第3章接入技術(shù)

第3章接入技術(shù)3.1Internet接入方式簡介將一個(gè)系統(tǒng)連接到另外一個(gè)系統(tǒng)，并獲取服務(wù)，就稱為接入。要訪問Internet上的資源，首先要將計(jì)算機(jī)連接到Internet上。本地計(jì)算機(jī)可以有多種方式接入Internet，例如通過專線上網(wǎng)或電話線撥號(hào)連接。3.1.1ISP1.ISP的服務(wù)一般說來，接入是通過ISP進(jìn)行的。ISP租用高速通信線路，配備必要的服務(wù)器、路由器等設(shè)備，向用戶提供Internet連接服務(wù)?，F(xiàn)在，ISP有兩種含義：狹義的含義是“Internetserviceprovider“（Internet服務(wù)提供商），廣義的含義是“informationserviceprovider”（信息服務(wù)提供商）。隨著Internet的發(fā)展，二者的工作內(nèi)容正在趨向相同，它們主要服務(wù)內(nèi)容主要有如下一些。（1）接入服務(wù)（2）系統(tǒng)集成（3）信息服務(wù)（4）Internet應(yīng)用2.ISP的選擇一般說來，最終用戶是通過ISP與Internet連接的。ISP不僅要收取一定的費(fèi)用，更重要的是它的服務(wù)質(zhì)量直接影響用戶的上網(wǎng)質(zhì)量。當(dāng)前，ISP日益增多，國內(nèi)大型ISP有中國電信、中國移動(dòng)、聯(lián)通公司、廣電公司等；小的ISP很多，以本單位或本地區(qū)的信息（網(wǎng)絡(luò)）中心為主。面對眾多的ISP，用戶一般可以從如下一些方面進(jìn)行考慮。（1）收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)（2）技術(shù)保證（3）服務(wù)質(zhì)量（4）組織背景3.1.2接入需求與接入類型1.接入的基本要求一般而言，用戶對接入有如下一些基本要求：（1）帶寬要求。為了支持多媒體通信，要求較高的傳輸率，并且上、下行不對稱，即對接受速率（即下行信道）的要求較高，對發(fā)送速率（上行信道）的要求較低。（2）即連即用，即需要時(shí)就可以隨時(shí)連通。（3）價(jià)格便宜，工作可靠。2.接入類型目前，用戶上網(wǎng)有多種方案可供選擇，不同的Internet連接方式都是隨著技術(shù)的不斷發(fā)展以及不同的用戶群需求兒產(chǎn)生的。一般來說，個(gè)人（家庭）用戶和企業(yè)用戶的上網(wǎng)方式存在一定的區(qū)別。（1）按接入身份分類可分為：仿真終端（作為某臺(tái)主機(jī)的仿真終端，不分配IP地址）方式、主機(jī)方式和網(wǎng)絡(luò)方式。（2）按接入方式分類即接入網(wǎng)的使用方式，可以分為直接接入和撥號(hào)接入。直接接入是接入網(wǎng)的接入線永久地接在用戶駐地網(wǎng)上，即用即通；撥號(hào)接入主要指用電話線接入時(shí)，要先經(jīng)撥號(hào)連接。（3）按接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分類可分為：POST、X.25、DDN、HFC、幀中繼、ISDN等。不同的接入技術(shù)，使用不同的設(shè)備，如普通電話線接入需要使用Modem。（4）按接入網(wǎng)介質(zhì)分類可分為：銅線、光纖、光銅混合、無線等。有些接入技術(shù)是按介質(zhì)設(shè)計(jì)的。表3.1所示為接入網(wǎng)的類型。類型系統(tǒng)類別有

線接

入

銅線傳輸雙絞銅線線對增容系統(tǒng)（PG）高比特?cái)?shù)字用戶線（HDSL）非對稱數(shù)字用戶線（ADSL、VDSL、MDSL、XDSL等）

光纖傳輸采用Z接口的用戶環(huán)路載波系統(tǒng)（SLC）采用V5國際標(biāo)準(zhǔn)接口的數(shù)字環(huán)路載波系統(tǒng)（V5-DLC）采用V5國際標(biāo)準(zhǔn)接口的無光源網(wǎng)絡(luò)（V5-PON）模擬視頻圖像傳輸系統(tǒng)（VSB-AM，F(xiàn)M）光纖銅線混合混合光纖/同軸傳輸系統(tǒng)（HFC）交換式數(shù)字視像系統(tǒng)（SDV）

無線接入固定終端衛(wèi)星直播系統(tǒng)（DHL）同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)（SSC）甚小孔徑衛(wèi)星終端（VSAT）單區(qū)制無線接入本地多點(diǎn)分布業(yè)務(wù)系統(tǒng)（LMDS）多點(diǎn)多路分布業(yè)務(wù)系統(tǒng)（MMDS）移動(dòng)

終端無線尋呼系統(tǒng)無繩電話系統(tǒng)（CT1、CT2、DECT、PHS等）集群通信系統(tǒng)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)（TACS、AMDS、DAMPS、GSM、CDMA、DCS1800等）同步衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)（Inmarsat）公共陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)（FPLMTS）低軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)（LEO）有線無線綜合接入固定/移動(dòng)終端光纖無線混合系統(tǒng)（HFW）個(gè)人通信系統(tǒng)（PCS）（5）按接入網(wǎng)頻帶分類可以分為窄帶和寬帶。傳統(tǒng)的接入網(wǎng)是窄帶的，如電話網(wǎng)、ISDN、DDN等。但是隨著語音、視頻、數(shù)據(jù)傳輸三網(wǎng)合一要求的日漸普遍，窄帶將會(huì)很快退出歷史舞臺(tái)。因此，本章后面的各節(jié)以介紹寬帶接入為主。（6）按IP地址分類按是否需要IP地址可以分為如下幾類：

