《通信网理论与技术》课件第9章.ppt

1、9第 9 章 接 入 网 第 9 章 接 入 网 9.1接入网（接入网（AN）概述）概述9.2铜线接入网铜线接入网9.3光纤接入网光纤接入网9.4 HFC接入网接入网9.5无线接入网无线接入网9第 9 章 接 入 网 9.1 接入网接入网(AN)的基本概念的基本概念 9.1.1 9.1.1 接入网的定义与定界接入网的定义与定界1.1.接入网的定义接入网的定义根据我国接入网技术体制的定义,接入网(Access Network,AN)是由业务节点接口(SNI)和相关用户网络接口(UNI)之间的一系列传输实体(诸如线路设施和传输设备)所组成的为传输电信业务提供所需传输承载能力的实施系统。9第 9 章

2、 接 入 网 2.2.接入网的定界接入网的定界电信网可划分为公用电信网和用户驻地网(CPN)。其中用户驻地网指用户终端至用户-网络接口(ISDN的T参考点)所包含的网络部分,它由用户驻地布线系统中的机线设备组成。公用电信网又可以划分为三部分,即长途网(长途端局以上的部分)、中继网(长途端局与市话局之间以及市话局之间的部分)和接入网(端局至用户之间的部分)。通常我们又将长途网和中继网合在一起称为核心网。相对于核心网而言,余下的部分,即市话端局或远端模块以下至用户驻地网的部分称为用户接入网,如图9.1所示。9第 9 章 接 入 网 图 9.1 电信网的划分 9第 9 章 接 入 网 可见,接入网在

3、电信网中的位置相当于现有公共电话网络中“用户配线网”的位置。接入网所覆盖的范围可由三个接口来定界,这三个接口分别是:业务侧的SNI与业务节点(Service Node,SN)之间的业务接口、用户侧的UNI与用户之间的用户网络接口、管理侧与电信管理网(Telecommunication Management Network,TMN)之间的Q3接口。如图9.2所示。9第 9 章 接 入 网 图 9.2 接入网定界 9第 9 章 接 入 网 9.1.2 9.1.2 接入网的功能结构和参考模型接入网的功能结构和参考模型1.1.接入网的功能结构接入网的功能结构接入网主要有五种功能,它们是用户口功能(Us

4、er Port Function,UPF)、核心功能(Core Function,CF)、传输功能(Transport Function,TF)、业务口功能(Source Port Function,SPF)和系统管理功能(System Management Function,SMF)。图9.3给出了接入网各种功能的互连关系。9第 9 章 接 入 网 图 9.3 接入网功能结构图 9第 9 章 接 入 网 1)用户口功能(UPF)UPF的主要作用是将特定的UNI要求与核心功能及管理功能相适配,具体为:终结UNI功能;A/D转换和信令转换;UNI的激活/去激活;处理UNI承载通路/容量;UNI的

5、测试和UPF的维护;管理和控制功能。9第 9 章 接 入 网 2)核心口功能(CF)CF处于UPF和SPF之间,其主要作用是将个别用户承载通路或业务口承载通路的要求与公用传输承载通路相适配。另外,还包括为通过AN传输信息而需要的协议适配作用和为了复用而对协议承载通路的处理。核心功能可分散在AN之中,具体为:接入承载通路的处理;承载通路的集中；信令和分组信息的复用;ATM传输承载通路的电路模拟;管理和控制功能。3)传输功能(TF)TF是为AN中不同地点之间公用承载通路的传输提供通道,也为公用传输媒质提供媒质适配功能。具体为:复用功能;交叉连接功能(包括疏导和配置);管理功能和物理媒质功能。9第

6、9 章 接 入 网 4)业务口功能(SPF)SPF的主要作用是将特定SNI规定的要求与公用承载通路相适配以便核心功能块处理,并负责选择有关的信息以便在AN系统管理功能中进行处理。具体为:终结SNI功能;将承载要求、时限管理和操作运行映射进核心功能组(CF);必要时可对特定SNI进行协议的转换;SNI的测试和SPF的维护;相关的管理和控制。9第 9 章 接 入 网 5)系统管理功能(SMF)SMF的主要作用是对UPF、SPF、CF和TF的功能进行管理,协调AN内UPF、SPF、CF和TF的指配、操作和维护,也负责协调用户终端(经UNI)和业务节点(经SNI)的操作功能。具体为:配置和控制;业务协

7、调;故障检测和指示;用户信息和性能数据采集;安全控制;协调UPF和SN(经SNI)的时限管理和操作功能;资源管理;通过Q3接口与TMN通信,以便接受监视和接收控制。9第 9 章 接 入 网 2.2.接入网通用协议参考模型接入网通用协议参考模型1)电路层(CL)电路层是面向公用交换业务的,直接为用户提供通信业务,按照所提供的业务不同可区分不同的电路层。电路层设备包括用于各种交换业务的交换机和用于租用线业务的交叉连接设备。9第 9 章 接 入 网 图 9.4 接入网协议参考模型 9第 9 章 接 入 网 2)传输通道层(TP)通道层为电路层网络节点(如交换机)提供透明的传输通道(即电路群),通道的

