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1、现代通信系统论文同名26548现代通信系统论文(同名26548)现代通信系统关于接入网技术的论文 院系：通信与信息工程学院 姓名：王路路 学号：S1*8摘 要 近年来，接入网的宽带化、数字化和业务综合化成为接入网发展的主要技术趋势。为了提高接入网的接入带宽和改善接入网的传输性能，世界上各电信设备制造厂商已经研究并开发了利用各种传输媒质和先进数字信号处理技术的多种高速接入技术。总地来看，这些宽带接入技术可以分为有线接入和无线接入。随着无线技术的发展，宽带无线接入技术已经成为一种新的不可忽视的宽带接入发展趋势。本文主要介绍个各种接入技术的原理和应用，包括有线接入技术和无线接入技术，并分析他们的发展

2、前景。关键词：宽带接入，有线接入，无线接入，技术1. 接入网概述1.1 接入网的定义按照ITU-T G.902的定义，接入网（AN）是由业务节点接口（SNI）和相关用户网络接口（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，它是一个为传送电信业务提供所需传送承载能力的实施系统。 电信网将全网划分为：公用电信网、用户驻地网（CPN）。 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：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）；接入网（即端局至用户之间的部分）。1.2 接入网的界定 接入网所覆盖的范围可由三个接口来定界： SNI、UN

3、I与管理的Q3 接口。业务节点（SN）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和广播电视业务节点等。业务节点（SN）是提供业务的实体，诸如：本地交换机或者广播电视业务节点等。接入网与用户间的UNI接口能够支持目前网络所能提供的各种接入类型和业务，但接入网的发展不应限制在现有的业务和接入类型。1.3 接入网的功能 接入网主要有5项功能： 用户口功能（UPF）、业务口功能（SPF）、 核心功能（CF）、 传送功能（TF）、接入网系统管理功能（SMF）。 2. 有线接入技术及应用 宽带有线接入技术可以分为铜线接入技术和光纤接入技术两大类。2.1

4、铜线接入技术 在传统的线路基础设施中，各地已经铺设了大量的铜线，并且引入到千家万户。为了继续发挥铜缆的作用，尽可能地向用户提供宽带和高速业务，已经出现了利用铜缆来提供高传输速率的新技术。目前，研究比较集中、竞争性较强的两个铜缆新技术是xDSL和电缆调制解调器（Cable Modem）。 1. xDSL技术 xDSL技术按上行和下行的速率是否相同可分为速率对称型和速率非对称型两种。速率对称型的xDSL有IDSL、HDSL、SDSL (Single line DSL)、HDSL2等多种形式，HDSL采用2对双绞铜线实现双向速率对称通信。SDSL的功能与HDSL相同，但仅用一对铜线即可提供速率对称型

5、通信。IDSL（ISDN DSL）提供128 kbit/s双向速率对称型通信业务。非对称型的xDSL有ADSL（Asymmetric DSL）、G.lite ADSL。另外，VDSL（Very high bit rate DSL）技术能够同时提供对称型与非对称型业务，目前厂家宣布已经制造出在1km距离内能达到双向11Mbit/s速率的VDSL设备。为推进宽带接入的发展，2001年北京电信已经推出ADSL业务。ADSL是一种新的在一对双绞线上同时传输电话业务与数据信号的技术，它属于速率非对称型铜线接入网技术，并且可以在一对用户线上进行上行640kbit/s、下行达1.58Mbit/s速率的传输。

6、 虽然ADSL采用先进的数字信号处理技术、编码调制技术和纠错技术，但是在推广ADSL业务时，用户线路的许多特性，包括线路上的背景噪声、脉冲噪声、线路的插入损耗、线路间的串扰、线径的变化、线路的桥接抽头、线路接头和线路绝缘等因素将影响高速率传输业务的性能。 ADSL是一种很有希望的宽带接入技术，但是在提供ADSL业务时，应注意包括用户引入线和局内线等在内的各种影响ADSL传输性能的因素2 .Cable Modem技术 Cable Modem是一种通过CATV网络实现高速数据接入的新技术设备，它可接收1030Mbit/s的下行数据。在国际上是从1995年开始研制试验Cable Modem，到目前已

