宽带接入网技术总复习

宽带接入网技术总复习内容摘要：

分配型的网络。 24 HFC 结构 拓扑结构 ：干线网星型结构，配线网树型结构。 同轴电缆 模拟和数字视像 前端 光纤 节点 同轴电缆 同轴电缆 250～ 500 户 引入线 同轴电缆 供电 线路延伸器 分支器 视像 数据 话音 前端 光纤 节点 宽带网关 光纤 节点 光纤 节点 250～ 500 户 250～ 500 户 干线网 配线网 25 引入线：对应各种业务。 HFC 的频谱分配方案 HFC 采用副载波频分复用方式，各种图像、数据和语音信号通过调制解调器同时在同轴电缆上传输。 建议的频谱方案有多种，其中之一如下图。 HFC 的特点 优点： （ 1）成本较低。 与 FTTC 相比，仅线路设备低 20～ 30％。 （ 2） HFC 频带较宽，能适应未来一段15 0 60 路模拟 CATV 指导 PCN PCN 200 路数据通信 VOD 或 CATV 信号 其他双向通信业务 50MHz 50MHz （dB） （ MHz） 5 30 42 50 550 750 1000 图 一种典型的频谱分配建议 26 时间内的业务需求，并能向光纤接入网发展。 （ 3） HFC 适合当前模拟制式为主体的视像业务及设备市场，用户使用方便。 （ 4）与现有铜线接入网相比，运营、维护、管理费用较低。 不足之处： (1)成本虽然低于光纤接入网，但要取代现存的铜线环境投入将很大。 （ 2）建设周期长； （ 3）拓扑结构须进一步改进，以提高网络可靠性，一个光电节点为 500 用户服务，出问题影响面大。 （ 4）电话信道有限，扩容难。 HFC 网络对 Cable Modem 的要求 系统结构 用户设备 广 域网 WAN PSTN HFC 网 本地 服务器 局端交 换机或 传输适 配器 电话回传 访问集线器 安全性与 访问控制器 CMTS CableModem CMTS 网络接口 CMTS RF 接口 操作支持 系统接口 OSS Cable Modem 电话回传接口 电话线 CableModem RF 接口 与用户接口 DS1or DS3 图 HFC 的数据通信系统 安全系统接口 27 影响 Cable Modem 发展的因素 第四章 光纤接入技术 绪 光纤接入网概念 光纤接入网 （ OAN）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信或部分采用光纤通信的系统。 OAN 分为 有源光网络 （ AON）和 无源光网络 （ PON）两类。 OAN 的参考配置和应用类型 ITU－ T 建议 提出了一个与业务和应用无关的光纤接入网功能参考配置，如图所示。 28 O NUO NUO DN O LTAFS N功 能S /R R /SV 参 考点S NIT 参 考点U NIa 参 考点用户侧 网络侧A N 系 统 管 理 功 能Q3图2 －1 光 纤接入网功能参考配置示例 根据 ONU 在光纤接入网中的位置，OAN 可以被划分为如图 2－ 2 所示的三种基本应用类型。 交换机 O N UO L TO N U电话O N U电话电话光缆分路器分路器配线FPDP用户F T T HF T T CF T T B铜缆引入线图2 －2 光纤接入网的应用类型 OAN 业务支持能力 PON 接入技术 PON 拓扑结构 基本拓扑结构 29 1．单星型结构 2．树型结构 3．总线结构 4．环型结构 PON 关键技术 一． PON的双向传输技术 各 ONU至 OLT的上行信号采用 OTDMA（光时分多址）、 OWDMA（光波分多址） 、 OCDMA（光码分多址）、 OSCMA（光副载 波多址）等多址接入技术。 1．光时分多址（ OTDMA） OTDMA （ Optical Time Division Multiple Access） 方式是指将 上行 传输时间分为若干时隙，在每个时隙只安排一个ONU，以分组的方式向 OLT 发送分组信息，各 ONU 按 OLT 规定的顺序依次向上游发送。 存在对各 ONU 测距问题， 即进行严格的发送定时 ， 解决碰撞 的问题；各 ONU 与 OLT 间距离不一样，它们各自传输的上行码流衰减也不一样，到达 OLT时的各分组信号辐度不同，在 OLT 端只能采用 突发模式的光接收机 ，根 30 据每一分组开始的几比特信号 幅度的大小建立合理的判决门限，以正确接收该分组信号。 各 ONU 从 OLT 发送的下行信号获取定时信息，并在 OLT 规定的时隙内发送上行分组信号，故到达 OLT 的各上行分组信号在频率上是同步的。 由于传输距离不同，到达 OLT时的相位差也就不同，故在 OLT 端必须采用快速比特同步电路 ，在每一分组开始几个比特的时间范围内迅速建立比特同步。 2．光波分多址（ OWDMA） 采用光波分多址（ Optical Wavelength Division Multiple Access， OWDMA）接入技术，将各 ONU 的上行传输信号分别调制为不同波长的光信号，送至 ODN 后耦合到馈线光纤（合波），到达 OLT 后利用光分波器分别取出属于各 ONU 的不同波长的光信号，再分别通过光电探测器解调为电信号。 