宽带网接入技术.docx

宽带网接入技术.docx

《宽带网接入技术.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《宽带网接入技术.docx（14页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

宽带网接入技术

期末报告

现代通信新技术

报告

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

成绩：

电子与信息工程学院

信息与通信工程系

宽带接入技术

（辽宁工程技术大学电子与信息工程学院通信工程08-3班）

摘要：

本文研究目前主要运用的宽带接入技术，尤其通过对现代宽带网有线技术中有关ADSL,VDSL，CableModem、光纤接入网的特点，性能以及原理等方面的研究与其在国内外的发展的研究，并针对目前正在推广发展的ADSL技术，分析了影响ADSL传输性能与速率的各种因素。

关键词：

铜线接入技术光纤接入技术应用前景

Broadbandaccesstechnology

（Liaoningengineeringtechnologyuniversity,electronicandinformationengineeringcollegecommunicationengineeringclass08-3）

Abstract：

Thispaperstudiesthemainuseofbroadbandaccesstechnologyatpresent，especiallythroughtothemodernbroadbandnetworkCabletechnologyaboutADSL,VDSL,CableModem,opticalfiberaccessnetworkcharacteristics,performanceandprincipleofresearchandthedevelopmentoftheresearchofbothathomeandabroad,andtothepromotionofADSLtechnologyisdevelopment,analyzestheimpactofADSLtransmissionperformanceandtherateofvariousfactors.

Keywords:

copperwireaccesstechnologyFiberaccesstechnologyApplicationprospect

1.引言

近年来，随着通信技术的飞速发展，给全球呈现了截然不同的两个景象：

一种景象是Internet快速发展使人们生活发生了巨大的变化，也使人们从中得到了实惠；另一种景象是给电信业务带来的冲击不断加剧，全球电信市场出现了空前的大动荡，迎来了一个激烈的整合淘汰时期。

我国电信业也不例外，面对如此形势和积极应对加入WTO的新挑战，在国家和信息产业部一系列政策措施的引导、规范推动下，经过2002年的再次电信重组，市场格局发生明显变化。

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。

投入了大量资金进行宽带城域接入网建设，各大运营并未从中获得很好的利润。

随着国际电信业目前的稳步发展和我国电信竞争格局的基本形成，各大运营商在今年如何应用现有网络资源和接入技术，发展电信服务，为用户提供更好的服务，获得利润，增强新形势下的竞争力，是电信运营者和设备制造者所关心的问题。

宽带接入技术丰富多彩，发展很快。

从电路层看，有电路交换模式、分组交换模式和ATM模式；从通道层看，有PDH、SDH、ATM等；从传输层和物理媒质上看，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。

对有线接入技术而言，根据传输媒质的不同，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。

介绍了宽带几种接入技术，并分析了其主要接入技术特点，据此阐述了这些接入技术在电信运营中的应用发展。

2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（CableModem）。

2.1xDSL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（SinglelineDSL）、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通信。

IDSL（ISDNDSL）提供128kbit/s双向速率对称型通信业务。

非对称型的xDSL有ADSL（AsymmetricDSL）、G.liteADSL。

另外，VDSL（VeryhighbitrateDSL）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。

2.1.1ADSL接入技术

1.ADSL的定义　　

ADSL（AsymmetricDigitalSubscriberLine）因为上行（用户到电信服务提供商方向，如上传动作）和下行（从电信服务提供商到用户的方向，如下载动作）带宽不对称（即上行和下行的速率不相同）因此称为非对称数字用户线路。

它采用频分复用技术把普通的电话线分成了电话、上行和下行三个相对独立的信道，从而避免了相互之间的干扰。

通常ADSL在不影响正常电话通信的情况下可以提供最高3.5Mbps的上行速度和最高24Mbps的下行速度。

按照ADSL宽带业务与用户电话业务之间是线路上共享、业务上各自独立的技术特性，在业务处理上，二者是分开的。

　　虽然ADSL的最大理论上行速率可达到1Mbps，下行速率可达8Mbps，但目前国内电信为普通家庭用户提供的实际速率多为下行512Kbps，提供下行1Mbps甚至以上速度的地区很少。

