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计算机网络技术第十九讲本讲稿第一页，共三十六页 光纤接入技术实际就是在接入网中全部或部分采用光纤传输介质，构成光纤用户环路（或称为光纤接入网OAN），实现用户高性能宽带接入的一种方案。1.光纤接入网概述光纤接入网概述 光纤接入网是指传输媒体为光纤，利用光波作为光载波传输信号的接入网。由于光接入网的终端设备主要是计算机、电话和传真机等电器设备，而光接入网的传输系统传送的是光信号，所以，在传输系统的局端和用户端需要对电信号和光信号进行转换。5.3 5.3 光纤接入光纤接入本讲稿第二页，共三十六页 也就是说，在发送端要把电信号转换成光信号，送到光纤上传输，在接收端再把光信号恢复成电信号，送入电气设备。这种光/电转换设备，在局端称作光线路终端(OLT，Optical Line Terminal)，在用户端称作光网络单元(ONU，Optical Network Unit)。1.光纤接入网概述光纤接入网概述5.3 5.3 光纤接入光纤接入本讲稿第三页，共三十六页 根据光纤接入网光纤向终端用户延伸的距离，也就是光网络单元（ONU）所设立位置的不同，光纤接入可分成多种形式：光纤到小区(FTTZ)，即光端机设在服务区的交换箱处，再用铜线向用户延伸；光纤到远端(FTTR)，即把用户端节点局建在电话普及率高、通信业务要求多的部门或单位；光纤到路边(FTTC)；光纤到大楼(FTTB)和光纤到家(FTTH)。其中最典型的有三种：光纤到大楼(FTTB)、光纤到路边(FTTC)和光纤到家(FTTH)。2.光纤接入的基本方式光纤接入的基本方式5.3 5.3 光纤接入光纤接入本讲稿第四页，共三十六页3.光纤到路边光纤到路边FTTC5.3 5.3 光纤接入光纤接入 这种方式的工作原理是从局端接出的光纤经过多种线路设备(如光耦合器、光分支器和入孔等)后，到达靠近用户群的路边设备(如分线盒、入孔等)上安装的光网络单元(ONU)，再用铜双绞线或同轴电缆接到用户。本讲稿第五页，共三十六页4.光纤到户光纤到户FTTH5.3 5.3 光纤接入光纤接入 这种方式是把光网络单元放置在用户住宅内，由用户专用。在这种方式中，从局端到用户家中采用全程光纤，没有有源设备，是全透明的，且局端到用户平均距离短，故而具有种种优点，将使这种方式成为光纤接入网的发展方向。本讲稿第六页，共三十六页4.光纤到户光纤到户FTTH5.3 5.3 光纤接入光纤接入FTTH的优点：n对传输制式没有限制，适用于引入新业务；n局端与用户之间没有任何有源设备，光网络单元(ONU)可由用户本地供电，成本低、故障率低和维护方便；n局端至用户距离短，相对于干线对传输性能要求低，可采用较便宜的元器件。本讲稿第七页，共三十六页5.光纤到大楼光纤到大楼FTTB5.3 5.3 光纤接入光纤接入 光纤到大楼(FTTB)和光纤到路边(FTTC)十分相似，区别仅在于光网络单元(ONU)不安置在路边，而安置在大楼内，然后再从光网络单元(ONU)用铜双绞线接到大楼内的各用户。本讲稿第八页，共三十六页带宽宽；网络的可升级性能好；双向传输；接入简单、费用少；3.光纤接入网的特点光纤接入网的特点5.3 5.3 光纤接入光纤接入本讲稿第九页，共三十六页5.4 光纤/铜线混合接入网5.4.1 HFC系统结构系统结构 5.4.2 HFC复用技术复用技术5.4.3 Cable Modem本讲稿第十页，共三十六页5.4.1 HFC系统结构 光纤同轴电缆混合系统（Hybrid Fiber/Coax,HFC）是由AT&T公司于1994年初提出的，在用户接入网中既采用光纤又采用同轴电缆的接入技术。它最大的优点是充分利用已有的有线电视(CATV，Cable Television)的传输系统，解决计算机和计算机网络的接入问题。本讲稿第十一页，共三十六页5.4.1 HFC系统结构 CATV最初的意思是公用天线（Community Antenna Television)系统，20世纪80年代发展为有线电视（Cable Television)。有线电视系统的主干线路是光纤，在光网络单元(ONU)之后，利用原公用天线电视系统的同轴电缆进入各家各户。利用这种系统接入计算机或计算机网络，要解决两个基本问题，一是电视信号与数据信号的综合传输；二是实现双向传输，因为原来的CATV系统只能实现电视信号的单向传输。本讲稿第十二页，共三十六页5.4.1 HFC系统结构本讲稿第十三页，共三十六页5.4.2 HFC复用技术 HFC上采用双向传输，在光纤通道和同轴通上采用双向传输，在光纤通道和同轴通道中分别采用不同技术措施。道中分别采用不同技术措施。1.光纤段传输光纤段传输 上行回传信号可以采用波分复用技术，通常采用上行回传信号可以采用波分复用技术，通常采用1310mm和和1550mm两个波长。两个波长。2.