8、建立由交叉连接设备负责。3)传输媒质层(TM)传输媒质层与传输媒质(如双绞线、同轴电缆、光纤、微波、卫星等)有关,为通道层提供点到点的信息传输。传输媒质层可以支持一个或多个通道层,它们可以是PDH(准同步数字系列)通道或SDH(同步数字系列)通道。9第 9 章 接 入 网 表表9.1 接入网协议参考模型各分层的内容对应表接入网协议参考模型各分层的内容对应表 9第 9 章 接 入 网 9.1.3 9.1.3 接入网的特点与分类接入网的特点与分类1.1.接入网的特点接入网的特点(1)网径较小。接入网只连接本地交换机和用户,故传输距离相对核心网要小得多。一般为几千米到十几千米。(2)线路施工难度较大

9、。接入网的网络结构与用户所处的实际地形有关,一般线路沿街道敷设,所以网络复杂。9第 9 章 接 入 网(3)业务量密度低。核心网是高度互连的网络,可以应付很高密度的业务量需求,一般核心网中继电路占用率通常达50%以上。而用户接入电路业务量密度低,住宅用户电路的占用率通常仅1%以下,导致网络的这一部分经济效益很差。(4)运行环境恶劣。接入网设备常常需要安装在室外不可控的地方,所以在技术上和机械保护上需要有很多特殊的措施。9第 9 章 接 入 网 近年来,随着光通信技术的突破,以及用户对高速数据业务和多媒体业务需求的推动,接入网技术取得了飞速的发展。使得它具有了以下特点:(1)完成复用、交叉连接和

10、传输功能。(2)提供开放的V5标准接口,可实现与任何种类的交换设备进行连接。(3)光纤化程度的提高,使远端设备ONU可放置在更接近用户处,剩下的铜缆段距离缩短,这也有利于宽带业务的引入。(4)支持的不仅仅是话音业务,还有各种数据业务、视像业务以及租用线业务等各种综合业务。9第 9 章 接 入 网(5)可采用HDSL(高比特数字用户线)、ADSL(不对称数字用户线)、有源及无源光网络、HFC(混合光纤同轴电缆网)、无线接入等多种接入技术。(6)接入网可独立于交换机进行升级,灵活性高,有利于引入新业务。总的来说,接入网的特点可归纳为:设备的标准化程度高,接口开放,对不同业务的支持能力(业务透明性)

11、强。9第 9 章 接 入 网 2.2.接入网分类接入网分类(1)根据带宽和业务的不同,接入网分为下述七类。宽带接入和窄带接入类。宽带与窄带的一般划分标准是用户网络接口上的速率,即将用户网络接口上的最大接入速率超过2 Mbs的用户接入称为宽带接入。窄带接入系统是基于支持传统的64 kb/s的电路交换业务发展而来的,它对以IP为主流的高速数据业务支持能力差。目前出现的窄带接入技术有:窄带综合数字环路载波(IDLC)、窄带无源光网络(PON)、高比特数字用户线(HDSL)和窄带无线接入等;宽带接入系统则以分组传输方式为基础。目前出现的宽带接入技术有:不对称数字用户线(ADSL)、甚高比特率数字用户线

12、(VDSL)、混合光纤同轴电缆网(HFC)和基于ATM的无源光网系统。9第 9 章 接 入 网 公共电话交换网(PSTN)和窄带综合业务数字网(N-ISDN)接入类包括:PSTN接入;ISDN基本速率2B+D(144 kb/s)接入;ISDN基群速率(1.5 Mb/s,2 Mb/s)接入等。宽带综合业务数字网(B-ISDN)接入类包括:基于同步数字系列(SDH)155 Mb/s速率的接入;基于信元155 Mb/s速率的接入;基于SDH 622 Mb/s速率的接入。9第 9 章 接 入 网 永久性租用线接入类包括:64 kb/s,N64 kb/s,或384 kb/s,1544 kb/s,1920

13、 kb/s,1984 kb/s,2048 kbs,34 Mb/s,139 Mb/s等速率的接入;SDH VC-12,SDH VC-3,SDH VC-4以及ATM虚通路等接入。数据业务网接入类。广播接入类。交互式视像接入类。9第 9 章 接 入 网(2)根据传输媒质的不同,接入网归纳为有线接入网和无线接入网两大类。9第 9 章 接 入 网 需要说明的是,光纤到路边(FTTC)、光纤到大楼(FTTB)、光纤到小区(FTTZ)、光纤到户(FTTH)等不是具体的接入技术,而是建设光纤接入网的实施策略。在实际接入网建设中,很少选用单一的接入技术或单一的接入媒质,而是往往将多种接入技术和接入媒质混合在一起

