（信号与信息处理专业论文）isp与宽带驻地网之间的接口技术.pdf

摘蜚 摘要 计算机互联嗣络发壤到现阶段，人们高速访同i n t e r n e t 资源的需求日益提 高，各种宽带接入技术朦出不穷。以太网技术也不再局限于局城网之内，逐渐步 入了霆带接入技术豹 亍烈。本文营先竣簧分缓了疆羲势存款多耪宽带接入技术， 并重点介绍了以太网技术、以太网的核心协议，以及将以太网技术应用于接入领 域存在豹主要闻蘧帮霹能的解壤方案。然后结合作者在瓷帮渡入瓣关矮瓣中静繇 发经验，提出了宽带以太网接入的物理接口解决方案，并对核心f p g a 芯片的 设计徼了比较详尽的叙述。 关键词：宽带接入，以太网，c s m n c d ，x d s l ，o a n ，h f c a b s t r a c t w i t ht h e d e v e l o p m e n t o f i n t e r c o n n e c t e d c o m p u t e rn e t w o r k ，u s e r s 。 r e q u i r e m e n t f o r a c c e s s i n g i n t e r n e tr e s o u r c e sa ta h i g hs p e e d i se v e r i n c r e a s i n g w h i c h l e a d st ot h ef l o u d s ho fa l lk i n d so fb r o a d b a n da c c e s s t e c h n o l o g i e s e 搬e m e tt e c h n o l o g y n o l o n g e rl i m i t sj t s e t ft ot h e f i e l do fl a na n d h a s j o i n e dt h ef a m i l yo fb r o a d s a n da c c e s s b e g i n n i n gw i t hab r i e fi n t r o d u c t i o n o ft h e c u r r e n t l yc o e x i s t i n gb r o a d b a n da c c e s st e c h n o l o g i e s ，t h i sp a p e r f o c u s e s o f ft h es t a t e m e n t so fe t h e r n e t ，t e c h n o l o g y ，t h ec o r ep r o t o c o l so fe t h e r n e t ，a n d t h em a i n p r o b l e m sa n df e a s i b l es o l u t i o n sf o ra p p l y i n ge t h e m e tt e c h n o l o g i e st o t h ef i e l do fa c c e s sn e t w o r k t h e nt h ea u t h o rp u t sf o r w a r da p h y s i c a li n t e r f a c e s o l u t i o no f ft h es i d eo fc u s t o mp r e m i s en e t w o r k ( c p n ) a n dm a k e saf a i r l y d e t a i l e dd e s c r i p t i o no ft h ed e s i g no fc o r ef p g a c h i p s ，i nc o m b i n a t i o nw i t h a u t h o r + sr e s e a r c ha n d d e v e l o p m e n te x p e r i e n c e si nt h ep r o j e c t so fb r o a d b a n d a c c e s sg a t e w a y ( b a g ) ， k e y w o r d ：b r o a d b a n da c c e s s ，e t h e r n e t ，c s m n c d ，x d s l ，o a n ，h f c 第l 贾 北京邮l u 大学坝一 ：毕业论文绪论 绪论 计算机互连网络发展到现阶段，使人类获取信息的能力得到了前所来有的提 嵩。对于普通i n t e r n e t 用户来讲，需要面对的问题是如何选择较好的横入方式 连接i n t e r n e t 服务提供囊( i s p ) ，从丽进入t n t e r n e t 这个信息资源摩：丽对 于i n t e r n e t 运营商来讲，最重要的事情之一是如何给广大用户提供廉价而高效 豹接入毅务，瀵足爨户麴套秘竣入嚣求。 随着各种技术的迅猛发展，人们已经不再满足传统的拨号接入方式，希望能 够商速缝访丽i n t e m t e 资源，在i n t e r n e t 接入技术方谣送行了诸多尝试帮荤 新，各种宽带接入技术层出不穷。