宽带接入技术及网络发展概述课件.ppt

1,安徽省通信产业服务有限公司培训分公司2014年,商密,张静,（企业顶岗）（安徽）“三网融合与城市光网建设”企业顶岗培训,2,主要内容,一、接入网概述二、宽带接入网发展三、主流宽带接入技术介绍四、EPON技术原理,3,信息高速公路最后一公里,一、接入网概述,4,从使用者的角度理解接入网,接入网Access Network，简称 AN从使用者来看：直接为签约用户提供接入的网络签约用户（Subscriber）：合法使用者意味着责任、享受服务的权力是一种运营网络，由运营商建设和管理对用户进行接入控制收取一定费用提供电信级服务,一、接入网概述,5,从位置关系理解接入网,将用户接入到核心网的网络Last mile：从网络指向用户方向，最后一公里First mile：从用户指向网络方向，最初一公里注意：“一公里”是一种形象的称呼，并非实际距离 为一公里。,接入网,核心网,一台设备或是一个网络,一、接入网概述,6,竞争的格局市场竞争,市场竞争的实质运营商抢占市场接入网市场上，硝烟四起各运营商“跑马圈地”，争抢用户电信、网通、移动、有线电视公司、联通、铁通等八仙过海，各显神通提高服务增加新业务降低价格广告宣传恶意诋毁甚至破坏设施等等,A接入网,B接入网,?,?,运营商A,运营商B,一、接入网概述,7,竞争的格局技术竞争,在接入网大发展的今天各种接入技术纷纷登场，技术大比拼,ADSL,Cable modem,Ethernet,WLAN,GPRS,CDMA-1X,WCDMA,CDMA2000,TD-SCDMA,一、接入网概述,8,中国电信市场的开放1993年前：邮政部、电信总局及省市电信局1994年：中国联通成立，并提供移动业务1995年：中国联通试点固定电话业务1999年：中国移动成立（从中国电信分离）1999年：中国卫通成立2001年：中国铁通成立2002年：中国电信南北分家 中国网通:北方十省 中国电信：南方各省2008年：三国鼎立：电信、联通、移动,一、接入网概述,9,并存的格局,多家运营商并存并存才能形成竞争竞争才能发展多种技术并存接入环境差异很大接入需求差异很大,一、接入网概述,10,竞争的影响,“有了选择真好”发自用户内心的声音竞争使用户有了更多选择权享受到更便宜、更好的服务打破了行业垄断的神话个别运营商独霸天下的日子已一去不复返竞争给运营商提供了发展的机会同时也面临着生存的挑战,一、接入网概述,11,1.接入网的定义在ITU-T G.902中，接入网（AN)的定义是由业务节点接口(SNI)和相关用户网络接口(UNI)之间的一系列传送实体(如线路与传输设施)所组成的。通常包括用户线传输系统、复用设备、交叉连接设备或用户/网络终端设备。其主要功能是交叉连接、复用、传输，但一般不包括交换功能，它对用户信令是透明的，不做任何解释和处理。接入网独立于具体业务网之外的基础接入平台，它对上层所有业务流都透明传送。,一、接入网概述,12,ITU-T G.902 定义的接入网接口有三类接口，分别是UNI、SNI和Q3管理接口。由此三个接口对接入网进行了界定。原则上，接入网对其所支持的UNI、SNI的类型和数目并不限制。接入网不解释信令。管理方面经Q3接口与电信管理网(TMN)相连。,一、接入网概述,13,（1）用户网络接口(UNI)接入网的用户侧经由UNI与用户相连，不同的UNI支持不同的业务，UNI主要包括PSTN模拟电话接口(Z接口)、ISDN基本速率接口(BRI)、ISDN基群速率接口(PRI)和各种专线接口。,一、接入网概述,14,（2）业务节点接口(SNI)接入网的网络侧经由SNI与业务节点相连，SNI同样有模拟接口(Z接口)和数字接口(V接口)。Z接口对应于UNI的模拟2线音频接口，可提供普通电话业务。随着接入网的数字化和业务的综合化，Z接口逐渐被V接口取代。V接口经历了V1V5接口的发展。V5接口是本地数字交换机与接入网之间开放的、标准的数字接口，支持多种类型的用户接入，可提供语音、数据、专线等多种业务，支持接入网提供的业务向综合化方向发展。目前，SNI普遍采用V5接口。,一、接入网概述,15,（3）Q3管理接口Q3管理接口是操作系统(OS)和网络单元(NE)之间的接口，该接口支持信息传送、管理和控制功能。在接入网中，Q3接口是TMN与接入网设备各个部分相连的标准接口。通过Q3管理接口来实施TMN对接入网的管理和协调，从而提供用户所需的接入类型和承载能力。