开卷《宽带接入技术》期末复习提纲业大汇总.docx

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开卷《宽带接入技术》期末复习提纲业大汇总

春季学期《宽带接入技术》复习提纲

第1章概述

1.接入网的定义

国际电信联盟（ITU-T）13组于1995年7月通过了关于接入网框架结构方面的新建议G.902，其中对接入网的定义是：

接入网由业务节点接口（SNI）和用户网络接口（UNI）之间的一系列传送实体（如线路设施和传输设施）组成，为供给电信业务而提供所需传送承载能力的实施系统。

接入网包括业务节点与用户端设备之间的所有实施设备与线路，通常它由用户线传输系统、复用设备、交叉连接设备等部分组成。

2.接入网的位置

接入网是电信业务网的组成部分之一，负责将电信业务透明地传送到用户。

接入网与传输网和交换网的位置关系如图1-1所示。

图1-1接入网、传输网和交换网的位置关系

接入网有三种主要接口，即用户网络接口（UNI）、业务节点接口（SNI）和维护管理接口（Q3）。

3.接入网的接口

接入网所覆盖的范围就由这三个接口定界，如图1-2所示。

图1-2接入网的接口

4.接入网的特点

（1）成本敏感

接入网直接面向用户，数量较多、规模庞大，其建设和维护成本与所选技术有很大的相关性。

（2）业务类型多样化、数据化

目前应用比较广泛的是宽带接入网,它可以承载语音接入、数据接入和多媒体接入等多种综合业务。

（3）业务特性体现的不对称性和突发性

宽带接入网传输的业务中大量是数据业务和图像业务，这些业务是不对称的，而且突发性很大，上行下行需要采用不等的带宽。

因此如何动态分配带宽是接入网的关键技术之一。

（4）接入手段多样化

接入技术种类繁多，总体上可分为有线接入技术、无线接入技术、有线与无线综合的接入技术。

5.接入网的功能模型

接入网的功能结构包括五个功能模块，分别为用户口功能（UPF）、业务口功能（SPF）、核心功能（CF）、传送功能（TF）和AN系统管理功能（SMF）。

接入网功能结构如图1-3所示。

图1-3接入网功能结构

6.接入网的分类

根据传输媒介划分，接入网可以分为有线接入网和无线接入网。

有线接入网采用封闭的传输媒介，如双绞线、光纤等，具体有铜线接入网、光纤接入网和混合光纤/同轴电缆接入网。

无线接入网指从业务节点接口（SNI）到用户网络接口（UNI）之间全部或部分采用无线传输方式的接入系统。

传输媒介

接入网类型

特点

有线接入网

铜线接入网

采用双绞线作为传输媒介，通过对电信号进行调制处理实现数字化高速传输和多业务复用。

光纤接入网

采用光纤作为主要传输媒介，可与传统用户接入系统配合实现宽带、多业务接入网

混合光纤/同轴电缆接入网

在传统的、以同轴电缆为传输媒介的有线电视（CATV）网基础上发展而来，增加了光纤传输线路。

无线接入网

固定无线接入网

固定无线接入网主要为终端位置固定的用户或仅在小区内移动的用户提供接入服务，主要包括如卫星直播系统（DBS）、多路多点分配业务（MMDS）、本地多点分配业务（LMDS）、无线局域网（WLAN）、微波存取全球互通（WiMAX）。

移动无线接入网

移动无线接入网是为终端移动的用户提供各种电信业务，主要有蜂窝移动通信系统、卫星移动通信系统和微波存取全球互通（WiMAX）。

7.接入网提供的业务类型

接入网支持的接入业务有话音业务、数据业务、图像业务和多媒体业务。

✧话音业务：

话音业务的特点是实时、双向对称传输，包括传统电话业务和可视电话、会议电话、网络话音等新增话音业务；

✧数据业务：

数据业务的特点是非实时、不对称传输，主要有电子邮件、信息检索、数据处理等业务；

✧图像业务：

图像业务的特点是高速率、大容量传输，包括有线广播电视业务、卫星电视及网络视频等；

✧多媒体业务：

多媒体业务是一种新兴的通信业务，主要有家庭办公、网络购物、远程教学、远程医疗等。

第2章 铜线接入技术

1.DSL技术

数字用户线（DigitalSubscriberLine，DSL）技术是一种以铜制电话双绞线为传输介质的接入传输技术，可以允许话音信号和数据信号同时在一条电话线上传输。