从p s t n 电话拨号演进为x d s l 和c a b l e m o d e m 的褶互争霸，从镉线接入到光纤接入，从有线疆入到无线接入，通信方 式甚至从地面发展到了太空，l m d s 、m m d s 和卫星等无线接入技术群雄并起。 每一种技术均各有千秋，并各自发展、宪善和自成体系。我们不能简单地依靠巢 一弛技零，逸不痘该不热分辑撼蓉定另努一转接入技术。正当入 3 进行l 疑难兹分 析比较、权衡取舍的时候，以太网以其高带宽和稳定的性能出现在接入网市场， 数太溺逐会一懿蒺往缝延续它不效赘神活驾? 1 9 7 3 年，m e t c a l f e 博士在施乐实验室发明了以太网，从此以太网成为了最 重要的种弱域网组两技术，箕特点是荧活、篱擎、易于实现，长久黻泉，其它 技术一直难以取代其地位。近j l 年，由予i p 应用的迅速崛起，以太网技术的发 展也随之日新月异。从1 0 m 1 1 0 0 m 、到1 0 0 0 m 速率壁数量级提高，随着2 0 0 2 年6 月 2 曩1 0 g 以太阚标礁熬正式颁蠢，以太嬲技术的发展攀到了一个薪离 峰，其应用环境也从局域网向城域网、核心网发展。为1 0 g 以太网定义的广域 鼹p h y 9 稼漤，定义鼹接强速率为9 。5 8 4 6 4 g b p s ( 浃射鞠o c * 程载波，翼泰 s o n e t 负载能力) ，已经蕴含着以太网从局域向广域发展的大趋势。1 0 g 以太 嗣畜希鏊成为袋篱擎、袋茯速戳驳最高瞧徐院静静于瓣络技术，掰m 、1 0 0 0 m 以太网则成为接入网领域的一支重要力量。 宽带以太网接入方式虽然得到了人们的青睐，但是出于以太网最初定位是局 域网投术，因此在宽带犊入市场中，以太网技术鞠产品必然会瑟对一些耪豹闷题 和要求，例如：用户认i 芷、安全问题、服务质量的保证、地址管理等。这些问题 第_ v 蕊 北京i i i i ；f u 、学顺i 。毕业论文绪论 部将在以太网接入技术的发展过程中逐步解决并同趋完善。 本文作者针对驻她阕与i s p 之间鹣多季中接入技术进行了学习和硬究，并投 据当前的发展趋势，萤点研究了以太网接入方式，以太网百兆、千兆物理接口， 其基本互俸骧壤、存在懿闻题以及哥艉豹解决方案。在疆谂学习豹基破上，佟畿 还参加了基于以太网技术的宽带接入网关项目的研发和调试，提出了采用商用j 笆= 片解决千莼以太网接日的方案，并参与了核心f p g a 芯片的设计与调试。通过 实践，加深了对以太网接入技术的理解。 本文共分5 章，簿一章的主要内容分别怒： 第一章赍缨电售网络结构、1 s p 、宽豢驻圭| 魏鄹、接入网等基零概念； 第二章介绍目前存在的各种宽带接入技术，包括双绞线接入、光纤接入、光 终霞辘混合接入、无线装入等技零； 第三章概述以太网技术及其发展历史，描述了以太网核心协议c s m a ，c d 的基本原瑾，给出了 奠太两接入的网络结构蚕，并 美认 芷技术翻造整警遴技术梵 重点对以太网接入技术存在的问题进行了探讨； 第四章概豢介绍聱于以太黼技术的宽带接入网关产藩b a g ，并说萌了物避 接日的实现方窳； 第五章重点介绍作者参与研发核心g _ b a g 芯片时所作的工作。 第v 荑 北京邮电人学i ! i 。毕业论文第一章概述 第一章概述 1 1电信网络结构 按照传统的电信网络划分来看，电信网由核心网、接入网( a n a c c e s s n e t w o r k ) 和用户驻地网( c p n c u s t o mp r e m i s en e t w o r k ) 三大部分组成。 核心网和接入网属于公共电信网，c p n 为用户自有通信网，传统c p n 是单用户， 而现在c p n 也可以是住宅小区或写字楼。接入网的一侧是核心网，核心网主要 由各类业务网构成，另- - n 是用户驻地网。接入网起到承上启下的作用，通过接 入网将核心网的业务提供给用户。 c 文要奠 图1 - 1 电信网络结构示意图 核心业务网目前主要分语音网和数据网两大类。语音网通常指公共电话网 ( p s t n ) ，是一种典型的电路型网络。传统的数据通信网主要包括公用分组交 换网( p s p d n ) 、数字数据网( d d n ) 、帧中继网( f r ) 三种，这三种数据网 是通信网发展过程中的过渡性网络。d d n 是电路型网络，而p s p d n 和f r 是 分组型网络。现有的电信网的框架将从电路交换及其组网技术逐步转向以分组交 换特别是l p 为基础的新框架。宽带化和i p 化是核心网发展的趋势。 1 2i s p - 简介 i s p ( i n t e r n e ts e r v i c ep r o v i d e r ) 即为i n t e r n e t 服务提供商，它租用电信部 门的专线，2 4 小时联接互联网，为个人、组织和公司提供i n t e m e t 访问服务， 是用户与i n t e r n e t 之间的桥梁。国内著名的i s p 有：中国教育网和科学研究计 算机网( c e r n e t ) 、中国电信( 1 6 9 、1 6 3 ) 、中国金桥信息网( c h i n a g b n ) 等，另外在各地还有一些民间i s p 服务商。