宽带光纤接入网技术

华东交通大学信息工程学院 光纤接入网 华东交通大学信息工程学院 接入网网络结构模型 接入网 交 接 箱 分 线 盒 主干层 配线层 引入层 交换机 用户 驻地网 华东交通大学信息工程学院 为什么要引入接入网？ 覆盖范围； 投资； 带宽； 华东交通大学信息工程学院 现代接入网 现代接入网 用户终端 业务节点 固定网业务节点接口 用户网络接口 有线电视台 电话交换机 光网络单元 ， 光线路终端 华东交通大学信息工程学院 接入网的分类 移动接入网 固定无线接入网 铜缆接入网 光纤接入网 混合接入网 有线接入网 无线接入网 接入网 华东交通大学信息工程学院 接入网接入方式特点 光纤到路边 纤到楼 纤到户 最适用于有地理障碍或偏远、分散的地区 华东交通大学信息工程学院 光纤接入网的典型网络结构 务节点 东交通大学信息工程学院 光纤接入网的典型网络结构 务节点 东交通大学信息工程学院 务节点 M 光纤接入网的典型网络结构 华东交通大学信息工程学院 现代接入网的优点 一、话音、数据、视像三网合一，实现综合的业务接入。 二、通过传输设备，可以采用链型、环形、环带链等灵活的组网方式。 三、集有线接入和无线接入于一体，充分满足不同场合的接入需求。 四、开放的 于不同设备制造商公平竞争。 （ 本地交换机 (间标准化的开放接口。 条 2048Kb/16个 2048Kb/ 华东交通大学信息工程学院 接入网的演进 换机 节点机 高速网吧 商业专线客户 居民（组播业务） 3 P 中专院校 R/过 通过 媒体点播业务 R K 流媒体 合接入网 络应用 主干网 本地网 接入网 0Gb/s 10Gb/s s s 622Mb/s 155Mb/s 622Mb/s 155Mb/s 东交通大学信息工程学院 始建设 传输主力设备 容量增加 /业务多样化 设，全光网试验 规模使用 实用化 产品出现 高锟提出 光传输理论 1966 80年代 94年 99年 90年代初 98年 1976 2002年以后 同步数字传输系统； 步数字传输系统； 集波分复用系统； 分插复用系统； 交叉连接系统； 传输网光网络传输的应用 华东交通大学信息工程学院 由于使用的各波长的信道相互独立，因而可以传输特性和速率完全不同的信号，完成各种电信业务信号的综合传输，如模拟信号和数字信号，多种业务（音频，视频，数据等）的混合传输。 华东交通大学信息工程学院 目前国际上已商用的系统 4 s(10Gb/s),8 s (20Gb/s) 32 10 Gb/s(320Gb/s), 40 10 Gb/s(400Gb/s) 实验室实现 82 40 Gb/s(s)速率 ,传输距离达 3 10000 2001年 s。（ 采用波分复用技术 ） 华东交通大学信息工程学院 传输网网络层次 D X C 4 / 4S T M - 1S T M - 1S T M - 1S T M - 1S T M - 1S T M - 1S T M - 1S T M - 4S T M - 4S T M - 4S T M - 4S T M - 46D X C 4 / 4D X C 4 / 4D X C 4 / 45 / 6 2 26 2 2H O N E S 1 5 5 / 6 2 2W i r e l e s s S W I T C H（ R S U ）I S D N T e r m i n a lB a c k b o n C 0 8 S W I T C S 1 5 5 / 6 2 2R e l a C E S M - 1 6S T M - 1 6S T M - 1 6S T M - 1 6骨干网本地网接入网华东交通大学信息工程学院 传输网网络保护 网络业务级保护方式 二纤单向（双向）通道保护环网 二纤 /四纤双向（单向）复用段保护环网 1+1、 1： 设备级保护方式 关键板备份保护，如支路板、交叉板、时钟板备份 网管业务调度 网管端到端业务调度 网管数据保护方式多样化，如双机备份、磁盘镜像 华东交通大学信息工程学院 传输网中国长途骨干网 八 纵 干 线 ： 牡丹江 上海 广州 齐齐哈尔 北京 三亚 呼和浩特 太原 北海 哈尔滨 天津 上海 北京 九江 广州 呼和浩特 西安 昆明 兰州 西宁 拉萨 兰州 贵阳 南宁 八 横 干 线 ：天津 呼 和 浩 特 兰州青岛 石 家 庄 银川上海 南京 西安连云港 乌鲁木齐 伊宁上海 武汉 重庆杭州 长沙 成都广州 南宁 昆明上海 广州 昆明近 50 条 光 缆 干 线总长达 8 0 , 0 0 0 k 0 % 的 县市哈 尔 滨齐 齐 哈 尔白城长春伊宁拉萨乌 鲁 木 齐至 阿 拉 木 图格 尔 木呼 和 浩 特石 家 庄连云港太原阜新 沈阳承德天津榆林包头济南北京银川西安西宁兰州杭州徐州上海青岛大连福州南昌合肥南京宁波广州南宁厦门昆明重庆郑州襄樊长沙武汉九江深圳汕头成都湛江三亚海口北海贵阳永登酒泉至 韩 国 至 日 本烟台秦 皇 岛中 国 干 线 光 缆 网 示 意 图华东交通大学信息工程学院 传输网 华东交通大学信息工程学院 4纤复用段共享保护环 4纤复用段共享保护环 4纤复用段共享保护环 2000 输干线网 每个 纤复用段共享保护，保证了网络的可靠运行 华东交通大学信息工程学院 (a) 链形 (b) 星形 (c) 树形 (d)环形 (e)网孔形 传输网基本物理拓扑类型 华东交通大学信息工程学院 向高速方向发展 ( 向低端发展（ 直接面向各种业务 配置更灵活、组网更方便、管理更简单、网络更安全 宽带接入网技术 华东交通大学信息工程学院 华东交通大学信息工程学院 内容提要 宽带 接入概述 各种宽带 接入技术介绍 宽带接入网的建设 接入网 以太网 (入技术 华东交通大学信息工程学院 宽带接入网的概述 接入网是指市话端局或远端交换模块 (用户之间的部分，主要完成交叉连接、复用和传输功能。接入网一般不含交换功能。有时从维护的角度将端局至用户之间的部分统称为接入网，不再计较是否包含 注意这不是技术定义。 入网是由业务节点接口 (相关用户网络接口 (间的一系列传送实体 (诸如线路设施和传输设施 )所组成的为传送电信业务提供所需传送承载能力的实施系统，可经由 宽带与窄带的一般划分标准是用户网络接口上的速率，即将用户网络接口上的最大接入速率超过 2最小接入速率则没有限制。 华东交通大学信息工程学院 电信网组成示意图 宽带接入网在电信网中的位置 入网 入网 心网 用户驻地网 用户网络接口 网络节点接口 目前倾向于将长途网和中继网合在一起称为核心网或转接网。接入网是相对核心网而言的，主要完成使用户接入到核心网的任务。 这里要谈接入与核心网的关系，瓶颈的位置 华东交通大学信息工程学院 接入网与干线网 接入网 干线网结结 构构结 构 变 化 大 ， 随 最 终 用 户要求不同而变化结 构 稳 定 ， 不 随 最 终 用 户的变化而变化容容 量量可 预 测 性 小 ， 难 以 满 足 新增业务容 量 大 ， 可 预 测 性 强 ， 可以满足新增业务业业 务务必 须 支 持 图 象 、 数 据 、 语音等不同的业务完成比特流的传送管管 理理局部的小范围管理 大范围集中管理技技 术术技 术 可 选 择 性 大 ， 有 多 种传输技术主要以光纤传送， 以 S D 向华东交通大学信息工程学院 宽带接入网的接口 电信管理网 (接入网 业务 节点 3 B +D ， 0B+D ， 太网接口， 用线接口等 太网接口以及其它 用线接口等 网管接口： 绍接入网产品应该支持各种各样的接口 华东交通大学信息工程学院 户网络接口 ) 用户网接口 (接入网的用户侧，支持各种业务的接入，如：模拟电话接入， 及租用线业务的接入。对于不同的业务，采用不同的接入方式，对应不同的接口类型。 对于传统用户来说， “ 用户 ” 仅仅意味是一种简单的用户终端设备（电话机），随着用户概念的扩展，可能是公司或企业的一个局域网，甚至可能是家庭的一个驻地网（ 可以统称为用户驻地网（ 华东交通大学信息工程学院 作用户接口的一定可以为业务节点接口 。 反之不成立 （ 。 2B+D、 30B+D 64K、 U 帧中继 以太网 、 东交通大学信息工程学院 模拟的 且承载诸如话音、窄带数据及多频信号等。