7、形成成熟的产品和技术。由于其具有很高的传输速率，不占用电话线路；并且它所需要的CATV网的覆盖面积广、费用低廉，因此已成为一种极具竞争力的宽带接入技术。 虽然Cable Modem与HFC配合，是将CATV网改造成为视频、数据混合通信网的一种可能选择，但HFC采用副载波频分复用方式，必须进行数模转换才能传输，所以传输质量将受到影响。第二，因为传统的同轴电缆网是单向分配式网络，为了能够进行双向数据传输，必须对这个网络进行双向改造。第三，Cable Modem容易受到噪声干扰，特别是上行信道易受噪声漏斗效应的影响以及由于频带窄而引起信号间的串扰。在HFC网络中，上行信道采用542MHz的频带，虽然

8、这一频带具有良好的衰减特性，但是因为其他服务也采用这一频带，所以引入噪声成了一个严重的问题，并且这个噪声将逐步积累，严重地影响Cable Modem的传输性能。Cable Modem的另一个问题是，其总的带宽由所有用户共享，当同时使用的用户的数目增加时，则每一个用户所能够获得的带宽就减小。2.2 光纤接入技术 利用光纤作为传输媒质的宽带接入网一般可以分为宽带有源光网络、宽带无源光网络（APON）和光纤/同轴电缆混合网络（HFC）。 1 .宽带无源光网络（APON） APON是在无源光网络中采用ATM传送技术，利用SDH帧结构传送各种宽带和窄带业务的信元，业务节点接口采用STM-N接口。由于AT

9、M具有统计复用功能，故可以在APON中对宽带业务进行集中传输。这种系统所要求的总比特率取决于网络中业务传递的统计分布，比特率的利用率较高。 在无源光网络中，OLT到ONU的下行信号的传输过程较为简单，一般在OLT将需要发送到各ONU的信息采用时分复用的方式组成复帧送到馈线光纤，通过无源光分路器以广播的方式发送到每一个ONU，ONU收到下行复帧信号后分别取出属于自己的那一部分信息。目前APON系统在上行信道中采用时分多址的接入方式，它对光性能方面的要求不高，但它要求更复杂的电子设备，如要求复杂的同步定时、测距和延时控制技术，以避免上行信息分组产生碰撞。首先，APON要解决的问题是测距问题。由于A

10、PON中各ONU与OLT之间的物理距离各不相同，并且其传输距离也会由于环境温度的变化和光电器件的老化等因素而发生动态的改变，引起上行传输时延差异造成各ONU的上行时隙重叠，从而导致不同的ATM信元流发生碰撞。因此引入测距技术对时延差异进行补偿，以确保不同OUN所发出的信号能够在OLT处准确地复用到一起。测距包括静态测距和动态测距，在ONU安装调测阶段进行静态粗测，确定对物理距离差异的固定时延补偿；ONU在正常运行过程中一直进行实时的动态精测，以校正由于环境温度变化和器件老化等因素引起的动态时延漂移。 2 .宽带有源光网络 宽带有源光网络采用ATM传送技术，利用SDH帧结构在光纤传输环上传送各种

11、宽带和窄带业务的信元，业务节点接口采用STM-N接口。虽然SDH传输技术正在广泛地应用于核心级网络中，但是因为它采用时分复用的机制，具有带宽的颗粒度太大，带宽分配不灵活，不适合于接入网中用户数量多、带宽需求不确定等特点，所以SDH技术在接入网中的应用受到一定的限制。利用ATM技术来传送这些业务时，就能够根据所需要的服务质量（QoS）级别和需要传输的实际业务量来按需分配带宽。宽带有源光网络是在SDH环形网络结构上传输ATM信元，因而具有环形网络结构的自愈功能。同时在传输环上还可以对不同用户的业务进行合并，再连接到ATM交换机上，所以可以占用很少的ATM交换机端口，从而能够以较小的交换机端口数目支