14、应用,以达到组网灵活、降低成本的目的。9第 9 章 接 入 网 9.1.4 9.1.4 接入网的拓扑结构接入网的拓扑结构接入网常见的拓扑结构有星型结构、总线结构、环型结构、T型结构和树型结构等。(1)星型结构：该结构简单,每一个用户都有专用光纤和交换机相连,用户之间完全独立。这种结构易于支持新业务,但由于光纤不能共享,成本较高。(2)总线结构：该结构的特点是所有节点串联起来,而首末两个节点是开放的。总线结构又叫链型结构。采用这种结构时用户可以共享传输设备。其缺点是保密性能较差。9第 9 章 接 入 网(3)环型结构：将总线结构中的首尾节点连接起来就形成了环型结构。采用环型结构易于组成高可靠的自

15、愈环,从而增强了网络的可靠性。(4)T型结构：该结构实质上是环型结构和总线结构的组合，因此它具有两者的特点。(5)树型结构：传统的有线电视CATV通常采用树型结构，它很适用于广播型业务。9第 9 章 接 入 网 9.2 铜铜 线线 接接 入入 网网9.2.1 9.2.1 铜线接入的概念铜线接入的概念1.1.铜线接入技术铜线接入技术铜线接入技术是指在非加感的用户线上,通过采用先进的数字信号处理技术来提高双绞铜线对的容量,向用户提供各种业务的接入手段。9第 9 章 接 入 网 2.2.铜线传输技术铜线传输技术在普通双绞铜线上进行数字传输的铜线传输技术发展非常迅速,从基于ISDN基本接入的数字用户线

16、(DSL)、高比特率数字用户线(HDSL)、非对称数字用户线(ADSL)到甚高速数字用户线(VDSL)技术,铜线上数字传输速率已从160 kb/s、2 Mb/s、6 Mb/s发展到150 Mb/s以上。铜线上的传输业务已不仅限于话音、数据,还包括宽带的图像、视频和多媒体信息,其应用涉及数字数据网(DDN)、综合业务数字网(ISDN)、会议电视、可视图文、移动通信、个人通信、计算机网等诸多场合。上述传输技术的传输质量与光纤系统的传输质量基本相当,且成本相对较低,因而在光纤普及到家庭之前是利用现有用户线快速向用户提供各种宽带业务的有效途径是用户网通向未来宽带网的一座“铜桥”。9第 9 章 接 入

17、网 在铜线上实现高速数据传输存在以下问题:(1)群时延失真造成码间干扰。(2)线对间串音。(3)传输频带较窄。(4)用户线的长短、线径、环境等变化较大。(5)在同一线对上实现同频段全双工传输需考虑回波抵消。9第 9 章 接 入 网 在铜线上实现高速数据传输相应的技术措施有:(1)使用自适应均衡技术以克服码间干扰。(2)选择适当的线路调制技术在频带较窄的条件下传输较高的数据率。(3)使用自适应技术以适应用户线的各种复杂情况。(4)使用自适应回波抵消在同一线对上实现同频段全双工传输。9第 9 章 接 入 网 9.2.2 9.2.2 音频对称电缆音频对称电缆1.1.用户线路网用户线路网用户线路是连接

18、用户话机到电话局的线路。它分布广、数量多,是电信网的组成部分。连接到同一电话局的所有用户线的集合构成一用户线路网。用户线路网一般为树型结构,它由主干电缆、配线电缆和用户引入线组成,如图9.5所示。9第 9 章 接 入 网 图 9.5 用户线路网结构图 9第 9 章 接 入 网 对用户线路网的设计,应满足以下四点要求:(1)灵活性:当用户的分布发生变化时,应具备一定的调节应变能力。即电话局既要照顾到用户的多点分布,又要方便新增或改移用户的接入需要。(2)经济性:在考虑灵活性的同时,还要考虑到敷设电缆的利用效率。(3)稳定性:线路和线路设备应具备相对的稳定性,应尽量做到一劳永逸。(4)隐蔽性:尽可

19、能做到地下化、隐蔽化。9第 9 章 接 入 网 2.2.用户线路网的配线方式用户线路网的配线方式1)直接配线直接配线不需要交接箱,主干电缆直接连接到分线盒上,并经分线盒与用户引入线直接相连,主干电缆的多余芯线在分线设备内做甩线处理。直接配线方法简单,不复接,初期投资小,便于施工、维护和检修,但线对间无灵活性。直接配线方法适用于用户发展稳定的地区或保密性强的专线上。9第 9 章 接 入 网 2)复接配线复接配线是把从电话局出来的主干电缆在配线点用复接形式直接分配给不同的配线电缆,如图9.6所示。图中,由电话局接出的是芯线数为400对的一条主干电缆,而配线电缆是三条芯线数分别为200对的电缆,显然