此外， 在不同的应用场合提供诸如直流信令、双音多频(脉冲、振铃、计次等功能。 传统交换机模拟用户线接口均为 入网中 提供的 华东交通大学信息工程学院 数字的 在 网络终端 (交换机线路终端 (间的传输线路称为数字传输系统，又称 引入接入网之后，一种数字的用户网络接口。 入网 华东交通大学信息工程学院 V 24接口 在机械特性方面 ， 232使用 这就是使用 25根引脚的 在电气性能方面 ， 232与 v 28建议书一致 。 辑 0相当于对信号地线有十 3 而逻辑 1相当于对信号地线有 3 当连接电缆线的长度不超过 15 允许数据传输速率不超过 20kb/s。 24建议书一致。它规定了什么电路应当连接到 25根引脚中的哪一根以及该引脚的作用。 华东交通大学信息工程学院 由 3个标淮组成 规定接口的机械特性 、 功能特性和过程特性 。 7根引脚的插头座 。 在 35。 规定在采用非平衡传输时 (即所有的电路共用一个公共地 )的电气特性 。 当连接电缆长度为 10 数据的传输速率可达 300kb/s。 规定在采用平衡传输时 (即所有的电路没有公共地 )的电气特性 。 它可将传输速率提高到 2Mb/s。 ， 而连接电缆长度可超过 60m。 当连接电缆长度更短时 (如 10m)， 则传输速率还可以更高些 (如达到 10Mb/s)。 华东交通大学信息工程学院 太网） 接口 最初是美国施乐 (司的 称为 1975年研制成功的 当时的数据率为 2 94s。它以无源的电线作为总线来传送数据帧，并以曾经在历史上表示传播电磁波的以太(命名。 这个标准后来就成为 02 3标准的基础。在802 3标准中使用 100Mb/，每个站到集线器上的距离为 100米。目前发展到快速以太网和千兆以太网。 华东交通大学信息工程学院 I) 准提供了一套完整的 ， 适用于不同媒介 （ 卫星 、 有线电视及开路电视 ） 的数字电视广播系统规范 。 系统采用 视频及数据格式作为数据源 。 系统采用公共 用方式 。 调制与其它附属的信道编码方式 ， 由不同的传输媒介来确定：数字卫星电视 ( 数字有线电视 (、 数字开路电视 (。 使用通用的加扰方式以及条件接收界面 。 华东交通大学信息工程学院 其中 ： 2： 0和 4： 2： 2两种编码格式 。 4： 2： 2编码方式是每隔两个亮度采样一次色度信号 ， 每行都采样 。 4： 2：0编码方式是每隔两个亮度采样一次色度信号 ， 隔行采样 。 华东交通大学信息工程学院 每路 码视频信号的速率大约为 245Mb/s， 速率可调节 ， 速率越高质量越好 。 一般8Mb/ 可传运动会这类目标高速移动节目 。 一个155M(可装 12 16路视频信号； 34路 2信号 ， 也可以装 5 6路 。 这主要依据电视节目是哪一类的 ， 如图文节目或教育节目的画面变化较小 ， 编码速率可低一点 ， 则可多装 。 华东交通大学信息工程学院 间的接口。如果以通过透明传送通道实现远端连接。 数字业务的发展要求从用户到业务节点之间是透明的纯数字连接，因此要求业务节点具备数字的 字的 接口。 在 系列建议中曾规范了4接口 接口 4主要是为满足 们的共同特点是都不支持 业务节点接口 ) 华东交通大学信息工程学院 5接口 是一种开放的、标准的数字接口，便于不同厂家设备互连 有多种业务接入能力，如 拟租用线和数字租用线等，有利于综合业务的发展 低了接入网的成本 高了网络的可靠性和可维护性 口 接入网 5接口 华东交通大学信息工程学院 口的功能 程控 交换机 承载通路 通路信息 控制信息 链路控制信息 * 保护信息 * 承载通路连接 * 定时信息 * 仅适用于 接入网 华东交通大学信息工程学院 T T 模拟租用线 数字租用线 程控交换机 口模块 入 网 永久租用线 业务节点 华东交通大学信息工程学院 T T 模拟租用线 数字租用线 程控交换机 口模块 久租用线 业务节点 T 接 入 网 华东交通大学信息工程学院 成宽带和窄带业务的处理。 