电子与通信工程硕士论文-通信系统光纤化接入技术研究与实现.pdf

大连理工大学 硕士学位论文 通信系统光纤化接入技术研究与实现 姓名：孙兆亮 申请学位级别：硕士 专业：电子与通信工程 指导教师：李建华 20090601 大连理工大学专业学位硕士学位论文 摘要 随着电信和信息技术的飞速发展，电信领域正发生着一场极其深刻的变革。由于因 特网的爆炸式增长，数据业务迅速发展，传统的电路交换方式将逐步让位于包交换方式。 用户的业务种类也由单一的话音业务发展为各种宽带业务，如会议电视、远程教育、按 需点播、交互多媒体通信和家庭购物等。如何将宽带信息传送给用户，实现端到端全数 字式的多媒体通信，是全世界通信界所关注的。随着s d h 技术的大规模推广应用和a t m 技术的发展，电信网的主干网已经基本上实现了光纤化、宽带化和数字化，相比之下， 原来模拟的、窄带用户环路就成为制约当前电信网宽带化发展的一大障碍。 本论文首先对接入网技术做了概述。通过对接入网定义、物理参考模型、接入技术、 发展趋势等相关内容的简要介绍，说明了光纤接入网是接入网技术发展的必然趋势。目 前，主流运营商的第一公里接入网络仍然主要以双绞线铜缆网络为主，为了实现满足日 益增长的带宽需求，实现光纤接入，现有的铜缆接入网就必须进行改造。 然后，本文深入研究了铜线接入和光纤接入这两种接入网的接入技术，着重研究 光纤接入尤其是无源光网络( p o n _ p a s siv eo p tic a ln e t w o r k ) 和目前主流的f t t x ( f ib e r t ot h ex ) 。 接着，本文对“光进铜退“ 的解决方案进行了具体的研究和分析。由于现有的铜 缆接入方式存在无法满足业务开展要求、大量占用管孔资源、铜价格上涨导致投资建设 成本增大，维护成本增大等弊端，中国网通、中国电信等电信业务主流运营商纷纷提出 了接入网升级策略一“光进铜退“ 技术。所谓“光进铜退“ 是指根据不同环境和条件下 利用光缆替换原有铜缆的接入技术升级方案。“光进铜退”即f 1 i t x ，是宽带发展的一个 必然趋势和选择。 最后，本文对大连城域网的“光进铜退“ 解决方案、设计和投资估算标准进行深入 的分析和探讨，具体设计了两个支局的“光进铜退技术路线和实施方案。 关键词：接入网；光纤接入；“光进铜退”； e p o n 通信系统光纤化接入技术研究与实现 r e s e a r c ha n di m p l e m e n t a t i o no nf i b e r o p t i ca c c e s st e c h n o l o g yi n c o m m u n i c a t i o ns y s t e m a b s t r a c t w i 也t h er a p i dd e v e l o p m e n to ft e l e c o m m u n i c a t i o na n di n f o r m a t i o n t e c h n i q u e ，ad e e p l y t r a n s f o r mi sg o i n go ni nt h et e l e c o m m u n i c a t i o nf i e l d b e c a u s eo f t h ef a s ti n c r e a s i n gi n t e m e t ，t h e t r a d i t i o n a lm e t h o do ft h ec i r c u i t e x c h a n g ew i l lg r a d u a l l yb er e p l a c e db yt h ew a yo fw r a p t h e b u s i n e s sc l a s s e so ft h ec u s t o m e ra l s oi sc h a n g e di n t om u l t i f a r i o u sb r o a db a n db u s i n e s sf r o m s i n g l es o u n db u s i n e s s ，s u c ha sm e e t i n gt e l e v i s i o n ，l o n g - d i s t a n c ee d u c a t i o n ，b r o a d c a s t i n ga s n e e d e d ，a l t e m a n tm u l t i m e d i ac o m m u n i c a t i o na n df a m i l ys h o p p i n ga n ds oo n t h ew a yt op a s s t h eb r o a db a n di n f o r m a t i o nt ot h eu s e ra n dr e a l i z et h ep o i n tt op h d 缸a l ld i g i t a lm u l t i m e d i a c o m m u n i c a t i o ni st h ef o c u si nt h ec o m m u n i c a t i o nf i e l di nt h