i s p 为客户提供多种访问i n t e r n e t 的方式，主要有拨号和专线两种方式。图1 2 以拨号接入为例给出了典型的i s p 应用框架： 第1 页 北京| | 1 | j i u 火学硕_ 。珞业论文第一章概进 管理驻秀辙 圈1 - 2p s t n 拨号接入群抉方案 对于拨号方式来说，用户端设备是传统的甯频调制解调器( m o d e m ) ，i s p 漩款接入设备楚拨号接入骚务爨。对予专线弱户寒说，用户溃设茜蘧接入方式麴 不同爨现多样性( 参见第二章) ，i s p 端的接入设备主舞是路由器。其提供的用 户侧按口主要琵括e 玎 、e 3 t 3 、d s 3 、逶翔串行蜀( 霹转换或x 。2 d 下e d c e 、 v 3 5d t e d c e 、r s 2 3 2d t e d c e ) 、以太网接口、f d d i 接口等，骨干网络 侧接口主要包括动态分组传输( d p t ) 环路接翻、a 下m 谈臼和s d h 分维( p o s ) 接口等网络接嗣。当然，由予i s p 的规模不同、在网络中所处的位鬣不同，w 以选用不同的路由器，提供静接口也不尽相同。 隧蓦i n t e m e t 一目| 乎里的大发聂，l p 技术改变了通信网的聪貌，撼戳了通铸 网的发展，i p 业务成了网络竞争的焦点。一方面推出了基于l p 技术的电子商务 等薮效务，贯方覆将l p 鼓零终必奄话、毒线毫筏等传统业务麴瑟瓣决方寨， 甚至于提出了“e v e r y t h i n g o v e ri p ”的1 3 号。传统的i s p ( i n t e r n e ts e r v i c e p r o v i d e r ) 逐渐被偷挨了概念，成了i ps e r v i c ep r o v i d e r ，随着大鳌静l p 鸯予瓣 的出现，i ps e r v i c ep r o v i d e r 也会逐渐的为人们熟悉。 1 3宽带驻地网简介 传统的用户驻地网( c p n ) 是这样定义的：c p n 蹩指用户终端至用户- 网络 接口之间疑龟含豹枫线设备( 递誊在一个建筑物内) ，由完成通信和羧制功能的 用户驻地布线系统组成，使用户终端可以灵活方便地接入接入网。传统c p n 是 单爱声，嚣凌在c p n 也霹戳是往宅奎送或写字楼。对予螽者嚣言，臻户驻缝瓣 的意义就在于把楼内和小区内的零散用户集中起来，把大量的小用户变成了一个 第2 页 北京t t i l i u 人学坝卜毕业论文第一章概述 大用户。在符合对外接口技术标准的前掩下，用户驻地网完全应该可以与公众电 信姆络互联，芳如其经警者提供掰户驻地鄹范豳以终豹殿务( 审话、长话、数据 业务等) 。 至予“宽蒂”兹壤念始终没有秘确豹定义，逶鬻谈为对予孳弼户网终，接入 速率大于等于2 m b s ，可以认为是宽带 对于写字楼或小区形式的驻地网络， 剃要褫糟户凝模秘应禳浠求丽定，霹瓣基于戳太弱技术静按入速率邋鬻骞 1 0 m b s 、1 0 0 m b s 和1 0 0 0 m b s 。当然随着技术的发展，宽带的定义还会不断 变化。 l 。4i s p 冬宽带驻壹l 童丽之阉豹接疆 。4 。 传统懿接入翳概念 。接入弼定义 在i n t e r n e t 发展的初期，人们使用电话线通过拨号的方式与i s p 相连，那 时没有按入丽酶概念；随着入髑高速访润i n t e r n e t 需求靛提出，密现了各耱接 入技术，采用不同的接入介质、不同的拓扑形式，于是裔入提出了“接入网”的 概念。纂于传统电信网络的划分，i t u - t 在g 9 0 2 中给出了这样的定义：揍入 网是出般务节点接口( s n i ) 积蝴关用户潮络接口( u n i ) 之间的系列传送实 体( 诸如线路设施和传输设施) 所组成的为传送媳信业务提供所髓传送承载能力 靛系统，霹经q 3 接霜遴露懿鬟秘警毽。毽霹以这襻瑗瓣：核心婀是提供鳖务 的网络，用户是业务的使用者，接入网所起的作用是将核心网各类业务接口适配 帮综合，然螽承载在不阉静耪联分蒺上传送、分粥给蠲产。 幽i - 3 接入 埘的界定 第3 贳 i 京l l i | i 电凡学顺l 。毕业论文第章概谶 2 。羧盈 s n ( 渡务节点) 楚撬供接入戮各耪交换翻，或菲交换电信啦务韵弼元。s n i ( 业节点接阉) 是提供髑户接入烈s n 的接豳。u n i ( 鼹户网络臻目) 搬的憝 终端设萋冬应髑接入捺议麴网络终溃之灏的接疆，q 3 刘怒警璎搜强。蘧羲数字 化捩榱心瓣扩黢到瘸户接入，s n t 帮u n i 多撵化了，宅翻之阙懿健送实体瞧变 襻复杂了。u n i 鹣豢鍪缀多，l t 0 0 已经瓣定翡骞i s d n 斡t 接瞄稀b - i s d n 躲 t b 接强，实霹土翅蓊太豢使鬟懿还饔l o m b s 帮1 0 0 m b s 激太溺接鞠，馥及 1 0 0 0 m b s 联太掰鼯。隧饕l p 鞠褫鞭鼗务发展，路宙释、接入暇务器、视频服务 嚣等 蕈为s n 穗璐在龟缮网络，遮对s n i 可戳燕与交换照务稳耐鼢v 5 藏v b 5 类接口，也可以怒不同的接口。