,一、接入网概述,16,2.接入网的拓扑结构拓扑结构是指组成网络的各个节点通过某种连接方式互连后形成的总体物理形态。电信网的基本结构形式主要有星型网、总线型网、树型网、环型网、网状型网五种。,A、星型结构 B、总线型结构C、树型结构 D、环型结构E、网状型结构,一、接入网概述,17,由于接入网与核心网的性质和服务对象不同，因此接入网的拓扑结构与核心网的拓扑结构也有区别，接入网的拓扑结构对接入网的网络设计、功能配置和可靠性等有重要影响。按照介质可分为四种网络拓扑结构。,一、接入网概述,18,3.接入网的分类按接入网中所采用传输媒介不同，接入网可分为有线接入网和无线接入网两大类；按接入网中传输带宽不同，接入网又分为宽带接入网和窄带接入网两大类。按接入技术不同，目前常见的接入网类型有以下几种，如图所示。,一、接入网概述,19,接入网的分类示意图,一、接入网概述,20,接入网的发展特点,从简单语音需求逐渐向数据、多媒体、综合业务需求发展综合业务应用对带宽的要求越来越高不同的业务应用需要相应QOS技术保证综合业务的需求导致接入手段不断增加,二、宽带接入网发展,21,Multi play业务对带宽提出更高要求,2M,4M,13M20M,2050M,总计接入带宽（上行）,总计接入带宽（下行）,二、宽带接入网发展,22,如何实现用户需求？,DSL,LAN,HFC,FTTx,光进铜退,二、宽带接入网发展,23,ADSL 2+/VDSL 2,GE,ADSL 2+/VDSL 2,GE/xPON,ADSL 2+/VDSL 2/LAN,DSLAM,xPON,xPON,GE/FE,GE/FE,中心机房,SPLITTER,FTTH/O(Home/Office),FTTB/C(Building/Curb),FTTN/FTTCab(Node/Cabnit),光 进,铜 退,光进铜退就是缩短铜缆距离，使得光纤进一步接近用户，最终实现FTTH。光进铜退本质上是运营商根据接入层的发展战略进行光缆网与铜缆网的规划调整，提升整个接入层的带宽和覆盖范围。,ADSL 2+/VDSL 2,二、宽带接入网发展,24,为什么做光进铜退形势,外部环境话音业务移动的分流宽带和综合信息服务是优势(把长板做得更强）铜缆被盗；城市地区的道路改造其他运营商精心准备进入宽带市场固网其他竞争对手广电、铁通 内部压力投资压力，铜缆价格居高不下IPTV等高带宽业务的开展需要网络支撑话音业务收入下滑，窄带投资如何控制全业务经营的有限时间窗口把固网的基础打好,湖北电信：07年110月被盗4475起，损失2691万；云南电信：07年被盗约1万起，损失约1亿安徽电信：07年被盗，鸟鼠害，老化，共损失2.22亿,通过光进铜退网络改造，截止2007年11月底，安徽公司已回退铜缆价值4246万。通过专项规划08年可回收铜缆价值5.001亿，08至10年可回收铜缆价值共9.1亿。,二、宽带接入网发展,25,为什么做光进铜退转型,终端,接入,核心网,业务网络,运营支撑系统,业务网络的整合,运营支撑系统的改造,CN2、IP城域网改造、软交换,家庭网关,业务的统一承载和控制,业务的统一受理和运营,怎么办？,需求,宽带及IP化统一接入,接入网的转型及融合是业务及网络融合的重要基础之一,二、宽带接入网发展,26,欧美地区“光进铜退”发展现状,二、宽带接入网发展,27,亚太地区“光进铜退”发展现状,二、宽带接入网发展,28,中国电信光进铜退实施意见,中国电信接入网战略转型的核心是光纤化战略，具体指导思想是改变原有的以铜缆接入为主的建设模式，将光纤尽可能向用户端延伸，城市地区新建小区光纤到楼，农村宜采用有线方式建设的地区光纤到行政村，进一步推进光纤到户产业链的成熟，在合适的时机推广光纤到户的建设。,二、宽带接入网发展,29,中国电信光进铜退发展策略,推进接入光缆网的建设，加大光接入网的覆盖范围，到2010年：城市地区光接入局点的覆盖半径达到0.5-1.5KM，基本能按需提供8-18M的下行带宽；农村地区光接入局点的覆盖半径达到1.5-2KM，基本能按需提供2-4M的下行带宽。加强接入局点、接入光缆网和铜缆网的统一规划，因地制宜开展铜缆网的优化整治，控制铜缆的投资。FTTH/FTTP是固定宽带接入的终极目标。应力争将光纤进入主要商业楼宇，采用FTTB的技术手段为商业客户提供高带宽的接入。