ew o r l d w i t l lt h eb r o a du s i n go f t h e t e c h n i q u eo fs d h ，t h eb o n en e to ft h e t e l e e o mn e ti sb a s i c a l l ya c c o m p a n i e db yt h e s e f a c t o r s ，e g f i b e r ，b r o a d b a n da n dd i g i t w 1 l i l et h ep r i m a r ys t i m u l a n tn a r r o w b a n dc i r c l ew i l lb ea b i gh i n d r a n c et ob l o c kt h eb r o a d b a n dd e v e l o p m e n to ft h ec u r r e n tt e l e g r a p h yn e t f i r s t l y ，t h i sp a p e rm a i n l ys u m m a r i z e st h et e c h n o l o g yo fa c c e s sn e t w o r k t h r o u g ht h e b r i e fi n s t r u c t i o no ft h ed e f i n i t i o no f t h ea c c e s sn e t w o r k 、p h y s i c a lr e f e r e n c em o d e l 、a c c e s s t ot e c h n o l o g y 、d e v e l o p m e n tt r e n d sa n do t h e rr e l a t e dc o n t e n ta n ds oo n ，t h ep a p e rs h o w st h a t t h ef i b e r - o p t i c a la c c e s sn e t w o r ki sa ni n e v i t a b l et r e n do ft h ea c c e s sn e t w o r k a tp r e s e n t ， m a i n s t r e a mc a r r i e r si nt h ef i r s tk i l o m e t e r so fa c c e s st ot h em a i nn e t w o r ka r es t i l lt w i s t e d - p a i r c o p p e r - b a s e dn e t w o r k s i no r d e rt oa c h i e v et h eb a n d w i d t h t om e e tt h eg r o w i n gd e m a n df o rt h e r e a l i z a t i o no fo p t i c a lf i b e ra c c e s s ，t h ee x i s t i n gc o p p e ra c c e s sm u s tb er e f o r m e d s e c o n d l y ，t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h ec o p p e rw i r ea n df i b e r - o p t i ca c c e s st h et w o m a i na c c e s s n e t w o r ka c c e s st e c h n o l o g y f o c u so nf i b e r - o p t i ca c c e s si np a r t i c u l a rp a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ( p o n - p a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ) a n dt h ec u r r e n tm a i n s t r e a mo ff t t x ( f i b e rt 01 1 1 ex s o m e p l a c e ) 。 t h i r d l y ，t h es o l u t i o no f t h er e p l a n c e m e n to fc o p p e rc a b l e sw i t ho p t i c a lc a b l e s w a s c o n c r e t l yr e s e a r c ha n da n a n y s i s e d d u et ot h ee x i s t i n gc o p p e ra c c e s sh a v i n gs e v e r a ld e f e c t s ， s u c ha si tc a n n tm e e tt h eb u s i n e s sr e q u i r e m