瑷有的练食类的接入网大多都露上述接口，运营 念她在选撵接强辩应主黉考虑冬戴务弱接鞠熬瓷滚裁怒率帮业务鹣灵矮竣入。 4 。2 赣兴豹l p 接入黼概念 l ，寇义 l p 嘲怒一种典型的计簿枫通信霹，翻英具鸯i po v e re v e r t h i n g 和器敞两络特 点，褥劐了许多运营公司豹青踩。竟繁纯和l p 他是孩心礴发袋静趋势，勰对又 是接入阏发展黪方向，髓卷i n t e m e t 的她务的爆炸式增长，现蠢黪嫩僖羽越来越 多缝袋熙l p 镶八，势 圭l 效艇出了l p 接入瓣熬壤忿。撮掇l p 接入嬲囊毫特稼憋，i t u 一下s g l 3 对l p 接入网弱定义、整爨、凌戆模型及荚接入方蕊熬分类郝锻了囊 义；l p 接入溺怒谯l p 潮声彝l 鼗务掇镶赣之蠲撬供瑟爨靛瓣l p 簸务静按入髓 力豹殛绺实诲豹实筏。鹜1 4 莛l p 接入溺傣系绥梅戆一个录弼： 繁4 熨 北京邮 u 入学硕士毕北论文第一章 1 2 c 述 i pc o r en e t w o r k 鏊1 堪沪接入鹈体系姥擒暴翻( 接翅t t u - ty 。2 3 1 ) 从图1 - 4 可以看出，l p 接入网与驻地网、i s p ( i ps e r v i c ep r o v i d e r ) 的接 日是r p 参考赢，r p 参考煮怒逻辑参考点，不一定与莱耱特定瓣络实凝豹兹壤 接口栩对应。i p 核心网即提供l p 业务的网络，可包含个或彩个i s p 。i p 接入 网需要提供l p 接入传送功琵、l p 接入功能和i p 接入鞘系统管瀵功戆。接入传送 功能怒与i p 业务无关的，l p 接入功能是指i s p 的动态选择、网络地址翻译、授 权认诞记帐等。 2 。与传统接入瓣概念豹区尉 从l p 接入网的定义来看，i p 接入网与g 9 0 2 定义的接入网有很多不同。 l p 接入网位于f p 核心嘲与驻地嗣之间，f p 接入瞒与驻地网和l p 核心网 之闯的接口是参考点r p ，丽不是传绫的用户网络接翻( u n i ) 和业务接点接口 ( s n i ) 。 g 9 0 2 定义豹接入瓣只套爱爱、交叉连接联传辕功耗，一般不会交换功熊酾 记费功能。而l p 接入网则包禽了交换或选路功能，还需要提供记费功能。因此 要求l p 揍入潮增加新鲍凌筢扩袋，魏多个i s p 豹动态选择、使溺p p p 动态分聚 1 p 地址、地址翻译( n a t ) 、授权接入( 如加密授权协议p a p 和p p p 询问握 手授权协议c h a p ) 、加密、计费帮r a d i u s ( 运稚授权投入用户渡务) 、服 务器的交互等。 第5 页 第一章概述 3 ，l p 接八网实现的多样性 l p 接入网幽于传输媒介和健输技术的多样性，因此支持各零申形式的接入，如 铜缆接入x d s l ；无线接入、卫星接入羊移动接入；p o n 、a p o n 、h f c 和其它 的光搂入：各种l a n 技术翅苏太网、快速以太网、予兆以太嘲接入等，其中基 于以太网技术的l p 接入方式已经成为热点。 f p 接入网蜀侧连接到核心网或者l p 城域阏，其数掇链路层可以采弼a t m 或 在a t m 层上承载其它协议，也可以直接采用以太网协议或者其它合适的数据镶 路层技术。采用a t m 便于壹接与核心网上的a t m 设备衔接，采用阻太网协议 则便予与l p 城域网上的核心爨出器擐接。l p 拨入网用户侧与髑户终端或用户驻 地网相连，其数据链路层协议多为p p p 协议或以太网协议。 综上所述，i s p 与宽带驻地网之间的接1 ：3 技术，从狭义的角度看，是指两者 之麟豹物理接嗣，可以定位在u n i 、s n i ( 或r g ) 点上；歇广义的建度讲，由 于各种不同的物理接阴上承载的协议不同，形成了多种多样的接入网系统，i s p 与宽带驻地网之间的接口可戬定位在镪括u n i 、s n i ( 或r g ) 在内静接入瞬体 系。 第6 萸 北京邮i _ | _ l 火学硕，k 毕业论文 第二晕各种宽带接入技术 第二章各种宽带接入技术 2 ，双绫线攘入技术蠢蠡s l 抟统铟线接入技术，速搴已达5 6 k b i t s ( 通信一方应为数字线路接入) ， 根掘仙农( s h a n n o n ) 公式可知这已接近信邋容量极限，但这种速率还远远不能 潢是孀户对宽繁整务的需求。在这秽情况下，x d s l 搜术应逶器生，势得到了备 电信公司的大力支持。x d s l ( d i g i t a ls u b s c r i b e rl i n e 数字用户环路) 技术是基 于蔷遴电话线的宽露按入技术，它褒镧线上采用颓分方式莛送数舞帮语音蔷警， 数据信号并不通过电话交换机设备，减轻了电话交换机的负载；不要求对数字数 据进行模拟转换，壹接在线臻上传输数字信号，突破了传统拨号上礴翡速率骚涮： 并且不需要拨号，一羹在线，羁于专线上网方式。x d s l 中的“x ”代表了各种 数字用户环躇技术，包括a d s l ( a ：a s y m m e t r i c ) 、h d s l ( h ：h i g h8 诗r a t e ) 煮s d s l ( s ：s i n g l el i n e ) 等等。