不需要IP地址采用這種方式時(shí)，計(jì)算機(jī)作為遠(yuǎn)程主機(jī)的虛擬終端，只能享用電子郵件和FTP服務(wù)，不能使用Web等服務(wù)。

使用動(dòng)態(tài)地址接入采用這種方式接入的計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)（稱Intranet），可以訪問Internet上的信息資源，但是由于沒有固定的IP地址，Internet上的其他用戶不能訪問該Intranet或計(jì)算機(jī)中的信息資源。這種方式收費(fèi)較低，但需要向當(dāng)?shù)豂SP申請一個(gè)聯(lián)網(wǎng)賬號(hào)。

利用一個(gè)固定IP地址接入這種接入方式允許Intranet訪問Internet上的信息資源，也允許Internet訪問Intranet上的信息資源。為了使用固定IP地址，Intranet上的用戶必須申請一個(gè)固定（靜態(tài)）的IP地址。同時(shí)，由于共享IP地址會(huì)引起地址沖突，可以在Intranet中配置一個(gè)代理服務(wù)器。

利用多個(gè)固定IP地址接入對于大、中型Intranet，利用一個(gè)固定IP地址接入時(shí)，隨著Intranet與Internet之間信息交換頻率的提高，將會(huì)出現(xiàn)“瓶頸”。此時(shí)，應(yīng)當(dāng)申請多個(gè)靜態(tài)IP地址。3.2銅線接入

3.2.1綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)

綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（integratedservicesdigitalNetwork，ISDN）兼有IDN（綜合數(shù)字電話網(wǎng)）和ISN（綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)）兩重意義。如圖3.1所示，它能將數(shù)據(jù)、聲音、視頻信號(hào)集成進(jìn)一根數(shù)字電話線路，實(shí)現(xiàn)用戶線傳輸技術(shù)數(shù)字化，向用戶提供端到端的數(shù)字連接。所以被稱為“一線通”。ISDN用戶端接入設(shè)備ISDN局端交換設(shè)備InternetPSTN其他網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫服務(wù)局域網(wǎng)數(shù)據(jù)終端語音設(shè)備數(shù)字管道圖3.1ISDN工作原理1.ISDN的信道與接口ISDN采用TDM技術(shù)，將多條通路復(fù)用在ISDN的數(shù)字管道中，依時(shí)段分配給各信號(hào)源，并提供多種獨(dú)立的信道供用戶使用。這些信道采用ITU-T規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信道系列。（1）ITU-T標(biāo)準(zhǔn)信道系列ITU-T標(biāo)準(zhǔn)信道系列用字母來稱呼：A信道——3kHz帶寬的標(biāo)準(zhǔn)模擬話路信道；B信道——63kb/s的數(shù)字PCM話音或數(shù)據(jù)信道；C信道——8/16kb/s的數(shù)字信道；D信道——用作通信控制（帶外信令）的數(shù)字信道；D0為16kb/s，D2為63kb/s。E信道——63kb/s內(nèi)部ISDN信令的數(shù)字信道；H信道——高速接入通路，適合于電視會(huì)議、超圖像傳輸、高速FAX、高速數(shù)據(jù)等信息的傳送。目前H通路具有三種標(biāo)準(zhǔn)速率：H0通路：383Kb/s，用于傳送用戶信息；H11通路：1536Kb/s（PCM23路系統(tǒng)），用于傳送用戶信息；H12通路：1920Kb/s（PCM32路系統(tǒng)），用于傳送用戶信息。（2）ITU-T標(biāo)準(zhǔn)化信道組合ITU-T規(guī)定了多種標(biāo)準(zhǔn)化信道組合，其中最重要的是基本速率接口（baserateinterface，BRI）和基群速率接口（primaryrateinterface，PRI）。(a)基本速率接口是為普通電話網(wǎng)的用戶提供的一種窄帶服務(wù)，具有2B+D接口。其中：2個(gè)B通路為63Kb/s，用于傳輸話音。D通路為16Kb/s或63Kb/s，用于傳送信令信息和分組信息。

(b)基群速率接口是指適應(yīng)PCM一次群T1（1.533Mb/s）或E1（2.038Mb/s）的通路，給出了多個(gè)基本訪問用戶通過一個(gè)公用線路設(shè)施與網(wǎng)絡(luò)相連的規(guī)則，提供寬帶服務(wù)（稱B-ISDN），組合形式如下：多信道接入（B信道接口）：nB+D，n=30（歐洲、澳洲等，總帶寬達(dá)2.038Mb/s）或23（美國、日本等，總帶寬達(dá)1.533Mb/s）。高速接入（H信道接口）。典型結(jié)構(gòu)有：mH0+D（m=3或5），H11+D，H12+D等。組合接入（B/H信道混合接口）：nB+mH0+D（n+6×m30或23）。B-ISDN采用了ATM技術(shù)。由于ATM技術(shù)沒有得到廣泛應(yīng)用，B-ISDN使用也很少。2.ISDN接入設(shè)備