e n t sa n ym o r e ；c o p p e ra c c e s so c c u p i e dal a r g e n u m b e ro ft u b er e s o u r c e s ；c o p p e rp r i c e sl c a dt oi n c r e a s e di n v e s t m e n ti nc o n s t r u c t i o nc o s t s ； i n c r e a s e dm a i n t e n a n c ec o s t s ，a n do t h e ri l l s c h i n an e t c o m ，c h i n at e l e c o m ，a n do t h e r m a i n s t r e a mt e l e c o m m u n i c a t i o n so p e r a t o rh a v em a d ea c c e s sn e t w o r ku p g r a d es t r a t e g y 一 t h e r e p l a n c e m e n to fc o p p e rc a b l e sw i t ho p t i c a lc a b l e s ”s t r a t e g y 1 1 1 es o c a l l e d t h er e p l a n c e m e n to f 大连理工大学专业学位硕士学位论文 c o p p e rc a b l e sw i t ho p t i c a lc a b l e s ”m e a n st or e f e rd i f f e r e n te n v i r o n m e n t a lc o n d i t i o n sa n d t h eu s e o ff i b e ro p t i cc a b l et or e p l a c et h ee x i s t i n gc o p p e ra c c e s st e c h n o l o g yu p g r a d ep r o g r a m “t h e r e p l a n c e m e n to fc o p p e rc a b l e sw i t ho p t i c a lc a b l e s ”t h a ti s ，f t r x ，i sa ni n e v i t a b l et r e n do f d e v e l o p m e n ta n do p t i o n so fd e v e l o p m e n to fb r o a d b a n d f i n a l l y ，t h i sp a p e rs t u d i e dd a l i a nm e t r o p o l i t a na r e an e t w o r k ( m a n ) ss o l u t i o n ，d e s i g na n d i n v e r s t m e n te s t i m a t es t a n d a r do f t h er e p l a n c e m e n to fc o p p e rc a b l e sw i t ho p t i c a lc a b l e s ”a n d d e s i g n e dt w ob r a n c ho f f i c e s st e c h n i c a lp r o g r a ma n di m p l e m e n t a t i o np l a no f t h er e p l a n c e m e n t o fc o p p c rc a b l e sw i t ho p t i c a lc a b l e s ” k e yw o r d s ：a c c e s sn a t w o r k ；o p t i c a la c c e s st e c h n o l o g y ；e p o n ；”t h er e p l a n c e m e n to f c o p p e rc a b l e sw i t ho p t i c a lc a b l e s ” i i i 大连理工大学专业学位硕士学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间 论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有 权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文题目： 作者签名： 导师签名： 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外， 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文题目：塾丝歪墨塾垄堑丝垫三壁堑至叠垦兰垦塾 作者签名：均盆l 一日期斗年月孕日 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1绪论 1 1 接入网发展概述 1 1 1 接入网的定义 整个电信网从地理上可以分成三部分，即核心网( c n ) 、接入网( a n ) 和用户驻 地网( c p n ) ，如图1 1 所示。