站进行中继，系统接入模型如图6.20所示。,