20、,400对小于三个200对,所以三条配线电缆只能采用复接的形式与主干电缆连接。由图可知,主干电缆400对芯线的对应序号是1400,三条配线电缆经复接后的对应序号应分别是1200,101300和201400。复接的结果使三条配线电缆之间各有100对芯线是重复的,这就是说在两个地区间出现了同一个号码。这正好给线路的使用带来了灵活性。9第 9 章 接 入 网 图 9.6 复接配线示意图 9第 9 章 接 入 网 3)交接配线交接配线如图9.7所示。它是将电话局的服务区分为若干个用户区,在每个用户区内设一个交接箱。通过交接箱连接主干电缆和配线电缆,使双方的任何芯线都能互相换接。交接配线方式的优点较多,

21、如避免了复接线路,线对调度灵活、安装电话快、查找故障方便、主干电缆与配线电缆相对稳定,扩建时互不影响。9第 9 章 接 入 网 图 9.7 交接配线示意图 9第 9 章 接 入 网 4)自由配线自由配线是采用各种颜色芯线的主干电缆配线,主干电缆芯线的编号可根据其颜色来辨认。采用自由配线后,可在需要时选择电缆内的任意芯线接到分线盒的相应端子上,然后通过用户引入线接用户话机。这种配线方法的优点是用户电缆芯线利用率高,适用于全塑全色谱的电缆,且不要求电缆接头密封。9第 9 章 接 入 网 3.3.用户线路的传输设计用户线路的传输设计用户线路的主要任务是:为话机提供工作需要的直流电源,传输话机与交换机

22、之间的信号音、控制信号和双向通话信号。因此,对用户线路的传输设计要满足交换机机件动作的要求和保证通话质量的要求。用户线路的传输设计应考虑两个方面:一是直流设计;二是交流设计。9第 9 章 接 入 网 9.2.3 DSL9.2.3 DSL1.1.主要性能主要性能DSL的主要性能是在一对用户线上实现160 kb/s的全双工数字传输。160 kb/s包括2B+D 144 kb/s ISDN基本接入用户速率和16 kb/s的附加开销。传输距离为整个非加感环路。2.2.主要技术主要技术DSL主要技术采用自适应均衡、自适应回波抵消、2B1Q线路编码(采用2B1Q编码方法后,线路的传输码率降为数据率的一半)

23、。9第 9 章 接 入 网 9.2.4 ADSL 9.2.4 ADSL 1.ADSL1.ADSL系统构成系统构成为了能在用户线上传输视频信号以及多媒体信息等,并考虑这类传输业务上下行带宽的不对称性,1989年Bellcore提出了非对称数字用户线(ADSL)的概念。非对称式数字用户线路(ADSL)是一种利用现存的电话双绞线作为接入网进行宽带数据通信的一种方法,主要用来传输不对称的交互性宽带业务。之所以称为非对称,是指该类系统只需在一个方向上传输高速信号(称为下行数字通道,通常从局端到用户端,速率在1.5 Mb/s以上,信号为图像和宽带图文),而在另一方向上只需传输低速信号(称为上行数字通道,通

24、常从用户到端局,速率在64384 kbs,信号为数据和控制信号),两个方向的传输需求不同,传输带宽是不对称的。9第 9 章 接 入 网 表表9.2 ADSL提供的业务及所需带宽提供的业务及所需带宽9第 9 章 接 入 网 图 9.8 ADSL系统构成 9第 9 章 接 入 网 2.ADSL2.ADSL特点特点ADSL技术除了可以为用户提供普通电话业务的接入外,还可以为用户接入多种多样的宽带业务,用户主要通过分离器(机顶盒)来实现控制。如电视机顶盒从用户回路中分离出高频段数字信号,并对压缩的视频和音频进行解码;电话业务经由一低通滤波器和分隔器插入到ADSL通路中,即使ADSL系统出了故障或电源中

25、断,电话仍能正常提供服务。(1)两个方向的速率不对称。上行速率:16640 kb/s;下行速率:1.58 Mb/s。(2)用分离器分离数据业务使原有模拟终端继续使用。9第 9 章 接 入 网(3)在原来电话线路只承载话音的04 kHz频率上,开辟了251100 kHz的数据传输频段,数据传输频段又分为上行和下行两个传输通道。(4)ADSL除了向用户提供一路普通电话业务外,还能向用户提供一个中速(速率可达576 kb/s)双工数据通信通道和一个高速(速率可达8 Mb/s)单工下行数据传输通道。9第 9 章 接 入 网 3.ADSL3.ADSL分离器分离器ADSL分离器如图9.9所示。图 9.9