,二、宽带接入网发展,30,电信接入层现状说明,PSTN模块局或窄带接入网,A区,B区,N区,大对数电缆,PSTN交换机,PSTN交换机,大容量、少局所的传统建设模式已无法满足现今市场需求,汇聚点,SS,Server,HLR,A区,B区,N区,BAS,MSTP/EPON,Splitter,二、宽带接入网发展,31,“大容量、少局所”，“3.5公里铜缆”面向传统语音业务时代，新时代的市场需求要求接入层网络向“小容量、多节点”发展转型初期的阻力对战略认识不够对技术发展认识不够对传统路径的依赖光进铜退是解决“最后一公里”问题的必然选择业务需求驱动市场需求向高带宽、IP化方向发展技术发展驱动AG、IAD、EPON等新技术的成熟为光进铜退提供了多种解决手段铜缆成本驱动铜价上涨迅速，铜缆被盗严重市场竞争驱动缺乏铜缆接入资源的运营商利用光接入抢占用户，做区域覆盖,二、宽带接入网发展,32,光进铜退应该考虑的关键问题,光进铜退,二、宽带接入网发展,33,光进铜退规划原则,前瞻性和经济效益相结合光进铜退规划应考虑未来2年的需求，具备一定的前瞻性，具备多网融合、统一接入、平滑演进的能力细分市场，对用户群进行分类，分阶段、分步骤实施FTTN/FTTB/FTTH模式，以实现成熟、低成本、快速部署光进铜退的战略目标因地制宜、统一规划结合现有网络资源现状，制定实施计划，逐步推进光缆向用户端的延伸规划方案对电缆质量影响宽带提速较为严重的的区域，优先实施“光进铜退”，解决宽带提速的业务需求对电缆失盗较为严重的区域，优先实施“光进铜退”，解决电缆盗割造成的损失和影响现网资源的充分利用考虑现网的大量旧板卡、线缆，应充分利旧对于现网大量的ATM内核DSLAM设备，进行低成本的IP化内核改造,二、宽带接入网发展,34,光进铜退的三个阶段城市,接入半径应达到0.5-1 KM，提供10M20M的下行带宽。对于大客户，结合xPON技术，采用FTTBLAN/ADSL2+/VDSL2方式接入。大力推进FTTO的建网模式。FTTH投资大，适当推进。,接入半径应达到0.5 KM以内，提供30M以上的下行带宽。结合xPON技术，采用FTTBLAN/VDSL2方式接入。大力推进FTTO的建网模式。高端客户直接实现FTTH。,接入半径应达到0.5 KM以内，提供100M以上带宽。基本完成了铜缆网的改造，新建网络以FTTH模式为主，FTTB为辅。对于政企大用户等全部采用FTTO方式建设。,第一阶段 改造初期（20072008）,第二阶段 改造中期（20082010）,第三阶段 改造完毕（2011）,二、宽带接入网发展,35,光进铜退的三个阶段-农村,接入半径应达到1.5-2 KM，提供2M4M的下行带宽。对于村委会等，结合xPON技术，采用FTTBLAN/ADSL2+/IAD等方式接入，实现差异化覆盖。,接入半径应达到11.5 KM以内，提供68M以上的下行带宽。充分结合xPON技术，主要采用FTTN模式。有条件地方可控制实现FTTH。,接入半径应达到1KM以内，提供100M以上带宽。结合xPON和VDSL2技术，实现末端接入0.5KM以内的目标。有条件地方可实现FTTH。,第一阶段 改造初期（20072008）,第二阶段 改造中期（20082010）,第三阶段 改造完毕（2011）,二、宽带接入网发展,36,光进铜退实践中的热点问题,FTTC/N,FTTB,FTTH,接入局点如何规划 窄带是否同步下移 新建机房 or 采用 室外柜 上行方式如何选择,在何处布放OLT 如何定位用户终端 业务自动发放问题 光纤线路故障检测,上行方式如何选择 接入方案如何选择 如何减轻运维压力 其他：防雷、供电、,二、宽带接入网发展,37,1.xDSL接入技术2.ADSL关键技术3.HFC接入技术,三、主流宽带接入技术介绍,38,1.xDSL接入技术,三、主流宽带接入技术介绍,39,xDSL是DSL（Digital Subscriber Line）即数字用户环路的统称，是以铜电话线为传输介质的点对点的传输技术。是基于普通电话线的宽带接入技术，它可以在一根电话线上分别传输语音和数据信号。DSL技术有对称和非对称两种传输方式。在很大程度上解决营运商“最后一公里”的传输瓶颈问题。,三、主流宽带接入技术介绍,40,（1）xDSL技术形成的原因 早期电信的主干网已采用2.5Gbps和10Gbps的高速光纤，但是由于连接用户和交换机的用户线绝大多数仍是铜质双绞线，无法满足高速率数据传输。