寬帶接入網(wǎng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

摘要

摘要

本文首先對寬帶接入網(wǎng)的定義，主要技術(shù)及其主要優(yōu)勢作了探討，接下來又

對HFC寬帶接入網(wǎng)的技術(shù)進(jìn)行了介紹，包括HFC接入網(wǎng)的基本原理，頻段分配

及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等。另外對和ADSL接入網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行了介紹，包括ADSL技術(shù)的特

點(diǎn)，性能分析等。

關(guān)鍵詞：寬帶接入網(wǎng)HFCADSL

Ⅰ

目錄

目錄

第1章緒論

1.1寬帶接入網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)狀1

1.2寬帶接入網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢2

1.3本章小結(jié)3

................................................................................................................1

..................................................................................

..........................................................................

..........................................................................................................

第2章寬帶接入網(wǎng)技術(shù)的定義及其主要技術(shù)

..........................................................4

2.1寬帶接入網(wǎng)技術(shù)的定義4

2.2寬帶接入網(wǎng)的主要技術(shù)5

2.3寬帶接入網(wǎng)的優(yōu)勢7

2.4本章小結(jié)7

..................................................................................

..................................................................................

..........................................................................................

..........................................................................................................

第3章HFC寬帶接入網(wǎng)技術(shù)簡述8

...............................................................................

3.1HFC網(wǎng)的組成與基本原理8

3.2HFC接入網(wǎng)的頻段分配9

3.3HFC網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)10

3.4HFC網(wǎng)的基本模式10

...............................................................................

...................................................................................

.........................................................................................

.........................................................................................

3.5

HFC寬帶接入網(wǎng)技術(shù)要解決的問題............................................................11

第4章ADSL技術(shù)簡述.............................................................................................12

第1章緒論

第1章緒論

1.1寬帶接入網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)狀

進(jìn)入世紀(jì)以來，全球?qū)拵Ы尤刖W(wǎng)進(jìn)入了大發(fā)展階段。我國寬帶接入網(wǎng)在

21

近兩年發(fā)展也十分迅速。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，到年底我國寬帶用戶達(dá)到萬，

20042500

成為僅次于美國的第二大寬帶接入市場其中主導(dǎo)技術(shù)是，大約占％左

,ADSL70

右，其次是以太網(wǎng)技術(shù)，還有少量寬帶無線接入和電纜調(diào)制解調(diào)器接入。在國內(nèi)，

寬帶接入對固網(wǎng)運(yùn)營商的業(yè)務(wù)發(fā)展起著舉足輕重的作用，已成為固網(wǎng)運(yùn)營商主要

的投資方向和業(yè)務(wù)收入來源之一。從中國億多的電話用戶和不足的寬帶普

21%

及率來看，未來相當(dāng)長的時間內(nèi)都具有較大的發(fā)展空間。目前商用用戶的

DSL

速率為，這主要受限于上游城域網(wǎng)的壓力。提速迫在眉睫，

512kbit/sIPDSL

特別是隨著、網(wǎng)上點(diǎn)播等視頻業(yè)務(wù)的開展，的速率已經(jīng)不

IPTVVOD512kbit/s

能滿足需求。從近期看，的速率是比較理想的速率。隨著電

2Mbit/s~3Mbit/s

信業(yè)務(wù)從語音業(yè)務(wù)向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，加快發(fā)展寬帶業(yè)務(wù)已成為固網(wǎng)運(yùn)營商

未來業(yè)務(wù)發(fā)展的戰(zhàn)略性選擇。

{1}

從用戶需求角度看，現(xiàn)有接入網(wǎng)絡(luò)需要針對住宅用戶、商業(yè)用戶和酒店

用戶的不同特點(diǎn)，通過不同的接入方式，滿足不同層次用戶的需求。目前僅根據(jù)

用戶收入對大客戶進(jìn)行劃分，一般地對于大規(guī)模商業(yè)用戶和酒店用戶采用光纖直

驅(qū)的專線接入方式，而對于潛在的大型客戶或中小用戶缺乏多樣化、靈活有效的

服務(wù)等級支持，一定程度上限制了對客戶增值潛力的充分挖掘。

{2}

從服務(wù)能力角度看，語音、數(shù)據(jù)和視頻的綜合多業(yè)務(wù)接入將是未來接入

網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要目標(biāo)和演進(jìn)趨勢，對服務(wù)等級協(xié)議的全方位保障是目前實(shí)

(SLA)

現(xiàn)電信級運(yùn)營的重要環(huán)節(jié)。但是現(xiàn)有接入網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了長期的建設(shè)，設(shè)備制式多，