值得注意的是，这里的传输速率为用户独享带宽，因此不必担心多家用户在同一时间使用ADSL会造成网速变慢。

我们通常所听到的如“超级一线通”、“网络快车”等，其实这些都指同一种宽带方式。

2.ADSL的特点

（1）一条电话线可同时接听，拨打电话并进行数据传输，两者互不影响。

（2）虽然使用的还是原来的电话线，但adsl传输的数据并不通过电话交换机，所以adsl上网不需要缴付额外的电话费，节省了费用。

（3）adsl的数据传输速率是根据线路的情况自动调整的，它以“尽力而为”的方式进行数据传输。

3.ADSL的性能

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。

首先，铜线的插入损耗将随着线路距离的增加而成比例地增加，并且在同一距离下各子信道的插入损耗也发生变化，这个因素和线路固有的背景噪声、脉冲噪声、调制解调器的接收灵敏度一起将限制在单用户线上ADSL所能够传输的最大距离。

其次，在同一条电缆中开多条ADSL业务，或者存在其他高速传输业务，例如HDSL、ISDN时，线路间的串扰将影响ADSL的业务性能和传输速率，其结果是ADSL传输速率下降或者其最大传输距离缩短，影响了ADSL的开通率。

测试表明，在同一电缆中，以25对双绞线为一组的基本单位内的线路串扰最大，而一对双绞线对不同基本单位内的线路串扰较小，所以同一基本单位内线对之间的串扰是影响ADSL业务开通率的主要因素。

第三，线对线径的改变、线路的纵向平衡性、线路的绝缘性能和线路接头的性能将影响线路的插入损耗、引入附加噪声，从而降低ADSL的传输速率，影响ADSL的传输性能。

第四，线路的桥接抽头将显著地改变线路插入损耗的频响特性和相频特性，特别是接收端附近的桥接抽头将导致某些子信道无法使用，所以在使用ADSL时，一定要检测线路上的桥接抽头，并尽可能地去除桥接抽头。

应特别注意的是，在接收端附近不能够有任何形式的桥接抽头。

另外，电话的振铃，摘挂机等引起的脉冲干扰，周围环境温湿度的变化均将影响ADSL的传输性能。

4.ADSL接入技术原理

ADSL的接入模型主要有中央交换局端模块和远端模块组成。

ADSL接入系统采用市话双绞线路作为传输媒质，能同时支持数据和话音业务，因此接入系统的基本结构由局端数据复用设备DSLAM（DSL　Acess　Multiplexer）、局端话音数据分离器（Splitter）、本地市话线路、用户端话音数据分离器和用户端数据设备RTU（Remote　Terminal　Unit）组成。

一般将多个ADSL局端收发模块ATU-C（ADSL　Transmission　Unit-Central）集成在DSLAM设备中的一线线路卡内，来自不同线路卡的用户数据流量经DSLAM复用后形成上行数据链路，并由DSLAM来提供所需的网络数据接口。

每个ATU-C对应的局端Splitter通常也可集成在DSLAM设备中，再由局端集成的Splitter组提供一个通向话音交换机的市话电缆接口。

一般用户端话音数据分离器为一单独分立设备，由它提供面向用户室内话机和RTU设备的线路接口。

用户端Splitter一般安装在市话线路中入户线的进门处以避免用户室内并机分支线路对ADSL高频数据传输通路造成的影响。

ADSL用户端收发模块ATU-R（ADSL　Transmission　Unit-Remote）包含在用户端数据设备RTU内，并由RTU最终向用户提供通用的用户数据接口。

ADSL接入系统中，原有的模拟话音双工通路通过局端和用户端Splitter来维持。

话音数据分离器由高频滤波器和低频滤波器组成，它将ADSL线路模拟频带划分为高频段和低频段，其中高频段用于数字载波调制的数据传输通路，低频段用于话音通路。

ADSL接入系统中上行和下行数据通路的建立则通过ATU-C和ATU-R的初始化同步过程来完成。

ADSL设备既可以直接接入系统中的局端设备DSLAM，又可以是用户端设备RTU。

目前ADSL设备在线路接口上采用的调制技术主要有QAM、CAP和DMT方式;而在数据接口上采用的传送模式则主要有以太包和ATM信元等方式。

但是不管这些设备的在向线路接口或数据接口的具体实现方式如何，它们在面向线路接口的物理媒质相关模块中均应具备线路编码、传输同步过程初始化、话音和数据通道的分离、线路传输同步过程初始化、话音和数据通道的分离、线路传输信号的加解扰码以及数字传输通道的嵌入操作控制等功能;而在面向数据接口的传输汇聚模块则应具备数字信道的复用及解复用、数字传输信号的前向纠错、线路传输帧格式的实现、面向高层（如ATM链路局或IP网络层）的协议处理和网元设备管理等功能。

