建筑物信息设施系统：第5章 通信接入网系统

1、 第五章通信接入网第五章通信接入网及接入技术随着信息时代的到来，人们对电信和网络业务的要求越来越高，作为信息高速公路最后一公里的通信接入网，高带宽、高速率、数字化、综合化成为技术关键。接入网将把一个个独立的智能建筑或智能小区与浩瀚的信息大洋连接起来，构成数字城市、数字国家，乃至数字地球。本章将介绍接入网的基本概念和基本功能、接入网主要接口和几种主要的在智能建筑中应用的宽带接入技术。5.1接入网的基本概念接入网（AN，Access Network）是上世纪后期提出的一种新的网络概念，并由国际电信联盟（ ITU-T， InternationalTelecommunicationUnion-Tele

2、communication Standardization Section）G.902标准作了定义和功能界定。按电信行业当前的提法，一个通信网的体系结构由三部分组成，即核心网、接入网和用户网，如图 5-1所示。核心网包括了中继网（本市内）和长途网（城市间）以及各种业务节点机（如局用数字程控交换机、核心路由器、专业服务器等）。核心网和接入网通常归属电信运营商管理和维护，用户网则归用户所有。因此接入网是连接核心网和用户网的纽带，通过它实现把核心网的业务提供给最终用户。用户驻地网用户驻接入网接入网核心网地网中继网长途网图 5-1电信网络的基本构成按照国际电信联盟 ITU-T G902的定义，接入网为

3、本地交换机（LE，LocalExchange）与用户端设备（TE，Terminal Equipment）之间的一系列传输实体，其作用是综合考虑本地核心网和用户终端设备，通过有限的标准化接口将核心网的各项业务提供给用户。接入网的一端通过业务节点接口（SNI，Service Node Interface）与核心网中的业务节点相接，另一端通过用户网络接口（UNI，User Network Interface）与用户终端设备相连，并可经由 Q3接口服从电信网管系统的统一配置和管理。接入网在电信网中的位置和功能如图 5-2所示，其中，UNI为用户网络接口，1 第五章通信接入网SNI为业务节点接口；TE为

4、各种网络业务的终端设备，LE表示本地交换局，ET为各种交换设备。LEANUNISNIPSTN TEPSDN TEISDN TEB-ISDN TELL TEETET复用数字交叉复用数字交叉传输系统本地交换接口ETET用户侧业务侧图 5-2接入网在整个通信网中的位置和功能图 5-2中，PSTN（Public Switched Telephone Network）为公共电话交换网络，ISDN（Integrated Service Digital Network）为综合业务数字网，B-ISDN（BroadbandISDN）为宽带综合业务数据网，PSDN（Public Switched Data Net

5、work）为公共交换数据网， LL（Leased Line）为租用线。业务节点是提供业务的实体，可提供规定业务的业务节点有本地交换机、租用线业务节点或特定配置的点播电视、广播电视业务节点、Internet宽带路由器等。SNI是接入网和业务节点之间的接口，可分为支持单一接入的 SNI和综合接入的 SNI。接入网与用户间的 UNI接口能够支持目前网络所能够提供的各种接入类型和业务。接入网的特征为：对于所接入的业务提供承载能力，实现业务的透明传送。接入网对用户信令是透明的。接入网的引入不应限制现有的各种接入类型和业务，应通过有限的标准化接口与业务节点相连。接入网有独立于业务节点的网络管理系统，该系统

6、通过标准化的接口连接 TMN（Telecommunications ManagementNetwork）。TMN属于网络管理的范畴，其作用和功能可参阅本书第 3章的网络管理一节。TMN实施对接入网的操作、维护和管理。5.2 接入网的接口技术5.2.1接入网接口分类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2 第五章通信接入网管理接口 Q3，如图 5-3所示。电信管理网Q3 Q3 用户网络接口业务节点接口UNISNI用户终端或接入网业务节点专网(驻地网)图 5-3接入网接口分类1用户网络接口（UNI）用户网络接口（UNI）是用户与接入网的接口，主要有传统的模拟电话

7、Z接口、ISDN基本速率接口（2B+D）、ISDN基群速率接口（30B+D）、ATM接口、E1接口、以太网接口以及其他接口。用户终端可以是计算机、普通电话机或其他电信终端设备（TE）。2业务节点接口（SNI）SNI是接入网和业务节点（SN）之间的接口，可分为支持单一接入的 SNI和综合接入的 SNI。目前支持单一接入的 SNI主要有模拟 Z接口和数字 V接口两大类，其中 Z接口对应于 UNI的模拟 2线音频接口，可提供模拟电话业务或模拟租用线业务；数字 V接口主要包括 ITU-T定义的 V1V4接口和 V5.X接口，其中 V1、V3和 V4接口是支持单一业务接入的接口，可用于窄带综合业务数据网

8、（N-ISDN），V2接口是支持多业务接入的接口，支持 PCM一次群（E1）或二次群（E2）的传输标准，为接入设备提供多种数字通信业务。V5.X接口是为了适应接入网内多种传输介质、多种接入配置和多种类业务需求而提出的，是综合业务类接口。V5.X接口有 V5.1、V5.2、VB5.1和 VB5.2等几种形式，其中 VB5.X是支持宽带综合接入的接口。3维护管理接口（Q3）Q3接口是管理网与通信网各部分的标准化接口。接入网作为通信网的一部分，也应通过 Q3接口和管理网相连，便于管理网实施管理功能。通过 Q3接口，管理网可实施对接入网的运行、管理、维护和指配功能（Provisioning），其中对接