ISDN按照自己的規(guī)格將設(shè)備分為兩類：ISDN標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備和非ISDN標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。ISDN標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備（如數(shù)字電話等）可以使用網(wǎng)絡(luò)終端NT接入；非ISDN標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備（如普通電話、傳真機(jī)和計(jì)算機(jī)等）還要在NT上增加使用ISDN終端適配器（TerminalAdapter，TA）。圖3.2為上述兩種接入的示意圖。（a）NT1接入（b）TA接入圖3.2ISDN的兩種基本接入方式（1）網(wǎng)絡(luò)終端NT

NT安裝于用戶處，用于實(shí)現(xiàn)在普通電話線上進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)送和接收，是電話局程控交換機(jī)和用戶終端設(shè)備之間的接口設(shè)備。NT分為兩種：NT1和NT2。NT1是基本速率接口終端，向用戶提供2B+D的兩線雙向傳輸能力，它是物理層的設(shè)備，不涉及比特流在上層是怎樣構(gòu)成幀的，它能以點(diǎn)對點(diǎn)的方式最多支持8個(gè)終端的接入。它具有網(wǎng)絡(luò)管理、測試和性能監(jiān)控功能，能解決用戶的每一個(gè)設(shè)備具有惟一的地址，并解決多個(gè)用戶設(shè)備使用總線時(shí)的優(yōu)先級(jí)別問題。注意，NT1用于接入數(shù)字設(shè)備，但計(jì)算機(jī)必須裝有ISDN適配卡。對于大一些的單位，NT1就不夠用了，需要一個(gè)ISDN專用的小交換機(jī)PBX——NT2。NT2是一次群速率接口終端，向用戶提供3B+D的四線雙向傳輸能力，它至少覆蓋OSI的下3層。（2）ISDN終端適配器ISDN終端適配器的功能是使現(xiàn)有的非ISDN標(biāo)準(zhǔn)終端（如模擬電話、G3傳真機(jī)、PC機(jī)的串口等）能夠使用ISDN，為用戶在現(xiàn)有終端上提供ISDN業(yè)務(wù)。ISDN終端適配器分為內(nèi)置和外置兩種。內(nèi)置ISDN終端適配器俗稱ISDN適配卡，外置ISDN終端適配器俗稱ISDNTA。通常大部分ISDN終端適配器具有2個(gè)信道通信能力。與計(jì)算機(jī)的連接有串口與并口兩種方式：串口方式的最高速率為112.5Mb/s，并口的最高速率為128Mb/s。ISDNTA除具有ISDN卡的功能外，還提供2個(gè)模擬接口，即有1個(gè)ISDN接口，3個(gè)用戶接口——兩個(gè)RJ-11的普通模擬電話接口，一個(gè)可以通過電纜連接計(jì)算機(jī)的RS-232D接口。3.2.2非對稱數(shù)字線路ADSL1.數(shù)字用戶線路xDSL非對稱數(shù)字線路ADSL是數(shù)字用戶線（digitalsubscriberline，DSL）的一種。DSL是以銅電話線為傳輸介質(zhì)的、點(diǎn)對點(diǎn)的接入技術(shù)系列，也稱xDSL。DSL技術(shù)系列的宗旨是通過電子設(shè)備和軟件，使現(xiàn)有的電話線作為數(shù)字傳輸線，并使帶寬至少達(dá)到2Mb/s，而現(xiàn)有技術(shù)僅能使銅質(zhì)電話線以28.8Kb/s（輔以軟件可達(dá)53.3Kb/s）的速率傳輸語音信號(hào)。幾種主要的xDSL如表3.2所示。目前最常用的是ADSL。類

型線對數(shù)上行/下行速率Mb/s最大傳輸距離m對稱DSLSDSL（SymmetricDSL，單線/對稱數(shù)字用戶線）11/13300HDSL（High-bit-rateDSL,高比特率數(shù)字用戶線）2~31.533/1.5333700非對稱DSLADSL（AsymmetricDSL,非對稱數(shù)字用戶線）11.5/85500VADSL(超高比特率數(shù)字用戶線)12.3/5.1~51300~1500表3.2幾種主要的xDSL技術(shù)2.ADSL概述

ADSL是非對稱傳輸率的數(shù)字傳輸線技術(shù)，適合于作接入技術(shù)。ADSL技術(shù)使得兩個(gè)Modem之間的電話線上產(chǎn)生3個(gè)信息通道：一條1.5Mb/s~9Mb/s的高速下行通道；一條16Kb/s~1Mb/s的中速雙工信道；一條普通電話服務(wù)POST通道（3kHz），一旦ADSL失效，還可以使用POST。高速和中速信道都可以被多路低速信道復(fù)用。為了建立多重頻道的傳輸方式，ADSL采用FDM和EchoCancellation兩種方法分離出不同頻寬。

ADSL能夠在現(xiàn)有電話雙絞線上提供高達(dá)8Mb/s的高速下行速率和1Mb/s的上行速率，有效傳輸距離可達(dá)5公里，非常適合雙向帶寬要求不一致的應(yīng)用，如Web瀏覽、多媒體點(diǎn)播以及消息發(fā)布等。如圖3.3所示，ADSL的入模型主要由中央交換局端模塊和遠(yuǎn)端模塊組成。圖3.3ADSL的接入模型中央交換局端模塊包括在中心位置的ADSLModem和接入多路復(fù)合系統(tǒng)。處于中心位置的ADSLModem被稱為ATU－C（ADSLtransmissionunit－central）。接入多路復(fù)合系統(tǒng)中心Modem通常被組合成一個(gè)被稱作接入節(jié)點(diǎn)，也被稱作“DSLAM”（DSLaccessmultiplexer）。遠(yuǎn)端模塊由用戶ADSLModem和濾波器組成。用戶端ADSLModem通常被稱為ATU－R（ADSLtransmissionunit—remote）。3.ADSL用戶端安裝對普通用戶來說，安裝用戶端ADSL時(shí)，只要將電話線連上分離器，分離器與ADSLModem之間用一條兩芯電話線連上，ADSLModem與計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡之間用一條雙絞網(wǎng)線連通即可完成硬件安裝，如圖3.4（a）所示。在硬件安裝好之后，再將TCP/IP協(xié)議中的IP、DNS和網(wǎng)關(guān)參數(shù)項(xiàng)設(shè)置好，便完成了安裝工作。對局域網(wǎng)用戶來說，ADSL安裝，只需用直連網(wǎng)線將集線器/交換機(jī)與ADSLModem連起來就可以了，如圖3.4（b）所示。