其中核心网包括长途网( 长途端局以上部分) 和中继网 ( 长途端局与市话局之间以及市话局之间的部分) 。按照g 9 0 2 的定义，接入网是由业 务节点接口( s n i ) 和用户网络接口( u n i ) 之间的一系列传送实体( 如线路设施和传 输设施) 组成的，是为供给电信业务而提供所需传送承载能力的实施系统，可经由管理 接口( q 3 ) 配置和管理1 。 c p n ：用户驻地网 u n i ：用户网络接口 s n i ：业务节点接口 图1 1电信网的基本组成 f i g 1 1 t h eb a s i cc o m p o n e n t so f t e l e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r k 接入网是电信网的一个组成部分，负责将电信业务透明地传送到用户，也就是说 用户通过接入网的传输，能灵活地接入到不同的电信业务节点上。具体而言，接入网 即为本地交换机与用户之间的连接部分，通常包括用户线传输系统、复用设备、交叉 连接设备或用户网络终端设备。 近年来随着传输技术和交换技术的不断进步，核心网已经基本实现了光纤化、数字 化和宽带化。同时，随着i p 业务的迅速增长和多媒体业务的日益丰富，使得用户住宅 网的业务需求也不只局限于原来的语音业务，数据和多媒体业务的需求已经成为不可阻 挡的趋势，现有的语音业务接入网越来越成为制约信息高速公路建设的瓶颈，成为发展 宽带综合业务数字网( b i s d n _ b r o a d b a n di n t e g r a t e ds e r v i c ed i g i t a ln e t w o r k ) 的障碍。 进入2 0 世纪9 0 年代以来，新的政策法规、新的业务需求以及一系列新的技术手段的出 现为接入网发展提供了新的契机，使得占电信网络总资产5 0 左右的接入网变得十分活 跃，各种技术方案层出不穷，令人目不暇接。现在接入网已经成为世界各国研究和开发 的热点j 。 通信系统光纤化接入技术研究与实现 1 1 2 接入网的物理参考模型 以典型的市内铜缆用户接入网为例，其典型结构如图1 2 所示。图中端局就是人们 所说的电话局。由端局到交接箱之间的这一段线路称为馈线段。馈线电缆的线径较大， 线对数也多。交接箱就是业务接入点，其作用是完成馈线电缆中双绞线与配线电缆中双 绞线之间的交叉连接。从交接箱开始经线径较小、线对数较少的配线电缆连至分线盒。 分线盒的作用是终结配线电缆并将之与引入线相连。由分线盒开始通常为若干单对或双 对双绞线，与用户端相连，用户引入线为用户专用。通常，接入网的馈线段长度约3 - 5 k i n ； 配线电缆长度约0 5 l k m ：引入线长度约l o - - 3 0 0 m u l 。 图1 2 接入网的物理参考模型 f i g 1 2 t h ep h y s i c a lr e f e r e n c em o d e lo f a c c e s sn e t w o r k 在光纤接入网中情况将发生较大的变化，除一些术语名称不同外，功能有显著不同。 不仅通信容量不同，业务种类也有很大变化，而且在整个信息传输过程中要完成舯电和 电光交换。然而接入网的含义和网络框架是相同的或者说是相似的。光纤在接入网中的 应用首先是用光缆代替馈线电缆。交接箱由远端局( r o - - - r e m o t eo f f i c e ) 代替，r o 又 称远端节点( r n - - r e m o t en o d e ) ，或简称远端( r t r e m o t et e r m i n a t i o n ) 。随着光 纤继续向用户延伸，其成本越来越高，因而目前主要是到路边的分线盒，在该处需设置 光网络单元( 叫) ，一边完成光电变换和分用功能。最终目标则是将光纤引入到住宅 用户，届时o n u 也将设置到住宅处1 。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1 1 3 接入网的业务 接入网的业务接入有两类：一类是支持单个业务的业务节点，另一类是支持一个以 上业务的业务节点，即组合业务节点。业务接入点可提供的业务归纳起来可分为四类， 如表1 1 所示。 表1 1 接入网业务及其带宽 t a b 1 1a c c e s sn e t w o r k sb u s i n e s sa n db a n d w i d t h 耋 业务 峰值销量平均值 类型 尝 峰值带宽平均值 电话 会议电话 可视电话 图像监视 可视会议 语音邮政 图像邮政 交字符式公文邮政 互图像式公文邮政 式混合式公文邮政 业可视图文 务 孥 文档转移 1 m b i t s o 1 l c o i t s 业 c a d c a m1 0 m b i t s 1 肋n s 检索 业务 音响检索 图像检索 数据检索 混合检索 闭路 闭路音响分配 分配闭路图像分配 业务 闭路公文分配 0 5 1 d b i t s 1 0 m b i t s 0 1 m b i t s 0 5 m b i t s 0 5 m b i t s 1 0 m b i t s 0 5 m b i t s 广播 式分 配业 广播式音响分配 1 4 m b i t s 0 5 m b i t s 务广播式图像分配 3 4 m b i t s 1 0 m b i t s 可见，接入网承担的业务范围很广泛， 未来信息高速公路的基本设施和重要网络。 