2.DSL技术特点

DSL技术利用已有的电话线提供宽带接入业务，无需新的接入传输网络建设投入；采用DSL技术可在开通数据业务的同时不影响话音业务，用户能在打电话的同时上网。

DSL技术之所以能够在原来只传输话音信号的双绞线上同时传送中高速数据业务信号，源于采用了专门的信号编码和调制技术，使得话音信号和数据信号在双绞线的有效传输频带范围内得到合理配置，最大限度地发挥了双绞线的传输能力。

3.DSL技术分类

DSL技术包括SDSL、HDSL、ADSL、VDSL等，统称为xDSL。

不同DSL技术之间的主要区别体现在两个方面：

①信号传输速率和传输距离；②上行速率和下行速率的对称性。

DSL技术按照上行和下行的传输速率是否一致，可以分为速率对称型和速率非对称型两种类型。

（1）对称型DSL

对称型DSL的上行和下行传输速率相同，可提供高速对称的传输速率。

一般来说，对称型DSL不支持数字信号和语音信号同时在一条电话双绞线上传输。

对称型DSL适用于企业接入和点对点连接之中。

对称型DSL包括SDSL技术、HDSL技术和SHDSL技术等，其中以HDSL技术为典型代表。

（2）非对称型DSL

非对称型DSL的上行和下行速率不同，下行速率远高于上行速率。

非对称DSL适用于家庭用户，因为家庭用户上网时下载的信息往往比上载的信息要多得多。

非对称型DSL包括ADSL技术和VDSL技术等。

4.HDSL基本概念

高比特率数字用户线（High-bit-rateDigitalSubscriberLine，HDSL）采用数字信号自适应均衡技术和回波抵消技术，消除传输线路中的近端串音、脉冲噪声和波形噪声、以及因线路阻抗不匹配而产生的回波干扰，从而能够在现有的普通电话双绞铜线上提供PDH一次群速率（T1或E1）的全双工数字传输，无中继传输距离可达3～5km。

5.HDSL规范标准

HDSL系统的传输标准，主要有美国国家标准学会（AmericanNationalStandardInstitute，ANSI）制定的标准、欧洲电信标准学会（ETSI）制定的标准和中国通信行业标准。