,为什么要采用铜线接入DSL技术 网络的覆盖面广，规模大 投资节省，无需线路材料和铺设施工的投入 网络是现成的，可立即为用户开通高速业务 开通宽带业务的同时，一般不影响原有话音业务,三、主流宽带接入技术介绍,41,xDSL特征,与话音工作于不同频段，基本不影响电话的正常使用，话音所占频带为04kHz；xDSL调制频带为4.4kHz1MHz；,在以办公室和家庭为中心一定距离范围内可以提供较高的数据传输率；,铜线的具体条件和外界天气等可能影响传输性能。,由于xDSL是以现有的铜质电话线路为基础，其采用的更好的调制解调传输码型，故xDSL具有以下特征：,（2）xDSL技术的优势,三、主流宽带接入技术介绍,42,根据以上特性可以看出，采用xDSL的优点有：,提供足够带宽满足用户对多媒体网络应用的需求；,降低企事业单位中心办公室交换机负载；,允许服务提供商为用户提供新网络服务等；,降低用户费用提高通信带宽；,与Cable Modem、无线性比技术性能稳定可靠；,利用现有线路，能够平滑与现有网络连接；,xDSL优点,三、主流宽带接入技术介绍,43,（3）xDSL技术分类 对称性：HDSL、SDSL；非对称：ADSL、RADSL、VDSL。对称DSL技术主要用于替代传统的T1/E1接入技术。与传统的T1/E1接入相比，DSL技术具有对线路质量要求低、安装调试简单等特点。广泛地应用于通信、校园网互联等领域，通过复用技术，可以同时传送多路语音、视频和数据。非对称DSL技术非常适用于对双向带宽要求不一样的应用，如Web浏览、多媒体点播、信息发布等，因此适用于Internet接入、VOD系统等。,三、主流宽带接入技术介绍,44,高比特率数字用户线（HDSL）技术编码类型：2B1Q码或CAP码；传输介质：电话线缆的用户线中两对或三对双绞线来提供全双工的T1/E1信号传输；传输距离：36km；应用：移动通信基站中继、无线寻呼中继、视频会议、远端用户线单元（RLU）中继等业务，传输速率是2Mbit/s左右。,三、主流宽带接入技术介绍,45,非对称数字用户环路（ADSL）技术 用户线的上行速率和下行速率不同；信号调制数字相位均衡、回波抑制等方面采用先进的动态控制技术，采用正交调幅（QAM）、无线载波幅度相位调制（CAP）、离散多音频调制（DMT）等调制技术，将原始信息调制到多个载波上；传输距离：一般为3km5km。ADSL的标准有G.dmt 和G.Lite（ADSL简化版）。ADSL提供电话业务和多种宽带业务。,三、主流宽带接入技术介绍,46,三、主流宽带接入技术介绍,47,超高比特率数字用户线（VDSL）技术采用频分复用方式，将POTS、ISDN、VDSL的上、下行信号放在不同的频段传播；采用CAP、DMT、DWMT等编码方式；传输速率：上行1.62.3Mbit/s，下行12.9655.2Mbit/s；传输距离短，一般为0.31.5km，特别适合于光纤接入网中与用户相连的“最后一公里”，并且要求光网络单元（ONU）尽量与用户接近，其系统配置图与ADSL类似，可同时传送多种宽带业务。,三、主流宽带接入技术介绍,48,xDSL技术分类,三、主流宽带接入技术介绍,49,（1）ADSL宽带接入系统模型ADSL接入系统基本结构由局端设备和用户端设备组成，局端设备包括在中心机房的ADSL Modem(即ATU-C局端收发模块)和局端分离器。用户端设备包括用户ADSL Modem(即ATU-R用户端收发模块)和POTS分离器。,三、主流宽带接入技术介绍,2.ADSL关键技术,50,ADSL接入应用系统结构,三、主流宽带接入技术介绍,51,ADSL Modem包括局端ADSL Modem(即ATU-C)和用户ADSL Modem(即ATU-R)，其功能是对用户的数据包进行调制和解调，并提供数据传输接口。局端通常是将多个ATU-C模块集成在DSLAM设备中的一张线路卡内成为ATU-C局端卡，不同的局端卡与网管卡可以同时插入到DSLAM接入平台上。,三、主流宽带接入技术介绍,52,DSLAM的功能是接纳所有的DSL线路，汇聚流量，相当于一个二层交换机。它从多重DSL连接收取信号，将其转换到一条高速线上，并以高速接口接入高速数据网，能与多种数据网相连。接口速率支持155Mb/s、100Mb/s、45Mb/s和10Mb/s，用以支持视频、广播电视、快速因特网接入及其他高价值应用。ADSL网络管理平台能灵活地对ADSL线路进行配置、监测和管理，允许采用多种计费方式。,三、主流宽带接入技术介绍,53,为减少室内部分对线路的影响，一般要求使用分离器。