9、入网来说，比较重要的是指配功能，如电话网的中继线路配置、信令配置，移动网的载频配置、扇区配置，Internet的路由配置、带宽配置等等。3 第五章通信接入网5.2.2 V5接口1V5接口概述20世纪 90年代初，随着通信网的数字化，业务的综合化，以及光纤和数字用户传输系统大量引入，要求 LE提供数字用户接入的能力。在不同的配置下，接入网有不同的接口类型。接入网业务侧的业务节点接口（SNI）将各种用户业务与交换机连接。数字业务的发展要求终端设备至本地交换机之间应是透明的数字连接，这就要求交换机提供数字用户接入能力，为此开发了交换机用户侧的数字接口，统称为 V5接口，如图 5-4所示。它是本地数字

10、交换机（LE）和接入网（AN）之间开放的、标准的数字接口，属于业务节点接口（SNI），采用了 No.7信令技术。根据速率的不同，V5接口可分为 V5.1和 V5.2接口。V5.1接口是指使用单个 2.048Mbit/s链路、固定分配时隙，对应的 AN不具有集线功能，用于小规模的 AN连接，没有通信通路保护功能。V5.2接口是指按需使用 116个 2.048Mbit/s链路、动态分配时隙、具有集线和通信通路保护功能的标准化接口，用于中、大规模的 AN连接。系统终端V5 接口ISDN终端LE 接入网传输链路数据终端电话终端图 5-4 V5接口示意图2V5接入V5接入是指接入网设备通过 V5接口与交

11、换机对接，一个 AN设备可以具有一个或多个 V5接口，能够连接到一个或多个 LE上。用户端口：是指在 AN中实现 V5接入的物理端口，用来提供朝向用户的相关接口功能。用户端口和用户是一一对应的。V5接口支持的业务见表 5-1。表 5-1 V5接口支持的业务业务名称V5.1接口V5.2接口4 第五章通信接入网PSTNPABXISDN-BRA（2B+D）ISDN-PRA（30B+D）半永久性租用线业务永久线路（PL）业务3V5接口的选用原则数据租用线业务比较密集的用户地区，由于数据租用业务不需要集线，可采用 V5.1接口；对于全模拟电话业务的情况，不必采用 V5接口，可以使用现有的远端模块，但从长

12、远的角度看，应使用 V5接口。用户业务密度比较高的地区，倾向于采用 V5.2的接口，发挥其集线功能；对于用户业务密度低的地区，则倾向于采用 V5.1接口。对于光纤同轴混合网 HFC接入设备和无线本地环路 WLL倾向于采用 V5.2接口。4V5接口的意义标准接口促进接入网的迅速发展。由于 V5接口是统一和开放的，不同厂家的交换设备和接入设备可以任意互联，有利于在平等的基础上公平竞争，使网络运营商能够选择最优的系统设备组织接入网。使接入网的配置灵活、提供快捷便利的综合业务。采用 V5接口，可依照网络需要选择接入网中的传输介质，灵活配置和组织接入网；可提供话音、数据和专线等业务，使接入网提供业务的能

13、力向综合性方向发展；标准化的接口使得接入网在支持业务的能力和灵活性方面，超过现有的用户交换机和远端模块。能够有效降低系统成本。接入网设备的大量生产和应用，降低了产品的成本；接入网设备较强的环境适应能力能够降低机房建设等工程费用；由于 V5接口接入网把数字通道延伸到用户附近，便于各种业务的接入，降低了用户线成本；而且在经济地提供各类业务的同时，还降低了运营维护成本。增强接入网的网管能力，提高服务质量。V5接口系统提供的全面的监控和管理功能，使接入网的维护、管理和控制变得有效和便捷，从而也有利于提供服务质量。5.2.3 Q3接口Q3接口是 ITU规定的电信管理网（Telecommunication

14、s ManagementNetwork，TMN）网络管理体系中的一部分。在 TMN网络体系结构中，共有四5 第五章通信接入网种接口，即 Qx，Q3，X，F。其中 Q3接口是连接操作系统（OS）与其他实体的接口。这些实体可以是操作系统（OS）、网元（NE）、协调设备（MD）、Q适配器（QA）等。Q3接口不是一个单一的通信接口，而是一个跨越了整个 OSI七层模型的协议的集合。它接口包括两方面的内容，一是跨越 Q3接口的管理信息模型（MIM），二是 Q3接口的通信协议栈。接入网作为电信网络的一个组成部分，服从于 TMN的统一管理。管理的功能领域包括性能管理、配置管理、故障管理、安全管理和账户管理五个

15、方面。尽管接入网中的设备来源于不同的设备制造商，只要遵循 Q3接口规范，可以统一管理，提高网络的管理效率，降低运营成本。5.3 接入网分类根据传输介质的不同，接入网可以分为有线接入网和无线接入网。有线接入网目前通常又可分为光纤接入网、双绞线接入网和光纤同轴混合接入网三种方式。无线接入网可分为微波接入网、卫星接入网、蜂窝接入网等。5.3.1光纤接入网光纤接入网是指接入网中传输媒介为光纤的接入网。光纤接入网从技术上可分为两大类：有源光网络（Active Optical Network，AON）和无源光网络（PassiveOptical Network，PON）。有源光网络又可分为基于 SDH的 A

16、ON和基于 PDH的AON；无源光网络可分为窄带 PON和宽带 PON。由于光纤接入网使用的传输媒介是光纤，因此根据光纤深入用户群的程度，可将光纤接入网分为光纤到路边（FTTC，Fiber to the Curb）、光纤到大楼（FTTB，Fiber to the Building）、光纤到办公室（FTTO，Fiber to the Office）和光纤到户（FTTH，Fiber to the Home），它们统称为 FTTx。FTTx不是具体的接入技术，而是光纤在接入网中的推进程度或使用策略。1光纤接入网的基本概念光纤接入网（OAN，Optical Access Network）是目前电信网中