（a）一臺(tái)計(jì)算機(jī)的ADSL接入（b）局域網(wǎng)的ADSL接入圖3.4ADSL接入4.ADSL接入類型（1）虛擬撥號(hào)入網(wǎng)方式：并非是真正的電話撥號(hào)，而是用戶輸入帳號(hào)、密碼；通過身份驗(yàn)證，獲得一個(gè)動(dòng)態(tài)的IP地址，可以掌握上網(wǎng)的主動(dòng)性。使用撥號(hào)入網(wǎng)方式工作，還需要安裝相應(yīng)的撥號(hào)軟件。（2）專線入網(wǎng)方式：用戶擁有固定的靜態(tài)的Internet地址（IP地址），不需要撥號(hào)，開機(jī)即可連通上網(wǎng)。3.3光纖接入3.3.1光纖接入網(wǎng)概述1.光纖接入網(wǎng)及其結(jié)構(gòu)以光纖作為傳輸媒介，并利用光波作為光載波傳送信號(hào)的接入網(wǎng)，稱為光纖接入網(wǎng)（opticalaccessnetwork，OAN），又稱為光纖用戶環(huán)路（fiberintheloop，F(xiàn)ITL）。圖3.5為一個(gè)光纖接入網(wǎng)示意圖?？梢钥闯?，光纖接入網(wǎng)除了包括光纖介質(zhì)外，還包括遠(yuǎn)端設(shè)備——光網(wǎng)絡(luò)單元（opicalnetworkunit，ONU）或光網(wǎng)絡(luò)終端(opticalnetworkterminal，ONT)、局端設(shè)備——光線路終端（opticallineterminal，OLT）。1）OLT的作用是為接入網(wǎng)提供與本地交換機(jī)之間的接口，并通過光傳輸與用戶端的光網(wǎng)絡(luò)單元通信，并提供對自身和用戶端的維護(hù)和監(jiān)控。（2）ONU的作用是為接入網(wǎng)提供用戶側(cè)的接口。它的主要功能有：終結(jié)來自O(shè)LT的光纖。處理光信號(hào)，為多個(gè)小企業(yè)，事業(yè)用戶和居民住宅用戶提供業(yè)務(wù)接口，接入多種用戶終端。光/電和電/光轉(zhuǎn)換。因?yàn)镺NU的網(wǎng)絡(luò)端是光接口，而其用戶端是電接口。對話音的數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換。相應(yīng)的維護(hù)和監(jiān)控功能。圖3.5光纖接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)2.光纖接入網(wǎng)分類（1）根據(jù)ONU/ONT的放置位置，光纖接入可以分為如下幾種類型：光纖到戶（fibertothehome，F(xiàn)TTH）；光纖到鄰里（fibertotheneighbor，F(xiàn)TTN）；光纖到辦公室（fibertotheoffice，F(xiàn)TTO）；光纖到樓層（fibertothefloor，F(xiàn)TTF）；光纖到大樓（fibertothebuilding，F(xiàn)TTB）；光纖到路邊（fibertothecurb，F(xiàn)TTC）；光纖到小區(qū)（fibertothezone，F(xiàn)TTZ）；光纖到遠(yuǎn)端單元（fibertotheremoteunit，F(xiàn)TTR）。（2）從系統(tǒng)分配上光纖接入網(wǎng)（OAN）分為有源光網(wǎng)絡(luò)（activeopticalnetwork，AON）和無源光網(wǎng)絡(luò)（passiveopticalnetwork，PON）兩類。PON是指ODN（光配線網(wǎng)）中不含有任何電子器件及電子電源，全部由光分路器（splitter）等無源器件組成，不需要貴重的有源電子設(shè)備。PON網(wǎng)絡(luò)的突出優(yōu)點(diǎn)是消除了戶外的有源設(shè)備，所有的信號(hào)處理功能均在交換機(jī)和用戶宅內(nèi)設(shè)備完成。而且這種接入方式的前期投資小，大部分資金可以等到用戶真正接入時(shí)才投入。雖然它的傳輸距離比有源光纖接入系統(tǒng)的短，覆蓋的范圍較小，但它造價(jià)低，無需另設(shè)機(jī)房，維護(hù)容易。因此這種結(jié)構(gòu)可以經(jīng)濟(jì)地為居家用戶服務(wù)。（3）按照拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，光纖接入網(wǎng)有三種基本類型：總線形、環(huán)形和星形。由此又可派生出總線—星形、雙星形、雙環(huán)形、總線—總線形等多種組合應(yīng)用形式。3.3.2光纖到戶及其應(yīng)用目前應(yīng)用最多的光纖接入是光纖到戶。嚴(yán)格的“光纖到戶”是FTTH。但是，現(xiàn)在通常也把FTTB、FTTC、FTTN也稱為光纖到戶。由于實(shí)際的光纖到戶包括了上述3種情況，所以人們也用“FTTX”來總稱廣義的“光纖到戶”。下面介紹兩種FTTH方案。1.傳統(tǒng)交換以太網(wǎng)FTTH傳統(tǒng)以太網(wǎng)都是采用電信號(hào)。為此，可以在用戶端使用一個(gè)單純的光/電或電/光轉(zhuǎn)換器——MC（mediaconverter），就可以實(shí)現(xiàn)FTTH接入，而不必更換支持光纖傳輸?shù)木W(wǎng)卡。圖3.6為這種方案的結(jié)構(gòu)。圖3.6MC+傳統(tǒng)以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)FTTH接入2.光纖以太網(wǎng)方式FTTH光纖以太網(wǎng)方式的FTTH如圖3.7所示。這里使用了具有光接口的以太網(wǎng)交換機(jī)，也可以是新的符合IEEE802.3ah規(guī)范的光以太網(wǎng)接入設(shè)備。根據(jù)IEEE802.3ah的規(guī)定，接入網(wǎng)所采用的光以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)采用單纖雙向傳輸方式，上下行采用WDM方式分別使用不同的波長進(jìn)行傳輸，上行使用1310nm波長，下行使用1550nm波長。圖3.7光纖以太網(wǎng)方式的FTTH3.4光纖/銅線混合接入網(wǎng)3.4.1HFC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