1）ETSI标准

●一个是三线对HDSL系统，传输E1速率信号时每线对传输速率为784kbit/s；

●另一个是两线对HDSL系统，传输E1速率信号时每线对传输速率为1168kbit/s。

2）HDSL的中国通信行业标准：

●YDN056-1997，《接入网技术要求-高比特率数字用户线（HDSL）（暂行规定）》，1997年10月发布。

●YDN059-1997，《高比特率数字用户线（HDSL）设备测试方法（暂行规定）》，1997年10月。

6.HDSL系统

HDSL系统由HDSL收发信机和二对/三对双绞线构成，如图2-5所示。

图2-5　HDSL系统

7.HDSL帧结构

HDSL的数据帧有三种：

应用帧、核心帧和HDSL帧。

1）HDSL核心帧

帧长：

144字节；

时长：

500s；

比特率＝144×8/500×10－6＝2304kbit/s。

2）HDSL帧

HDSL帧时长：

6ms；编码：

2B1Q码；如图2-8所示。

图2-8HDSL帧结构

每HDSL帧结构共有48个子数据块，数据字节用来传输2.304Mbit/s核心帧数据。

3）HDSL帧速率

（1）帧数据结构

三线对系统

每数据块97＝96＋1比特，12字节，总比特数＝14（同步字）＋32（H开销）＋97（数据块）×48＋0（4）（填充符号）＝4702（4706）。

二线对系统

每数据块145＝144＋1比特，18字节，总比特数＝14（同步字）＋32（H开销）＋145（数据块）×48＋0（4）＝7006（7010）。

一线对系统

每数据块289＝288＋1比特，36字节，总比特数＝14（同步字）＋32（H开销）＋289（数据块）×48＋0（4）＝13918（13922）。

（2）帧速率

系统线对数

帧长度（ms）

数据长度（比特）

帧速率（kbit/s）

三对线系统

6

4704

784

二对线系统

6

7008

1168

一对线系统

6

13920

2320

加入填充符号后，将调整帧长度、平均比特长度和速率，如三线对时间范围是（6－2/784）ms或（6＋2/784）ms。

数据块中的每个字节为8比特，传输速率为64kbit/s，因此也可以下面方式计算：

三对线全双工系统，传输速率为12×64kbit/s＋16kbit/s=784kbit/s；

两对线全双工系统，传输速率为18×64kbit/s＋16kbit/s=1168kbit/s；

一对线全双工系统，传输速率为36×64kbit/s＋16kbit/s=2320kbit/s。

8.ADSL定义与特点

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，以上下行的传输速率不相等的DSL技术而得名，其下行传输速率可达8Mbit/s，上行传输速率可达640kbit/s，支持在一对双绞线上同时传送模拟话音和高速数据信号。

在ADSL中，传统的模拟话音信号通过基带频率传输，占用300～3400Hz的频带；数据信号通过30kHz～1.1MHz频带传输。

为了将两个频带分开，需要一个“低通－高通滤波器”组，将两种信号从频率上分开，这个滤波器组就是分离器（Splitter）。

9.ADSL系统构成

ADSL系统结构示意图如图2-10所示，是在用户环路的双绞线两端，各加装一台ADSL局端设备和ADSL远端设备而构成。

图2-10ADSL系统结构

10.ADSL应用

ADSL典型接入应用是个人用户和单位用户通过ADSL接入的方式，如图2-16所示。

图2-16ADSL典型接入应用

ADSL个人用户接入方式中，只要电话线路通过线路测试，在用户端只需增加一个ADSLModem，再经局端网管进行相应数据设置，即可实现宽带接入。

由于ADSL的技术特点，使其特别适合企事业单位对内组建专用局域网。

这是基于大部分企事业单位都已有自己的内部电话网和小交换机，可以利用现有的电话双绞线基础，借助ADSL方便地实现宽带接入。

11.VDSL接入技术

甚高速数字用户线（VeryhighspeedDigitalSubscriberLine，VDSL）技术具有更高的传输速率和更加灵活的上下行速率配置，可以有效地适应接入网用户对于视频业务的需求。

12.VDSL传输模式

VDSL标准中以铜线/光纤为线路方式定义了5种主要的传输模式，如图2-18所示。

图2-18VDSL传输模式

1）STM模式

同步转移模式（SynchronousTransportModule，STM）是最简单的一种传输方式，也称STM为时分复用（TDM），不同设备和业务的比特流在传输过程中被分配固定的带宽。