17、发展最为快速的接入网技术，是指用光纤作为主要的传输媒介，实现信息传送功能，通过光线路终端（OLT，Optical Line Terminal）与业务节点相连，通过光网络单元（ONU，Optical Network Unit）与用户相连。光纤接入网包括远端设备光网络单元和局端设备光线路终端，它们通过传输设备相连。由网络接口（V接口）到单个用户接口（T接口）之间的传输手段的总和称为光接入链路。图 5-5给出了光6 第五章通信接入网纤接入网功能参考配置图，其中 OLT为光线路终端、ODN为光分配网络、ONU为光网络单元、AF为适配功能。+Q3AN系统管理功能ONU业务功能OLTODNONUAFa参考

18、点T参考点V参考点SNIUNI图 5-5光纤接入网功能参考配置光纤接入系统的主要组成部分是 OLT和 ONU。OLT是为接入网提供与本地交换机之间的接口，并通过光传输与用户端的ONU通信，它将交换机的交换功能与用户接入完全隔开；光线路终端提供对自身和用户端的维护和监控，它可以直接与本地交换机一起放置在交换局端，也可以设置在远端。ONU的作用是为接入网提供用户侧的接口，它可以接入多种用户终端，如电话、计算机、电视等多媒体图像业务等，同时具有光电转换功能以及相应的维护和监控功能。其主要功能是终结来自 OLT的光纤，处理光信号并为多个小企业、事业用户和居民住户用户提供业务接口。ONU的网络端是光接口

19、，而其用户端是电接口，因此 ONU具有光/电的互转功能，还具有对话音的数/模互转功能。ONU通常放置在用户侧。ODN在 OLT与 ONU之间提供光传输手段，其主要功能是完成光信号功能的分配。ODN是基于 PON设备的 FTTH光缆网络。其作用是为 OLT和 ONU之间提供光传输通道。从功能上分，ODN从局端到用户端可分为馈线光缆子系统，配线光缆子系统，入户线光缆子系统和光纤终端子系统四个部分。AF为 ONU和用户设备提供适配功能。2光纤接入网的基本应用（1）光纤到路边（FTTC）在 FTTC结构中，ONU设置在路边的人孔或电线杆上的分线盒内，有时可设置在交接箱内，但通常为前者。此时从 ONU到

20、各个用户之间的部分仍为双绞线铜缆。若要传送宽带图像业务，则这一部分可能会需要同轴电缆。这样 FTTC将比传统的 DLC系统的光纤化程度更靠近用户，增加了更多的光缆共享部分，7 第五章通信接入网有人将之看作一种小型的数字环路载波（Digital Loop Carrier，DLC）系统。FTTC的结构为分支拓扑，即点到点或点到多点的树型结构。用户为居民住宅用户和小企事业用户。FTTC结构的主要特点可以总结如下：在 FTTC结构中引入线部分是用户专用的，现有铜缆设施仍能利用，因而可以推迟引入线部分（有时甚至配线部分，取决于 ONU位置）的光纤投资，具有较好的经济性；预先敷设了一条很靠近用户的潜在宽带

21、传输链路，一旦有宽带业务需要，可以很快地将光纤引至用户处，实现光纤到家的战略目标。同样，如果考虑到经济性需要也可以用同轴电缆将宽带业务提供给用户；由于其光纤化程度已十分靠近用户，因而可以较充分地享受光纤化所带来的一系列优点，诸如节省管道空间，易于维护，传输距离长，带宽大等。（2）光纤到楼（FTTB）FTTB也可以看作是 FTTC的一种变形，不同处在于将 ONU直接放到楼内（通常为居民住宅公寓或小企事业单位办公楼），再经多对双绞线，将业务分送给各个用户。FTTB是一种点到多点结构，通常不用于点到点结构。FTTB的光纤化程度比 FTTC更进一步，光纤已敷到楼，因而更适于高密度用户区，也更接近于长远

22、发展目标。预计会获得越来越广泛的应用，特别是那些新建工业区或居民楼以及与带宽传输系统共处一地的场合。（3）光纤到家（FTTH）或光纤到办公室（FTTO）在原来的 FTTC结构中，如果将设置在路边的 ONU换成无源光分路器，然后将 ONU移到用户家，即为 FTTH结构。如果将 ONU放在大型企事业用户（公司、大学、研究所、政府机关等等）终端设备处，并能提供一定范围的灵活的业务，则构成所谓的光纤到办公室（FTTO）结构。由于大型企事业单位所需业务量大，因而 FTTO结构在经济上比较容易成功，发展很快。考虑到 FTTO也是一种纯光纤连接网络，因而可以归入与 FTTH一类的结构。然而，由于两者的应用场

23、合不同，结构特点也不同。FTTO主要用于大型企事业用户，业务量需求大，因而在结构上适于点到点或环形结构。而 FTTH用于居民住宅用户，业务量需求很小，因而经济的结构必须是点到多点方式。FTTx主要特点是由于整个接入网是全透明光网络，因而对传输制式（例如PDH或 SDH，数字或模拟等）、带宽、波长和传输技术没有任何限制，适于引入新业务，是一种最理想的业务透明网络，是接入网发展的长远目标。由于本地交换机与用户之间无任何有源电子设备，ONU安装在住户处，因而环境条件大为改善，可以采用低成本元器件。同时，ONU可以本地供电，不仅供电成本降低，而且故障率也大大减少。最后，维护安装测试工作也得以简化，维护