26、ADSL分离器 9第 9 章 接 入 网 4.ADSL4.ADSL原理原理ADSL采用离散多频传输编码和无载波调幅、调相技术。利用频分复用技术使上、下行信道分开来减小串音的影响,从而实现信号的高速传输。它把传输线路的频谱分为三段,低频段传输话音;中间窄段为上行数字通道,传输控制信息;下行通道占据其余带宽,可传输高达6 Mb/s的数字信息。ADSL利用了自适应滤波的新发展,如格栅编码和交错方式的前向纠错,减少高斯噪声,增加信道容量。ADSL还首次采用不对称回波抵消技术消除回波。9第 9 章 接 入 网 5.ADSL5.ADSL的传输机制的传输机制1)ADSL的传输方式ADSL的数据传输分为两种传

27、输模式,一种是同步传输模式(STM),另一种是异步传输模式(ATM)。9第 9 章 接 入 网 2)ADSL的数据类型ADSL的数据类型分为两种,一种是低等待时间,使用快速路径的快速数据,其等待时间约为2 ms;另一种是较高等待时间,使用交错路径的交错数据,其等待时间约为20 ms。与其他帧中的比特流可以分割,一个ADSL物理信道最多可支持七个载体通道,其中四个是只能供下行方向使用的单工信道,其代号为AS0AS3;另外三个则是可以同时供上行及下行方向使用的双工通道,代号为LS0LS2。上述信道所携带的数据速率规划为32 kb/s的倍数。不是32 kb/s整数倍的余数则并入帧的附加信息区中。假如

28、有一数据速率数据,其数据速率为1.544 Mb/s,除以32 kb/s整数倍后的余数为8 kb/s,这8 kb/s便会被并入帧的附加信息区中。9第 9 章 接 入 网 3)下行方向传输对于同步传输模式(STM),ANSI T1.413-1998标准中规定,ADSL的STM下行方向传输必须能支持双等待时间模式,ADSL系统至少须支持AS0单向载体次信道和LS0双向载体次信道,其数据传输速率必须支持以32 kb/s为基数、从32 kb/s6.144 Mb/s的速率。ADSL论坛的传输等级分为一到四级。ADSL系统必须至少能支持第一及第四级的传输等级,也就是说必须能支持最低和最高频率。目前这四个传输

29、等级在经过配置之后便固定不可切换了。至于第二、三级则是选择性的。9第 9 章 接 入 网 对于异步传输模式(ATM):ANSI T1.413-1998标准中规定,ADSL的ATM下行方向传输支持双等待时间是选择性的,若仅支持单等待时间模式,也就是说只有快速或者只有交错路径的传输,只能使用AS0次信道做下行方向的传输,以LS0次信道做上行方向的传输。若为双等待时间模式,也就是说同时使用快速及交错路径,则只能使用AS0及AS1次信道进行下行方向的传输,并分别配置这两个信道供不同路径使用;ADSL系统至少必须支持AS0单向载体次信道和LS0双向载体次信道,其数据速率必须支持32 kb/s6.144

30、Mb/s 的速率。9第 9 章 接 入 网 4)上行方向传输对于同步传输模式(STM),ADSL的STM上行方向传输必须能够支持单等待时间模式的LS0双向载体次信道,至于双等待时间模式则为选择性的非必要配置,双等待时间模式需要分别使用LS0及LS1双向次信道。STM上行方向的数据速率必须支持以32 Mb/s为基数,从32640 Mb/s的速率,以及额外支持16 kb/s的速率。9第 9 章 接 入 网 对于异步传输模式(ATM),ADSL的ATM上行方向数据传输必须至少支持单等待时间模式,也就是说只有选择快速或者交错路径中的一种进行传输,并且只能使用LS0次信道。若使用双等待时间模式,也就是说

31、,同时使用快速及交错路径,则必须使用LS0及LS1次信道进行上行方向的传输,并分别配置这两个次信道供不同路径使用。ADSL系统至少必须支持AS0单向载体次信道和LS0双向载体次信道,其数据速率须支持以32 Mb/s为基数,从 32640 Mb/s的速率。9第 9 章 接 入 网 6.ADSL6.ADSL的调制技术的调制技术ADSL采用的线路编码有两种,一种是由ADSL论坛制定的标准线路编码离散多频调制(DMT),另一种是一些设备商所采用的无载波幅度相位调制技术CAP。不论是哪种线路编码技术,只要是在一对双绞线上实施双工模式,就必须将频率范围分割为上行带宽及下行带宽,这部分技术称为频分多路复用,

