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第十章 宽带接入网

第十章 宽带接入网. （ 1 ）数字用户环路（ XDSL ）接入； （ 2 ）数据双绞线接入；（ 5—7 类） （ 3 ） HFC 、电缆调制解调器（ Cable Modem ）接入。. 用户环路结构：. 本地市话网. Internet. 一种窄带技术： PSTN 拨号接入. 通常使用流行的 RADIUS 协议. AAA 服务器. E1 中继线. 路由器. 拨号接入服务器. DNS 服务器. Modem. 管理服务器. 用户终端. AAA: Authentication, Authorization and Accounting

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第十章 宽带接入网

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Presentation Transcript

  1. 第十章 宽带接入网 • （1）数字用户环路（XDSL）接入； • （2）数据双绞线接入；（5—7类） • （3）HFC、电缆调制解调器（Cable Modem）接入。

  2. 用户环路结构：

  3. 本地市话网 Internet 一种窄带技术：PSTN拨号接入 通常使用流行的RADIUS协议 AAA服务器 E1中继线 路由器 拨号接入服务器 DNS服务器 Modem 管理服务器 用户终端 AAA: Authentication, Authorization and Accounting RADIUS: Remote Authentication Dial In User Service

  4. PPP/SLIP方式拨号接入 PPP/SLIP 接入Internet MODEM MODEM 带有TCP/IP和PPP/SLIP ISP端拨号服务器 PPP: Point-to-Point Protocol，点到点协议 SLIP: Serial Line Internet Protocol，串行线路IP协议

  5. Modem协议

  6. 56kbps Modem 8000Bps 56kbps信息流 数字PCM Modem 程控交换机用户接口 用户PCM Modem 数字交换网络 NAS 用户PC 程控交换机用户接口 程控交换机用户接口 V.34调制器 V.34解调器 程控交换机 用户端Modem 服务器端Modem 下行速率计算：8000×8÷9×8=56888 bps

  7. 8kHz 信息比特 2线模拟环路 数字网络 数字 Modem u律到线性转换 8000B/s 程控交换机用户接口 D/A 脉冲成形滤波器 56k Modem下行线路调制 • 56kbps Modem技术是一种非对称工作方式 • 客户Modem的上行线路遵循V.34标准，33.6kbps • 为降低辐射干扰，FCC建议实际工作速率不高于53kbps • 实现56kbps 接入的关键是克服量化噪声带来的影响

  8. 宽带接入体系 宽带接入体系 Integrated digital loop carrier ( IDLC ) Hybrid fiber / coax ( HFC ) Fiber-to-the-curb ( FTTC ) and other fiber architectures Multi-channel multipoint distribution service ( MMDS ) Local multipoint distribution service ( LMDS ) Direct broadcast satellite ( DBS )

  9. HFC体系结构 Satellite PC Server Cable Modem Internet Headend Fiber Node Fiber Backbone Bi-directional Amplifier Router Coax Neighborhood

  10. FTTC体系结构 Office Complex FTTB Individual Home FTTH CO Equipment FTTN FTTC Neighborhood Office Park / Campus

  11. 接入网现状 现有接入网 • 电话网：电话网的用户线（用户环路） • CATV网：射频同轴电缆 • 计算机网：双绞线（5类、超五类和六类线） • 其它：电力线网络（供配电系统） 新型接入网技术 • 电话网用户环路：xDSL、HomePNA • CATV同轴电缆：Cable Modem • 计算机网：Ethernet，10/100/1000/10000Mb/s • 电力线：电力线载波（Power Line Carrier ）

  12. ADSL调制解调器 话音交换机 PSTN 分离器 ISP 分离器 数据交换机 DSLAM ILEC中心局 数字用户线 • 承载电话业务只使用了低频窄带 • 互联网接入具有不对称速率的特点

  13. 电缆调制解调器 • CATV网络： • 很大的带宽容量——700MHz • 单向传输网络（下行传输） • 网络改造 • HFC：混合光纤同轴电缆 • 双向传输：0~50MHz作为反向传输频道 • Cable Modem： • 在一个电视频道提供40Mbps的数据传输（下行） • 下行：供本频道的所有用户共享 • 上行：供本区域的所有用户共享

  14. PSTN 头端 电表 宽带核心网络 变电所 电力线 • 在高压输电网上 • 正在敷设最大的（专用）光纤网，建设大容量通信网 • 在低压馈电网上 • 电力线载波： PLC，Power Line Carrier • 具有高比特率传输能力，与家庭自动化系统结合好 • 不需要重新布线，不需要重新安装插座

  15. 宽带家庭网络 LAN: • 专门用于计算机网 • 质量很好但普及率很低 电话线： • 保持电话业务的同时建立家庭局域网 • 提供1Mb/s、 10Mb/s 、 甚至100Mb/s的传输率 CATV同轴电缆： • 特别适合于视频通信，如摄像系统 电力线系统： • 家庭自动化网络 • 远程监控系统 • 远程抄表

  16. 主要重点 XDSL XDSL

  17. 知识要点 DSL 基本概念 ADSL DSL技术的产生背景和发展历程 重要问题 DSL的系统结构和关键技术 ADSL和VDSL

  18. DSL技术概述 • DSL：Digital Subscriber Line • DSL是一种利用现有电话线进行数据传输的宽带接入技术 • XDSL技术包括： • ADSL: Asymmetric Digital Subscriber Line • ADSL “Lite” • HDSL: High-Speed Digital Subscriber Line • HDSL2 (SDSL) • VDSL: Very High-Bit Rate Digital Subscriber Line • RADSL: Rate Adaptive Digital Subscriber Line • MDSL, UDSL, IDSL, CDSL, EDSL ……