1

北京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文

客戶端設(shè)備種類復(fù)雜，對于設(shè)備缺乏必要的維護(hù)能力和管理能力，限制了

CPE

端到端服務(wù)質(zhì)量的保證，使得在部分地區(qū)開展高帶寬、高實(shí)時性業(yè)務(wù)（如視頻會

議業(yè)務(wù)）存在一定的困難。

{3}

從運(yùn)營維護(hù)角度看，傳統(tǒng)寬帶接入網(wǎng)絡(luò)由于技術(shù)發(fā)展水平的局限和已敷

設(shè)線路資源的限制，接入側(cè)維護(hù)成本已經(jīng)接近整體寬帶接入運(yùn)營成本的一半，由

于線路和終端的日常維護(hù)、故障的定位和排除等輔助功能不足，為運(yùn)營商帶來了

高額的支出。

1.2寬帶接入網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢

{1}DSL

技術(shù)在相當(dāng)長一段時間內(nèi)仍將是主流的寬帶接入技術(shù)。

ADSL2/2+2005ADSL

技術(shù)正逐步發(fā)展成熟，在年，它將逐步取代第一代

技術(shù)，在寬帶接入領(lǐng)域扮演主力軍的角色。對于和兩種新一代

ADSL2ADSL2+

ADSLADSL2ADSL

技術(shù)，技術(shù)由于其下行速率與第一代技術(shù)相比沒有太大的

提高，而技術(shù)擁有技術(shù)所具有的優(yōu)良特性，所以，

ADSL2+ADSL2ADSL2/2+

技術(shù)將以技術(shù)的形式發(fā)展。技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)推出之前不會有

ADSL2+VDSLVDSL2

大規(guī)模的發(fā)展，但目前基于調(diào)制的技術(shù)的雙向?qū)ΨQ特性和短距離范

DMTVDSL

圍內(nèi)超過的高下行帶寬特性仍具有無可比擬的優(yōu)勢，因此，在

100Mbit/sVDSL2

標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)成熟前，基于調(diào)制的技術(shù)將作為技術(shù)的補(bǔ)充，

DMTVDSLADSL2+

會得到少量的應(yīng)用。

{2}EPON/GPONFTTH

光纖接入技術(shù)將有一定的發(fā)展，但完全實(shí)現(xiàn)還需要相當(dāng)

長的一段時間。

隨著技術(shù)發(fā)展成熟、設(shè)備價格的下降，技術(shù)在高檔住宅小區(qū)

EPONEPON

和商用大廈將有一定的應(yīng)用。技術(shù)仍不完全成熟，目前很少有廠商支持，

GPON

雖然推出的初衷是支持各種業(yè)務(wù)的綜合接入，但隨著整個網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的

GPON

2

第1章緒論

IPGPON

化，技術(shù)優(yōu)勢越來越不明顯，而且其價格問題和技術(shù)成熟性一直讓運(yùn)

營商對這項(xiàng)技術(shù)感到困惑。雖然光纖接入將有一定的發(fā)展，但其

EPON/GPON

高成本、業(yè)務(wù)需求與定位、光纜布放、對維護(hù)人員的高要求等因素將會減緩

FTTH

的進(jìn)程，特別是光器件、光纖、光接續(xù)等技術(shù)和成本能否快速降低在很大程度決

定了光接入技術(shù)的發(fā)展。

1.3本章小結(jié)

本章首先介紹了一下寬帶接入網(wǎng)技術(shù)正在快速地向高帶寬、可管理、更經(jīng)濟(jì)、

更方便、能提供一定服務(wù)質(zhì)量的方向發(fā)展，并向下一代網(wǎng)絡(luò)靠攏。而寬帶接入技

術(shù)的綜合化能更容易地結(jié)合不同技術(shù)的優(yōu)勢，更好地滿足業(yè)務(wù)的發(fā)展需求，并能

適應(yīng)向未來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的演變。其次介紹了近十幾年來，寬帶接入網(wǎng)技術(shù)有了長足

的進(jìn)展，其中的新技術(shù)也不斷被發(fā)掘，最后介紹了寬帶接入網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢也

在逐步上升。

3

北京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文

第2章寬帶接入網(wǎng)的定義及其主要技術(shù)

2.1寬帶接入網(wǎng)技術(shù)的定義

接入網(wǎng)是指用戶和端局（即本地交換局）之間的所有機(jī)線設(shè)備，具有復(fù)用、

交叉連接和傳輸?shù)裙δ埽?/span>能支持各種交換型和非交換型業(yè)務(wù)。圖1-1給出了接入

網(wǎng)在整個通信網(wǎng)中的位置分布圖。其中：用戶是指用戶終端設(shè)備（如計(jì)算機(jī)、電

話機(jī)等）和用戶駐地設(shè)備（如用戶交換機(jī)等）；核心網(wǎng)是指本地局與市話局、市

話局與長途局、長途局與長途局之間的所有區(qū)段?？梢?，接入網(wǎng)是用戶與核心網(wǎng)

之間的中介網(wǎng)，也可以看成是公共通信網(wǎng)的末端網(wǎng)。圖中還給出了接入網(wǎng)與用戶

之間的接口UNI（稱為用戶-網(wǎng)絡(luò)接口）、接入網(wǎng)與核心網(wǎng)之間的接口SNI（稱為

業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口）。利用這些接口，也可以定義接入網(wǎng)是指UNI和SNI之間的所有

機(jī)線設(shè)備。接入網(wǎng)將來自用戶的所有業(yè)務(wù)流組合后通過公共傳輸通道送往業(yè)務(wù)節(jié)

點(diǎn)（如：本地交換機(jī)等），反過來則將來自業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)流分開后送往各個用

戶，其中需要完成UNI信令和SNI信令的轉(zhuǎn)換，但接入網(wǎng)本身并不解釋和處理信

令的內(nèi)容，即對用戶信令透明。

按照線路的轉(zhuǎn)接配置，端局到用戶之間的線路連接結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。其中：