32、否则就得实施回波消除技术。当同一条物理线路在同一时间以相同的频率双向传输信号时,必须用回波消除技术。回音通常是因为线路上的阻抗不匹配所导致。采用了回波消除电路的装置可以有效地消除回音,因而可以避免错误地判断所接收的信号。使用频分复用技术,将带宽分割为上行带宽及下行带宽,便不需要使用实质的回波消除电路设计。图9.10是采用FDM方式的ADSL系统频谱结构图。9第 9 章 接 入 网 图 9.10 ADSL系统频谱结构图 9第 9 章 接 入 网 ADSL系统频谱是按FDM方式划分的。POTS信道占据原来4 kHz以下的电话频段,上行数字信道占据25200 kHz左右的中间频段,下行数字信道占据2

33、00 kHz1.1 MHz的高端频段。无论使用何种调制技术,基本的要求都是一样的。图9.11为典型的调制/解调的流程图。发送端输入位经过调制后,转换成为波形送入信道中;接收端接收了从信道送来的波形,经解调后将波形还原成为先前的位。其间经过加扰、FEC编码、交错、调制、定型、补偿、解调、解交错、FEC译码以及解扰。9第 9 章 接 入 网 图 9.11 调制/解调流程图 9第 9 章 接 入 网 1)加扰和解扰多数ADSL在发送端和接收端都有加扰和解扰功能。以包为基础的系统或ATM系统,在传输当中有包或ATM信元传输时,发送器的输入端信号会维持在高位或是低位,也就是会输入一连串的1或者0。加扰的

34、作用便是将包或者信元的数据大小随机化,以避免这种现象的发生,在接收端再利用解扰的功能将被加扰的位还原。9第 9 章 接 入 网 2)FEC编、译码FEC是一种纠错控制技术,它不仅能对数据进行核对检查,还能对数据进行校正,可以保护传输中的数据避免遭受噪声及干扰。一般是将传输数据的几个百分点的冗余,经过复杂的演算和精确的编码后,加进传输的位中,接收端可以检测并校正传输中的多位错误,而不必再进行重传操作,这种技术在实时传输时很重要。例如视频会议等,在实时传输时是不可能重传的。前向纠错技术(FEC)为一种编码增益的概念。在DSL中,合理的编码增益在位错误率为10-7时约为3 dB,也就是说FEC可以增

35、加信道的带宽。9第 9 章 接 入 网 3)交错交错的作用通常介于FEC模块与调制模块之间。DSL在数据传输中常会发生一长串的错误,FEC较难实施这种长串错误的校正,交错作用是将一个代码字平均展开,通过这种展开的动作同时将储存在数据中的长串错误也展开,经过展开以后的错误才能由FEC来处理。解交错的作用是将展开的数据还原。4)整波(定型)整波常用于调制模块的输出端,它最主要的作用是维持数据适当的输出波形。其困难之处在于整波作用必须将外频噪声给予恰当的衰减,但对于内频信号的衰减则必须达到最低的程度。9第 9 章 接 入 网 5)等化作用(补偿)当通信系统在接近理论阈值运行时,通常在其发送端及接收端

36、都会采用该等化作用,以获得最佳传输。在不同速率的信道以及多变的噪声环境中,运用这种方法可使系统在信号传输方面显得更有灵活性。大多数的DSL调制解调器以及音频调制解调器都采用这种技术。9第 9 章 接 入 网 7.ADSL调制方式调制方式1)正交调幅技术(QAM)QAM是一种应用广泛的调制技术。其基本方法是将发送数据流分为两路,分别对正弦载波和余弦载波进行数字调幅,然后相加传输。如果每路载波的幅度有n个不同幅度,则QAM信号的星座图上有n2个状态点。这种方式的频谱利用率可以做得很高,设备也不太复杂。但是,当它的信号状态数很多时,则对信道的线性和非线性失真变得十分敏感,需要采用多种措施来对抗。9第

37、 9 章 接 入 网 2)无载波幅度/相位调制技术(CAP)CAP即无载波幅度/相位调制技术。它的基本原理类似于QAM,数据经过两分支正交信号分别调制后叠加,只是在CAP中抑制了载波,因为载波在此并没有携带任何有用的信息。在接收侧用“软判决”技术对信号进行解调,再用判决前馈均衡器对电缆芯径变化和桥接抽头进行适配。CAP采用二维线性码,并进一步结合格栅码来减少近端串音。由于是带通传输方式,因而没有低频延时畸变,也不受脉冲干扰低频分量影响,可以用较简单的回波消除器,在频谱形成和安置方面也有较大的灵活性。9第 9 章 接 入 网 3)DMT调制技术离散多频调制(DMT)又称多载波调制。它是将信道的可

38、用带宽划分为若干个子信道,每个子信道一个载波,分别载荷一路数据,并行传输。在ADSL系统中,采用的DMT技术是将铜线信道1.1 MHz以下的可用带宽划分为256个子信道,每个子信道的带宽为4 kHz。系统根据每个子信道的传输能力,将发送数据分配给它们。不能传输数据的信道都被关掉。工作信道采用正交幅移键控(QASK)方式,根据其传输特性确定每个码元载送的比特数(115 bit)。最高理论上每赫兹可传15 bit数据,故ADSL理论 上 行 速 率 为 3 2 1 5 4=1.8 M b/s,下 行 速 率 为218154=13.08 Mb/s。9第 9 章 接 入 网 DMT为了更有效地利用带宽