这样，在使用电话时，就不会因为高频信号的干扰而影响话音质量，也不会因为在上网时打电话由于语音信号的串入影响上网的速度。为了使得话音信号和数据信号能同时在一条双绞线上传输，在双绞线的两端都需要有一个信号分离器。信号分离器是用来将电话线路中的高频数字信号和低频语音信号分离的设备。它一般有3个端口，由一个双向低通滤波器和一个双向高通滤波器组合而成，如图所示。,三、主流宽带接入技术介绍,54,信号分离器,信号分离器在一个方向上组合两种信号，而在另一个方向上则将这两种信号分离。其中，低通滤波器用于传输话音信号，抑制数据信号传输的干扰；高通滤波器用于传输数据信号，抑制话音信号传输的干扰。,三、主流宽带接入技术介绍,55,（2）ADSL网络基本结构,互联网,电话交换网,PC,ADSL Modem,电话,DSLAM,高频数据信号,低频语音信号,用户侧,网络服务提供商,用户线路,分离器,分离器,从PC发出的数据是数字信号，经过Modem调制成高频模拟信号，再在分离器处与语音的低频信号混合,两路信号在同一信道中混合，如何在接收端分离出来？,三、主流宽带接入技术介绍,56,（3）ADSL原理,传输介质：与传统的ISDN一样使用铜缆电话线。采用现代频分和编码调制技术，能够在一条铜缆上产生三个信息通道。一个是高速下行通道（1.5-1.8Mbps）；一个是中速的双工通道；一个是普通的电话信道。三个信道可以同时工作。一条电话线上可以同时上网，还可以打电话发送传真，并互不干扰。,到底如何实现高速率？,三、主流宽带接入技术介绍,57,为了建立多个信道，在同一对双绞线上实现话音信号和数据信号混合双向传输。常用的复用技术有两种：频分复用(FDM)和回波消除(EC).这两种技术都是将双绞线04kHz的频带用来传输电话信号。而对剩余频带的处理，两种技术则各有不同。,三、主流宽带接入技术介绍,58,FDM技术 将双绞线剩余频带划分为两个互不相交的频带。话音 上行流 下行流,FDM复用示意图,三、主流宽带接入技术介绍,59,25kHz160kHz频带为上行信道,带宽约为135K,由相应的低速信道以时分复用方式组成。下行信道的开始频率一般在240kHz，带宽则由线路特性、调制方式和传输速率决定。下行信道由一个或多个高速信道加入一个或多个低速信道以时分多址复用方式组成。,三、主流宽带接入技术介绍,60,ADSL标准是将频带(01.104MHz)划分为256个子信道，每个子信道的带宽是4.3125kHz，符号速率是4000bauds，每个子信道在一个码元内每次可以分配115比特，因此，子信道的最高码速率可以达到60kb/s。,ADSL的DMT功率谱图（FDM方式）,三、主流宽带接入技术介绍,61,16,31,64,256,1.1MHz,4.3125KHz,话音带,26KHz,69KHz：上行导频,7,276KHz：下行导频,1,上行子载波,下行子载波,对象1,对象2,三、主流宽带接入技术介绍,62,EC技术 将双绞线剩余频带划分为两个相互重叠的频带，分别用于上行信道和下行信道，重叠的频带通过本地回波消除器将其分开。,EC复用示意图,EC技术由于上、下行信道频带重叠，使下行信道可利用频带增宽，大大提高了下行信道的性能。但这也增加了系统的复杂性。,三、主流宽带接入技术介绍,63,ADSL采用的线路编码调制技术有3种：QAM、CAP、DMT。其中DMT调制技术已被ITU-T采用，定为ADSL的标准方式。QAM：Quadrature Amplitude Modulation(正交幅度调制技术)使两个信号调制成一个载波频率的过程。这两个信号的振幅调制频率相同但相位相差90。CAP：Carrier less Amplitude/Phase Modulation（无载波幅度和相位调制）基于正交幅度调制（QAM），数据被调制到单一载波之上。DMT：Discrete Multi-Tone（离散多音频调制）数据被调制到多个载波之上，每个载波上的数据使用QAM 进行调制。本调制技术为当前主流调制技术。,三、主流宽带接入技术介绍,64,QAM调制技术 QAM即正交幅度调制，发送数据在比特符号编码器内被分成两路，分别与一对相互正交的同频载波调制分量相乘，求和后输出。实现两路数字信息在同一频带内同时传输。,QAM调制原理方框图,三、主流宽带接入技术介绍,65,在发送端，发送数据流经过串/并转换被分成A、B两路(速率各为原来的1/2)，分别与一对正交调制分量相乘(即调制)，求和后经数模变换、发送滤波器输出。