a d s l 愚冒蓠最令入关渡豹宽带接入技术， 也是本节介绍的重点。 g d 鹾下m o d e m 釉g 。l i t em o d e m 蔻鼹释应嗣姥较广泛的a d s l 弼户端 设备，g d m t 是全速率的a d s l 标准，支持8 m b p s 1 5 m b p s 的高速下行，上行 速零，僵是癸隶用户端安装p o t s 羚瓷器，魄较复杂嚣徐搭籀赛；g “t em o d e m 速率较低，下行，上衿速率为1 5 m b p s l 5 1 2 k b p s ，但省去了复激的p o t s 分离嚣， 成本较低虽便于安装，适甬予普透家庭焉户。 2 。 a d s l 系统模型 a d s l 怒耪；# 对称豹数字用户善l ；路，即髑户线的上行逮攀和下行速率不同， 从局端至用户端的下行( d o w n s t r e a m ) 和用户端至局端的上行( u p s t r e a m ) 的 蠡踵传输设计毙力分剿是4xe 1 ( 一般为8 吨m 帮6 4 0 k b s ，鸯效传输距离 在3 5 公飘范围以内；a d s l 采用先进的数譬载波调制方式：离散多膏频( d m t ) 或曼载波德瓣调褪( c a p ) 技本，键赢鼗据传送通道懿容爨；通过对不藏静选 务和上下行信号采用频分复塌方式，用户在使用数据服务的间时，不会影响j e 常 的模拟屯话娩务。瓷a n s it i 4 1 3 标准中婉定的a d s l 蕊输系统使用了赢达 第7 页 北京l l l | j l b 火学坝：卜毕业论文 第一二常备种宽带接入技术 1 ，1 m h z 的通信频率，而有的a d s l 系统所使用的通信频率甚至高达1 5 m h z ； 同时还其备灵活的线路条件e l 遥应能力，能够囊动调整以满足系统对传输质量的 要求。闰2 1 给出了金速率a d s l 系统的简化参考模型。 幽2 1全速率a d s l 系统的参考模溅 图2 1 中的a t u c ( a d s l c e n t r a l ) 指a d s l 两端模块，a t u r ( a d s l - r e m o t e ) t 用户端设备。通常情况下，多个a d s l 局端模块a t u c 集 成在d s l a m ( d i g i t a l s u b s c r i b e rl i n ea c c e s sm u l t i p l e x e r ) 设备中豹一块线路 卡内，来自不嗣线路卡豹用户数据滚嫩经d s l a m 复用百形成上行数据链路， 并由d s l a m 来提供上联至i s p 所需的网络数据接口。每个a t u c 对应的局 端s p l i t t e r 遂常也霹以集成在d s l a m 设备中，霉幽局端集成的s p l i t t e r 缎提 供一个通向话音交换机的市话电缆接口。用户端话音数据分离器通常为单独分 立的设备，函它提供面向用户室内话机和设备的线麓接口。 局端设备由d s l a m 接入平台、d s l 局端卡、谮音分离器和i p c ( 数据汇 聚设备，为d s l 接入系统提供不同的广域网接口，鲡a t m 、帧中继、t i e 1 镣) 等组成；用户端设备通常出分离器和a t u c ( a d s lm o d e m ) 组成。 2 1 2a d s l 线路码型技术 a d s l 使用了先进的数字信号处理技术，0 m t ( d i s c r e t em u l t i t o n e ) 线路编 鹞裁建一令捌子。d m 了线路编码豹愚想是划分2 5 6 个子镕道，每个信道占用 4 k h z 带宽，彼此间加以隔离保护，独立运作。各个倍道都采用q a m 调制，调 制效率由转m t 楼箍各个子信逶豹信噪毙决定。d m 了调制能力范溺为 0 - 15 b i t s h z 。在中间频率予信道，由于s n r 和衰减性能优良，一般调制能力 均大于1 0 b i t s l h z ，雨在低频、高频戴噪声大的子信邋d m l - 技术胃根据信遴性 能岛适应地将调制能力降为4 b i t s h z 或更低。当线路质量很差或串扰严重时， 撼8 页 f 一薛阿 ：i t 京邮i b 人学f ! 士毕业论文 第二章各种掘带接入披术 调制能力的自动调整性能显得尤为重粥。与c a p 谪制方式融较，d m t 是频率 蠛技术，每个予信道灏宽较蜜，毽元落铡靖鹅相对较长，这注定了d m t 豹抗 脉冲干扰能力较强；而c a p q a m 是时间域技术，其实现基于码元在时间上的 快速变化，霉个鹤元持续露嬲缀短，翅带宽却狠宽。楚予上述原固，d m t 残为 a n s i 、i t u 等组织共同推荐的a d s l 标准，在a d s l 设备中得到了广泛使用。 “r 、 、 _ 嘉 1 6 母 辩粕瞄a m掰0 矗m啦辨辩自4 驰酣 坤。a 砒 0 雕k 平惦逢 l f f 妇 l 聃j i r 翟2 - 2d m t 髑捌方式静予信道划倍 2 ，1 。3a d s l 接入技术 作为一种物理层的技术，a d s l 鬻想得到广泛的威用，必颂承载嵩层协议求 实现接入功髓。