39、资源,将整个带宽分割成256个子频道,从0 Hz开始,每个子频道占据的频率为4.3125 kHz,总共是1.104 MHz,如图9.12所示。图 9.12 DMT调制的带宽分割 9第 9 章 接 入 网 传输线路上高频衰减远大于低频衰减,相差约10 dB。此外,无线电广播等电磁波也会对信号造成窄带噪声,所以当多频调制信号在长距离铜线上传输时,其所接收到的信号大致如图9.13所示。这样可以以自适配的方式分配各频道的速率,以达到最佳的传输利用率。例如,让信噪比(SNR)较高的子频道传输更多的位,而关闭被窄带噪声所遮盖的子频道。9第 9 章 接 入 网 图 9.13 高频衰减及干扰 9第 9 章 接

40、 入 网 就技术运用而言,DMT有以下优点:(1)更好的带宽利用率。通过自适配功能,可以调整各个子频道的速率,以达到比单频调制高得多的频道速率。(2)可以动态地分配带宽。由于所有的传输带宽被分成许多子频道,因此可根据服务的带宽需要,灵活地决定子频道的数目,按实际需要分配带宽。9第 9 章 接 入 网(3)抗窄带噪声。只要关闭被窄带噪声所覆盖的子频道,就可以克服窄带噪声的干扰。(4)抗脉冲噪声。在频率上越窄的信号,在时域上便越宽。由于各个子频道的带宽都非常窄,所以各个子频道的信号在时域上为持续时间较长的信号,能量被扩散到许多子信道中,采用比特交织技术和前向纠错编码就可以消除这些干扰。9第 9 章

41、 接 入 网 8.ADSL8.ADSL的优点和缺点的优点和缺点1)ADSL的优点ADSL的优点主要如下：(1)利用现有的电话网线,不必重新敷设线路。(2)下行能提供8 Mb/s的带宽,可以传输多媒体信息。(3)电话和数据传输共用一对双绞线,频分复用,互不干扰。(4)可以根据用户的需要,随时配置ADSL Modem。9第 9 章 接 入 网 2)ADSL的缺点ADSL的缺点表现在:(1)不支持模拟电视的传输。(2)传输距离受业务速率和铜线本身特点的限制。9第 9 章 接 入 网 9.ADSL9.ADSL与与ModemModem及及ISDNISDN的比较的比较(1)比起普通拨号Modem的最高56

42、 kb/s速率,以及N-ISDN 128 kb/s的速率,ADSL的速率具有很大的优势。(2)与普通拨号Modem或ISDN相比,ADSL更为吸引人的地方是它在同一铜线上分别传输数据和语音信号,数据信号并不通过电话交换机设备,减轻了电话交换机的负载,并且不需要拨号,一直在线,属于专线上网方式。这意味着使用ADSL上网并不需要缴付另外的电话费。9第 9 章 接 入 网 9.2.5 HDSL9.2.5 HDSL1.HDSL1.HDSL系统构成系统构成HDSL(高速数字用户环路)传输技术是ISDN基本速率ADSL传输技术的发展和延伸。在ADSL发展的基础上,为了能在用户线上无中继地传输PDH一次群T

43、1(1.544 Mb/s)、E1(2.048 Mb/s)速率以及ISDN基群速率(30BD),1988年Bellcore首次提出了高比特率数字用户线(HDSL)的概念,继而展开了对HDSL的研究、开发和试验。HDSL系统构成如图9.14所示。9第 9 章 接 入 网 图 9.14 HDSL系统构成 9第 9 章 接 入 网 图 9.15 HDSL收发器原理框图 9第 9 章 接 入 网 2.HDSL2.HDSL的基本原理的基本原理HDSL系统主要采用2B1Q和CAP两种线路码型,利用回波抵消、自适应滤波、信号处理等多项技术实现了在一对普通用户线上双向传输1.168 Mbs的信息,在两对用户线上

44、传输2.048 Mbs的信息。HDSL系统有多种应用接口,一般有G.703,G.704,X.21和电视会议视频接口等。可以说,HDSL是铜线接入业务的一个通用平台。HDSL配置如图9.16所示。9第 9 章 接 入 网 图 9.16 HDSL配置 9第 9 章 接 入 网 1)局端机局端机位于端局。其用户侧为两对或三对双绞线,其网络侧为标准G.703接口,由三阶高密度双极性码(HDB3)物理接口提供与交换机的接口。然后由定帧功能模块将进来的一次群信号分解为两路或三路数字信号,加上各种开销比特,进行CRC-6计算和扰码处理,再进行速率适配和线路编码后送给双绞线传向用户。反向传输时,由用户来的线路