在接收端，双绞线送来的信号经过接收滤波器、解调器模数变换，载波的正交性允许解调器对两路比特信息分别解调、取样判决，再经并/串转换后合路输出原始的比特数据流。,QAM编码具有能充分利用带宽、抗噪声能力强等优点。,三、主流宽带接入技术介绍,66,CAP调制技术 CAP即无载波幅度/相位调制，是以QAM调制技术为基础发展而来的。CAP调制是通过使用两个幅度特性相同、相位特性不同的数字滤波器完成的，而不是调制载波，它并不传送载波信号。CAP与QAM的差别仅在于实现方式上的不同，CAP以数字方式实现，QAM以模拟方式实现。CAP技术用于ADSL的主要技术难点是要克服近端串音对信号的干扰。一般可以使用近端串音抵消器或近端串音均衡器来解决这一问题。,三、主流宽带接入技术介绍,67,DMT调制技术 DMT即离散多音频调制，是一种多载波调制技术，将整个通信信道在频域上划分为若干独立的、等宽的子信道，每个子信道根据各自频带的中心频率选取不同的载波频率，在不同的载波上分别进行QAM调制。,三、主流宽带接入技术介绍,68,由于子信道间相互独立，DMT可以根据各个子信道的瞬时特性(如信噪比、噪声、衰减等)动态地调整数据传输速率。在频率特性较好(低衰减、低噪声、高信噪比)的子信道，传输速率高些，一般为10比特/符号或更多；在频率特性较差的子信道，传输速率低些，一般为4比特/符号或更少。当有单频干扰时，可将被干扰的子信道关闭，而不会影响其它子信道的工作。,三、主流宽带接入技术介绍,69,混合光纤同轴网（Hybrid Fiber Coax，HFC）是采用光纤和有线电视网络传输数据的宽带接入技术，它从传统有线电视网发展而来。传统的有线电视网多为同轴电缆系统或微波电缆系统，出现于1970年左右，自八十年代中后期以来有了较快的发展。在许多国家，有线电视网覆盖率已经与公用电话网不相上下，甚至超过了公用电话网，成为社会重要的基础设施之一。,3.HFC接入技术,三、主流宽带接入技术介绍,70,有线电视网络上原承载的业务一般只有电视和调频广播，这些业务都是单向的，只有从局端（前端）向用户的信号，而没有从用户到前端的信号，用户处于被动接受的位置。随着社会经济的发展，人们对信息需求的不断增加，传统的有线电视网络已经难以满足需求。20世纪90年代初，随着光传输技术的成熟与发展，人们开始考虑在有线电视系统中采用光传输，这种采用了光传输的有线电视网就是混合光纤同轴网。,三、主流宽带接入技术介绍,71,HFC的主要优点是：传输容量大，易实现双向传输，从理论上讲，一对光纤可同时传送150万路电话或2 000套电视节目；频率特性好，在有线电视传输带宽内无需均衡；传输损耗小，可延长有线电视的传输距离，25km内无需中继放大；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。,三、主流宽带接入技术介绍,72,1993年初，Bellcore提出了在HFC上同时传输分配式广播信息、交互式电信信息、模拟信息以及数字信息，实现“全业务”接入。该方案的提出促进了有线电视经营者和电信经营者在经营方面的相互渗透。一时间，无论是有线电视经营者还是电信经营者都把目光投向了HFC，把它作为宽带接入的优选方案。Internet的迅速发展使HFC技术得以实现，这就是在HFC上利用电缆调制解调器（Cable Modem，CM）技术提供高速上网业务。,三、主流宽带接入技术介绍,73,在我国，由于同轴电缆入户率很高，因此充分利用该资源开展Internet接入服务是有线电视运营商的发展方向。如果同轴电缆的双向改造费用能够为用户所接受，并且该项业务的价格用户可以承受，那么利用电缆调制解调技术在HFC上传送IP数据业务将会迅速发展起来，成为Internet接入的一个强有力的竞争者。目前，我国许多地区的HFC网络已开始进行了网络双向改造并实现了宽带的数据接入。,三、主流宽带接入技术介绍,74,HFC既是一种灵活的接入系统同时也是一种优良的传输系统，HFC把铜缆和光缆搭配起来，同时提供两种物理媒质所具有的优良特性。HFC在向新兴宽带应用提供带宽需求的同时却比FTTC（光纤到路边）或者SDV（交换式数字视频）等解决方案成本低，HFC可同时支持模拟和数字传输，在大多数情况下，HFC可以同现有的设备和设施合并。,三、主流宽带接入技术介绍,75,HFC网络结构发生的重要变化：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，整个网络按照光节点划分成一个服务区；这种网络结构可满足为用户提供多种业务服务的要求。