2）分组模式

在这种模式中，不同业务和设备间的比特流被分成不同长度、不同地址的分组包进行传输；所有的分组包在相同的“信道”上，以最大的带宽传输。

3）ATM模式

ATM在VDSL网络中可以有3种形式。

第一种是ATM端到端模式，它与分组包类似，每个ATM信元都带有自身的地址，并通过非固定的线路传输，不同的是ATM信元长度比分组包小，且有固定的长度。

第二、三种分别是ATM与STM和ATM与分组模式的混合使用，这两种形式从逻辑上讲是VDSL在ATM设备间形成了一个端到端的传输通道。

13.VDSL传输速率

VDSL可在对称或不对称速率下运行，其传输速率配置方式与传输距离的对应关系为：

对称模式

传输速率（下行/上行）

传输距离

对称速率

26Mbit/s

300m

非对称速率

52Mbit/s/6.4Mbit/s

对称速率

13Mbit/s

800m

非对称速率

26Mbit/s/3.4Mbit/s

对称速率

6.5Mbit/s

1.2km

非对称速率

13.5Mbit/s/1.6Mbit/s

第3章 混合光纤/同轴电缆接入技术

1.混合光纤/同轴电缆网（HFC）

混合光纤/同轴电缆网络（HybridFiber-CoaxNetwork,HFC），是在传统的、以同轴电缆为传输媒介的有线电视（CATV）网基础上发展而来的。

2.HFC系统参考配置

根据我国通信行业标准《接入网技术要求—混合光纤同轴电缆网（HFC）》（YD/T1063-2000）规定，HFC系统参考配置如图3-1所示。

图3-1混合光纤/同轴电缆网（HFC）系统参考配置

在图3-1所示参考配置中，HFC网络由光线干线网和同轴电缆分配网组成。

其中同轴电缆分配网实现用户接入功能，光纤干线网实现光节点与局端设备之间的信号传输，从而实现某一个区域的用户接入。

在HFC网络中，各种业务信号均以副载波调制复用方式传输。

上行和下行信号可以在不同的光纤中传输，也可以采用波分复用方式在同一根光纤中传输。

当上下行信号采用粗波分复用方式传输时，下行信号使用1550nm波长区，上行信号使用1310nm波长区。

3.电缆调制解调器（CableModem）

电缆调制解调器（CableModem，CM）是在混合光纤/同轴电缆（HFC）网络上提供双向IP数据传输的用户端设备。

根据我国通信行业标准《接入网技术要求—电缆调制解调器（CM）》（YD/T1076-2000）建议，在HFC网络上进行双向IP数据传输的网络配置如图3-2所示。

图3-2HFC网络双向IP数据传输配置

HFC网络借助于电缆调制解调器（CM）实现了双向数据传输。

在上述网络配置中，CM应完成UNI与射频接口之间的信号转换，并终结CMTS与CM之间的管理消息。

4.HFC网络双向传输

对于HFC网络来说，从前端至用户的传输为下行传输，从用户至前端的传输为上行传输。

解决HFC网络双向传输的重点就在于上行传输的实现方式和性能。

实现双向传输的主要方式有三种：

频分双工、时分双工和空分双工。

考虑到HFC网络的具体特点，在光纤干线网中多采用空分双工双向传输方式，而在同轴电缆分配网中采用频分双工双向传输方式。

5.HFC频谱分配

HFC采用副载波频分复用方式，将各种视频、数据和话音信号通过调制进行频带分配，实现上述多种业务信号同时在同轴电缆上传输。

在YD/T1063-2000标准中，规定了对于1000MHz带宽的HFC网络，可用传输频带范围是5~1000MHz。

经频谱分配划分为上下行两个传输通道，上行通道（UpstreamChannel）使用5~65MHz频段，下行通道（DownstreamChannel）使用87-1000MHz频段，65~87MHz之间是上下行通道之间的过渡带，如图3-11所示。

图3-11HFC射频频带分配方案

上行通道占用60MHz带宽，用来传送上行业务，如话音及用户请求/控制信号等控制信息等；下行通道占用913MHz带宽，用于传送下行广播业务、模拟/数字视频业务和数据业务，其中87~108MHz频段用于广播业务，110~1000MHz频段用于传送模拟电视、数字电视和数据业务，YD/T1063-2000建议在606~862MHz频率范围内传送下行数据业务。