3．光码分多址（ OCDMA） OCDMA （ Optical Code Division Multiple Access）是指给每一个 ONU 分配一个多址码，各 ONU 的上行信码与相应多址码进行模二加后将其调制为同一波长的信 31 号，各路上行光信号经 ODN 合路送馈线光纤到达 OLT，在 OLT 端经探测器检测出电信号后，再分别与相同 ONU 端同步的相应的多址码进行模二加，分别恢 复各 ONU 传输来的信码。 由于多址码的速率远大于信码速率，故CDMA 系统实际上是一种扩频通信系统。 OCDMA 系统用户地址分配灵活，抗干扰性能强，由于每个 ONU 都有自己独特的多址码，故它有十分优越的保密性能。 OCDMA 不像 OTDMA 那样划分时隙，也不像 OWDMA 那样划分频隙， ONU 可以更灵活地随机接入，而不需要与别的 ONU 同步，但 OCDMA 系统容量不大。 4．光副载波多址（ OSCMA） OSCMA（ Optical Subcarrier Multiple Access）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，然后用此模拟射频信号分别调制各 ONU 的激光器（ laser Device， LD），把波长相同的各模拟光信号传输至 ODN合路点后再耦合到同一馈线光纤到达 OLT，在 OLT端经光电探测器后输出的电信号通过不同 32 的滤波器和鉴相器分别得到各 ONU的上行信号。 二． PON 的双向复用技术 光复用技术 ：光波分复用（ OWDM 或 WDM）技术、光时分复用（ OTDM 或 TDM）技术、光码分复用（ OCDM 或 CDMA）技术、光频分复用（ OFDM 或 FDM）技术、光空分复用（ OSDM或 SDM）技术、光副载波 复用（ OSCM）技术。 其中光波分复用技术、频分复用技术、码分复用技术和时分复用技术以及它们的混合应用技术被认为是最具潜力的光复用技术。 多路复用技术与多址接入技术区别 ：多路复用技术中所有用户共用一个复用器；在多址接入技术中，由于各用户所处的位置距离较远，所以用户侧没有复用器。 1．光波分复用（ OWDM）技术 在 PON系统中采用 WDM方式进行双向传输，即上行和下行信号被调制为不同波长光信号在同一根馈线光纤上传输。 光波分复用技术是指将多个不同波长的信息光载波复接到同一光纤中传输，来提高光纤传输容量的技术。 根据 被复用的光波 33 长间隔的不同，光波分复用系统又有 WDM 系统（波长间隔 50～ 100nm）、 DWDM（ Dense WDM）系统（波长间隔 1～ 10nm）和 OFDM 系统（波长间隔小于 1nm）之分。 ITUT 参考标准。 2．光时分复用（ OTDM）技术 基本工作方式是让各路信号在信道上占用不同的时间间隔，也就是把时间分成均匀间隔，将各路信号的传输时间分配在不同的时间间隔内进行传输，以达到互相分开，互不干扰的目的。 在光信号上进行的 时分复用 是指在发送端，来自各支路的电信号分别经过一个相同 波长的激光器转变为支路光信号，各支路的光信号分别经过延时调整后，经合路器合成一路高速光复用信号并馈入光纤；在接收WDM WDM 光源 λ n 光源 λ 1 光检测 光检测 ┇ ┇ 光检测 光源 λ n′ 光源 λ 1′ ┇ ┇ λ 1┅λ n λ 1′┅λ n′ 光检测 信道 S1 信道 Sn 信道 S1′ 信道 Sn′ 信道 S1 信道 Sn 信道 S1′ 信道 Sn′ λ 1 λ n λ 1′ λ n′ λ 1 λ n λ 1′ λ n′ 图 WDM 工作原理图 34 端，收到的光复用信号首先经过光分路器分解为支路光信号，各支路的光信号再分送到各支路的光接收机转换为各支路电信号。 这种方式的复用速率比电的 TDM 高，一般达100Gbit/s。 3．光码分复用（ OCDM）技术 光码分复用技术在原理上与电码分复用技术相似。 它是给系统中的每个用户分配一个唯一的光正交码的码字作为该用户的地址码。 在发送端，对要发送的数据的地址码进行正交编码，然后进行信道复用。 在接收端，用与发 送端相同的地址码进行正交解码。 4．光频分复用（ OFDM）技术 OWDM 和 OFDM 技术都是在光层按其波长将可传输带宽范围分割成若干光载波通道。 OFDM 与 OWDM 本质上没有什么太大的区别，因为电磁波基本参数频率、波长与速度三者 星形耦合器 光 源 光 编 码 器 光 解 码 器 光 电 检 测 图 OCDM 典型系统框图 35 间存在着“速度＝频率波长”的固有关系。 5．光副载波复用（ OSCM）技术 OSCM 技术不同于 OWDM 和 OFDM 技术，OWDM 和 OFDM 都是指在光波层进行复用。 其实， OSCM 与电子学的 SCM 复用方法相似，区别仅在于最后的载波是用光波而已。 简单地说， OSCM 是电的频分复用技术与光的调制技术。