24、成本可以降8 第五章通信接入网低，是网络运营者长期以来一直追求的理想网络目标。由于只有当光纤直接通达住户，每个用户才真正有了名符其实的带宽链路，BISDN的实现才有了最终的保证，采用各种 WDM（Wavelength division multiplexing，波分复用）或 FDM（Frequency division multiplexing，频分复用）技术，真正发掘光纤巨大潜在带宽的工作才有可能。3光纤接入网传输技术传输技术主要完成连接 OLT和 ONU的功能，其连接方式可以分为点到点方式，也可以为点到多点方式。至于反向的用户接入方式也可以有多种，主要有时分多址接入（TDMA，Time D

25、ivision Multiple Access）和副载波多址接入（SCMA，Sub-carrier Multiple Access）两种。TDMA方式是指将反向传输分为若干时隙，每个时隙安排一个 ONU，以分组的方式向 OLT发送分组信息，各 ONU按 OLT规定的顺序依次发送，要求 OLT连接的各 ONU严格定时。SCMA采用模拟调制技术，将各个 ONU的上行信号分别用不同的调制频率调制到不同的射频段（副载波），然后再分别调制各 ONU的激光器（LD），最后耦合到一根光纤送达 OLT，在 OLT端经光电探测器转换为电信号，通过不同的滤波器和鉴相器分别得到个ONU的上行信号。目前的 ITU-T

26、标准是以 TDMA方式为基础的，但不排除其他接入方式。CE4有源光网络（AON）有源光纤网络的局端设备（CE）和远端设备（RE）通过有源光传输设备相连，传输技术是骨干网中已大量采用的 SDH和 PDH技术，但以 SDH技术为主。远端设备主要完成业务的收集、接口适配、复用和传输功能。局端设备主要完成接口适配、复用和传输功能。此外，局端设备还向网元管理系统提供网管接口。在实际接入网建设中，有源光网络的拓扑结构通常是星型或环型，如图 5-6所示。中心局OLTCE ONU 用户RE RE ONU RE 用户ONU ：光纤线路用户图 5-6环形有源光网络拓扑结构9 第五章通信接入网环型结构是指所有节点共

27、用一条光纤环链路，光纤链路首尾相接自成封闭回路的网络结构，属于点对多点配置，这种闭合的总线结构改进了网络的可靠性。环型结构的突出优点可实现自愈功能。缺点是连接性能差，因为也是共享传输介质，所以通常应用于较少用户的接入中，而且故障率较高，故障影响面广，只要光纤环一断，整个网络就中断了。星型结构的光纤接入中，各用户终端通过一个位于中央节点（设在端局内）具有控制和交换功能的星型耦合器进行信息交换。又分为有源单星型结构、有源双星型结构。有源单星型结构如图 5-7所示。该结构是 ONU与 OLT之间按点对点配置，即每一 ONU直接经一专用光链路与 OLT相连，中间没有光分路器。优点是用户之间互相独立，保

28、密性好，升级和扩容容易；缺点是成本太高。图 5-7单星形有源接入网结构双星型结构实际上就是一个树型结构，分两级，如图 5-8所示。它在 OLT和 ONU之间增加了一个有源节点。交换局与有源节点共用光纤，利用时分复用（TDM）或频分复用（FDM）传送较大容量的信息，到有源节点再换成较小容量的信息流，传输到用户。图 5-8双星形有源接入网结构双星型结构的优点是灵活性较强，中心局有源节点间共用光纤，光缆芯数较少，降低了费用。它的缺点是有源节点部分复杂，成本高，维护不方便。另外，如要引入宽带新业务，将系统升级，则需将所有光电设备都更换，或采用波分复用叠加的方案，操作比较困难。10 第五章通信接入网有源

29、光网络具有以下技术特点：（1）传输容量大，目前用在接入网的 SDH传输设备一般提供 155Mb/s或 622Mb/s的接口，有的甚至提供 2.5Gb/S的接口。将来只要有足够业务量需求，传输带宽还可以增加，光纤的传输带宽潜力相对接入网的需求而言几乎是无限的。（2）传输距离远，在不加中继设备的情况下，传输距离可达 7080公里。（3）用户信息隔离度好。有源光网络的网络拓扑结构无论是星形还是环形，从逻辑上看，用户信息的传输方式都是点到点方式。（4）技术成熟，无论是 SDH设备还是 PDH设备，均已在电信网中大量使用。（5）由于 SDH/PDH技术在骨干传输网中大量使用，有源光接入设备的成本已大大下

30、降，但在接入网中与其他接入技术相比，成本还是比较高。5宽带无源光网络（x-PON）无源光网络（Passive Optical Network, PON）是一种纯介质网络，在 OLT(光线路终端 )和 ONU(光网络单元 )之间的光分配网络 (ODN)没有任何有源电子设备，避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，提高了系统可靠性，同时节省了维护成本，是电信维护部门长期期待的技术。PON系统由光线路终端(OLT)、光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)和光分配网(ODN)组成，所谓“无源”，是指 ODN全部由无源光分路器和光纤等无源光器件组成，不包括任何有源节点。PO

31、N技术采用了点到多点拓扑结构，OLT发出的下行光信号通过一根光纤经由无源光分路器广播给各 ONU/ONT。不同的数据链路层技术和物理层 PON技术结合形成了不同的 PON技术，例如 ATM + PON形成了 APON，Ethernet + PON形成了 EPON，ATM/GEM + PON则形成了 GPON（Gigabit Capable PON），这是各种 PON技术之间的最大区别。PON技术具有以下几大优势：ODN由无源光器件组成，OLT和 ONU/ONT之间没有昂贵的有源电子设备，降低了设备受雷电损坏和辐射干扰的可能性；可以灵活地组成树形、星形、总线形等拓扑结构，典型拓扑结构为树形，各O