是实现多媒体通信的关键网络之一，是实现 由于用户类型不同，所需要的业务也各不相 3 眺舶机体 i ， 瓜伍 s n 龇酬州 4 讪 m 姗 号 讹帆讹讥讥从从从讹袱从 1 y 1 1 1 “ 1 d b一一一 眺m吣叭吣吣肌m叭吣叭 | 妻 | 妻 撇 撕 撕 | | | 蛳 撇 蛳 通信系统光纤化接入技术研究与实现 同。大企事业用户，主要是高速数据、会议电视、可视电话等宽带用户，而住宅用户则 主要是电话和广播式图像分配业务，如有线电视( c a t v ) 以及一些窄带综合数字网业 务( n i s d n ) 。此外，正在迅速发展的高清晰度电视( h d t v ) 也是人们普遍注意的方 向1 3 。6 | 。 1 。2 主要接入网技术 接入网技术种类繁多，根据传输媒质的不同可将其分为铜线接入、光纤接入和无线 接入三大类p 1 。 1 2 1 铜线接入 目前，铜线接入主要有高速d s l ( h d s l h i g h - r a t ed i g i t a ls u b s c r i b e rl o o p ) 、非对称 d s l ( a d s l a s y m m e t r i cd i g i t a ls u b s c r i b e rl o o p ) 、超高速d s l ( v d s l v e r y - h i 曲一b i t r a t ed i g i t a l s u b s c r i b e r l o o p ) 、i s d n d s l ( i n t e g r a t e d s e r v i c e s d i g i t a l n e t w o r k d i g i t a ls u b s c r i b e rl o o p ) 、速率自适应d s l ( r a t ea d a p t i v ed i g i t a ls u b s c r i b e r l o o p ) 、单向d s l ( u d s l - - o l t r a h i g hb i t - r a t ed i g i t a ls u b s c r i b e rl o o p ) 等技术。由于电话 网已非常普及，电话线已居全世界用户线的9 0 以上，对于具有铜线资源的通信网络，基于 铜线的宽带技术作为接入网的一种选择。 如何充分利用这部分宝贵资源，采用各种先进的调制技术和编码技术，提高铜线的传 输速率，是接入网宽带化的重要任务之一。 1 2 2 光纤接入 光纤接入网是指局端与用户之间完全以光纤作为传输媒体。接入网光纤化有很多方 案，有光纤到路边( f 订c - f i b e rt ot h ec u r b ) 、光纤到小区( f 1 v r z f i b e r t ot h ez o n e ) 、 光纤到办公楼( f m f i b e rt ot h eb u i l d i n g ) 、光纤到楼面( f t t f f i b e rt ot h e f e e d e r ) 、光纤到家庭( f 1 ? h 一f i b e rt 0t l l eh o m e ) 。采用光纤接入网是光纤通信发展的 必然趋势，尽管目前各国发展光纤接入网的步伐各不相同，但光纤到家庭是公认的接入网 发展目标。 现阶段大规模实现f t t h 还不经济，主要是实现f 1 v r b f ，r r c ，目前可采用的传送技 术手段以有源光纤接入( 如p d h p l e s i o c h r o n o u sd i g i t a lh i e r a r c h y 、a t m a s y n c h r o n o u st r a n s f e rm o d e 、s d h - - s y n c h r o n o u sd i g i t a lh i e r a r c h y 、g e f e 等) 为主，但 当无源光纤接入开始得到应用时，其将成为f t t h 的一种最经济有效的技术手段h “舯。 一4 一 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1 2 3 无线接入 无线接入技术可以分为移动接入和固定接入两大类。移动无线接入网包括蜂窝区移 动电话网、无线寻呼网、无绳电话网、集群电话网、卫星全球移动通信网直至个入通信 网等，是当今通信行业中最活跃的领域之一，也代表了个入通信的发展方向。 固定无线接入是从交换节点到固定用户终端采用无线接入的方式，实际上是p s t n i s d n 网的无线延伸，目前，一种被称为本地多点分配业务( l m d s - - l o c a lm u l t i p o i n t d i s t r i b u t i o ns e r v i c e s ) 的固定宽带无线接入技术被广泛看好。 