光纖/銅線混合接入網(wǎng)絡(luò)（hybridfiber/coax，HFC）技術(shù)是在傳統(tǒng)的同軸電纜CATV技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。CATV最初的意思是公用天線（communityantennatelevision）系統(tǒng)，20世紀(jì)80年代后在此基礎(chǔ)上發(fā)展為有線電視（cabletelevision）。CATV技術(shù)的要點(diǎn)是在有線電視臺(tái)的前端把電視圖像，用光纖和同軸電纜組合起來的方式（主干線路用光纖，在ONU之后，即進(jìn)入各家各戶的最后一段線路用同軸電纜）傳送到各家各戶。但是，這種系統(tǒng)是單向的，只有下行。HFC的目的是在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)雙向傳輸。3.4.2HFC的頻譜結(jié)構(gòu)和傳輸模式1.HFC的頻譜結(jié)構(gòu)上行回傳信號(hào)要選擇與下行頻段分開的頻段，各位于不同的頻譜上，實(shí)行頻分復(fù)用。圖3.8所示為HFC系統(tǒng)頻譜結(jié)構(gòu)。表3.3所示為我國接入網(wǎng)總技術(shù)規(guī)范中所定義的頻段劃分。53032505507501000MHz0dB-15dB上行50MHz50MHz60路模擬CATV信號(hào)綜合業(yè)務(wù)信號(hào)PCSPCS圖3.8HFC系統(tǒng)頻譜結(jié)構(gòu)表3.3HFC頻段的劃分波段頻帶（MHz）業(yè)務(wù)R5.00~30.0上行電視及非廣播業(yè)務(wù)R130.0~32.0上行非廣播業(yè)務(wù)I38.5~92.0模擬廣播電視FM87.0~108.0調(diào)頻立體聲廣播A1111.0~167.0模擬廣播電視III167.0~223.0模擬廣播電視A2223.0~295.0模擬廣播電視B295.0~337.0模擬廣播電視IV350.0~550.0數(shù)字或模擬廣播電視V550.0~710.0數(shù)字電視和VOD等VI710.0~750.0非廣播業(yè)務(wù)VII750.0~1

000.0個(gè)人通信2.HFC的傳輸模式

CableModem的傳輸模式分為對稱式傳輸和非對稱式傳輸。（1）對稱式傳輸對稱式傳輸是指上/下行信號(hào)各占用一個(gè)普通頻道8M帶寬，上/下行信號(hào)可能采用不同的調(diào)制方法，但用相同傳輸速率(2～10Mbps)的傳輸模式。在有線電視網(wǎng)里利用5～30(32)MHz作為上行頻帶，對應(yīng)的回傳最多可利用3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)8MHz頻帶：500～550MHz傳輸模擬電視信號(hào)，550～650MHz為VOD(視頻點(diǎn)播)，650～750MHz為數(shù)據(jù)通訊。利用對稱式傳輸，開通一個(gè)上行通道(中心頻率26MHz)和一個(gè)下行頻道(中心頻率251MHz)。上行的26MHz信號(hào)經(jīng)雙向?yàn)V波器檢出，輸入給變頻器，變頻器解出上行信號(hào)的中頻(36～33MHz)再調(diào)制為下行的251MHz，構(gòu)成一個(gè)邏輯環(huán)路，從而實(shí)現(xiàn)了有線電視網(wǎng)雙向交互的物理鏈路。（2）非對稱式傳輸由于用戶上網(wǎng)發(fā)出請求的信息量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于信息下行量，而上行通道又遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于下行通道，人們發(fā)現(xiàn)非對稱式傳輸能滿足客戶的要求，而又避開了上行通道帶寬相對不足的矛盾。3.4.3CableModem模式