32、NU/ONT可共享 OLT和光分路器之间的光纤，节省了光纤铺设量；业务透明性较好，原则上可适用于任何制式和速率的信号；网络易于扩展，运营管理维护简单。宽带无源光网络主要有基于以太网的 EPON（Ethernet-PON）和基于千兆传输能力的 GPON。其中，EPON因特别适合 Internet业务，而且具有更宽的带宽、更低的价格和更广泛的承载业务而获得更多的采用。因此本书只对 EPON做介绍。EPON最重要的特点就是其无源点到多点式（P2MP）的单纤双向传输网络结构，其典型拓扑结构为树形。EPON系统由局侧的 OLT、用户侧的 ONU/ONT和光配线网 ODN（主要是无源光分路/合路器）组成，

33、为单纤双向系统，这一点11 第五章通信接入网与一般计算机光纤网络不同。其中，光分路 /合路器（Splitter）根据光的发送方向，将进来的光信号分路并分配到多条光纤上（下行），或是组合到一条光纤上（上行）。ONU/ONT主要完成业务的收集、接口适配、复用和传输功能； OLT主要完成接口适配、复用和传输功能。此外，OLT还向网元管理系统提供网管接口。在 OLT到 ONU的下行方向上，交换机发出的信号是广播式发给所有的用户；在上行方向上，各 ONU必须采用某种多址接入协议如时分多路访问 TDMA协议才能完成共享传输通道信息访问。EPON的基本网络结构如图 5-9所示。TDMA方式处理ONU发来的分

34、组1212用户 1ONU1ONU2123OLT用户 2无源光合路器33用户 3ONU3（a）上行方向广播方式送往特定 ONU的分组11223312ONU1用户 1123OLTONU2用户 2无源光分路器1233ONU3（b）下行方向图 5-9 EPON基本网络结构OLT放置在中心端局。它可以是一个交换机或路由器，提供终端设备的接入，能完成光/电转换、带宽分配、连接控制，并有实时监控、管理和维护功能。ONU位于用户侧，采用以太网协议，具有以太网第二、三层交换功能。OLT与 ONU之间通过无源光分路/合路器连接，除了终端设备，EPON中无需电器件，因此是无源的。EPON在单根光纤采用波分复用（WD

35、M）技术实现上、下行数据传输，上12 第五章通信接入网行使用 1310nm波长，下行使用 1550nm波长。EPON的上、下行传输速率均为1Gbps。在传输方式方面，下行方向 OLD将数据包以广播方式传输给所有的ONU，每个数据包带有目的地 ONU地址。当数据包到达 ONU后，由 ONU的MAC层（介质访问控制层）进行地址解析，提取出属于自己的数据包，丢弃其他的数据包。上行方向采用时分多址（TDMA）技术，多个 ONU的上行信息组成一个 TDM信息流传送到 OLT。EPON中较复杂的功能主要集中在 OLT中，而ONU的功能比较简单，因此用户端设备造价低。EPON具有如下技术特点：（1）EPON

36、网络拓扑结构是树形，双向传输采用单纤波分复用（WDM），下行广播、上行时分多址（TDMA）方式。（2）传输速率高，能够提供高达 1Gb/s的上/下行传输速率。（3）与现有以太网兼容。鉴于以太网的巨大市场占用率，应用开发、使用维护和升级换代具有优势。（4）系统成本相对低廉，维护简单，容易扩展，易于升级。（5）带宽分配灵活，且能向用户提供不同的 QoS（服务质量）。6窄带无源光网络 PON窄带无源光网络（ PON）只支持窄带业务，给用户提供的接入速率最大为2Mb/s；其线路速率一般在 20Mb/s到 50Mb/s之间；网络侧接口一般为 V5接口，用户侧接口为现有各种窄带业务接口；PON的突出优点是

37、消除了户外的有源设备，所有的处理功能均在交换机和用户宅内设备完成，减少了线路和外部设备的故障率，提高了系统的可靠性。它的传输距离比有源光纤接入系统的短，覆盖的范围较小，但它造价低，无需另设机房，维护容易，可以经济地为用户服务。7光纤接入技术的适用场合有源光接入技术适用带宽需求大、对通信保密性高的企事业单位的接入。它也可以用在接入网的馈线段和配线段，并与基于无线或铜线传输的其他接入技术混合使用。EPON既可以用来解决企事业用户的接入，也可以解决住宅用户的接入。有的运营商利用“EPON + xDSL”混合接入方案，解决住宅用户或企事业用户的宽带接入。窄带 PON主要面向住宅用户，也可用来解决中小型

38、企事业用户的接入。另外，PON的服务范围不超过 20公里，但通过“有源光网络+无源光网络”混合组网方案，可弥补该弊端。13 第五章通信接入网5.3.2双绞线接入双绞线接入技术即数字用户线系列（DSL，Digital Subscriber Line）技术。DSL可分为对称传输的 ISDN数字用户环路（IDSL）、高速数字用户环路（HDSL）、单线对双向对称传输数字用户环路（SDSL）、甚高速数字用户环路（VDSL）、不对称数字用户环路（ ADSL）。在接入网中，目前常用的为 ADSL（AsymmetricDigital Subscriber Line）技术。ADSL是一种在一对双绞线上同时传输电