华东交通大学信息工程学院 技术上 ， 要求与 支持业务接入 。 众所周知 ， 采用 由于采用以 在接入网的用户侧接口必须采用 如果是非 要支持实际上的大量非 另外一个重要原因是宽带业务的形式 、 需求规模和宽带接入的方式尚不明朗 ， 很难确定主流业务 ， 给大规模展开以支持宽带业务为主的接入网建设带来困难 ， 华东交通大学信息工程学院 宽带接入网的特点 接入网的维护成本高 接入网的环境恶劣 接入网建设投资大，成本差异大，与业务量无关，由用户分担 接入网光电设备及用户终端设备数量多，种类多，一般不需要中继器 涉及的服务领域多，支持多种业务接入，面向未来发展 华东交通大学信息工程学院 is 容提要 宽带 接入概述 各种宽带 接入技术介绍 宽带接入网的建设 以太网 (入技术 华东交通大学信息工程学院 最大限度地利用已敷 设铜线的带宽潜力 使用自适应 来克服静态损伤 使用 低 为 的业务入户手段 直接将数字信号调制在电话线上 (并没有经过模 /数转换 ),所以可以获得比普通调制解调器高得多的带宽和速率。 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 0 距 离 (串音限制带宽 (华东交通大学信息工程学院 缩写 数 字 用 户 线 技 术 名 称 主 要 特 点H D S L 高 比 特 率 数 字 用 户 线 在 两 线 对 上 实 现 对 称 1 . 5 - 2 M b i t / S L - 2 高 比 特 率 数 字 用 户 线技术 2在 一 线 对 上 实 现 对 称 1 . 5 - 2 M b i t / S L 不 对 称 数 字 用 户 线 在 一 线 对 上 实 现 不 对 称 速 率 ， 最 高 下 行 速 率 8 M b i t / s ， 最 高 上 行 速率 1 M b i t / S L -l i t 的 术 在 一 线 对 上 实 现 最 高 2 M b i t / s 下 行 速 率 ， 最 高 上 行 速 率 5 1 2 k b i t / S L 单 线 对 称 数 字 用 户 环路在 一 线 对 上 实 现 对 称 外速率， 1 . 5 - 2 M b i t / S L I S D N 速率上的 一 线 对 上 实 现 对 称 率R A D S L 自 适 应 速 率 的 D S L 会 依 照 线 路 的 品 质 调 整 其 动 作 速 度V D S L 甚 高 比 特 率 数 字 用 户线甚 高 速 的 最 高 下 行 5 2 M b i t / s ， 最 高 上 行 速 率 13 M b i t / 华东交通大学信息工程学院 应用场合 华东交通大学信息工程学院 989年提出的，它是一种利用 双绞线 传送 双向不对称比特率数据 的方法 ，是对提供又一扩大双绞线传输能力的新技术。 高速下行信道、中速双工信道和普通电话业务信道 。它不仅继承了 而且在 信号调制、线路编码、相位均衡、回波抵消 等方面采用了更先进的技术，使 华东交通大学信息工程学院 话交换或 基带低速 通带高速 数据业务 至 端 (端 (低通 /高通滤波器 (分离器 ) 华东交通大学信息工程学院 实现比 耗也较大 生产 但 调制技术的选择可能并非实质。 行 上行 20 25 200 250 1000 (电 平 分复用方式） 华东交通大学信息工程学院 免了对用户端的干扰，并大幅降低了实现成本 s 务距离更长 (可达 6 前， 主要实现障碍之一是安装成本。为此， 有一定的优势。 东交通大学信息工程学院 下行 13， 26， 52或 155s 166可附加 或基带 上行 0s 4或 可附加 传输距离 100m(最高速率 ) 最高达 1500m(最低速率 ) 甚高速数字用户线 东交通大学信息工程学院 初期投资少，利用现有用户对绞线 充分使用具有混合线规和桥接 系统升级方便，可平滑向全光纤网 活、可移动性 性能好，误码率小于 10宽有限，传输距离小于 5KM 目前商用化的 华东交通大学信息工程学院 混合光纤同轴系统 (从光纤 光纤为传输介质。