有线接入网技术的发展.docVIP

有线接入网技术的发展宋铁成（东南大学）1概述随着通信网的飞跃发展，传统的用户环路已不能满足新技术新业务发展的需求，国际电联提出了接人网（Access Network）的概念。接入网是指连接本地交换机与用户端各种设备之间的网络系统，包括复用、交叉、传输和连接等功能，在通信网中所处的位置如图1所示，其中，用户设备可包括电话、传真、计算机和电视等。按传输媒质的不同，接入网可分成两大类：有线接入网和无线接入网。有线接人网又可分为三类：双绞线接入网、光纤接人网和混合光纤同轴电缆接入网。本文将分别介绍这三种典型的有线接入网，并对它们的性能进行比较。2双绞线接入网目前，世界上的接入网仍以双绞线为主，而且这种状况还将持续相当长的一段时间。如何利用经长期投资发展起来的双绞线接人网来满足用户对高速数据、视像业务日益增长的需求，已成为电信运营公司共同关注的问题。于是，基于ISDN技术发展起来的三种线路增容系统应运而生，它们是；线对增容（Pair gain）系统、高速数字用户环路（HDSL）系统和非对称数字用户环路（ADSL）系统。双绞线接人网示意图如图2所示。21线对增容系统线对增容系统可用于扩大双绞线接入网的传输容量，它可在一对双绞线上提供全双工2BD信道。如果采用ADPCM技术后，则可传送4路电话信号。它适用于住宅或小型企事业单位缓解线路紧张，延缓敷设光缆或新增敷设电缆的时间。22高速数字用户环路（HDSL）系统HDSL系统是在大规模集成电路的基础上，在2或3对普通双绞线上，利用2BIQ或无载波调幅调相（CAP）等编码技术、高速自适应数字信号处理器来均衡全部频段上的线路损耗，借助于每对线上的回波消除器和混合线圈设备，消除杂音及串话，将2或3对全双工双绞线并用而提供2Mbs速率的数字连接。HDSL系统既可以为用户提供30BD、2Mbs租用线业务；也可以用来传30路话音，用于普通电话的扩容。在0406mm线路上，无中继传输距离可达45公里，符合用户与交换局间距的大多数情况。该系统适用于企事业单位用户，还可用于连接无线移动通信的基站与交换机。23非对称数字用户环路（ADSL）系统ADSL系统的上、下行传输速率不等，即上、下行信道不对称，其上行速率达。576kb/s，下行速率可达1562Mb/s。除了提供普通电话业务外，还可向用户单向提供约6Mb/s速率的业务，恰好符合数据通信和图像通信的固有的不对称性，可传送一套符合高清晰度电视要求的信号或四套录像机质量的信号，这就较好地满足了普通住宅用户近期内的业务需求。 ADSL标准已于94年被通过，目前，已在世界上许多地方进行现场试验，其结果也比较乐观。3光纤接人网光纤接人网（OAN）就是采用光纤传输技术的接入网，泛指本地交换机或远端模块与用户之间采用光纤通庸或部分采用光纤通信的系统，其可以提供双向均为155Mbs的信号信道，示意图如图3所示，其中，光线路终端（OLT）的作用是为光纤接入网提供网络侧与本地交换机之间的接口，并经一个或多个光配线网与用户侧的光网络单元通信，管理来自光网络单元的信令和监控信息，在物理上可以是独立设备，也可以与其他功能集成在一个设备里。而光网络单元（ONU）的作用是为光纤接人网提供直接的或远端的用户侧接民处于光配线网的用户侧。由于光网络单元的网络侧是光接口而用户侧是电接口，因此光网络单元需要有光电和电光转换功能，还要完成对语音信号的数模和模数转换、复用、信令处理和维护管理功能。根据光纤向用户延伸的距离，即ONU所处的位置，光纤接入网又有多种应用形式，其中，最主要的三种是光纤到路边（FTTC）、光纤到大楼（FTTB）和光纤到家（FTTH），其示意图如图4所示。31光纤到路边（FTTC）在FTTC结构中，ONU设置在路边，从ONU出来用双绞线传送普通电话业务，用同轴电缆传送宽带图像业务。其用户主要为居民住宅用户和小企事业单位用户，每个ONU的经济用户数为832个。32光纤到大楼（FTTB）FTTB可以看作是FTTC的一种类型，不同之处在于将ONU设置在大楼内的配线箱处，再经多对双绞线将业务分送给各个用户。 FTTB的光纤化程度比FTTC更进步，更适应高密度用户区，也更接近于长远发展目标。33光纤到家（FTTH）在原来的FTTC结构中，如果将设置在路边的ONU换成无源分路器，然后将ONU移至用户家即FTTH结构，直接为家庭提供各种综合宽带业务。其具有频带宽、容量大、信号质量好和可靠性高等优点，被认为是接入网的发展方向。由于许多原因，尚不能大规模实现FTTH。如果将ONU移至大企事业单位的用户端设备处并提供一定范围的灵活业务，则可类似地构成光纤到办公室（FTTO）结构。4混合光纤同轴电缆接人网混合光纤同轴电缆（HFC）接入网是利用光纤将电话信号和多路有线电视信号传输到住宅区附近，再用同轴电缆分别传送到各用户，其示意图如图5所示，其中，光节点放在靠近用户的地方，可服务约500个住户，信号在光节点进行光电转换后，经同轴电缆送到网络接口单充（NIU）。NIU放在用户家中或附近，每个NIU服务一个家庭，其将信号分解成两个电话信号（或一个电话，一个话带数据信号）和一个视像信号送达用户设备。由于有线电视是模拟调制，而视频点播等为数字信号，所以新型的HFC设备可以同时传输模拟和数字视频信号。HFC具有860MHz的频谱，通常上行542MHz，用于传输数字化的语音和数据；下行信号频带为48或54860MHz，其中，600MHz以下分配给模拟有线电视，600860MHz用于传输约30路数字视频信号。相对于HFC，新近提出的交换式数字视频（SDV）是宽带的光纤到路边。数字视频信号由光纤以1Gbs的速率传输，到达远端的光网络单元后再以小于等于300米的双绞线传送51.85Mbs的异步传输模式（ATM）信号到用户。通常的做法是SDV双绞线再与模拟有线电视信号组合在一起经同轴电缆传送到用户。5三种有线接人网的比较HFC与FTTC在结构上有些类似，但下FTTC上能传数字信号，HFC既可传数字信号又可传模拟信号，而且以传模拟信号为主。另外， HFC的一个光节点可服务500户，而FTTC仅为832户。双绞线接入网投资低、建设周期短，主要是频带窄、质量差、传输距离短；光纤接入网与之相反，即频带宽、质量好、传输距离远，但成本昂贵、建设周期长。 HFC正好处于两者之间，是综合考虑投资金额、带宽需求