39、话业务与数据信号的技术。它属于速率非对称型铜线接入网技术，可以在一对用户线上进行上行 640kbit/s、下行达1.58Mbit/s速率的传输。由于 ADSL能够很好地适应 Internet业务非对称性的特点，所以在众多的 xDSL技术中是能够解决高速 Internet接入技术的一种。另外，ADSL采用了先进的数字信号处理技术来减少线路损伤对传输性能的影响。ADSL技术的关键是采用了一种宽带调制解调器（MODEM）技术。ADSL使用普通的一对电话线作为传输介质，在线路的两端分别连接一个 ADSLMODEM，可以在向普通电话用户提供电话业务的同时，提供宽带数据业务，主要是 Internet业务，

40、如图 5-10所示。图 5-10 ADSL接入原理ADSL采用频分复用（FDM）方法，把双绞线的传输频带划分为低频段、上行数据传输频段和下行数据传输频段 3部分，使得一对双绞线上可以提供 3种信息传输通道，即模拟电话通道、中速双向数据通道和高速下行数据通道，如图5-11所示。14 第五章通信接入网高速下行数据流中速双工数据流电话信息流(a) ADSL传输通道普通电话信道上行信道下行信道04251381401104频率（kHz）(b) ADSL频谱图 5-11 ADSL传输通道ADSL采用了一种离散多音频（Discrete MultiTone，DMT）调制技术。电话电缆的频带共 1104kHz，

41、分成 256条独立的信道，每个信道的带宽为 4kHz，各信道中心频率的间隔为 4312.5Hz。0号信道用于普通模拟电话通信，1到 5号信道未被使用，以便将模拟电话信号与数据信号隔离，避免相互干扰。剩下的 250个信道中，一小部分用于上行数据的传输，大部分用于下行数据传输。多少信道用于上行，多少信道用于下行由提供该项业务的运营商确定。ITU为 ADSL制订了两个标准。ITU-T G.992.1是采用分离器技术的 ADSL标准，允许的下行和上行最高速率分别是 8Mbps和 1Mbps。但是实际使用时，上行数据传输速率一般为 32640kbps，下行数据传输速率一般为1.546.144Mbps，有

42、效传输距离为 35km。由于要在用户端加装语音分离器，需要专业人员安装，而且系统造价高，使得推广应用受到很大限制。ITU-T G.992.2（G. Lite）是不采用分离器技术的 ADSL标准，它是一种简化的 ADSL，也被称作 ADSL G. Lite，支持的上行数据传输速率为 32152kbps，下行数据传输速率为64k1.54Mbps，有效传输距离为 35km。ADSL G. Lite安装简便，成本低，获得了广泛应用。ADSL采用先进的数字信号处理技术、编码调制技术和纠错技术，使得在双绞线上可以支持高达百万每秒比特的速率。但是由于双绞线自身的特性，包括线路上的背景噪声、脉冲噪声、线路的插

43、入损耗、线路间的串扰、线径的变化、线路的桥接抽头、线路接头和线路绝缘等因素将影响线缆的传输距离。15 第五章通信接入网5.3.3光纤同轴电缆混合接入长期以来，有线电视网络（CATV）主要是通过同轴电缆将电视信号传送给电视接收机。随着有线电视网络的不断扩大，网络的主干采用了光纤传输技术，但是接入用户的终端设备仍然是同轴电缆。因此，现在的 CATV网络是一个光纤与同轴电缆的混合网（HFC，Hybrid Fiber and Coaxial Cable），如图 5-12所示。CATV中心机房分前端光纤主干环网分前端分前端光纤传输网络光结点同轴电缆支线网络同轴电缆支线网络分配器放大器放大器分支器用户分配

44、网络图 5-12 HFC网络结构HFC通常由光纤主干网、光纤传输网、同轴电缆支线网络和用户分配网络四部分组成，从有线电视台出来的节目信号先变成光信号在干线上传输；到用户区域后把光信号转换成电信号，经分配器/分支器分配后通过同轴电缆送到用户。HFC的主要特点有以下几点：1传输容量大。从理论上讲，一对光纤可同时传送 2000套电视节目。2频率特性好。在许可的传输带宽范围内对电视信号无需采用均衡措施。3传输损耗小。可延长有线电视的传输距离，25公里内无需中继放大。4光纤间不会有串音现象，不怕电磁干扰，能确保信号的传输质量。5.4 三网融合三网融合是指现有的电信网络、计算机网络及广播电视网络相互融合，

45、互联互通，资源共享。融合后的网络是一个统一、全数字化的网络，可支持包括数据、话音和视像在内的所有业务的通信。三网融合主要是指高层业务应用的融合，业16 第五章通信接入网务层上互相渗透和交叉；传输技术趋于一致，应用层上趋向使用统一的 IP协议；三网实现互联互通，形成无缝覆盖；经营上互相竞争、互相合作，朝着向用户提供多样化、多媒体化、个性化服务的同一目标交汇；行业管制和政策方面也逐渐趋向一致。5.4.1三网的特点1电信网截止 2012年底，我国的电信网用户已超过 13.8亿，成为世界第一大电信网。电信网具有覆盖面广、管理严密等特点，而且电信运营商经过长时间的发展积累了长期大型网络设计运营经验。电信