CableModem（電纜modem）是利用HFC接入網(wǎng)進(jìn)行高速訪問的一種重要的通信設(shè)備。它不僅可以提供對Internet的高速訪問，還可以提供音頻、視頻、訪問CD-ROM等服務(wù)，并且具有很高的接入速率，理論上下行速率可達(dá)36Mb/s，上行速率可達(dá)10Mb/s。圖3.9所示為CableModem的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。CableModem本身不是單純的調(diào)制解調(diào)器，它也是一個(gè)調(diào)諧器（將數(shù)字信道同模擬電視信道分離）和加密設(shè)備，同時(shí)還起路由和網(wǎng)卡的部分作用。網(wǎng)卡CPU存儲(chǔ)器擴(kuò)展口數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)成幀去交織/FEC解調(diào)器調(diào)制器FEC/交織MAC處理器雙工分離器圖3.9CableModem的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.從傳輸方式的角度

·雙向?qū)ΨQ式傳輸：傳輸速率為2Mb/s～3Mb/s、最高能達(dá)到10Mb/s。

·非對稱式傳輸CableModem：傳輸下行速率為30Mb/s，上行速率為500kb/s～2.56Mb/s。2.從數(shù)據(jù)傳輸方向角度

·單向CableModem：指本身不支持把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，不能上傳數(shù)據(jù)，

·雙向CableModem：可以把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，也可以把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；即可以上傳數(shù)據(jù)，也可以下載數(shù)據(jù)。3.從網(wǎng)絡(luò)通信角度

·同步(共享)CableModem：類似以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)用戶共享同樣的帶寬。當(dāng)用戶增加到一定數(shù)量時(shí)，其速率急劇下降，碰撞增加，登錄入網(wǎng)困難。

·異步(交換)CableModem：ATM技術(shù)與非對稱傳輸正在成為技術(shù)的發(fā)展主流趨勢。4.從接入角度

·個(gè)人CableModem：用于接入單機(jī)。

·寬帶CableModem(多用戶)，可以將一個(gè)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)接入。5.從接口角度

·外置式CableModem：如圖3.10（a）所示，它是一個(gè)盒子，計(jì)算機(jī)連接CableModem前需要添置一塊網(wǎng)卡，可以支持局域網(wǎng)上的多臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)上網(wǎng)。

·內(nèi)置式CableModem：如圖3.10（b）所示，它是一塊PCI插卡。只能用在臺(tái)式計(jì)算機(jī)上，Macintosh計(jì)算機(jī)和筆記本計(jì)算機(jī)無法使用。