12、持大量的用户。 3. 混合光纤同轴网（HFC） 混合光纤同轴网的概念最初是由Bellcore提出的。它的基本特征是在目前有线电视网的基础上，以模拟传输方式综合接入多种业务信息，可用于解决CATV、电话、数据等业务的综合接入问题。HFC主干系统使用光纤，采取频分复用方式传输多种信息；配线部分使用树状拓扑结构的同轴电缆系统，传输和分配用户信息。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。典型地，低频端的542MHz频带安排为上行通道，即所谓的回传通道。501000MHz均用于下行信道。其中50550MHz频段用来传输现有的模拟CATV信号，每一通路的带

13、宽为68MHz，因而总共可传输各种不同制式的电视信号6080路。550750MHz频段允许用来传输附加的模拟CATV信号或数字CATV信号，或者数据信号。 从长远看，HFC网计划提供的是所谓全业务网，即以单个网络提供各种类型的模拟和数字业务。用户数可以从500户降到25户，实现光纤到路边。最终用户数可望降到1户，实现光纤到家，提供了一条通向宽带通信的新途径。HFC适用于广播业务。2.3 其他有线接入技术 目前主要的有线宽带接入技术还包括：普通Modem、N-ISDN(窄带综合业务数字网)、与HFC(混合光纤同轴电缆)、HDSL(高速数字用户环路)与SDSL (对称数字用户环路)、ADSL(不对

14、称数字用户环路)与G.lite(无分路器ADSL)、VDSL(甚高速数字用户环路)、HomePNA(家庭电话线联网联盟)、Ethernet、SDH(同步数字序列)、PON(Passive无源光网络)、IM-DSL(反向多路复接数字用户环路)等。一般来说，任何宽带接入技术都有相应的 CO(局端设备)和RT(用户端设备)，但后者更具有多样性。 1.普通Modem普通Modem是目前实现窄带Internet接入的主要方式之一，技术成熟，最高传输速率达56kbps。在技术上它不依赖光接入网络;在产品上包括用户所用的Modem和放在电信机房的Modem池。由于其速率较低，正在逐步被N-ISDN和其它技术

15、所取代。2.N-ISDN N-ISDN，又称“一线通”也是一种成熟的、依赖光接入网络的窄带接入的铜线技术，目前主要利用2B+D来实现电话和Internet接入，典型下载速度可达64kbps，基本上能够满足目前窄带浏览的需要，是广大Internet用户提高上网速度的一种经济而有效的选择。目前已在国内各个城市开通，用户反映良好，渐又取代普通Modom之势。ISDN设备包括交换机和终端设备，其中终端设备种类很多，但从功能上讲，主要是ISDN网络终端、终端适配器、路由器和可视电话等功能的自由组合，同时提供不同接口(如：ISA、PCI、 RS232、USB、模拟电话口、以太网口等)以适应不同需求。 3.

16、HDSL与SDSLHDSL是在无中继的用户环路网上，用无负载电话线对称地高速传输信息，典型速率2Mbps，距离达35km，使用两对或三对双绞铜线，不需选择线对、误码率低、采用线路码，具有良好的频谱兼容性。目前HDSL技术已经发展得比较成熟，主要用于替代传统的T1/E1，解决分散用户宽带接入技术，为用户租用线，传送多路语音、视频和数据。SDSL是HDSL的简化版本，使用单根双绞线，可以提供双向高速可变比特率连接，速率范围从 160Kbps到2.084Mbps，在0.4mm双绞线上，最大传输距离是3公里。HDSL/SDSL可以与FTTB/FTTC相结合。从功能上讲，HDSL设备种类不多，各厂家设备

17、兼容性差;SDSL成熟稍晚，产品类型也不太丰富。4.ADSL与G.lite ADSL是在无中继的用户环路网上，用有负载电话线不对称地高速传输信息，与HDSL/SDSL相比，避免了用户侧干扰问题，提高了传输速率，延长了传输距离。ADSL采用DMT(Discrete Multitone, 离散多音频)线路码，下行通信可以支持的速率为1.5Mbps8Mbps或更高，上行通信速率为16K640Kbps或更高，模拟用户话路独立，目前已能在0.5芯径双绞线上将6Mbps信号传送3.6公里之远。G.lite是一种简化的ADSL，以降低成本和方便用户端设备的安装。其下行速率最高 1.5Mbps，上行最高512