第4章以太网接入技术

1.CSMA/CD技术

CSMA/CD是一种争用型协议，是以竞争方式来获得总线访问权的。

（1）CSMA/CD控制方法

CSMA（CarrierSenseMultipleAccess）表示载波监听多路访问。

CSMA的基本规则是“先听后发”。

也就是各站在发送信号之前先要检测总线是否有空闲，当检测确定总线空闲后，再考虑发送本站信号。

各站均按此规律检测、发送，形成多站共同访问总线的通信形式，因此把这种通信方式称为载波监听多路访问。

CD（CollisionDetecsion）表示冲突检测，即“边发边听”。

各站在发送信号的同时对总线进行监听（检测）。

当监听到有总线上有冲突发生时，便停止发送信号。

当总线上有冲突发生时，暂停发送信号，退让一段随机时间。

然后重新进行载波侦听和冲突检测过程。

（2）争用期

在以太网信号传送中的冲突检测过程如图4-1所示。

图4-1以太网碰撞检测指示意图

电信号在信道中传输时需要经历时间延迟。

设总线上单程端到端传播时延为，即图中信号自A站传送到B站经历的时延（反向传送亦相同）。

图中A、B两站发送信号过程如下：

假设在

时，A站发送信号；

在

时，A站发送的信号还没有到达B站，此时B站检测到信道是空闲的，因此B站也发送信号；

这时AB方向和BA方向上都有信号传送，两个方向上的信号时间距离是；经过

时段，即在

时，AB方向和BA方向上的信号发生碰撞；

在

时，B站检测到发生碰撞，于是停止发送数据；在

时，A站也检测到发生碰撞，也停止发送数据。

以上过程表明：

最先发送信号的站点，在发出信号之后最多经过2时段就可以知道发送的信号是否遭受了碰撞；如果经过2时段还没有检测到碰撞，就可以确定本次信号传送不会发生碰撞。

因此把以太网的端到端往返时延2称为争用期，或碰撞窗口。

（3）数据帧的最短帧长

在传送过程中因发生碰撞而中断的信号称为冲突帧，冲突帧是无效帧，在接收端被丢弃。

为了区分因发生碰撞而产生的无效帧和有用帧，规定了有效数据帧的最短帧长。

由于发送信号的站最长经过争用期时间段即可检测到碰撞，所以有效数据帧的最短帧长就是争用期时间段2内所发送的比特（或字节）数，即2数据传输速率。

例4-1假设某传送距离为1km的CSMA/CD网络的数据速率为10Mbit/s，信号在网络上的传播速度为2105km/s，求能够使用此协议的最短帧长。

答：

信号在网络上的传播时间为

争用期为

在争用期内可发送的比特/字节数即是最短帧长，为

2.虚拟局域网（VLAN）

VLAN（VirtualLocalAreaNetwork）的中文名就是虚拟局域网。

VLAN是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段，从而实现虚拟工作组的数据交换技术。

VLAN等效于一个广播域，其中模拟了一组终端设备，这些终端设备位于不同的物理网段上，但是并不因此受束缚，相互间通信就像在同一个局域网中一样。

划分VLAN的方法主要有：

（1）根据端口划分VLAN；

（2）根据MAC地址划分VLAN；（3）根据IP地址划分VLAN。

3.以太网接入技术（FTTX+LAN）

以太网接入也称为FTTX+LAN接入，是指光纤加交换式以太网的方式实现用户高速接入互联网，具体可实现的方式有光纤到路边（FTTC）、光纤到大楼（FTTB）、光纤到户（FTTH），统称为FTTX。

目前常用方式是光缆到路边或光纤到大楼。

4.以太网接入的网络结构

FTTX+LAN（以太网接入）的网络结构采用星形或树形，以接入宽带IP城域网的汇聚层为例，以太网接入典型的网络结构如图4-19所示。

（a）一级接入（b）两级接入

图4-19FTTX+LAN（以太网接入）典型的网络结构

以太网接入的网络结构根据用户数量及经济情况等可以采用图4-19（a）所示的一级接入或图4-19（b）所示的两级接入。

图4-19（a）所示的以太网接入网，适合于小规模居民小区，交换机只有一级，采用三层交换或二层交换都可以。

二/三层交换机上行与汇聚层节点采用光纤相连，速率一般为100M；下行与用户之间一般采用双绞线连接，速率一般为10M，若用户数超过交换机的端口数，可采用交换机级联方式。