端局本地交換機(jī)（LE）和交接箱之間用大徑多芯（幾百至幾千對芯）饋線連接，

交接箱和分線盒之間用小徑多芯配線連接，分線盒和用戶終端之間是用細(xì)徑雙芯

引入線連接。交接箱的作用是完成饋線和配線之間的交叉連接，

分線盒的作用是完成配線和引入線之間的分路/合路。通常饋線長幾公里，

配線長幾百米，引入線長幾十米。傳統(tǒng)的電纜接入網(wǎng)就是這種結(jié)構(gòu)。

4

第2章光纖通信系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)

接入網(wǎng)的目的是綜合考慮本地交換局、用戶環(huán)路和終端設(shè)備，通過有限的標(biāo)

準(zhǔn)化接口將各種用戶的需求接入業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)。接入網(wǎng)的引入給通信網(wǎng)帶來了新的變

化，使整個通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本的變化。由于受傳輸損耗、傳輸帶寬及噪聲

等的限制和影響，現(xiàn)行銅線接入網(wǎng)已越來越難以滿足電信新業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，并

逐步成為寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的瓶頸所在。作為交換局與用戶終端之間的連接紐

帶，接入網(wǎng)的數(shù)字化、寬帶化理所當(dāng)然地被提到議事日程，成為當(dāng)前電信網(wǎng)發(fā)展

的焦點(diǎn)之一。近來，隨著技術(shù)成本的持續(xù)下降、電信市場的日益開放以及以IP

為代表的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的爆炸式增長，網(wǎng)絡(luò)的帶寬與容量再次成為熱門話題和緊缺商

品。以美國為代表的發(fā)達(dá)國家的骨干網(wǎng)正向超高速和超大容量的方向發(fā)展，高達(dá)

160Gbps(16×10Gbps)的波分復(fù)用系統(tǒng)已投入應(yīng)用,同時，為了適應(yīng)這一新的形勢，

接入網(wǎng)的寬帶接入技術(shù)也呈現(xiàn)了新的發(fā)展態(tài)勢。

2.2寬帶接入網(wǎng)的主要技術(shù)

1.

接口技術(shù)：

主要指V5接口。V接口是數(shù)字交換機(jī)的數(shù)字用戶接口，定義在本地交換機(jī)

的用戶側(cè)。與以前定義的V1到V4接口不夠標(biāo)準(zhǔn)化相比，V5接口綜合考慮

了本地交換機(jī)，用戶環(huán)路與終端設(shè)備，是用戶數(shù)字傳輸系統(tǒng)和交換機(jī)相結(jié)合

的新型數(shù)字接口，目前已標(biāo)準(zhǔn)化的有V5.1（G964）和V5.2（G965）接口，前

者支持2Mbps速率的業(yè)務(wù)，后者支持多達(dá)16個2Mbps，將來還準(zhǔn)備定義針

5

北京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文

對SDH速率的V5.3接口和針對寬帶業(yè)務(wù)的VB5接口。

2.光纖接入：

光纖是目前傳輸帶寬最寬的介質(zhì)，目前主干網(wǎng)中已大量采用光纖，如果將光

纖應(yīng)用到用戶環(huán)路中，定能滿足將來各種寬帶業(yè)務(wù)的需要。可以說，光纖接入是

寬帶接入網(wǎng)的最終形式，但目前要完全拋棄現(xiàn)有的用戶網(wǎng)絡(luò)，全部重新鋪設(shè)光纖，

對于大多數(shù)國家和地區(qū)來說還是不經(jīng)濟(jì)不現(xiàn)實(shí)的。

3.混合接入：

主要有混合光纖同軸（）技術(shù)，同軸也是一種帶寬較寬的介質(zhì)，目前

/HFC

CATV網(wǎng)就是一種混合光纖同軸網(wǎng)絡(luò)，主干部分利用光纖，然后用同軸經(jīng)分支器

接入各家用戶。HFC接入技術(shù)的一大優(yōu)點(diǎn)是可以利用現(xiàn)有的CATV網(wǎng)，從而降低

網(wǎng)絡(luò)成本。

4.

銅線接入：

銅線接入以現(xiàn)有的電話線為傳輸媒介，利用各種先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)和數(shù)字信號

處理技術(shù)，來提高銅線的傳輸速率和距離。但是銅線的傳輸帶寬畢竟有限，銅線

接入方式的傳輸速率和傳輸距離是一對難以調(diào)和的矛盾。

5.

無線接入：

無線用戶環(huán)路（WLL）指利用無線技術(shù)為固定用戶和移動用戶提供電信業(yè)