5.ADSL的发展

　　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1.5~8Mbit/s速率的传输。

由于ADSL能够很好地适应Internet业务非对称性的特点，所以在众多的xDSL技术中是一种最有希望能够解决高速Internet接入的技术。

另外，ADSL采用了先进的数字信号处理技术来减少线路损伤对传输性能的影响2002年5月推出ADSL2标准，ADSL2标准要求支持下行至少8Mbps，最高速率可达12Mbps，上行至少800kbps速率，最高速率可达1Mbps。

ADSL2在接入距离方面有了较大改善，比原有的ADSL技术环路距离可以扩展600米左右。

支持ADSL2的设备，全面与ADSL设备兼容。

ADSL2+标准，于2003年推出，支持的子载波数达到512个，所以其下行速率大大提高，最高可达24Mbps，上行速率与ADSL2相同。

同样，ADSL2+标准，向下全面ADSL、ADSL2设备。

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。

目前,ADSL2+已经成为主流的XDSL接入技术，也是主流的宽带接入技术。

2.1.2VDSL技术

VDSL技术是xDSL技术中最快的一种，在一对铜质双绞电话线上，上行数据的速率为13到52Mbps，下行数据的速率为1.5到2.3Mbps，但是VDSL的传输距离一般在1公里以内，VDSL与ADSL类似，也是非对称型，即利用双绞铜线提供上行与下行两个方向非对称的宽带业务。

VDSL（Very-high-bit-rateDigitalSubscriberloop）是高速数字用户环路，简单地说，VDSL就是ADSL的快速版本。

VDSL也采用频分复用方式，将电话和VDSL的上、下行信号放在不同频带内传输。

VDSL2技术采用DMT技术调制，可以与现有的ADSL和ADSL2+技术相兼容，VDSL2与ADSL2+频谱兼容，并能与ADSL2+互通，在短距离条件下可利用VDSL2支持高带宽传输的特性，超过一定传输距离后，可直接切换到ADSL2+的模式下，实现中远距离的传输，确保ADSL2＋向VDSL2的过渡。

能提供最高达100Mbps的双向带宽，可以和ADSL/ADSL2+以及光纤接入技术互为补充，从而满足新的宽带用户的需求。

目前由于受产品成熟度和价格因素，没有大规模应用。

严格说，ADSL2+并不是和VDSL竞争的技术。

而是对传统ADSL和VDSL的一个补充。

VDSL技术在一公里以内，仍然具有无可比拟的优势；在一公里到三公里，ADSL2+提供比VDSL及传统ADSL更高的接入速率；到了三公里以外，ADSL2+提供的速率和传统ADSL差不多。

2.2CableModem技术

CableModem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10～30Mbit/s的下行数据。

在国际上是从1995年开始研制试验CableModem，到目前已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。

CableModem的下行信道采用了QAM调制方式，而在上行信道上，为了更好地抑制噪声干扰，通常采用抗干扰性能较好的QPSK或者S-CDMA调制技术。

另外，为了更进一步改善传输性能，CableModem还采用了交织技术和前向纠错技术。

虽然CableModem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，CableModem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5~42MHz的频带，虽然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CableModem的传输性能。

CableModem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。

3光纤接入技术

光纤接入网，又称光纤用户环路（FITL），在交换局中设有光线路终端（OLT），在用户侧有光网络单元（ONU）或是用户线中的交接箱，OLT和ONU间用光纤连接。

ONU可用多种方式连接用户，如同轴、双绞铜线等，一个ONU可以连接多个用户。

根据ONU与用户的距离，FITL又有FTTC（光纤到路边），FTTH或FTTO（光纤到家庭或到办公室），最主要的是FTTC和FTTH。

这几种方式在光纤之后都需要使用金属对绞线（如ADSL、VDSL）或同轴缆（HFC）、LAN、无线接入（WLL）等手段连到终端用户。

利用光纤作为传输媒质的宽带接入网一般可以分为宽带无源光网络、宽带有源光网络（APON）和光纤/同轴电缆混合网络（HFC）。

3.1宽带无源光网络接入（APON）

无源接入即PON，无源光网络采用无源分支器将信号送至用户。

无源光网络的主要技术之一是调制技术，在FTTC中常见的调制方式是从交换局到用户的下行方向采用16-CAP调制，速率可达到52Mbit/s；从用户到交换局的上行方向采用QPSK，速率可达到19.44Mbit/s；主要技术之二是复用技术。