45、信号先进行回波消除处理、均衡和解码,分解成三路串联形式的784 kb/s信号,然后再定帧、去掉开销、缓存并最后形成标准的G.703信号送给交换机。9第 9 章 接 入 网 2)远端机远端机功能与局端机基本相同,只是所处的位置在用户侧。3)线路码型(1)2B1Q码(2Binary 1Quaternary):它是一种无冗余度的四电平脉冲幅度调制码,属于基带传输的PAM码。四电平符号可以代表2 bit的信息,可见2B1Q码具有速率压缩的功能,传输速率降低为原来的二分之一。2B1Q码是不归零码,其功率谱中旁瓣可以延伸至1.5 MHz以上,是码间干扰的重要来源,其群时延也是一个干扰源,需要仔细设计均衡器

46、和回波消除器。9第 9 章 接 入 网(2)CAP码(Carrierless Amplitude Phase):它是由无载波幅度相位调制方法产生的码。CAP码是有冗余度的调制码,其编码方法与数字微波常用到的正交幅度调制码差不多。CAP码每个码元含4 bit信息。CAP码是带通型码,其功率谱上限仅180 kHz左右,其带宽比2B1Q码减小一半,传输效率高一倍,低频频率在20 kHz以下,由群时延引起的码间干扰也较小,受脉冲的干扰较小。在同样条件下比2B1Q码的传输距离更长,性能更好,但成本稍高。9第 9 章 接 入 网 3.HDSL3.HDSL的特点的特点HDSL采用了与DSL基本相同的技术。因

47、HDSL的传输频带比DSL宽,而线路中的串话噪声(主要是近端串音)和环路损耗均随频率的增加而增大,致使HDSL系统中的回波抵消、自适应均衡需有更大的动态范围。A/D转换需有更高的精度要求,信号处理需要有更快的速度,这些均使HDSL处理的复杂度与DSL(N-ISDN)相比大为提高,HDSL的DSP能力约是DSL的十倍。9第 9 章 接 入 网 4.HDSL4.HDSL的优点和缺点的优点和缺点HDSL广泛用于ISDN基群接入、移动通信基站中继、无线寻呼中继、DDN节点中继等。其具体优点如下:(1)充分利用现有电缆来实现扩容,解决少量用户传输2048 kbs的宽带信号要求。(2)与语音压缩编码技术结

48、合,实现线对增容。(3)可在无光纤设备的会议室实现高质量的会议电视。(4)可连接LAN或WAN,传输数据及图文、影像等信息。(5)可用于移动通信中,提供基站与交换设备之间的互连。(6)无中继传输距离比传统的PCM要长一倍以上。9第 9 章 接 入 网 9.2.6 VDSL 1.VDSL系统构成系统构成 图 9.17 VDSL系统 9第 9 章 接 入 网 2.VDSL2.VDSL传输速率传输速率VDSL提供了更高的带宽,可满足更多的业务需求。它除了支持与ADSL相同的应用外,还支持包括高保真音乐、高清晰度电视、多通道视频业务、MPEG-2图像等。非对称VDSL数据速率如表9.3所示。9第 9

49、章 接 入 网 表表9.3 非对称非对称VDSL数据速率数据速率 9第 9 章 接 入 网 表表9.4 对称的对称的VDSL数据速率数据速率 9第 9 章 接 入 网 3.VDSL3.VDSL的编码调制方法的编码调制方法VDSL中的编码调制方法主要是CAP编码(CAPQAMM,QAM)或正交部分响应第类调制(QPR)(即SDMT,Zipper)。也有基带调制方法,如NRZ、MLT3以及BPR1等。9第 9 章 接 入 网 4.VDSL4.VDSL的基本原理的基本原理在VDSL中,上、下行信道均使用频分复用技术,其信道划分如下:04 kHz用于传输电话业务,480 kHz用于传输ISDN业务,3

50、00700 kHz为上行通道,速率可达1.6 Mb/s,2.3 Mb/s和19.2 Mb/s。如果需要更高速的上行或对称的数据速率,VDSL系统需使用回波抵消技术,且只能在非常短的线路上传输。9第 9 章 接 入 网 1000 kHz以上为下行通道,传输高速数据,如VOD业务数据,速率大小取决于传输线的长度。最大下行速率目前为5155 Mb/s,传输线长度不超过300 m,VDSL所要达到的目的是要在更短的距离上传输更大速率的信息,因此,VDSL需采用先进的编码技术。为了使传输误差率与压缩的视频信号相适应,VDSL必须采用前向误差纠错方案(FEC),并采用交织技术以纠正由于脉冲噪声产生的误码。