图4-19（b）所示的以太网接入网，适合于中等或大规模居民小区，交换机分两级：

第一级交换机采用具有路由功能的三层交换，第二级交换机采用二层交换。

第5章 光纤接入技术

1.光纤接入网的定义

光纤接入网（OAN：

OpticalAccessNetwork）是指在接入网中以光纤作为传输媒介实现信息传送，即业务节点与用户之间全部或部分采用光纤通信的接入方式。

光接入网的接入方式如图5-1所示。

图5-1光纤接入网示意图

2.光纤接入网的功能参考配置

ITU-TG.982建议给出的光纤接入网（OAN）的功能参考配置如图5-2所示。

图5-2光纤接入网的功能参考配置

OAN主要配置

♦四种基本功能模块：

光线路终端（OLT），光分配网络（ODN）/光远程终端（ODT），光网络单元（ONU），AN系统管理功能块。

♦五个参考点：

光发送参考点S，光接收参考点R，OAN与业务节点间的参考点V，OAN与用户终端间的参考点T，AF与ONU间的参考点a。

♦三个接口：

业务节点接口SNI和用户网络接口UNI，网络维护接口Q3。

1）OLT功能块

OLT（OpticalLineTermination）位于光接入网的局端（网络侧），也就是靠近业务节点一侧。

OLT的作用是为光接入网提供网络侧与本地交换机之间的接口，并经过一个或多个ODN与用户侧的ONU通信，OLT与ONU的关系为主从通信关系。

OLT对来自ONU的信令和监控信息进行管理，从而为ONU和自身提供维护与供给功能。

2）ONU功能块

ONU（OpticalNetworkUnit）位于ODN和用户之间。

ONU网络侧为光接口、用户侧为电接口，具有光/电和电/光变换功能；并能实现对各种用户电信号的处理与维护管理功能。

ONU的内部由核心部分、业务部分和公共部分组成。

3）ODN/ODT功能块

ODN/ODT为ONU与OLT之间提供光传输媒介，即传输设施。

根据传输设施中是否采用有源器件，光纤接入网可分为有源光网络（AON）和无源光网络（PON）。

4）AN系统管理功能块

AN系统管理功能块是对光纤接入网进行维护管理的功能模块，其管理功能包括配置管理、性能管理、故障管理、安全管理及计费管理。

3.光纤接入网的分类

光纤接入网根据传输设施中是否采用有源器件分为有源光网络（AON）和无源光网络（PON）。

1）有源光网络（AON）

有源光网络（AON）中传输设施采用有源器件，即为光远程终端（ODT）。

有源光网络由OLT、ONU、光远程终端（ODT）和光纤传输线路构成；其中ODT可以是一个有源复用设备或远端集中器（HUB），也可以是一个环网。

2）无源光网络（PON）

无源光网络（PON）中传输设施全部由无源器件组成，即为光分配网络（ODN）。

无源光网络除OLT、ONU外，其传输设施主要由光纤、光连接器、无源光分路器OBD（分光器）和光纤接头组成。

无源光网络（PON）根据采用的技术不同，可以分为以下三类。

①APON——基于ATM的无源光网络，在PON中采用ATM技术，也称为宽带PON（BPON）；

②EPON——基于以太网的无源光网络，采用PON的拓扑结构实现以太网数据帧接入；

③GPON——吉比特无源光网络，是BPON的一种扩展，成为新一代宽带无源光综合接入标准。

4.光纤接入网的拓扑结构

在光纤接入网中ODN/ODT的配置一般是点到多点方式，即多个ONU通过ODN/ODT与一个OLT相连。

多个ONU与一个OLT的连接方式即决定了光纤接入网的结构。

1）无源光网络（PON）的拓扑结构

无源光网络（PON）的拓扑结构一般采用星形、树形和总线形。