務(wù)，因此無線接入可分為固定無線接入和移動無線接入，采用的無線技術(shù)可以包

括微波，衛(wèi)星等。無線接入的優(yōu)點(diǎn)有：初期投入小，能迅速提供業(yè)務(wù)，無線接入

不需要鋪設(shè)線路，所以可以省去鋪線的大量費(fèi)用和時間；靈活，可隨時按需進(jìn)行

變更，擴(kuò)容，抗災(zāi)難性強(qiáng)；當(dāng)然無線用戶也有許多缺點(diǎn)，如性能不如有線方式，

質(zhì)量不穩(wěn)定，受環(huán)境影響大，目前還難以提供寬帶接入，雖然現(xiàn)在已經(jīng)開始研究

利用ATM技術(shù)的無線接入系統(tǒng)，但離現(xiàn)實(shí)有很大的距離。

對于各種接入技術(shù)，對于不同的國情，不同的應(yīng)用場合，應(yīng)比較各種技術(shù)的

優(yōu)缺點(diǎn)，靈活選擇。目前世界各地所采用的接入技術(shù)就是五花八門的，但總的來

說目前實(shí)際應(yīng)用的寬帶網(wǎng)絡(luò)中，提供寬帶業(yè)務(wù)的寬帶接入網(wǎng)絡(luò)主要有三種：光纖

接入網(wǎng)，HFC網(wǎng)和銅線接入網(wǎng)。許多專家學(xué)者和工程技術(shù)人員相繼發(fā)表文章陳

述各種技術(shù)的利弊，激烈的爭論和技術(shù)本身的飛速發(fā)展使得廣大技術(shù)人員感到有

些無所是從，在一定程度上影響了接入網(wǎng)的建設(shè)，改造。本文主要對HFC寬帶

接入網(wǎng)的技術(shù)問題進(jìn)行了分析討論，重點(diǎn)研究了HFC接入技術(shù)的國際標(biāo)準(zhǔn)，協(xié)

議，回傳通道的噪聲問題，以及為解決噪聲問題而采用的集中分配式HFC網(wǎng)絡(luò)

和S-CDMA電纜調(diào)制解調(diào)器等，最后對寬帶接入網(wǎng)建設(shè)的一些問題進(jìn)行了討論，

6

第2章光纖通信系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)

綜合我國的接入網(wǎng)狀況，提出了適合我國現(xiàn)狀的寬帶接入方案。

2.3寬帶接入網(wǎng)的優(yōu)勢

寬帶接入網(wǎng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段有多種，包括銅線上的DSL和以太網(wǎng)技術(shù)，同軸

電纜上的HFC技術(shù)，光纖上的各種有源和無源技術(shù)，以及無線上的寬帶接入技術(shù)

等。當(dāng)前各種寬帶接入技術(shù)都在發(fā)展和應(yīng)用，從世界范圍看，電信公司是以

ADSL

為主發(fā)展的。根據(jù)ATM論壇的統(tǒng)計(jì)，2004年第一季度全球已有7340多萬ADSL

寬帶用戶，其他寬帶接入技術(shù)的用戶量都不是很大。

[4]

目前的技術(shù)是建立在銅線基礎(chǔ)上的寬帶接入技術(shù)，然而銅是世界性戰(zhàn)

ADSL

略資源，所以隨著國際銅纜價格的持續(xù)攀升，以銅纜為基礎(chǔ)的的線路成本

xDSL

會越來越高；其次，作為有源設(shè)備，電磁干擾難以避免，維護(hù)成本也會越來越高；

最后，隨著全網(wǎng)的光纖化進(jìn)程繼續(xù)向用戶側(cè)延伸，端到端寬帶連接的限制將越來

越集中在接入段，目前上行和下行的連接速率已無法滿

ADSL1MBit/s8MBit/s

足高端用戶的長遠(yuǎn)需求。盡管和＋技術(shù)有望緩解這一壓力，但其

ADSL2ADSL2

速率和傳輸距離的繼續(xù)大幅度提高是受限的，不能指望有本質(zhì)性突破。顯然，隨

著光纖在長途網(wǎng)、城域網(wǎng)乃至接入網(wǎng)主干段的大量應(yīng)用，邏輯的發(fā)展趨勢將是繼

續(xù)向接入網(wǎng)的配線段和引入線部分延伸，關(guān)鍵是推進(jìn)速度有多快。這將取決于多

種因素，包括市場的需求、競爭的需要、應(yīng)用的刺激、技術(shù)的進(jìn)步、成本的下降

以及配套運(yùn)維系統(tǒng)的開發(fā)，等等。我國舉辦年奧運(yùn)會和年世界博覽會

20082010

這兩大事件將在一定程度上推進(jìn)寬帶光纖接入網(wǎng)的發(fā)展。下面將重點(diǎn)從技術(shù)角度

來分析幾種主要寬帶光纖接入技術(shù)的特征、問題和發(fā)展趨勢。

2.4本章小結(jié)

本章首先介紹了寬帶接入網(wǎng)技術(shù)的定義，其次介紹了寬帶接入網(wǎng)以下幾個主

要技術(shù)：接口技術(shù)，光纖接入，混合接入，銅線接入，無線接入等，最后介紹了

寬帶接入網(wǎng)的優(yōu)勢。

7

北京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文

第3章HFC寬帶接入網(wǎng)技術(shù)簡述

3.1HFC網(wǎng)的組成與基本原理

HFC（HybridFiberCoax）即光纖同軸混合網(wǎng)。HFC的基本結(jié)構(gòu)為前端到光

接點(diǎn)之間采用光纜傳輸，在光節(jié)點(diǎn)和用戶之間再用同軸電纜入戶。

典型的網(wǎng)絡(luò)可分為三個主要部分：前端光傳輸鏈路用戶，同軸電纜分

HFC

配網(wǎng)和用戶端設(shè)備。圖所示為網(wǎng)絡(luò)體系組成簡圖。

2-1HFC

局端設(shè)備

語音

數(shù)據(jù)

模擬視頻

數(shù)字視頻

。

。

光纖

。

電纜

。

TV

圖2-1HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡圖

電話

P

TV

光纖節(jié)點(diǎn)