配线网部分保留原有的树形分支型模拟同轴电缆网。 信号调制方式与光纤 般为残留边带调幅 (式。 发展方向是向全数字的 华东交通大学信息工程学院 网络结构 前 端 服务区 2002000家庭用户 干线放大器 线路延伸器 干线网 (星型 ) 光节点 配线网 (树型 ) 用户引入线 光节点 光节点 分支点 分支点 信号分路器 和方向耦合器 华东交通大学信息工程学院 公用交换网 交换和中继设备 行电视信号 混合装置 光 发送 光 接收 光纤 光 接收 光 发送 频带分割 用器 数十个用户 双绞线 电话等用户终端 电视 同轴 用户 光节点 路边柜 共纤 射频到路边 /家系统 ) 同轴电缆分配网 双向放大器 华东交通大学信息工程学院 5 65 87 550 750 860 103(行 ) 数 据 (上行 ) 模拟视频业务 行 ) 数 据 (下行 ) 数字视频业务 其它双向数字业务 个人通信系统 (也可用作 数据业务的回传信道 ) 低分割 回传信道 前向信道 前向信道 前向信道 回传信道 频谱分配 华东交通大学信息工程学院 模拟传输方式 可靠性问题 噪声问题 上行信道受限 电话供电问题不易解决 频谱分配方案没有国际标准，设备不易互通； 管理问题（暂时不支持 在的问题 业务初期成本低，运营成本也大大下降。 利用 据和先进视频等多业务平台，它的带宽较宽。 目前商用化的 华东交通大学信息工程学院 无线接入是指用无需物理传输媒质的无线传输手段来代替接入网的部分甚至全部的接入技术。无线接入以 改进灵活性 和 扩展传输距离 为目的。 当前主要的无线接入技术的种类： 无线本地环路 (终端固定的无线接入 蜂窝通信技术 发展最迅速的无线接入技术 无绳通信 最简单经济的慢速移动无线接入手段 卫星移动通信 广域和国际性的无线通信手段，可以作为固定公用电信网的接入手段 个人通信网 未来最理想的接入手段之一 无线接入技术概述 华东交通大学信息工程学院 本地多点分配业务，毫米波宽带无线接入技术，可提供双向数据、语音和视频业务。 工作频段在 28 容量大，一个服务区可支持相当于 720个 3000条 网络建设周期短，从开始建设到提供业务只需几个月的时间，与其它技术相比具有快速进入市场的优势。 数据传输质量高。其信号质量与可靠性可与其它技术相比甚至更好。 特别适用于光接入网因用户密度或成本原因而不经济可行的地区。 华东交通大学信息工程学院 网络结构 华东交通大学信息工程学院 微波段 )波长小，雨水和树叶会衰减信号强度，降低传输质量 要清晰的视野，只适用于平坦和几乎无树林的地区 小的服务区尺寸在增加频谱利用率的同时，也增加了系统的复杂性和费用 可发射的盘状天线，且需要安装费用，使得用户端成本提高 缺点 华东交通大学信息工程学院 光纤接入网 光纤接入网是解决全网瓶颈的主要手段 。 目前处于试验阶段的宽带无源光网络是接入网发展的方向 。 实现光纤到家 (光纤接入网的归宿 。 在从现有接入技术向光接入技术演变的过程中 ， 上述其它的接入技术将作为过渡方案活跃在接入网舞台 。 华东交通大学信息工程学院 无源光网络是光接入网 (的一种。业务透明、易于升级和易于维护管理的强大优势。 中最重要的两个 华东交通大学信息工程学院 无源的，即由无源器件和光纤组成 形、总线形和环形。但一般以树形结构居多。 根据光网络单元 (位置， N 功能 参考点 S/R R/S 东交通大学信息工程学院 双向传输技术 上行信道的多址技术： 时分多址（ 副载波复用多址（ 波分复用多址（ 码分复用多址（ 上行信道和下行信道 的双向传输方式： 空间分离复用（ 时间压缩复用（ 副载波复用（ 波分复用（ 0123456781995 1997 1998 19991995199719981999相对成本 铜缆双绞线 华东交通大学信息工程学院 在光接入网的升级中，最重要且最困难的部分是怎样利用有无源光网络来传送宽带图象业务，特别是广播电视，即早期的宽带无源光网络 (共有三种方案： 采用 采用 华东交通大学信息工程学院 宽