,HFC网络结构,三、主流宽带接入技术介绍,76,传统CATV网络结构 有线电视系统是采用电缆作为传输媒质来传送电视节目的一种闭路电视系统，它以有线的方式在电视中心和用户终端之间传递声、像信息。所谓闭路，指的是不向空间辐射电磁波。因为早期的有线系统是通过电缆传送信号，故也称为电缆电视系统（Cable Television System，CATV）或闭路电视系统（Closed Circuit Television，CCTV）。随着科学技术的发展，CATV系统的功能在进一步扩大，已成为计算机技术、数字通信技术的综合运用平台。,三、主流宽带接入技术介绍,77,传统CATV网络结构早期有线电视网络是采用同轴电缆结构，是一种树型结构网络，从有线电视台出来后不断分级展开，最后到达用户。,三、主流宽带接入技术介绍,78,传统CATV网络结构前端系统负责收集来自卫星传送的电视信号、无线广播的电视信号及经微波传送的电视信号，其主要作用是进行信号处理，它包括：信号接收、信号的分离、信号的放大、电平调整和控制、频谱变换（调制、解调、变频）、信号的混合以及干扰信号的抑制。前端需要的主要设备有：卫星接收机、调制解调器、混合器等。干线传输系统利用干线放大器的中继放大，可以传输较远的距离到居民较集中的地区，使用分配器从主干网分出信号进入分配网络。分配网络再将信号用延长放大器（Line Extender）放大，最后从分支器送到用户。而且，这种树型网络还会随居民分布情况的不同，分出更多的层次。,三、主流宽带接入技术介绍,79,HFC系统的频谱,三、主流宽带接入技术介绍,80,HFC系统的频谱,三、主流宽带接入技术介绍,81,HFC系统的频谱 目前HFC接入网主要采用低频率分割的双向复用方式，对750MHz和1GHz带宽的HFC接入网，我国HFC的频带划分如图所示。,三、主流宽带接入技术介绍,82,典型的频率分配为：上行回传频率宽度为37MHz，频率范围为5.042.0MHz，再把37MHz划分成不同的频段，用于不同的多媒体双向业务的上行回传信道，其中58MHz用来传状态监视信息，812MHz用来传VOD（视频点播）信令，1540MHz用来传电话信号。,三、主流宽带接入技术介绍,83,50750MHz（或501 000MHz）频段为下行信道，用于不同的多媒体双向业务的下行信道。其中50550MHz用于传输现有的模拟有线电视信号，每个通路的频带宽度为68MHz，总共可以传6080路电视信号。550750MHz主要传送附加的模拟有线电视信号或数字有线电视信号，目前倾向于传输双向交互型通信业务，如VOD。4250MHz为上下行信道之间的隔离保护频段。7501 000MHz仅用于各种双向通信业务，如个人通信业务。其他未分配的频段可以有各种应用或用于将来其他新业务。,三、主流宽带接入技术介绍,84,系统的网络结构HFC接入网是以模拟频分复用技术为基础，综合应用模拟和数字传输技术、光纤和同轴电缆技术、射频技术及高度分布式智能技术的宽带接入网络。通过对现有有线电视网进行双向化改造，使得有线电视网除了可提供丰富、良好的电视节目之外，还可提供电话、Internet接入、高速数据传输和多媒体等业务。,三、主流宽带接入技术介绍,85,HFC系统的网络结构 现代HFC网基本上是星型+总线结构，由3部分组成，如图所示。,三、主流宽带接入技术介绍,86,HFC系统的网络结构 1.前端 CATV网中对前端的定义是进行电视信号处理的机房，在前端，设备完成有线电视信号的处理，从各种信号源（天线、地面卫星接收站、录像机、摄像机等）解调出音频和视频信号，然后将音/视频信号调制在某个特定的载波上，这个过程称为频道处理。被调制的载波占用8MHz的带宽，载波频率有国家标准规定，一路电视信号就是一个频道。,三、主流宽带接入技术介绍,87,在前端多个这样的不同频率的载波被混合，混合的目的是为了将各信号在同一个网络中复用（频分复用）。开展数据业务后，前端设备中又加入了数据通信设备，如路由器、交换机等，可以接收来自因特网的数据。在HFC网络中前端是来自各种信号源的电视信号（卫星、本地）、PSTN、Internet数据信息的接收与处理中心。,三、主流宽带接入技术介绍,88,2.干线 正向信号（有线电视信号载波和下行的数据载波）在前端混合后送往各小区，如果小区离前端的距离很近，直接用同轴电缆就可以传送，在主干线路上的同轴电缆线路叫作干线。