TV

電

P

分路器

分路

HFCHFC,,,

網(wǎng)的工作原理如下：網(wǎng)中所有語音數(shù)據(jù)模擬視頻數(shù)字視頻信息經(jīng)

由相應(yīng)調(diào)制轉(zhuǎn)換成射頻（即HF、VHF、和UHF）模擬信號，經(jīng)由頻分復(fù)用方式

合成一個寬帶射頻電信號，加到前端的光發(fā)射模塊上調(diào)制成光信號發(fā)送出去；光

信號通過光纖傳輸?shù)焦饫w節(jié)點(diǎn)后轉(zhuǎn)換為射頻電信號，再經(jīng)射頻放大器放大后由同

軸電纜分配網(wǎng)送到相應(yīng)分支點(diǎn)；再由用戶接口盒中的調(diào)制/解調(diào)器接收相應(yīng)頻帶

的信息，并進(jìn)行解調(diào)得到所需信息。

各組塊的功能如下：

1.

局端設(shè)備

完成電信號調(diào)制/解調(diào)、電/光和光/電轉(zhuǎn)換（即光發(fā)送和光接收）、合路/分路、

應(yīng)答控制等功能。

2.光纖節(jié)點(diǎn)（FN）

寫成光電和電光轉(zhuǎn)換（即光接收和光發(fā)送）以及電信號解復(fù)用和復(fù)用等功

//

能。

8

第4章光纖通信與IP傳送技術(shù)的未來展望

3.

分路器

分路器是多根同軸電纜的交接點(diǎn)，完成電信號的分路/合路。

4.放大器

完成同軸電纜信號放大的功能。

5.用戶接口盒

安裝在每個住戶內(nèi)提供以下接口轉(zhuǎn)換功能：使用歐同軸電纜將機(jī)頂盒連

50

接到用戶TV上，或者使用75歐同軸電纜直接連接到用戶TV；使用雙絞線將內(nèi)

置調(diào)制/解調(diào)器和PCM編解碼器連接到用戶電話機(jī)上；使用同軸電纜（50歐）將

內(nèi)置電纜調(diào)制解調(diào)器（又稱線纜調(diào)制解調(diào)器）連接到用戶計(jì)算機(jī)

/CableModem,/

上。

6.電纜調(diào)制/解調(diào)器(CableModem)

它的主要功能是將數(shù)字信號調(diào)制到射頻上進(jìn)行傳輸，接收時進(jìn)行解調(diào)。此外，

CableModem

還具備與外部主干網(wǎng)的接口、協(xié)議轉(zhuǎn)換、智能化的網(wǎng)絡(luò)控制與管理

等功能。因此，要比傳統(tǒng)的電話撥號調(diào)制/解調(diào)器復(fù)雜得多。CableModem的上行

信道一般采用較可行的QPSK（正交相移鍵控）調(diào)制方式，上行速率最高可達(dá)

10Mb/sQPSKQAM6464

。下行信道采用的典型的調(diào)制方式，有和（元正交幅度

調(diào)制）等，下行速率最高可達(dá)36Mb/s。

3.2HFC

接入網(wǎng)的頻段分配

HFC5-42MHz

接入網(wǎng)的頻段分配如下：上行通道使用頻段，用來傳送上行

電話及用戶請求控制信號；下行通道使用頻段，其中

/50-1000MHz50-550MHz

頻段用來傳送模擬電視，頻段用來傳送數(shù)字電視（也可分出一部分

550-750MHz

頻段用來傳輸下行電話及用戶數(shù)據(jù)信號），頻段預(yù)留用來傳送雙向

750-1000MHz

通信業(yè)務(wù)，如圖所示。

2-3

上行通道：傳送上行電話及用戶請求/控制信號

（5-42MHz）

接入網(wǎng)頻段分配

50-550MHz:傳送模擬電視

550-750MHz:傳送數(shù)字電視

750-1000MHz:傳送雙向通信業(yè)務(wù)

下行通道：（50-1000MHz）

9

圖2-3接入網(wǎng)頻段分配

北京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文

3.3HFC網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1.

樹形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

樹形網(wǎng)絡(luò)的干線光纖和同軸分配網(wǎng)都為樹形結(jié)構(gòu)。主干光纖采用樹形結(jié)構(gòu)就

是采用多路光分路器級聯(lián),如圖2-4所示。但是光纖主干一般不采用樹枝結(jié)構(gòu)因

為其優(yōu)點(diǎn)只是光纖量較省，而缺點(diǎn)有三：一、光纖主干經(jīng)多次光分路器分配后

插入損耗較大，浪費(fèi)光功率；二、由各光分路器和各熔接點(diǎn)造成的多重反射將

光鏈路的噪聲的增加，非線性失真變大，劣化了系統(tǒng)的指標(biāo)；三、樹枝形結(jié)構(gòu)

的光纖主干斷裂，或光分路器的損壞，都會影響后續(xù)分支光纖的光接收，故網(wǎng)絡(luò)

的可靠性較低。因此樹形結(jié)構(gòu)形式的性能價格比較高、技術(shù)簡單，缺點(diǎn)是可靠性

不高，所以適合小城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、城市的小區(qū)等小型光纖系統(tǒng)中。