·交互式機(jī)頂盒。主要功能是在頻率數(shù)量不變的情況下提供更多的電視頻道。通過使用數(shù)字電視編碼（DVB），交互式機(jī)頂盒提供一個(gè)回路，使用戶可以直接在電視屏幕上訪問網(wǎng)絡(luò)，收發(fā)E-Mail等。圖3.10（c）為交互式機(jī)頂盒示例。（a）外置式CableModem（b）內(nèi)置式CableModem（c）交互式機(jī)頂盒圖3.10CableModem的外形6.按照用戶類型·CMP（cablemodempersonal）：適合個(gè)人用戶，是具有全面的媒體訪問控制層MAC橋接功能、傳送和接收數(shù)據(jù)功能，可以即插即入的cablemodem。·CMW（cablemodemworkgroup）：適合中小企業(yè)和多家庭使用，最多可以支持3個(gè)用戶，每個(gè)用戶均可以獲得CMP功能。·CMB（cablemodembusiness）：適合于企業(yè)網(wǎng)、學(xué)校系統(tǒng)、政府機(jī)關(guān)等使用，可以連接大量的用戶，使每個(gè)用戶均獲得CMP功能，并可以根據(jù)不同的訪問和操作安全性要求實(shí)現(xiàn)保護(hù)。3.5無線接入3.5.1無線接入概述無線接入網(wǎng)是以無線技術(shù)（包括移動(dòng)通信、無繩電話、微波、衛(wèi)星通信等）為傳輸手段，連接起局端至用戶間的通信網(wǎng)，向用戶提供各種通信業(yè)務(wù)。無線接入種類繁多，并且可以用不同方法進(jìn)行分類。按應(yīng)用方式分類有固定終端無線接入、移動(dòng)終端接入和有線綜合接入。1.固定終端無線接入（1）單區(qū)制無線接入，是傳統(tǒng)的無線接入方式，一般采用150MHz、350MHz和800MHz頻段，適合用戶較少的郊區(qū)或農(nóng)村使用，覆蓋半徑可達(dá)幾十公里。（2）微波點(diǎn)對多點(diǎn)通信系統(tǒng)（multipleaccessradiosystem，MARS），又稱一點(diǎn)多址微波通信系統(tǒng)，由一個(gè)基站可以向幾十戶端站傳送信息，傳送頻率為1.3GHz~2.5GHz，經(jīng)過中繼后總覆蓋半徑可達(dá)150Km以上，適合于小集中、大分散的用戶地區(qū)。 可供業(yè)務(wù)：電話、傳真、低速數(shù)據(jù)以及窄帶ISDN等。（3）本地多點(diǎn)分布業(yè)務(wù)LMDS（localmultipointdistributionservice）系統(tǒng)，使用頻段2.8GHz左右，傳輸距離1Km~8Km，可與固定衛(wèi)星鏈路連接，傳輸寬帶業(yè)務(wù)：高速數(shù)據(jù)、廣播電視、視頻點(diǎn)播和電話業(yè)務(wù)。主要缺點(diǎn)是有阻塞，且傳輸質(zhì)量受天氣變化影響。（4）多點(diǎn)多路分布業(yè)務(wù)（multipointmultichanneldistributionservice，MMDS），使用頻段2.5GHz，業(yè)務(wù)與LMDS相似，可有33個(gè)模擬電視電路，在發(fā)射天線周圍50Km范圍內(nèi)可將100多路數(shù)字電視信號(hào)直接送到用戶。（5）固定蜂窩和微蜂窩（無繩通信）接入系統(tǒng)，將移動(dòng)終端改為固定終端后，時(shí)變性和隨機(jī)性減小，隨著用戶間干擾減小，容量可以增加，傳輸距離可以加大。美國摩托羅拉公司開發(fā)的WillCDMA無線用戶環(huán)路系統(tǒng)，是一種代表性產(chǎn)品，采用V5.2接口，使用載波頻率800MHz、900MHz或1.8GHz、1.9GHz。（6）甚小孔徑終端衛(wèi)星（verysmallapertureterminal，VSAT）系統(tǒng)，是工作波段為C或Ku波段、地球站天線直徑一般小于2.3M的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，一般用于小容量數(shù)據(jù)傳輸和小容量話音。（7）衛(wèi)星直播（directbroadbandsystem，DBS）系統(tǒng)，即同步衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)。（8）采用C或Ku波段的同步衛(wèi)星通信（synchronoussatellitecommunication，SSC）系統(tǒng)，為采用同步衛(wèi)星上的轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行通信、工作波段為C或Ku波段、地球站天線直徑一般大于6M的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。2.移動(dòng)終端接入（1）無線尋呼普通的BP（beepr）機(jī)系統(tǒng)。（2）無繩電話（cordlesstelephone，CT）系統(tǒng)。（3）集群通信系統(tǒng)，主要用于生產(chǎn)、管理、交通和公安消防等系統(tǒng)。（4）蜂窩移動(dòng)通信接入系統(tǒng)。（5）同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)。（6）公共陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)（futurepubliclandmobiletelephonesystem，F(xiàn)PLMTS）。3.有線無線綜合接入（1）光纖無線混合（hybridfiber&wireless，HFW）系統(tǒng)。（2）個(gè)人通信系統(tǒng)（personalcommunicationsystem，PCS）。這么多的應(yīng)用類型，從技術(shù)上說大體上可以歸為：基于衛(wèi)星通信的技術(shù)、基于數(shù)字微波通信的技術(shù)和基于移動(dòng)通信的技術(shù)。后面的幾小節(jié)將介紹這些技術(shù)。3.5.2衛(wèi)星通信1.概述衛(wèi)星通信系統(tǒng)是利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站，轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號(hào)，在多個(gè)地球站（地面站）之間進(jìn)行的通信系統(tǒng)。衛(wèi)星通信具有特點(diǎn)：覆蓋面積大、多址通信、頻帶寬、信道穩(wěn)定等。（1）覆蓋面積大，并且不受地理?xiàng)l件和通信對象運(yùn)動(dòng)條件的限制，電路使用費(fèi)也不像地面微波中繼系統(tǒng)那樣因距離增加而投資增加。（2）多址通信，一顆衛(wèi)星可以與多個(gè)地球站進(jìn)行通信。（3）頻帶寬、容量大。現(xiàn)在，通信衛(wèi)星的傳輸頻帶可以達(dá)到500MHz，即可以傳輸10萬路以上的電話信號(hào)，超過以往的任何通信方式。（4）信道穩(wěn)定。衛(wèi)星通信使用的是微波頻段，但與地面微波中繼通信不同。地面微波中繼信號(hào)電磁波主要在大氣層中傳輸，受大氣折射和地面反射影響，有較嚴(yán)重的衰減現(xiàn)象。衛(wèi)星通信的電磁波主要在大氣之外的宇宙空間傳輸，因此電磁波較穩(wěn)定。（5）缺點(diǎn)：檢修困難、時(shí)延較大。由于衛(wèi)星發(fā)射之后，很難檢修，要求衛(wèi)星必須高可靠性和長壽命。同時(shí)，由于傳輸距離長，信號(hào)的時(shí)延就會(huì)大。從一個(gè)地球站發(fā)射信號(hào)到衛(wèi)星再到另一地球站，通信距離為72000Km。雙向通信往返共約133000Km，即使傳輸速度為光速，也需0.5秒。2.衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成與工作過程衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要由通信衛(wèi)星和地球站組成。（1）通信衛(wèi)星通信衛(wèi)星是衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)發(fā)器，它用來接收從各地球站發(fā)來的信號(hào)，經(jīng)頻率變換和放大，再發(fā)送給別的地球站。它主要由位置和姿態(tài)控制系統(tǒng)、天線系統(tǒng)（包括雙工器）、通信系統(tǒng)、遙測指令系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和溫控系統(tǒng)組成。（2）地球站為了進(jìn)行雙向通信，每個(gè)地球站都有發(fā)射和接收設(shè)備。由于收發(fā)設(shè)備公用一副天線，為了分開收、發(fā)信號(hào)，在天線與收、發(fā)設(shè)備連接處裝有雙工器。發(fā)射設(shè)備由多路復(fù)用設(shè)備、調(diào)制器和發(fā)射機(jī)組成。接收設(shè)備由接收機(jī)、解調(diào)器和多路分解設(shè)備組成。圖3.11所示表明衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成以及工作過程。圖3.11衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成以及工作過程下面說明A地球站與B地球站的通話過程。A發(fā)射上行信號(hào)f1，到達(dá)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器；衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行頻率變換：先將f1轉(zhuǎn)換為頻率較低的中頻信號(hào)，放大，再轉(zhuǎn)換為下行信號(hào)f2，經(jīng)發(fā)射設(shè)備的輸出功率放大器和天線發(fā)射至地球站；f2經(jīng)地球站B的天線、雙工器、低噪聲放大器，進(jìn)入下變頻器，變頻成中頻信號(hào)，送到解調(diào)器恢復(fù)成基帶信號(hào)。3.衛(wèi)星通信的多址方式多址方式是指在衛(wèi)星覆蓋區(qū)內(nèi)的一個(gè)地球站，通過一顆衛(wèi)星的中繼，可以與多個(gè)地球站通信，為此衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器必須能分辨接收到的多路信號(hào)的來源，同時(shí)各地球站也要能從衛(wèi)星發(fā)出的眾多信號(hào)中區(qū)分出哪些信號(hào)是發(fā)給自己的。解決這個(gè)問題的辦法稱為多址技術(shù)。實(shí)現(xiàn)多址連接的基本理論是信號(hào)分割技術(shù)。目前主要的多址技術(shù)有：頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址和空分多址。（1）頻分多址FDMA