46、网能传送多种业务，但仍然主要以传送电话业务为主，包括固定电话和移动电话业务。电信网络特点是能在任意两个用户之间实现点对点、双向、实时的连接；通常使用电路交换系统和面向连接的通信协议，通信期间每个用户都独占一条通信信道；用户之间可以实时地交换话音、传真或数据等各种信息。其优点是能够保证服务质量；提供 64kbit/s的恒定带宽；通信的实时性好。电信网络的不足表现为通信成本基于距离和时间，通信资源的利用率很低。随着数据业务的增长，从传统的 56kbit/s窄带拨号到 xDSL方式，ADSL非对称数字用户线技术提供一种准宽带接入方式，它无需很大程度改造现有的电信网络连接，只需在用户端接入 ADSL-

47、Modem，便可提供准宽带数据服务和传统语音服务，两种业务互不影响。它可以提供上行 1Mb/s，下行 8Mb/s的速率，36km的有效传输距离，比较符合现阶段一般用户的互联网接入要求。对于没有安装综合布线系统的小区来讲，ADSL是一种经济便捷的接入途径。2有线电视网我国的有线电视起步较晚，但发展迅速，进入新世纪的第一个十年，我国有线电视用户已达 1.75亿户，占全球家庭用户数量的三分之一，规模居世界首位。在我国，有线电视网普及率高、接入带宽最宽、同时掌握着众多的视频资源。但是有线电视网络大部分是以单向传输方式、树型拓扑结构连接到终端用户，用户只能在当地被动地选择接收电视信息。如果将有线电视网从

48、目前的广播式网络全面改造为双向交互式网络，便可将电视与电信业务和 Internet业务集成一体，使有线电视网成为一种新的计算机接入网。目前有线电视网正摆脱单一的广播业务传输网络向综合信息网发展。3计算机网2013年底，我国网民人数突破 6亿人。因特网对社会发展起到了巨大的推动作用。由于因特网的飞速发展，用户对通信信道带宽能力的需求日益增长，需要建立真正的信息高速公路和高速宽带信息网络。因特网的主要特点是采用分组17 第五章通信接入网交换方式和面向连接/无连接的通信协议，适用于传送突发性数据业务，但对带宽的使用不固定，离散性大。在因特网中，用户之间的连接可以是一点对一点的，也可以是一点对多点的；

49、用户之间的通信在大多数情况下是非实时的，采用的是存储转发方式；通信方式可以是双向交互式的，也可以是单向的。因特网的网络结构复杂，以前主要依靠电信网或有线电视网传输数据，现在有的经济比较发达的城市开始或已经兴建了独立的以 IP为主要业务对象的新型骨干传送网。因特网的最大优势在于 TCP/IP协议是目前惟一可被三大网共同接受的通信协议，IP技术更新快、成本低。但是因特网最大的问题是缺乏大型网络与电话业务方面的技术和运营经验，由于其具有开放性的特点，缺乏对全网有效的控制能力，很难实现统一网管。另外，还无法保证提供高质量的实时业务。5.4.2现有网络承载技术现有的电话网络系统以话音业务为主，同时也提供

50、数据业务服务；更重要的是它已经遍布各地，有现成的网络系统。另外，我国是有线电视大国，且大多数有线电视网络已建成 HFC网，也具有现成的网络系统。由此可见，电话网络和有线电视网络均为三网融合提供了物质基础。1电话网络电话网络系统历史悠久，它以话音业务为主，也提供数据业务服务。它的最大优势就是现有的电话网络系统已经遍布各地，有现成的网络系统。但普通电话网的传输速率较低，拨号上网时最高只能达到 56kbps，可以传输普通的数据，但不能满足传输多媒体信息的要求。而且语音业务和数据业务无法同时提供。非对称数字用户线技术（ADSL），采用离散多音技术 DMT（Discrete MultitoneTechn

51、ology）将电话线信道的通频带扩展到 1MHz左右，从而提高了电话用户线上数据传输总速率。该技术使用户能够共享一条电话线进行网络接入和电话通信。2有线电视网络有线电视系统的雏形是共用天线系统，都使用同轴电缆传输信号。后来有线电视系统发展到光纤与同轴电缆混合（HFC）的网络系统。目前，国内的有线电视系统基本采用邻频传输系统，有 300Mhz、450MHz、550MHz、750MHz和860MHz，以 860MHz系统为例，从 18.5MHz到 860MHz，共可提供 93套模拟电视节目，其中标准频道 51个（DS6-DS56），增补频道 42个（Z1-Z42）。目前有线电视网既传送模拟电视节目

52、，也传送数字电视节目，包括数字高清电视节目。使用普通电视接收机，可以直接接收模拟电视节目，而要接收数字电视节目，需要在用户端用机顶盒（STB，Set-Top Box）接收。18 第五章通信接入网为了提供双向业务，HFC网络结构在向以下方向发展：1）光纤到户，即 FTTH，实现无源光纤分配网。2）将放大器改为双向放大器，在单根光缆上建立双向通道，增加回传光发送机和回传光接收机。有线电视 HFC网的宽带资源和网络物理结构为建设三网融合的新型多媒体互联网络提供了良好的物质基础。3计算机网络计算机网络在三大网络中是诞生最晚的，但是发展速度却是最快的。计算机局域网（LAN）的传输速率从上世纪 80年代的

53、 10兆比特每秒，发展到目前的百万兆比特每秒，仅经历了不到 20年的时间。广域网（WAN）的传输速率也由最初的 56千比特每秒增加到目前广泛采用的万兆比特每秒（如 SDH/SONET或 10GEthernet）。目前计算机网络普遍采用的是分组交换技术，存储-转发传输方式传送信息。用户的接入多采用 100Base-T快速以太网技术，网络的各项应用主要基于 TCP/IP模式，数据分组以 IP数据报的格式传输。在各种语音信号和图像信号数字处理技术的支持下，已可以向网络用户提供准实时业务，如 IP电话（VOIP）、IP电视（IPTV）等。5.4.3三网融合技术1“三网融合”的技术基础实现三网融合，依托