2.星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

星形網(wǎng)絡(luò)的干線光纖和同軸分配網(wǎng)都為星形結(jié)構(gòu)，為點(diǎn)到點(diǎn)連接，傳輸

容量大、可靠性高、便于雙向業(yè)務(wù)的傳輸，缺點(diǎn)是光纜和電纜設(shè)置大，網(wǎng)絡(luò)

建設(shè)和維護(hù)復(fù)雜，尤其是大中城市建設(shè)有一定難度，適合有實(shí)力的小城市。

3環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

光纖主干是具有一主一備兩條沿相反方向傳輸?shù)碾p數(shù)字光纖環(huán)，故可靠性更

高，覆蓋面更廣。

但是環(huán)形光纖網(wǎng)造價較高，適用于大城市有線電視寬帶綜合信息網(wǎng)，特別是

數(shù)字光纖環(huán)上采用高速傳輸平臺，建立一個由總前端中心管理和監(jiān)控的網(wǎng)

SDH

絡(luò)，實(shí)現(xiàn)有線廣播電視視頻、數(shù)據(jù)、語音的綜合傳輸應(yīng)用，是HFC網(wǎng)的發(fā)展方向。

3.4HFC網(wǎng)的基本模式

無論是大型網(wǎng)絡(luò),還是中小型網(wǎng)絡(luò),其網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)幕灸Ｊ接袃煞N：

1.獨(dú)立總前端模式

同一城市或同一區(qū)域的有線電視網(wǎng)共用一個前端所有信號都匯集在總前

,

端。匯集于前端的廣播電視信號通過光發(fā)射機(jī)以VSB-AM方式轉(zhuǎn)換為光信號(即

E/O轉(zhuǎn)換)從總前端輸出后，通過星形或星-樹形結(jié)構(gòu)的光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)礁餍^(qū)光

節(jié)點(diǎn)，各光節(jié)點(diǎn)的光接收機(jī)將接收到的光信號還原為射頻點(diǎn)信號即轉(zhuǎn)換，

(O/E)

再經(jīng)同軸電纜分配網(wǎng)絡(luò),將信號傳送到各家各戶的用戶終端。這種系統(tǒng)模式是基

于3HFC網(wǎng)，是有線電視HFC網(wǎng)中最基本的傳輸模式。

2.分前端模式

以城市或區(qū)域有線電視網(wǎng)的總前端為中心的多前端的傳輸模式。總前端的信

10

第4章光纖通信與IP傳送技術(shù)的未來展望

號經(jīng)星形輻射的數(shù)字光纖網(wǎng)絡(luò)或模擬光纖網(wǎng)絡(luò)饋送到各分前端的光節(jié)點(diǎn)。

3.5HFC寬帶接入網(wǎng)技術(shù)要解決的問題

HFC寬帶網(wǎng)業(yè)務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)要解決四個問題：數(shù)字壓縮技術(shù)、寬帶交換技

術(shù)、有限制接受系統(tǒng)和HFCLAN互聯(lián)技術(shù)，下面分別對幾種技術(shù)進(jìn)行簡單的介

紹。

1.

數(shù)字壓縮技術(shù)

帶寬一直是困擾通信界的大問題，尤其是傳輸數(shù)字化的運(yùn)動圖像。如何充分

利用現(xiàn)有帶寬傳輸盡可能寬的信號就自然而然地成為擺在我們眼前的課題。數(shù)字

壓縮編碼這一新技術(shù)的出現(xiàn)給解決帶寬的問題提供了途徑。比如運(yùn)用幀間預(yù)測、

運(yùn)動補(bǔ)償預(yù)測、變換編碼等技術(shù)制定的各種壓縮圖像標(biāo)準(zhǔn)JPEG、PX64（會議電

視、視頻電話等）、MPEG（多媒體、CD－ROM、廣播等）。

2.寬帶交換技術(shù)

交互式寬帶業(yè)務(wù)種類繁多，而且要求交換速率高。為此，設(shè)計(jì)了一種

CCITT

新的信息交換方式，實(shí)時性很強(qiáng)。交換方式從STM發(fā)展到ATM，可以說是交換

技術(shù)的一次重大革命。

3.有限制接收系統(tǒng)

該系統(tǒng)是根據(jù)用戶的權(quán)限，對用戶進(jìn)行收視管理、賬戶管理及授權(quán)的網(wǎng)絡(luò)管

理系統(tǒng)。整個系統(tǒng)大致包括前端用戶管理系統(tǒng)、加密系統(tǒng)及用戶機(jī)上變換器的解

密、授權(quán)系統(tǒng)等。目前被大多數(shù)有線電視網(wǎng)采用的是一種加解密智能卡。

4.HFCLAN互聯(lián)系統(tǒng)：

在模型基礎(chǔ)上，對物理層、媒體存取層（）的協(xié)議上作些必

ISO/OSIMAC

要的修改，就可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。物理層是解決底層連接的電氣特性問題，

HFC

其中用戶設(shè)備的國際標(biāo)準(zhǔn)目前已推出，其產(chǎn)品已上市；但層

CableModemMAC

協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)尚未制定出來，以前的層協(xié)議（如等）在運(yùn)用

IEEE802.14MAC802.3

于廣域網(wǎng)時都有各自的局限性。

HFC

11

北京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文

第4章ADSL技術(shù)簡述

4.1ADSL技術(shù)概述

ADSL是一種非對稱數(shù)字用戶環(huán)路實(shí)現(xiàn)帶寬接入互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)，它只要用戶