复用技术要解决的问题一是在一根还光纤上如何传送上、下行的双向信号还是采用两根光纤分别传送上、下行信号；解决的问题之二是对于下行信号，复用技术决定ONU或用户如何从同一光纤上取出OLT发向各自的信号，对于上行信号，复用技术要解决多址访问问题。

PON采用的复用技术主要有：

传统的时分复用技术TDMPON、频分复用FDMPON、波分复用WDMPON、ATMPON（APON）以及新规范的EPON，比较典型的是APON、WDMPON和EPON。

　　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ATM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APON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。

APON需要解决上行信道中突发信元快速同步的问题。

虽然采用了测距技术，但是各ONU到达OLT处的比特流仍存在一定的相位漂移，所以必须采取快速同步的技术，将OLT的接收时钟同步到当前所接收的、来自某一ONU的比特流。

在上行帧的每个时隙里有字节开销，其防卫时间用于防止微小的相位漂移损害信号，前置比特图案则用于同步获取。

OLT在接收上行帧时，搜索同步图案，并以此快速获取比特流的相位信息，达到比特同步；然后根据定界图案确定ATM信元的边界，完成字节同步。

OLT必须在收到ONU上行突发的前几个比特内实现比特同步，才能恢复ONU的信号。

同步获取可以通过将收到的比特流与特定的比特图案进行相关运算来实现。

为了提高快速同步的速度，可以利用多相位的时钟，采用并行的滑动相关搜索方法，来选择最佳时钟源。

另外，APON还需要解决突发发送和接收的技术关键问题。

每个ONU到OLT接收机的传输损耗不同，因此所接收到的上行光功率将存在较大的动态范围。

一方面，接收机必须具有自适应功能，能以最快的速度动态调定"0"、"1"比特电平判决门限；另一方面，ONU的发射机应该采取-定的措施减小和补偿突发时延，其光突发发送电路要求能够非常快速地开启和关断激光器，迅速发送信号，所以，它需要使用响应速度很快的激光器。

3.2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宽带和窄带业务的信元，业务节点接口采用STM-N接口。

有源光网络是指在OLT和ONU之间存在有源设备或网络系统（如SDH环网），它包括基于ATM、SDH、PDH和LAN等的有源光接入网。

有源光接入主要是基于SDH技术。

SDH技术已经或正在从成熟的传输技术向接入技术过渡，提供DDN、FR、以太网等接口

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持大量的用户。

另外，ATM信元在SDH环网中传输，其带宽由环网上的所有节点单元所共享。

其部分信元可以被预留给某些对实时性要求高的业务，其他信元可以根据环网上各节点业务量的动态变化和根据各用户的业务类别，被动态地分配到各节点和各用户，所以它既能够很好地适应QoS要求高的业务，也能够很好地适应突发业务的传输。

3.3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。

HFC接入技术就是以现有的CATV网络为基础，采用模拟频分复用技术，综合应用模拟和数字传输技术、射频技术和计算机技术所产生的一种宽带接入网技术。

HFC网络由光纤和同轴电缆组成，和光纤到路边（FTTC）不同的是，其同轴电缆不是星型结构，而是采用树型结构，通过分支器连接到终端用户。

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。

终端用户要想通过HFC接入，需要安装一个用户接口盒（UIB），它可以提供三种连接：

使用CATV同轴电线连接到机项盒（STB），然后连接到用户电视机；使用双绞线连接到用户电话机；通过CableModem连接到用户计算机。

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5～42MHz频带安排为上行通道，即所谓的回传通道。

50～1000MHz均用于下行信道。

其中50～550MHz频段用来传输现有的模拟CATV信号，每一通路的带宽为6～8MHz，因而总共可传输各种不同制式的电视信号60～80路。

550～750MHz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，但对于开发双向的、交互式业务存在着严重的缺陷：

（1）树支形结构的系统可靠性较差，干线上每一点或每个放大器的故障对于其后的所有用户都将产生影响，系统难以达到像公用电话网那样的高可靠性。

（2）限制了对上行信道的利用。

原因很简单，成千上万个用户必须分享同一干线上的有限带宽，同时在干线上还将产生严重的噪声积累；严重情况下，甚至连