  19. Modem协议回顾

  20. Modem技术向DSL的演进 • 50年代，最初的modem使用特定协议 • 60年代，ITU开始采纳标准化的modem协议V.21 • 1996年，V.34标准达到33.6kpbs速率，接近理论极限 • 90年代，发展到56kbps Modem协议V.90 • 80年代末90年代初，开始研究突破传统极限的新技术 • 铜线本身可以支持高达2MHz带宽，但滤波器为话音传输限制了仅4kHz带宽 • 第一种DSL技术是ISDN，提供全路径的端到端对称数字连接 • 对称DSL技术 • 非对称DSL技术

  21. 电话线频段分配 功率 ISDN：80kHz以下 HomePNA：5.5M~9.5MHz 频率（kHz） 0.3 3.4 80 300 1100 5500 9500 话音：20~3.4kHz XDSL：80k~1.1MHz（ADSL）

  22. ADSL频带

  23. ADSL的信道管道

  24. 分离器的功能 DSL NID DSL HPF HPF LPF LPF CO-Splitter R-Splitter POTS POTS Central Office Site Residence Site • DSL技术允许POTS业务与DSL 业务并存 • DSL频带位于话音频带之上，两者没有交叠 • 分离器使用HPF和LPF确保两种业务不会互相干扰

  25. ADSL技术概述 ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line 同时提供POTS与高速数字业务 上下行速率不对称 全带宽灵活性与全业务灵活性 • 三种数据传送方式： • 比特同步数据（如DS1、E1） • 分组数据（如HDLC） • ATM

  26. ADSL基本网络结构 Web Server PC PSTN Internet Full-rate ADSL Modem POTS Splitter Phone ISP Router DSLAM ATM Switch Splitter Rack ADSL Lite Modem Phone PC ( Source: Texas Instruments )

  27. DSL Modem

  28. DSLAM

  29. DSL Splitter

  30. ADSL调制方案：DMT • DMT：Discrete Multi Tone • 基于DMT的ADSL modem可以看作多个（通常256个）同时运行的4kHz的“小modem” • DMT使用多个载波建立子信道，每个子信道承载总信息的一部分并且独立并行调制 • 子信道使用QAM调制，0～15 bits/symbol/Hz • 子信道承载的实际比特数取决于线路特性 • 由于外部干扰，一些子信道可以空闲 • 理论最高上行速率：25 channels ×15 bits/symbol/Hz/channel×4kHz＝1.5 Mbps • 理论最高下行速率：249 channels ×15 bits/symbol/Hz/channel×4kHz＝14.9 Mbps

  31. ADSL调制方案：CAP • CAP：Carrierless Amplitude Modulation • 同时使用多电平幅度调制和相位调制 • 信号调制使用两个具有相同幅度特性、不同相位特性的数字滤波器实现 • CAP与QAM真正的区别在于实现方式：由于载波信号并不承载信息，所以CAP不发送载波 • 由于没有载波定位，CAP的星座是可旋转的，而QAM的星座是固定的，CAP接收机使用旋转函数来检测星座的相对位置 • DMT在各个子信道中使用QAM；CAP使用整个有效带宽，没有子信道的概念

  32. DMT与CAP的争论 • 标准组织认为，DMT在线路损伤的条件下更健壮。 • 目前，ADSL和ADSL lite更倾向于DMT，但在VDSL上两者仍处于争论中。

  33. DMT的频谱和比特分配 Tone Spacing＝4.3 kHz Unused Due to Line Conditions POTS Signal (dB) 7dB MAXΔ 0 4 40 1100 Upstream Downstream 每个子信道承载的比特数取决于该信道的信噪比 DMT通过调整每信道的比特分配来自动调整数据速率

  34. 快速通路与慢速通路 FEC与交织 慢通路 DMT调制解调 模拟前端 分离器 FEC 快通路 双绞线 数字信号处理 POTS接口 两类服务质量 快速通路：较低延迟、较大误比特率 慢速通路：较大延迟、较低误比特率

  35. Broadband Network Narrowband Network CPN 全速率ADSL系统参考模型 PHY ATU-C PHY ATU-R HPF HPF Telephone Set or Voiceband Modem PSTN POTS LPF LPF Splitter C Splitter R

  36. ADSL接入系统：个人用户 Splitter LINE DSL DSL Ethernet 电话公司外线 ADSL Modem PHONE 电话机 个人计算机 对用户数据进行调制和解调，并提供数据传输接口

  37. ADSL接入系统：局域网 Splitter LINE DSL DSL Ethernet 电话公司外线 ADSL Modem 代理服务器 PHONE HUB 电话机 服务器 个人计算机 个人计算机

  38. ADSL应用方案

  39. ADSL设备连接

  40. Interactive TV over ADSL

  41. VDSL技术概要 • 传输距离（覆盖范围）：小于ADSL，1～3km • 传送模式：ATM和STM，快速通道和交织通道 • 发送频谱：300kHz～30MHz • 传输技术： • SDMT（TDD-DMT）——时分双工多载波传输 • Zipper（FDD-DMT）——频分双工多载波传输 • CAP/QAM——频分双工单载波传输 • MQAM——频分双工多单载波传输 • 其它技术：射频抑制、窗口整形、哑载波……

  42. VDSL性能指标

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