端有一特殊的Modem。即ADSLModem。它接到用戶的計(jì)算機(jī)上，而另一端接

在電信部門的ADSL網(wǎng)絡(luò)中，將用戶和電信部門相連的依然是普通電話線。ADSL

使用普通電話線作為傳輸介質(zhì)。雖然傳統(tǒng)的Modem也是使用電話線傳輸?shù)?，?/span>

它只使用了0~4kHz的低頻段，而電話線理論上有接近2MHz的帶寬，ADSL正

是使用了26kHz以后的高頻才能提供如此高的速度。采用ADSL方案后，從理

論上來講，ADSL在雙絞銅線上支持的上行速率640k~lMbps，下行速率為

1M~8Mbps有效傳輸距離為3~5km。傳輸速度是普通Modem調(diào)制解調(diào)器的

140倍，它的話音部分占用的是傳統(tǒng)的PSTN公用電話交換網(wǎng)。而數(shù)據(jù)部分則

接入寬帶ATM平臺。ADSL具有的獨(dú)特優(yōu)勢是，采用的是專線的連接方式即它

提供針對單一電話線路用戶的專線服務(wù)。單純從技術(shù)的角度，可以把ADSL看

成一個高性能的調(diào)制解調(diào)器，ADSL調(diào)制解調(diào)器與網(wǎng)絡(luò)總是處于連接的狀態(tài)，免

去了撥號上網(wǎng)的麻煩。

4.2ADSL技術(shù)的特點(diǎn)

可以利用現(xiàn)有的市內(nèi)電話網(wǎng)，和電話交換局的機(jī)房，可以降低施工和維護(hù)成

本,對電話業(yè)務(wù)沒有干擾。缺點(diǎn)是對線路質(zhì)量要求較高，線路質(zhì)量不高時推廣使

用有困難。ADSL的速度要看用戶和電話分局之間的電話線長度和電話線路的質(zhì)

量。而且ADSL系統(tǒng)樓內(nèi)樓外使用的都是的非屏蔽雙絞線，所以抵抗天氣干擾(打

雷/下雨)的能力較差。由于帶寬可擴(kuò)展的潛力不大，ADSL不能滿足今后日益增

長的接入速率需求，只能是不長的一段時期的過渡性產(chǎn)品。或者用于要求不高的

舊區(qū)單獨(dú)用戶的寬帶接入要求。

12

第4章光纖通信與IP傳送技術(shù)的未來展望

4.3ADSL

寬帶接入網(wǎng)的性能分析

影響系統(tǒng)性能因素

現(xiàn)存的用戶環(huán)路主要由UTP（非屏蔽雙絞線）組成。UTP對信號的衰減主要

與傳輸距離和信號的頻率有關(guān)，如果信號傳輸超過一定距離，信號的傳輸質(zhì)量將

難以保證。此外，線路上的橋接抽頭也將增加對信號的衰減。因此，線路衰減

是影響ADSL寬帶接入性能的主要因素。ADSL通過不對稱傳輸，利用頻分復(fù)用技

術(shù)（或回波抵消技術(shù)）使上、下行信道分開來減小串音的影響，從而實(shí)現(xiàn)信號的

高速傳送。衰減和串音是決定ADSL寬帶接入能的兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)損傷。傳輸速率越高，

它們對信號的影響也越大，因此ADSL的有效傳輸距離隨著傳輸速率的提高而縮

短。ADSL寬帶接入接入網(wǎng)線路長度若為5.5km，則可覆蓋80%以上的現(xiàn)有電話用

戶；線路長度若為3.7km，則可覆蓋50%以上的現(xiàn)有用戶，用戶小區(qū)以外的分散

用戶可通過基于光纖的集線器節(jié)點(diǎn)接入到網(wǎng)絡(luò)中。串音噪聲通常是穩(wěn)定的，因此

比較容易對其進(jìn)行研究并加以克服；而沖擊噪聲在頻率、周期、相位等方面都是

隨機(jī)的，對期難以建模和研究。

（1）在實(shí)際線路中ADSL的速率受線路質(zhì)量的影響很大，特別是下行速率。

（2）決定線路質(zhì)量的重要因素包括：線路長度、線纜規(guī)格、是否有橋接分

接頭、線路上的干擾程度。

（3）線路衰減正比于線路的長度和頻率而反比于線纜直徑，因此說明ADSL

性能時應(yīng)注明線纜規(guī)格和用戶線長度。

（4）一般來說在2公里內(nèi)，線路長度對ADSL速率的影響不是太大，但超過

2公里后，ADSL速率隨線路長度的增加而急劇下降。

（5）ADSL都具有速率自適應(yīng)的功能，即根據(jù)線路質(zhì)量動態(tài)調(diào)整，速率變化

是以32kbps為單位的。

4.4ADSL

寬帶接入網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計(jì)

作為小區(qū)用戶所關(guān)心的是用什么方式上網(wǎng)，可以享受到哪些方面的業(yè)務(wù)(數(shù)

據(jù)，話音和視頻)，作為網(wǎng)絡(luò)營運(yùn)商所關(guān)心的是怎么管理和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)，怎么對

小區(qū)接入用戶的合法性進(jìn)行認(rèn)證和計(jì)費(fèi)，以及網(wǎng)絡(luò)安全等等問題。為對上網(wǎng)