献技零发襄角度番，a d s l 与a t m 、i p 技术躲舀益融合已缝 使a d s l 成为最重糕的一种d s li n t e r n e t 搂入技术。目前a d s l 用户接入系 统竣簧的随络传送模式主要窍两释；帮是a t m 蕊送模式，一穗是l p 转送模 式。 1 a t mo v e r a d s l 模式 壤据承载煞上层协议不弱，l p 照蛙资瓣分配方式兹不煎，以及鬻户终端设 备接口的不同，有桥接接入方式( r f c l 4 8 3 ) 、i po v e r a t m 方式( r f c l 5 7 7 ) 、 p p po v e ra t m 按入方式( r f c 2 3 6 4 ) 、p p p o e 潦入方式( r f c 2 5 1 6 ) 。下 嚣以i po v e ra t m 接入方式为例介熠a t mo v e ra d s l 模戏的基本原理。 采用i po v e ra t m 按入技术，用户侧的终端设备通常是价格眈较昂赛的 a t m 2 5 璃卡t 由终端上载a t m 2 5 网卡究成对上燕 p 镪的整个封装处理过 程，最终形成a t m 信元流传送蕊a d s lm o d e m 。因此在这种接入方式中 第9 贾 北京邮也人学颂二b 毕业论文第二章各种宽带接入技术 a e ) s lm o d e m 仅仅作为a t m 传输的个端点。同时由于a d s lm o d e m 内部 没存盯m 交叉连接懿功能，如不镬瘸附加的a t m 设备将无法实现终端用户 的同时接入；但是，可以利用终端a t m 2 5 网卡的a t m 特性来实现些以太 网卡无法实瑗的功艇，可以实现高质鼙的宽鬻视频点播应用。下图是t po v e r a t m 接入的结构图。 豳2 - 3a d s l 的i po v e r a t m 接入方式 2 i po v e ra d 8 l 模式 蕊予l p 方式的a d s l 接入方案依据l p 地址豹分配方式可分为固定l p 方式和动态l p 两种解决方案。固定i p 方式不适用于当前公网l p 地址紧缺的 现状，匾此这担介缮动态l p 羧入方式。所谓动态l p 方式是溺户通逡虚拟拨号 技术动态获得l p 地址来开展上网业务。该技术采用的核心协议是p p p o e ，以 太网上的客户杌发超p p p o e 连接，由局方挺供盼位于骨干阏边缘瑟的宽带谈 入服务器终结p p p o e 连接。基于p p p o e 的宽豢接入服务器可对这些逻辑 p p p 连接分别进行管理，可对用户上网业务分别进行时长和流璧的统计并提供 各穆诗费方式所需要豹信息。关于p p p o e 避程的谨细说明请参见第三章。网 络连接图如下所示： 蹿2 4a d s l 的动态l p 方式 a d s l 是目前众多d s l 技术中较为成熟的种，目前广州、深圳、上海、北 京、藏都等戆豹电信部门已宠后推出了a d s l 宽带接入服务，丽区域潍应用更楚 发展快速，但从技术角度看，a d s l 对宽带业务来说只能作为一种过渡性方法。 第1 0 页 北京14 1 1 1 i u j 、学硕士毕业论文第二二章各种宽带接入技术 2 2光纤接入技术 2 2 1 光纤接入网的定义与参考配鬣 光纤接入网( o p t i c a la c c e s sn e t w o r k ，o a n ) 藏楚采瘸光纾传输技术的接 入网，一般指端局( 包括交换机、数据节点和i n t e r n e t 网络设备) 与用户之间 全部采用光纤通信或部分采用光纤通信的系统。参照l t u - t 的接入网功能框絮 定义，光接入嬲的参考配置如豳2 5 翳示，图中英文缩写的含义鳃释如下： 0 l t ：( o p t i c a ll i n e t e r m i n a l ) 光线路终端，提供o a n 网络侧接口； o n u ：( o p t i c a l n e t w o r ku n i t ) 逡接o d n 、o d t ，矮以掇供o a n 弼户铡 接口，其主要功能是终结来自o d n 的光纤处理光信母并为用户提供业务接口； o d n ： ( 0 p t i c a ld i s t r i b u t i o nn e t w o r k ) 蠢分嚣溺络，宙纛潦光元 警缝戒； o d t ：光远程终端，由光有源设备组成； a f ：( a d a p t i o nf u n c t i o n ) 适配功能，为o n u 鞫用户设备提供邋配功鼹。 鬻2 - 5 毙袋a 秘参考嚣霉 根据o n u 的具体放置位鬣不同或者说根据光纤深入用户的程度不同，o a n 划分为霞稃基本的应粥类壅：先纤蓟鼹边( f t t c ) 、光纤到褛( f t 下8 ) 、光纤 到办公室( f t t 0 ) 秘光纡到家( f t t h ) 。其中f t t h 方式的接入网是一种最 理想的业务透明网络，是接入网长期发展的理想目标，但是程如今f t t h 技术 与设务并不成熟瓣攮溅下，爨内努的泡信运慧巍纷纷采用了f t t x 与其 氇接入 技术相结合的办法为用户提供接入服务，例如：f t t x + x d s l 、f t t x + h f c 、 f t t x + l a n 、f t t x + 茏线援寒等。 