与有线宽带接入方式相比，虽然无线接入技术的应用还面临着开发新频段、完善调制 和多址技术、防止信元丢失、时延等方面的问题，但无线接入的最大特点是无需敷设线路、 建设速度快、初期投资小、受环境制约不大、安装灵活、维护方便等。对于没有有线资 源的通信网络而言，为了能够尽快提供接入服务，无线接入特别是固定无线接入技术将 有可能成为选择对象p ”。 1 3 主流运营商的选择 接入网技术经过几年的发展，为了适应需求，其技术已呈现百花齐放的局面，总的 来说，亮点包括以下三个方面p 1 ： ( 1 ) d s l 技术仍然是全世界各宽带网络运营商的首选应用。a d s l a d s l 2 + 和 v d s l 的标准化已经形成，相应的芯片和系统已经在市场上出现，最新的技术标准化工 作已经启动并进展迅速。 ( 2 ) f t t h 在经历了长达1 0 年的蛰伏后开始起飞，在日本和北美地区已经初具规 模，其应用的技术包括p 2 p ( p o i n tt op o i n t ) 的m c m e d i ac o n v e r t e r ( 媒体转换器) 技术 和p 2 m p ( p o i n tt om u l t i p o i n 0 的p o n ( 无源光网络p a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ) 技术。 ( 3 ) 无线接入技术成为构建无处不在的网络的重要技术。在无线局域网( m ，a n w i r e l e s sl o c a la r e a ln e t w o r k ) 领域8 0 2 1 1 系列应用非常成功。在宽带无线城域网 ( w m a n - - w i r e l e s sm e tr o p o l i t a na r e an e t w o r k s ) 领域，虽然传统的固定无线接入技 术( 3 5 g h z 和2 6 g h zl m d s ) 没有获得预计中的成功，但兼有高带宽和一定移动性的 8 0 2 1 6 d 、8 0 2 1 6 e 技术却吸引了业界的目光。在无线个人区域网络( 岍an 一w i r e l e s s p e r s o n a la r e an e t w o r k ) 领域，超宽带无线技术( u w b _ 1y l 舰w i d e b a n d ) 技术的标准 化工作正在热烈进行，标准出台和产品走向应用指日可待。 在运营商方面，宽带接入业务随着接入技术的发展，使其业务在全球范围内也得到 高速持续发展。到2 0 0 4 年1 2 月全球共计发展宽带用户约1 5 亿，年增长率为5 0 。 在我国，以a d s l 为主的宽带用户在过去的两年中也得到快速增长，其中2 0 0 3 年增 通信系统光纤化接入技术研究与实现 长8 6 0 万户2 ，0 0 4 年新增1 2 7 0 万户，达到2 3 8 5 万户，列世界第二。从产品生命周 期来看，宽带接入业务已经从导入期进入成长期。 新形势、新阶段，使运营商在业务和网络方面的转型对接入技术、网络的规划、优 化和工程设计提出了新的、更高的要求。首先，宽带网络提供的业务从单一的数据接入 ( 高速上网) 向包括语音、数据、图像的多媒体业务转型，对宽带接入的传送能力，包 括速率、覆盖范围、出线率等，提出了更高的要求。如何根据不同的城市、乡镇环境状 况，合理选择预测方法预测用户业务量，规划网络容量、目标，选择合理的接入技术、 满足用户业务需求成为运营商更加关心的重大问题。其次，从向用户提供的重点业务从 无质量保证的、尽力而为的业务，向要具有质量、可靠性保证的、可盈利的业务转型， 也成为了网络运营商需要考虑的问题。再次，宽带用户和网络规模的飞速增长，运营商 之间的竞争激烈加剧，要求宽带网络从低建设成本、入工密集型维护向优化建设成本的 同时更加注重降低运行维护成本转型。建立一个好的优化经济评价模型，设备更新方案 成为了网络优化新的追求目标。再次，与网络规划、优化紧密相关的工程设计技术，也 由于接于技术的实现晚于国家工程设计一系列标准的出台，导致在工程设计中也出现了 一系列需要研究的问题。如：如何进行工程量的统计、概预算文件的适应问题等，都需 要对其进行符合实际建设情况的探讨。最后，电信网正从传统网络向下一代网络转型， 接入网建设中如何结合这种变化也应成为网络运营商应该考虑的问题。 整个电信网络正在经历向下一代网络的逐步演进，作为端到端网络的一部分，下一 代接入网具有以下特点p ”： ( 1 ) 下一代网络的接入网具有宽带化和传输手段多样化的鲜明特点。下一带网络 的接入网是一个传输容量更宽，但每用户的价格带宽比更好的网络。 ( 2 ) 下一代网络的有线接入网将大量引入容量更大的光接入网技术实现f 订c 、 f 1 r b 从而使光纤尽量靠近用户，甚至实现f t t h ，将采用s d h p o n 传输和组网方式， 低成本地实现吉比特容量，并引入低成本的密集波分复用技术实现接入网更大容量的传 输。 ( 3 ) 下一代网络的无线接入网将通过引入o f d m 、i m o 等新的技术实现更高容 量、更大覆盖，并实现一定的移动性，与3 g 网络共存并互为补充。 ( 4 ) 下一带网络的接入网将采用与核心网保持致的分组承载方式来实现所有的 业务( 语音、数据和视频 的综合传送，是一个通过低成本实现网络服务质量q o s ( q u a l i t yo fs e r v i c e )保证的网络，并基于服务品质协议s l a ( s e r v i c e l e v e l a g r e e m e n t ) 向用户提供不同的业务和服务。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 ( 5 ) 下一代网络的接入网的业务控制层将通过综合接入控制功能实体与核心控制 设备交互来提供基于呼叫的业务。 ( 6 ) 下一代网络的接入网是一个通过开放性的接口实现集中统一管理、管理维护 方便的网络。由于接入网用户端设备的分散和数量庞大，下一代网络的接入网管理系统 可实现对设备的统一自动配置和安全认证来降低网络的运行维护成本。 ( 7 ) 下一代网络的接入网将与用户驻地家庭网络有机结合，向用户提供更多的 业务和服务。 1 4 接入网的发展趋势 从目前的接入网的发展情况看，主要有下面几种情况： ( 1 ) 光纤接入网( 含光接入网技术) 是接入网技术的发展方向 有线接入网在接入网中处于主体地位。全光接入网技术，即光纤到桌面、光纤到家， 随着用户对带宽需求的不断增加，将得到不断的发展。与传统的用户网相比，光纤网络有 很多优点，两者的特点如表1 2 所示： 表1 2 传统用户网与光纤网的特点比较 t a b 1 2 c o m p a r a t i o no f t h ec h a r a c t e r i s t i c sb e t w e e nt r a d i t i o n a ln e t w o r ku s e l “ sa n df i b e r - o p t i cn e t w o r k 传统用户网 光纤网络 用户网局域受限制且仅为窄带业务 宽带业务传输能力差 统一的网络一样的可靠性 设备庞大，维护使用效率差 经济性差 从窄带到宽带提供多种业务 建设适宜未来需要的通信基础设施 实现灵活的、高可靠性的网络结构 进一步提高网络的维护和使用效率 实现降低总成本的网络结构 ( 2 ) 综合接入网技术是接入网技术发展的方向 综合接入网设备同时具备普通电话p o t s ( p l a i no l dt e l e p h o n es e r v i c e ) 、综合数字 业务i s d n 、数字数据d d n ( d i g i t a ld a t an e t w o r k ) 、i p ( i n t e m e tp r o t o c 0 1 ) 等业务的 接入功能，既能降低网络建设成本，又方便网络的统一维护。以后的综合接入网设备将能 同时提供各类宽带和窄带业务的接入。 ( 3 ) 以a t m 技术或以太网技术为基础的无源光网络 以a t m 为基础的无源光网络( a p o n ) 代表了宽带接入技术的发展方向之一，其优 势在于它结合了a t m 多业务，多比特率支持能力和p o n ( 无源光网络) 透明宽带传输 通信系统光纤化接入技术研究与实现 能力，业务的接入非常灵活。其提供的业务范围从具有交互性的图像分配业务到数据传 送、局域网互联、透明的虚通道等。 ( 4 ) 无线接入是接入网的一个重要组成部分 就目前无线接入技术和设备而言，能提供电话业务和低中速数据业务的系统主要 有c d v l a ( c o d e d i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ) 系统( 1 9 g h z 频段) 、s c d m a 系统( 1 8 g h z 频段) 、个人手持式电话系统p h s p e r s o n a lh a n d y p h o n es y s t e m ( 19 g h z 频段) 、数字 增强无绳通信d e c t d i g i t a le n h a n c e dc o r d l e s st e l e c o m m u n i c a t i o n s 系统及4 5 0 m h z 模 拟系统等；能提供电话、6 4 k b i t s 数据和i s d n 等综合业务的综合接入系统有微波点到 多点通信系统；能提供音频、数据和视频的宽带无线全业务接入系统有局域多点分布 式系统( l m d s ) 等。 ( 5 ) 铜缆技术的更新 从技术发展来看，首先现有的铜缆接入网必须改造，以x d s l ( a d s l 、h d s l 、v d s l 等) 数字用户线系列技术为代表的铜缆接入技术是一种重要改造手段；h f c 系统和非对 称c a b l em o d e m 则是改造现有c a t v 网的实验性方案；但从发展来看，光纤接入，特别 是宽带光接入辅以无线接入手段将占主导地位。 但是，从目前我国接入网的发展情况来看，a d s l 技术在未来几年还将占居主流地位， 并且向a d s l 2 + 方向发展，v d s l 也将会得到局部应用。 ( 6 ) 内置s d h 接入网 内置s d h 接入优势在以下几方面：兼容性强；完善的自愈保护能力，增加网络可 靠性；借助s d h 的大容量、高可靠性，可组成中继传输与接入的混合网；面向网络发 展的升级能力；网络操作、维护、管理功能( o a m ) 大大加强；有利于向宽带接入发展。 