干线一般采用低损耗电缆，但一般300m左右的距离就需要加入放大器。如果小区离前端较远，如530km，这样的距离传送就需要采用光传输系统。光传输系统的作用是将射频信号（RF）调制到光信号上，在光缆上实现远距离传输，在远端光节点上从光信号中还原出RF信号。光传输系统中的光发射机一般放置在前端机房，光接收机放置在小区。对于传输距离特别远的线路，可以在线路中加中继，将光放大后再续传。,三、主流宽带接入技术介绍,89,反向信号（上行的数据载波信号）的传输路径与正向信号相反。各用户的上行数据载波信号在远端光节点上汇聚后，调制到反向光发射机，从远端光节点传送到前端机房，在前端机房从反向光接收机还原出RF信号，送入CMTS。正向信号和反向信号一般采用空分的形式在不同的光纤上传送。反向光发射机与正向接收机可以构置在同一个机壳中，称之为光站。,三、主流宽带接入技术介绍,90,三、主流宽带接入技术介绍,91,3.配线网和下引线 用户分配网不仅完成正向信号的分配，还完成反向信号的汇聚。正向信号从前端通过干线（光传输系统或同轴电缆）传送到小区后，需要进行分配，以便小区中各用户都能以合适的接收功率收看电视，从干线末端放大器或光接收机到用户终端盒的网络就是用户分配网，用户分配网就是一个由分支分配器串接起来的一个网络，如图所示。,三、主流宽带接入技术介绍,92,1.光接入网2.无源光网络（PON）技术3.EPON技术,四、EPON技术原理,93,1.光接入网 光接入网(OAN)泛指在本地交换机，或远端模块与用户之间全部或部分采用光纤作为传输媒质的一种接入网。采用光纤接入网已经成为解决运营商解决宽带业务发展瓶颈的主要途径，光纤接入网不仅适合于新建的用户小区，而且也是需要更新现有铜缆网的主要替代手段。如中国电信“光进铜退”工程。,四、EPON技术原理,94,光接入网的分类有源光网络：（Active Optical Network，AON），光纤接入方式是有源接入如SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系）、光纤以太网接入技术等。无源光网络：（Passive Optical Network PON），该技术除了局端和用户端的设备需要供电外，中间的光网络是不需要供电的，因此可以极大地降低设备建设和维护的成本，也提高了网络的健壮性。,四、EPON技术原理,95,光接入网主要由光线路终端(OLT)、光配线网(ODN)/光配线终端(ODT)和光网络单元(ONU)三大部分组成。,四、EPON技术原理,96,1)光线路终端(OLT)OLT位于ODN与核心网之间，实现核心网与用户间不同业务的传递功能，通常安装在服务提供端的机房中。它可以区分交换和非交换业务，管理来自ONU的信令和监控信息，并向网元管理系统提供网管接口，完成接口适配、复用和传输功能。同一个OLT可连接一个或多个ODN，为ODN提供网络接口。OLT可以直接设置在本地交换机接口处，也可以设置在远端，与远端集线器或复用器接口。,四、EPON技术原理,97,OLT：EPON核心设备，一般放在中心机房或局端，提供到光分路器的下行光口和到核心网的上联口（光口或电口）,到光分路器的下行光口：PON口,到核心网的上联口,四、EPON技术原理,98,2)光配线网络(ODN)ODN位于ONU和OLT之间，为OLT与ONU提供光传输手段，完成光信号的传输和功率分配任务。通常ODN是由光连接器、光分路器、波分复用器、光衰减器、光滤波器和光纤光缆等无源光器件组成的无源光分配网，呈树型分支结构。,四、EPON技术原理,99,分光器,1、分光器是组建EPON网络的一个组件，是一个连接OLT和ONU的无源设备，它的功能是分发下行数据，并集中上行数据。2、分光器带有一个上行光接口，若干下行光接口。从上行光接口过来的光信号被分配到所有的下行光接口传输出去，从下行光接口过来的光信号被分配到唯一的上行光接口传输出去。只是光信号从上行光接口转到下行光接口的时候，光信号强度/光功率将下降。,四、EPON技术原理,100,各种各样分光器类型,四、EPON技术原理,101,分光器衰减计算,Input,Output,1:2 分光器,10 lg(2)=3.011:2分光器衰减为3.01dB 1:16分光器衰减为12.04dB 1:64分光器衰减为18.06dB,光功率衰减,四、EPON技术原理,102,3