13

北京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文

用戶進(jìn)行有效的管理，需對用戶進(jìn)行認(rèn)證和計(jì)費(fèi)。目前應(yīng)用比較成熟的方式有

PPPOE，在小區(qū)中心側(cè)使用接入網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)此功能，接入服務(wù)器一般采用Radius

協(xié)議與AAA服務(wù)器交互實(shí)現(xiàn)對用戶的認(rèn)證和計(jì)費(fèi)。最近很多設(shè)備制造商如中興

通訊和華為等公司考慮到用戶上網(wǎng)的快捷與方便，推出了DHCP+WebPORTAL

和靜態(tài)IP+WePORTAL方式來對用戶的合法性進(jìn)行認(rèn)證，這種方式大大方便

了用戶，用戶不需要象PPPOE認(rèn)證方式那樣安裝一個發(fā)起連接的客戶端撥號軟

件，對于DHCP用戶，用戶一開機(jī)就可以通過DHCPSERVER獲取一個IP地址，

然后登錄WebPORTAL門戶網(wǎng)站，輸入用戶名和密碼進(jìn)行身份合法認(rèn)證，(對于靜

態(tài)IP用戶，只需登錄webPORTA門戶網(wǎng)站，輸入用戶名和密碼進(jìn)行身份合法

認(rèn)證即可)認(rèn)證和計(jì)費(fèi)，對用戶來說是透明的，對于網(wǎng)絡(luò)的安全問題，是用戶所

關(guān)心的，也是網(wǎng)絡(luò)營運(yùn)商首要考慮的，因?yàn)橐粋€建立好的網(wǎng)絡(luò)需要安全地正常

地運(yùn)行下去，對用戶而言當(dāng)然不希望自己的信息被別人接收到，因此要隔離用戶

數(shù)據(jù)，保證用戶的數(shù)據(jù)只有合法的用戶才可以接收到，另外，用戶的一些廣播包

會攜帶用戶的個人信息，如果不隔離這些廣播消息而讓其它用戶接收到，容易

在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)生MAC／IP的沖突，影響合法用戶的上網(wǎng)，更嚴(yán)重的是如果不隔

離這些廣播包，易引起網(wǎng)絡(luò)廣播風(fēng)暴，從而影響整個網(wǎng)絡(luò)的效率。

14

結(jié)論

結(jié)論

光纖通信技術(shù)作為信息技術(shù)的重要支撐平臺，在未來信息社會中將起到重要

作用。在國內(nèi)各研發(fā)機(jī)構(gòu)、科研院所、大學(xué)的科研人員的共同努力下，我國已研

制開發(fā)了一些具有自主知識產(chǎn)權(quán)的光通信高技術(shù)產(chǎn)品，取得了一批重要的研究與

應(yīng)用成果。這些研究工作和突出成果為O-TIME(光時代)計(jì)劃的實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)

的基礎(chǔ)，為我國的信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)做出貢獻(xiàn)。IP技術(shù)與WDM技術(shù)的結(jié)合，使

IP數(shù)據(jù)流直接進(jìn)入了粒度的光通道，有利于充分綜合WDM技術(shù)大容量與IP技術(shù)

統(tǒng)計(jì)復(fù)用的優(yōu)勢，真正達(dá)到IP優(yōu)化的目的。

但對于長期應(yīng)用，需要規(guī)范一種新的最佳的IP對光路的適配功能，即開發(fā)

一種全新的光線路接口。這方面尚無統(tǒng)一意見，需要重點(diǎn)考慮的問題包括恒定比

特率和突發(fā)傳輸、適配協(xié)議和幀結(jié)構(gòu)、物理接口特性、最佳網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、生存性策

略和網(wǎng)管等。

總之，IPoverWDM適用于未來的城域網(wǎng)、高容量普通IP業(yè)務(wù)和未來大型

IP骨干網(wǎng)的核心匯接。

15

致謝

致謝

轉(zhuǎn)眼間，三年的大學(xué)時光已經(jīng)度過，在這三年當(dāng)中，我逐漸的成長，也學(xué)會

了很多知識與技能，心中倍感充實(shí)，當(dāng)我寫完這篇畢業(yè)論文的時候，有一種如釋

重負(fù)的感覺，感慨良多。

首先誠摯的感謝我的論文指導(dǎo)老師翟波老師。感謝您在忙碌的教學(xué)工作中擠

出時間來審查、修改我的論文。

當(dāng)然還要感謝所有教過我的老師們，您們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是

我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；您們的諄諄教誨和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。

感謝三年中陪伴在我身邊的同學(xué)、朋友，感謝你們給予我的支持、鼓勵和幫

助，有了你們我才能充實(shí)的度過了三年的學(xué)習(xí)生活。是你們使我在完成學(xué)業(yè)的過

程中，無論是輕松還是艱難，心里始終充滿了感激。

16

參考文獻(xiàn)

參考文獻(xiàn)

[1]張喜云，寬帶接入網(wǎng)技術(shù).，2009

[2]熊四皓，我國寬帶接入技術(shù)發(fā)展前景分析，2001

[3]肖瑋，寬帶接入網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)狀與前景初探，《數(shù)字化用戶》2013年第07

期

[4]楊威，寬帶接入技術(shù)與實(shí)踐，2008

17