18、Kbps，可不用电话分离器，最大传输距离可达5公里。 5.VDSL 在开发ADSL中发现，适当减少距离会大大提高传输速率，这便出现了VDSL。VDSL系统中的上下信道频谱是利用频分复用技术分开的，编码方式有CAP(无载波幅度相位调制)、DMT和DWMT(离散小波多音频)三种。VDSL上下行速率也是不对称的，其下行速率有3档：13Mbps、 26Mbps和52Mbips，相应传输距离为1500m、1000m和300m;上行速率一般也有3档：1.6Mbps、2.3Mbps和 19.2Mbps。VDSL必须与FTTB、FTTC、FTTCab、FTTZ相结合使用。在产品上，VDSL与ADSL类似，但由

19、于VDSL技术出现比较晚，正式产品不多。 6.HomePNA HomePNA是一种利用电话线组建局域网的技术，解决家庭用户的多台设备连接问题，还不能作为一种独立的宽带接入技术来看待。从频谱来看，HomePNA物理层信号分布在5.5MHz和9.5MHz之间，中心频率是7.5MHz，数据传输速率是1Mbps;在媒体访问控制层上，HomePNA利用现有的以太网协议;在连接方式上，HomePNA技术可使网络内所有的节点按菊花链的方式连接，无需中央汇接或交换，这种连接方式有助于简化安装，还可巧妙地改变家庭电话布线随机拓扑结构。从产品上讲，HomePNA的终端设备正在从独立的网络接口卡、PC主板上嵌入式网

20、卡向集成到10/100M快速以太网卡上发展;为了解决接入 Internet问题，HomePNA与xDSL和普通调制解调器结合，形成智能住宅网关。 7.Ethernet 由于10M/100M以太网目前已普及、1000M以太网技术的成熟、价格低廉、目前人们只需要IP业务并对QOS要求并非十分迫切等原因，全以太网接入方案被广泛关注，其基本构想是：建立以1000M以太网为骨干网，实现 1000M以太网到大楼、路边、小区，然后通过100M以太网到大楼的楼层、或小型楼宇和居民楼，再通过10M以太网到半公室和桌面。 目前，用户使用以太网卡和5类线与楼层内设备相连;楼层内是工作在第二层的交换机(采用VLAN技

21、术)，通过普通Modem实现带外管理，并多采用远程供电;小区设备是更高吞吐量的第二层的交换机(采用VLAN技术)，通过混合光缆和Modem管理楼层内的交换机并为之供电;多个小区通过光纤共享一个千兆路由器和NAT(网络地址映射);骨干网把多个路由器连接起来，构成宽带IP城域网。用户间的访问应通过路由器，用户管理也在路由器所在的节点处完成。 8.SDH 适用于接入网的SDH具有高可靠性、灵活性、高度紧凑、低功耗和低成本。一般来说，当要求带宽155Mbps或更高时，可以直接用SDH系统以点到点或环形拓扑形式与用户相连;当需要带宽大于34Mbps时，直接将SDH ADM (Add/Drop Multi

22、plexer, 分插复用器)设置在用户处用STM-1通道与STM-N服务节点相连，这种连接既可以是点对点的方式，也可以通过环结构;对于带宽要求远小于34Mbps 的情况，则采用更低速率的复用器或共享ADM的方式更经济有效;对于多数普通企事业用户，设在路边(DP点)的终端复用器可以用来为大量用户提供 2Mbps为基本单元的带宽，需要小于2Mbps带宽业务的用户可以靠业务复用器或后接PON 来解决。使用STM-0子速率连接(Sub STM-0)对于小带宽用户是一种经济有效的方案，同时还能保持全部SDH管理能力和功能， ITU-T G.708就规定了这样的接口。虽然，SDH可以在建设时为不同的节点分