从系统配簧上o a n 可分为无源光网络( p o n ，p a s s i v eo p t i c a ln e t w o r k ) 第 页 北京l | | l ；i u 人学坝卜毕业论文第二章各种宽带接入技术 和有源光网络( a o n ，a c t i v eo p t i c a ln e t w o r k ) 。有源光网络又可分为穗子s d h 浆蠡0 n 霸蒸予p d h 鼹a o n * 无溪巍爨络毒三要有a p o n 鞭e p o n ，下委灏 节分别进行介绍。 2 2 2 无源光网络p o n p o n 主要慕薅秃瀑竞袭牵分配器( 藕合嚣) 章鍪蘩惑送至各灞户，先功率分 配器降低了光功率，因此比较适合短距离传输，当传输距离较长时需鼹采用光纤 放大嚣( e d f a ) 来蹭黼功率。在p o n 中，其o d n 都分全都盎无滚嚣舞蕴藏， 两不馁禽 王俺霄源节点。 p o n 的主要优势体现在：消除了户外的肖源设备，所有的信号麓瑾功能均 在交换撬帮爝户宅内没蘩完成。嚣虽选耪接入方式款魏麓投资小，大部分资金癸 推迟剿用户真征接入时才投入，因此这种结构可以经济地为餍家用户服务。 p o n 静复杂毽亵予痞号处蓬接零。在下行方窥上采薅辩分菱爰方式，静扶 局端接口单元发送的信号按时分复用依次送到各个用户单元，由于下行方向采用 的是广播方式，霞我簿个震声靛信息鬻簧蕊密才麓傈涯逶莹靛安全。程上孬方彝 上，从o n u 到o l t 的上行信号传输必须采用某种多址接入协议才嘈b 完成= 共 享传输通道荫患访阀，主要有时分多赫接入t d m a 籁负载波多址接入s c m a 等。l 下u j 挺准基予t d a 方式，傻也不摊除采用其他方式。 1 a p o n 接入 海了使藤产接入黼都分静p o n 辩核心鼹懿ar m 襁兼容，蠢现了稀新鹣接 入技术：a p o n 。a p o n 是攒采用异步传输摸技a t m 的p o n ，或者说在p o n 系统中实现a t m 储元的传输，代寝着光撩入两按术的发展趋势，i t u t 对 a p o n 熬秘瑷瑟、搭竣汇聚瑟狂莛输性麓等熬制定了详缨熬蠼莲。 l _ 一i 臻2 - 6a p o n 豹端绦甓搀 在下行方向，由a t m 变换机送= ； 乏的a t m 信元经比特传输系统( b t s ) 电 端1 2 页 北京i n l u 火学硕一i 毕业论文第二= h 辩各种懿带接八技术 子设备，从一种标准接r - i 转换成男一种b t s 的标准接口，并糯上系统管理数据 嚣遴劐光逛转换器并发送到p o n 。在p o n 中对光功率避行分配，即黠光蒸警 进行分路。在终端，倍号出光接收机枪出后，幽用户设备中的b t s 接入到a t m 复瑟睡￥菱藤器，然惹送至霸户设备中豹韭务接a 萃元。其中，a t m 复鬻，耱簧 用器可统计地复用语街、数据投其它信令信息。在上行方向，采用光时分多址接 入方式。焉户终漆发滋的话惑经a a l 适配残甜酗偿元格式，然器逮遵0 n u 竣装戏a p o n 帧格式，并农确定的时麦插入撮定的融隙，送达交换局。 2 。e p o n 按入 ：i 凌凡年，在接天麓按寒颥域，一嵇集合了代表来寨翳络融合趋势蕊 p 及无 源光刚络结构的e p o n ( e t h e m e t p a s s i v e o p t i c a ln e t w o r k ) 技术浮出水面，不 但被认为是下代网络体系雅构中全光接入嘲镁域的滠佳鳞决方案，还赢得了来 童全球敷设备测造齑、薹础慰络运黎囊、括准组织及辩酝貌梭灼广泛关注。 融p o n 的思想继承了以太网的核心遗传因子，将以太网最核心、蔽本质的部 分稷蝥下塞，并添热上多装搂入零远距囊羚遴煞残分。漂交辍太憝熬篱单本矮粒 广泛的芯片擞持，使得e p o n 产品在接入领域具备天然的成本优势；熟次，e p o n 产菇上、下褥露称 g 蛉豢宽，鑫大大蠢予霹蓠戆d s l 、h f c 、窄豢p o n 等接 入技术所能搬供的带宽，而鼠e p o n 还可以轻松实现带宽到t 0 g 的平滑升级， 这样的带宽容鬣完全可敬满足未来几十年内的甭户按入需求。 蝗e p o n 戆否寞燕实现大规模应用，仍将殛螨一些挑战。一是掭雄化，鸯标 准可依才能形成规模化生产，进一步降低成本，给运酱商在设备选择上也提供了 方镬；二是辩综舍鼗务熬支持，e p o n 霹以缀努建支持l p 盟务，毽燕e p o n 如 何支持传统的语音攘入、视频流接入、t d m 龇务以及如何保证l p 业务的q o s ， 这鍪避逶爨辩p o n 不蘸竞藩。 阉外已有多家公司推出了e p o n 产品。在国内，撼于千兆以太网的无源光网 络产燕，还处予磅茨越步酚段。嚣蘸，该菝术已列入十五“8 6 3 ”离耨技术磷究 计划中，羁橼是在2 0 0 3 年11 月底嚣研制宠成基于乎兆以太网的宽辩无源光网 络( e p o n ) 系统，形成具肖自主知识产权的e p o n 电路与先躇授术。同时， 孛潮鼷通夔舞动了鞋麓阚终实骏王程，蠹盔金瓣验涯曼p 0 强技术在接入网 应用环境中的先进能与可行性，为下代全光接入网络的建设提供全新的策略。 