s dh 利用虚容器( v c ) 的特点可映射各级速率的p d h ，而且能直接接入a t m 信号，因 此为向宽带接入发展提供了一个理想的平台。 ( 7 ) 卫星高速数据接入 利用了大容量的卫星高速下行信道，并用电话线路作为上传数据信道，实现下行速 率达4 0 0 k b i v s 的高速因特网接入和几十兆比特每秒带宽的数据( 视频) 广播，是宽带接入 的有效补充。由于卫星覆盖面广，卫星接入服务器发展受网络建设的影响较小，并能快速 地为有需要的用户提供宽带业务，因此可发展的用户群较大，可极大地提高宽带接入服 务器的覆盖范围。总之，固定接入与无线接入一起，将支撑起未来的“无缝覆盖”的网 络，用户无论持有什么样的通信终端，都可以轻松接入网络，获得通信新体验。 一8 一 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1 5 本文的主要工作 课题源于辽宁邮电规划设计院有限公司承接的现有接入网升级“光进铜退“ 技 术和硎具体实现项目。针对现有的宽带网络铜缆接入方式存在无法满足业务开展要 求、大量占用管孔资源、铜价格上涨导致投资建设成本增大，维护成本增大等弊端，中 国网通、中国电信等主流运营商纷纷提出了根据不同环境和条件下利用光缆替换原有铜 缆的“光进铜退接入技术方案。“光进铜退”即f t l x ，是宽带发展的一个必然趋势 和选择。围绕“光进铜退“ 以及f 丌h 的有关技术和实现，本文主要完成了如下的工作： ( 1 ) 研究了目前主要的接入网技术； ( 2 ) 深入研究了光进铜退的技术方案和实施规则； ( 3 ) 分析和研究了大连城域网接入技术现状； ( 4 ) 分析了大连网络资源情况并结合投资估算计算依据制定了“光进铜退“ 的改 造方案； ( 5 ) 具体研究和设计了黑石礁局0 9 # 主干电缆改造接入网“光进铜退“ 中“铜退“ 的技术和实施方案； ( 6 ) 具体研究和设计了金海花园e p o n 工程为例进行接入网“光进铜退中“光 进即光纤到户( f 1 v r h ) 的技术和实施方案。 通信系统光纤化接入技术研究与实现 2 铜线接入技术与光纤接入技术 2 1 铜线接入技术 铜线接入技术，由于其初期投资小、资费低廉等原因，一直占据接入市场大部分的 份额一1 。 由于铜线在电话网中主要是为传送电话p o t s ( p l a i no l dt e l e p h o n es e r v i c e ) 业务的， 传输质量差，仅能传送低速数据与模拟电话业务1 引。为了使其适应交互式多媒体业务 的要求，尽管x d s l 新技术采用了自适应回拨抵消、自适应均衡、多值逻辑编码等多种 措施，但其传输信息的速率与距离仍受到了限制1 。 2 1 1 铜线电缆传输介质的分类 铜线传输介质主要分为双绞线对电缆( t w i s h t e dp a i rc a b l e ) 和同轴电缆( c o a x i a l c a b l e ) 两大类，简述如下。 ( 1 ) 双绞线对电缆 双绞线对电缆( t w i s h t e d p a i r c a b l e ) 是一种最常用的传输介质。它由两根具有绝缘 保护层的铜导线组成。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞绕在一起，可以降低信号 干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电磁波会被另一根线上发出的电磁波抵消。高 质量的双绞线对需每英寸双线互相扭绞l 3 次。与其他传输介质相比，双绞线在传输距 离、信道宽度和数据传输速率等方面均受到一定限制，但其价格较低廉。双绞线又分为 屏蔽双绞线对( s t p ，s h i e l d e dt w i s h t e dp a i rc a b l e ) 、筛网状双绞线对( s c t p ，s c r e e n e d t w i s h t e dp a i rc a b l e ) 和非屏蔽双绞线对( u t p ，u n s h i e l d e dt w i s h t e dp a i rc a b l e ) 。虽然 双绞线主要用来传输模拟语音信息，但同样适用于数字信号的传输，特别适用于较短距 离的信息传输，在传输期间，信号的衰减比较大，并且产生波形畸变1 、1 1 _ 3 1 。 ( 2 ) 同轴电缆 同轴电缆( c o a x i a lc a b l e ) 是一种通信传输电缆。这种电缆在其轴心线上有一个固 定中心导体，其外围是一个管状同心导体( 通常可以是金属丝编织网、金属箔或者两者 并用) ，管状导体与中心导体是同心的，并且两者之间有绝缘材料隔离。整个同轴电缆 最外层是绝缘保护外套。对于有特殊要求的同轴电缆还要按要求进行铠装。 同轴电缆有较宽的带宽，可以用于传输各类数据、话音、视频信号，更可以传输多 媒体信息( 同时传输数据、话音、视频信号) 【1 1 1 - 13 1 。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 2 1 2 铜线电缆的传输性能 与所有其他介质一样，信号在铜线