23、配不同的带宽，但无法实现节点总速率的动态调整。目前，适用于接入网的各种SDH 设备(特别是SDH ADM)很多。 9.PON与APON 无源光网络(PON)包括窄带的无源光网络和以ATM为基础的宽带无源光网络APON，前者是用来提供2Mbps及以下速率的数据传输通道，后者则最高可以提供高达622Mbps的下行传输通道。APON多采用无源双星或树型结构，并使用特殊的点对多点多址协议，使得众多的ONU/ONT(Optical Network termination，光网络终端)共享OLT，众多的用户共享ONU来降低初建成本。目前，已有正式的APON产品，但品种有限，而且元器件的集成度还有待于进一步

24、提高。 10.IM-DSL IM-DSL的基本构想是建立多条xDSL链路，通过反向复用技术构成一条高速的物理链路，然后利用ATM的统计复用技术，使众多的用户能够共享这条物理通道。显然，IM-DSL传输距离限制在2公里以内，以解决目前宽带DSL技术因传输距离有限而依赖宽带接入技术与广泛实现FTTB、FTTC 和FTTZ还是有相当难度之间的矛盾。IM-DSL技术充分利用现有的电话线，工程小，容量的可扩展性好，投资少，但目前缺少工业标准，同时受到来自 HFC和光纤进一步向用户延伸的压力。目前，还很难见到这种技术的成熟正式产品。3 无线接入技术及其应用 无线接入技术分为固定无线接入技术和移动无线接入技

25、术两种。其中，后者就是我们所熟悉的蜂窝移动电话系统和卫星通信系统所采用的技术，移动无线接入技术服务的对象是移动终端，即实现移动终端与固定终端或移动终端之间的信息交换。3.1 移动无线接入技术移动无线接入技术主要指用户终端在较大范围内移动的通信系统的接入技术。它主要为移动用户提供服务，其用户终端包括手持式、便携式、车载式电话等。主要的移动无线接入技术系统包括： （1）无绳电话系统: 它可以视为固定电话终端的无线延伸。无绳电话系统的突出特点是灵活方便。固定的无线终端可以同时带有多个无线子机，子机除和母机通话外，子机之间还可以通信。主要代表系统是DECT、PHS和CT2。（2）移动卫星系统: 通过同

26、步卫星实现移动通信联网，可以真正实现任何时间、任何地点、与任何人的通信。它的最大特点是利用卫星通信的多址传输方式，为全球用户提供大跨度、大范围、远距离的漫游和机动灵活的移动通信服务，是陆地移动通信系统的扩展和延伸，在边远的地区、山区、海岛、受灾区、远洋船只、远航飞机等通信方面更具有独特的优越性。整个系统由三个部分构成：空间部分（卫星）、地面控制设备（关口站）和终端。（3）集群系统：专用调度指挥无线电通信系统，应用广泛。集群系统是从一对一的对讲机发展而来的，现在已经发展成为数字化多信道基站多用户拨号系统，它们可以与市话网互连互通。（4）无线局域网: 无线局域网（Wireless LAN）是计算机

27、网络与无线通信技术相结合的产物。它不受电缆束缚，可移动，能解决因有线网布线困难等带来的问题，并且组网灵活，扩容方便，与多种网络标准兼容，应用广泛等优点。过去WLAN曾一度增长缓慢，主要原因在于传输速率低、成本高、产品系列有限，而且很多产品不能相互兼容。随着高速无线局域网标准IEEE802.11的制定以及基于该标准的10Mbps乃至更高速率产品的出现，WLAN已经在金融、教育、医疗、民航、企业等不同的领域内得到了广泛的应用。通过移动和无线通信系统接入Internet的方式分为两大类，一是基於蜂窝的接入技术，如GPRS，3G等。二是基於局域网的技术，如IEEE802.11 WLAN，Bluetoo