鞲1 3 页 第二章备种宽带接入披术 2 2 3 有源光网络a o n 蠢游光丽络翁届端设备窝焉户端莰备通过有源竞传徐设餐糖连，写p o n 稳 比，出于有源设备替代了无源设备，使传输距离和容爨大大增加，但满要机房、 供电、维护等额外开销。有源光网络可以分为蕊于s d h 的a o n 和鏊于p d h 熬a o n ，这爨分绍基予s d h 技术麴a o n 。 s d h 是种基于时分复用( t d m ) 的技术。s d h 帧结构采用了同步复用方 式藉爱溪静囊爝潦裁缝翰，霹使嵩速绩号一次庭接努矮窭低速支鼹饕号；叁骛复 双向环架构提供了完蛰的自愈保护能力；帧结构中包含丰富的管理开销字节，大 大臻强了薅终涤作、维护释管理( o a m ) 囊畿；两盛，s d h 各耱速率接嚣者# 蠢 标准，保证了嚣供应巍设备的妪通。 在接入网中采用s d h 技术的最新发震燕对 p 娩务的焱持。遮稀新型静 s d h 浚冬其餐敞n 搂弱，擦s d h 与低成零麴l a n 握缝会，提供灵活韵嚣 宽，解决了s d h 支髂接口及其净负荷能力与局域网接口不曛配的问题，主要谳 彝齑渡耀户秘公霹熏声，透鞠提供l a n 互迤鼗务羁t s p 接入，缀遭合嚣裁数 据业势高速发展的需撒。目前已有一姥厂家( 如朗讯) 开发出了这种设备。 2 3 先纤闻轴满合接入技术 光绎，藏瓣宅缆滠会( h f c ) 攘天技寒裁蹙殴琵毒熬c a t v 运终为基磴，采 用模拟频分复用技术，综合应用模拟和数字传输技术、射频搜术和计弊机技术所 产生的一释蠹带接入褥技术。 2 。3 。 毒线毫霰麓络结梅 光纾，同轴电缆混合系统魁目前有线电视袈统豹主樊模式。h f c 删络豹慕零 传输模式是以城市或透域有拽电视网的总前端为中，心的多前端传输模式。汇熊于 慈翦璇熬广搂邀裁嫠譬逶过毙发射掇转换戈先信号( 郄f _ j o 转换) 放总翦端输 出后，通过璧形或星一树型锚构的光纤网络传输到各小区光节点，各光节点的光 揍蚊撬将毅裂鹣蓬号还滠惫射频逸蔷号( 瑟o e 转挟) ，褥经霞鞍电缓努鬣爨 络，将信号传送给各黥各户的用户终端。由予有线电视网络的单向广播特性，簧 实现取商传瓣，需蘩对其避嚣改造，胃戬采躅窆阚势割法秘凝率分骞4 法。 第1 4 页 北京邮i u 大学硕士毕业论文 第二章各种宽带接入技术 髑2 一，确线趣税网络结箝葶意盈 空间分割滋是采用双电缆完成光节点以下倍号的上下行传输，成本太高，不 其备实际的可行性；茄一种空间分截法是采用有线电视网与螯通电话弼相结合， 通过裔线电视网传送下行信号，利用p s t n 网传送上行信号。这种方法由于要 跨越两种不同的网络，实现技术比较复杂。 频率分割法则是将电缆的工作频率进行分割，利用不同的频带实现上、下行 信号的传输，一般低频段用于上行信邀( 例如：5 4 2m h z ) ，高频段用于下 行信遂。上霉焙道是多用户莛攀信道，褥且采掰频率分割法导致上行臻道带宽蠢 限，因此要选用适当的多路复用技术和带宽利用率比较高的调制方式。目前使用 的上行多路复愆技术芍：对分多址( t d m a ) 、码分多址( c d m a ) 霹频分多蠊 ( f d m a ) ；调制方式有：q p s k 、6 4 。q a m 等。 2 3 2c a b l em o d e m 接入系统 c a b l em o d e m 蹩一种通过有线毫视h f c 网络蜜现高速数据接入的设备， 通常将使用c a b l em o d e m 的h f c 接入网络称为c a b l em o d e m 接入系统。 该系统通常豳前端系统、具有双向功能的c a t v 传输网和用户端设备c a b l e m o d e m 三帮分构成。c a b l em o d e m 至少有鞭个接翻，一端与有线墩规端口相 连，端与计算机相连，最常见的接口方式是以太网1 0 b a s e - t 接e l 。c a b l e m o d e m 一般采用 # 黠称方式，上行遴道占爱带宽小予2 m h z ，下行遴道占餍带 宽6 m h z ，与i n t e m e t 的非对称应用方式相对应。 圈2 - 8 双向c a b l em o d e m 接入系统框倒 第1 5 页 北衷邮i i z 大学顺i 毕业沦义 第二章备种宽带接入技术 c m t s 是c a b l em o d e mt e r m i n a t i o ns y s t e m 的简称，是c a b l em o d e m 鞠前端设备，负责管理控制c a b l em o d e m 设备。采用t o b a s e t 、1 0 0 b a s e 下 等接1 3 通过交换型h u b 与外界设备相连，通过路出器与i s p 连接，或者直接 适到本地服务器，享受本地服务。c m t s 属于局端设备。 2 3 3c a b l em o d e m 标准与协议 耳翦c a b l em o d e m 没有统一的标准，致力于这方丽工作的缌织有：北美的 i e e e8 0 2 1 4 工作组、m c n s ( m u l t i m e d i ac a b l en e t w o r ks y s t e