54、的主要技术有三项，即数字处理技术、光纤通信技术和IP传输技术。（1）数字处理技术。语音、图像等信息源都是模拟量，只有对这类模拟信号进行数字化处理，才有可能充分利用计算机科学与技术的所有成果，完成信息的发送、传输、接收、再现和存储。一台数字电视机，与其称它电视机，不如叫它计算机，因为它的功能更大程度上是一台计算机，具有信息处理的能力。（2）光纤通信技术。光纤作为传输介质，具有高带宽、低损耗、抗电磁干扰的特点。只有基于光纤的通信网络才能满足“三网融合”不断增长的带宽需求。（3）IP传输技术。IP传输技术，即分组交换或包交换技术，使信息网络的互联性、可靠性、坚固性比传统电路交换技术更优，同时使传输成

55、本更低。基于IP的网络，能充分利用因特网已经取得的技术成就，构造和实现多对多的、极为简便的信息通信网。2三网融合的综合业务平台三网融合的通信网络将是一个覆盖全球、功能强大、业务齐全的信息服务网19 第五章通信接入网络，即为全球一体化的综合宽带多媒体通信网。而这一网络结构应是一个统一完整的结合体系，为全球任一地点，采用任何终端的用户提供综合的语音、数字、图像等多种服务。它将是以 IP协议为基础，所有网络将向以 IP为基本协议的分组网统一。因特网的广泛业务，诸如电子邮件、文件传输、远程登录、全球 WWW浏览，已使因特网成为人们广为利用的网络技术，而未来的网络是集语音、数据文字、图像视频于一体的综合

56、网络，因特网是实现这一业务综合化的基础，也是实现三网融合的综合业务平台。对如何构成高速数据传输链路 IP主干网，已成为当今信息传输领域的热点。3三网融合的先导：IPTVIPTV即交互式网络电视，是一种利用宽带有线电视网，集互联网、多媒体、通讯等多种技术于一体，向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的新技术。它能够很好地适应当今网络飞速发展的趋势，充分有效地利用网络资源。IPTV既不同于传统的模拟式有线电视，也不同于经典的数字电视。因为，传统的模拟电视和经典的数字电视都具有频分制、定时、单向广播等特点。尽管经典的数字电视相对于模拟电视有许多技术革新，但只是信号形式的改变，而没有触及到媒体

57、内容的传播方式。IPTV是利用计算机或机顶盒与电视一起完成接收视频点播节目、视频广播及WWW浏览等功能。它采用高效的视频压缩技术，使视频流传输带宽在800Kb/s时可以有接近 DVD的收视效果，对今后开展视频类业务如因特网上视频直播、远距离真视频点播（Real VOD）、节目源制作等来讲，有很强的优势，是一个全新的技术概念。IPTV的系统结构主要包括流媒体服务、节目采编、存储及认证计费等子系统，主要存储及传送的内容是以 MPEG-4为编码核心的流媒体文件。基于 IP网络传输，通常要在网络的边缘设置内容分配服务节点，配置流媒体服务及存储设备。IPTV还具有很灵活的交互性，用户可自由点播视频节目。

58、另外，基于 IP网的其它业务如电子邮件、网络游戏等也可以展开。5.4.4三网融合解决方案及其特点要想真正实现三网融合，则是运营商的网络到用户的最后一公里接入问题。这不仅是先前电信运营商开展业务重点考虑不可缺少的基础设施，而且是当前广电网络双向改造必须面临的问题，即骨干网光纤到用户这一段究竟要采用何种方式技术适合进户的问题。下面就如何实现三网融合，介绍几种当前比较行之有效的方案。1基于 DSL技术的电话网络解决方案DSL技术是基于普通电话线的宽带接入技术，其特点是以普通的铜质电话20 第五章通信接入网线为传输介质，在同一铜线上分别传送数据和语音信号，数据信号并不通过电话交换机设备，减轻了电话交换

59、机的负载；不需要拨号，一直在线，属于专线上网方式。在现有的电话双绞线上，DSL可提供高达 8Mbps的高速下行速率，及 1Mbps的上行速率，有效传输距离可达 3至 5公里。无需重新布线，为用户提供高速宽带服务，极大地降低服务成本。DSL技术对线路质量要求低、安装调试简便。然而这种接入方式在传输的速率、距离还是受到一定的限制。2基于 HFC技术的有线电视网络解决方案CATV（CAble TeleVision，有线电视）技术，即利用有线电视网实现上网和电话业务的一种技术。传输介质采用同轴电缆。常用的同轴电缆有两类：特性阻抗为 50和 75的同轴电缆。75同轴电缆常用于传输电视信号，故称为 CAT

60、V电缆，优质的 75同轴电缆传输带宽可达 1GHz，目前常用 CATV电缆的传输带宽为 860MHz。50同轴电缆主要用于基带信号传输。具有双向传输功能的有线电视网是高效、廉价的综合网络，它具有频带宽、容量大、多功能、成本低、抗干扰能力强、支持多种业务连接千家万户的优势。HFC是光纤和同轴电缆相结合的混合网络。HFC宽带网解决了用户高速接入的最后一公里问题。与传统的 CATV网络相比，HFC网络拓扑结构有所不同：第一，光纤干线采用星形或环状结构；第二，支线和配线网络的同轴电缆部分采用树状或总线式结构；第三，整个网络按照光结点划分成一个服务区。HFC既是一种灵活的接入系统，也是一种优良的传输系统