FDMA（frequencydivisionmultipleaccess）是對發(fā)射信號(hào)的頻率范圍進(jìn)行分割，形成許多互不重疊的頻帶；在接收端通過頻率濾波，從混合信號(hào)中選出需要的信號(hào)。圖3.12為頻分多址方式的示意圖。其中，F(xiàn)1、f2；F2、f2；F3、f3分別為3個(gè)移動(dòng)終端的下行、上行信道頻率。圖3.12頻分多址方式的示意圖（2）時(shí)分多址TDMA

TDMA（timedivisionmultipleaccess）是把總的載頻時(shí)域劃分成若干時(shí)隙，每一個(gè)時(shí)隙傳輸一路信息。通信時(shí)，基站為每一個(gè)用戶分配一個(gè)時(shí)隙，用戶與基站間同步通信：當(dāng)某用戶的時(shí)隙到來時(shí)，接收器就啟動(dòng)接收和解調(diào)電路，對基站發(fā)來的信息進(jìn)行解碼；用戶要發(fā)送信息時(shí)，先要將信息存入緩存，等自己的時(shí)隙到來時(shí)，加速將信息發(fā)送出去。采用TDMA時(shí)，發(fā)射與接收時(shí)隙交錯(cuò)進(jìn)行。

TDMA的主要特點(diǎn)是成本低，但開銷大。（3）碼分多址CDMA

CDMA（codedivisionmultipleaccess）是在傳輸前先用偽隨機(jī)碼對用戶信息進(jìn)行調(diào)制，使其具有一信號(hào)特征碼，不怕混合和干擾；接收端再進(jìn)行解調(diào)，從信號(hào)背景中恢復(fù)所需要的信號(hào)。

CDMA的特征是容量大、帶寬寬、抗干擾能力強(qiáng)。（4）空分多址SDMASDMA（spacedivisionmultipleaccess）是利用天線的方向性來分割各區(qū)域的地球站信號(hào)，即在衛(wèi)星上安裝多個(gè)天線，各天線指向地球上不同的區(qū)域。4.衛(wèi)星通信系統(tǒng)的類型（1）同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)使用距離36000Km的靜止軌道（同步軌道）衛(wèi)星，有3顆衛(wèi)星就可以覆蓋全球。典型的InternetIV衛(wèi)星系統(tǒng)，設(shè)置38個(gè)C波段轉(zhuǎn)發(fā)器，10個(gè)Ku波段轉(zhuǎn)發(fā)器，可以轉(zhuǎn)發(fā)3~3路電視和5.3萬路電話，若采用星上交換/時(shí)分多址技術(shù)和數(shù)字電路倍增技術(shù)，總?cè)萘靠蛇_(dá)12萬路。（2）甚小孔徑天線地球站VSAT通信系統(tǒng)VSAT系統(tǒng)指天線口徑很?。ㄐ∮?.3m）、高度智能化的地球站。目前C波段VSAT天線口徑在1m以下，Ku波段小于2.3m。VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：成本低、體積小、智能化、高可靠、信道利用率高、安裝維護(hù)方便，特別適合業(yè)務(wù)量小的地區(qū)。主要業(yè)務(wù)是傳輸數(shù)據(jù)和話音。3.5.3常用寬帶無線接入制式下面介紹幾種常用寬帶無線接入制式，見表3.4所示。制式接入帶寬組網(wǎng)方式特點(diǎn)固定無線本地分配業(yè)務(wù)LMDS10GHz~30GHz點(diǎn)對多點(diǎn)頻帶寬、速率高信道上使用ATM/TDMA等技術(shù)，動(dòng)態(tài)分配帶寬提供多種業(yè)務(wù)MMDS5.5GHz點(diǎn)對多點(diǎn)（共享系統(tǒng)）點(diǎn)對點(diǎn)（專用帶寬系統(tǒng)）業(yè)務(wù)擴(kuò)展靈活（可覆蓋上千用戶）天線、饋線等接口開放，利于合作制造業(yè)務(wù)包括TDM、專線、IP等SDH微波155MHz以上點(diǎn)對點(diǎn)適合干線或大客戶可支持各種業(yè)務(wù)SDH環(huán)網(wǎng)有自愈功能PDH微波E1/3E1/8E1/16E1/2×16E1接口點(diǎn)對點(diǎn)適合于TDM專線接入用戶擴(kuò)頻微波有E1接口以太網(wǎng)接口視距無線點(diǎn)對點(diǎn)抗干擾能力強(qiáng)使用頻率無須到管理部門備案遠(yuǎn)紅外通信系統(tǒng)3×1011MHz