28、th，HomeRF等。 通过移动和无线通信系统接入Internet後提供的应用分为两类：一类是通过标准的终端如笔记本计算机等提供标准的Internet应用；另一类是通过WAP为具有有限处理能力和显示屏的终端如手机等提供有限Internet服务，如E-mail，电子银行，天气预报，旅游交通信息等。（5）蜂窝移动通信系统：70年代初由美国贝尔实验室提出的，在给出蜂窝系统的覆盖小区的概念和相关理论之后，该系统在70年代末得到迅速的发展。第一代蜂窝移动通信系统即陆上模拟蜂窝移动通信系统，用无线信道传输模拟信号；第二代蜂窝移动通信系统，采用数字化技术，具有一切数字系统所具有的优点，代表性的是泛欧蜂窝移动

29、通信系统GSM和北美的IS-95 CDMA；目前二代半系统如GPRS、CDMA2000-1X已经大规模商用，为广大用户提供可靠、中速的数据业务服务以及传统的电话业务；第三代蜂窝移动通信系统(3G: 中国电信的CDMA2000 中国联通的WCDMA 和中国移动的TD-SCDMA和WiMax)也已经走出实验室，开始在部分国家和地区开始正式商业运营。3.2 固定无线接入技术 根据系统可以提供的带宽和数据接入速率，固定无线接入系统可以分为窄带系统和宽带系统。窄带固定无线接入系统是无线接入技术的早期形式，因为与传统的有线环路相比其建设周期短、维护容易，而且可以克服某些复杂的地理环境限制，所以是有线方式很

30、好的补充，在电信设施薄弱、又急需提供电信业务的发展中国家得到迅速发展和推广。 对于地广人稀、地理环境复杂的广大农村地区窄带固定无线接入是较适合的通信手段，这其中比较典型的系统为450MHz FDMA固定无线接入，其中包括华为的ETS450、大唐的TSAWF-1、中兴的ZXWLL 450M模拟无线接入通信系统。但是这类窄带固定无线接入技术的应用却没有像人们所预期的那样广泛，主要是由于该类系统采用模拟技术，频带利用率低、系统容量小，而且产品稳定性不够，提供新业务的能力有限，尤其不能满足数据通信的要求。所以，目前窄带固定无线接入系统已经逐渐退出了主要市场的竞争。 当前宽带无线接入有以下几大技术：LM

31、DS（LocalMultipointDistributeSystem本地多点分配系统）、MMDS（MultipointMultichannelDistributionSystem多点多信道分配系统）、无线局域网、蓝牙及其他（如红外等）。 1.LMDS，（高频宽带、2426GHz38GHz）频谱资源比较多，可以传输较高的速率，但是由于工作于毫米波，受气候影响大，抗雨衰性能差，降低了在经济发达的东南沿海地区的可用度。目前通常所说的LMDS为第二代数字系统，主要使用无线ATM传送协议，具有标准化的网络侧接口和网管协议。LMDS具有更高带宽和双向数据传输的特点，可以提供多种宽带交互式数据业务及话音和图

32、像业务，因此人们逐渐将眼光投入带宽达到1GHz，几乎可以提供任何种类的业务。我国已完成频率规划，频段为24507GHz25515GHz和25757GHz26765GHz，但尚未分配。 2.MMDS，（中频中宽带、2GHz5GHz）该频段传输性能好、覆盖范围广、技术成熟、良好的抗雨衰性能、扩容性强、组网灵活且成本具有竞争力，是较为理想的无线接入手段。由于该频段资源比较紧张，能分给MMDS的频段窄，信道数少，需用新技术来提高频谱利用率。中国（34GHz343GHz和35GHz353GHz）已经分配试用。因为频段相对紧张，所以格外激发高效利用频率的新技术大量涌现。 3.无线局域网的主要技术有IEEE80211b、IEEE80211a、IEEE80211g、HiperLAN等。当前最具代表性的当数IEEE80211b。1999年9月通过的IEEE80211b工作在24GHz2483GHz频段。80211b数据速率可以为11Mbits、55Mbits、2Mbits、1Mbits或更低，根据噪音状况自动调整。目前80211b已经成为W