同轴电缆中传输同轴电缆中传输上行回传信号要选择与下行频段分开的频段，各位上行回传信号要选择与下行频段分开的频段，各位于不同的频谱上，实行频分复用。于不同的频谱上，实行频分复用。本讲稿第十四页，共三十六页5.4.2 HFC复用技术频段数据传输速率用途550MHz320Kbps5Mbps或640Kbps10.Mbps上行非广播数据通信业务50550MHz普通广播电视业务550750MHZ30.342M bps 或42.884Mbps下行数据通信业务，如数字电视和VOD等750MHz以上暂时保留以后使用本讲稿第十五页，共三十六页5.4.3 Cable Modem1.Cable Modem的结构的结构 电电缆缆调调制制解解调调器器（Cable Modem）是是有有线线电电视视网网络络与与用用户户终终端端之之间间的的转转接接设设备备，也也是是利利用用HFC接接入入网网进进行行高高速速访问、实现数据传输的关键设备。访问、实现数据传输的关键设备。本讲稿第十六页，共三十六页5.4.3 Cable Modem双工过滤器调制器FEC/交织MAC处理器解调器去交织/FEC数据成帧数据编码扩展口存储器CPU网卡Cable Modem的内部结构：的内部结构：本讲稿第十七页，共三十六页5.4.3 Cable Modem Cable Modem由调制解调器、调谐器、加密解密模块、由调制解调器、调谐器、加密解密模块、网络路由功能模块、网络接口卡网络路由功能模块、网络接口卡(NIC)和部分以太网集线器和部分以太网集线器(Ethernet Hub)功能模块组成，支持简单网络管理协议功能模块组成，支持简单网络管理协议(SNMP)。从用户计算机数字接口送出的数字信号经过从用户计算机数字接口送出的数字信号经过Cable Modem进进行编码、加密和调制后，变成可在同轴电缆中传送的信号，进入行编码、加密和调制后，变成可在同轴电缆中传送的信号，进入同轴电缆上传。反之，从同轴电缆传来的下行信号，经过同轴电缆上传。反之，从同轴电缆传来的下行信号，经过Cable Modem的调谐、解调、解密和解码后送入计算机。的调谐、解调、解密和解码后送入计算机。本讲稿第十八页，共三十六页5.4.3 Cable Modem2.Cable Modem的工作过程的工作过程l初始化初始化Cable Modem启动Cable Modem（加电）；取得上行频率；测距；接收一个IP地址和其他网络参数。本讲稿第十九页，共三十六页5.4.3 Cable Modeml将信息送用户终端将信息送用户终端Cable Modem内部的双工滤波器接收来自HFC网络的射频信号，将其送至解调模块进行解调；再由去交织/FEC模块进行去交织和纠错处理；送成帧模块成帧；通过网络接口卡NIC送达用户终端。本讲稿第二十页，共三十六页5.4.3 Cable Modeml在上行链路中，将用户终端信息送入网络在上行链路中，将用户终端信息送入网络MAC模块中的访问协议对用户的访问请求进行处理，当前端允许访问后，用户终端产生上行信息；通过网络接口卡把上行信息送Cable Modem；在Cable Modem的解调器中对信息进行编码；经交织/FEC模块处理；送调制模块调制；将已调制信息经双工滤波器送至网络。本讲稿第二十一页，共三十六页5.4.3 Cable Modem3.Cable Modem的类型的类型lCMP：是适用于个人计算机的是适用于个人计算机的Cable Modem。它具有即插。它具有即插即用、全面媒体访问控制即用、全面媒体访问控制(MAC,Media Access Control)、传、传送和接收数据等功能。送和接收数据等功能。lCMW：最多可支持四个用户，每个用户都具备最多可支持四个用户，每个用户都具备CMP功功能。能。lCMB：可连接成千上万个用户，每个用户都具备可连接成千上万个用户，每个用户都具备CMP功能，对访问和操作具有安全保护功能，可用功能，对访问和操作具有安全保护功能，可用于企业网、校园网和政府网等计算机网络。于企业网、校园网和政府网等计算机网络。本讲稿第二十二页，共三十六页5.5 无线接入5.5.1 无线接入概述无线接入概述 5.5.2 卫星通信卫星通信5.5.3 常用宽带无线接入制式常用宽带无线接入制式本讲稿第二十三页，共三十六页5.5.1 无线接入概述l无线接入网无线接入网是以无线技术为传输手段，连接起是以无线技术为传输手段，连接起局端至用户间的通信网，向用户提供各种通信业局端至用户间的通信网，向用户提供各种通信业务。务。l无线技术包括：无线技术包括：移动通信；无绳电话；微波；卫星通信本讲稿第二十四页，共三十六页5.5.1 无线接入概述无线接入无线接入按应用方式分类有以下几种：按应用方式分类有以下几种：l固定终端无线接入固定终端无线接入单区制无线接入；微波点对多点通信系统MARS；本地多点分布业务系统LMDS；多点多路分布业务MMDS；本讲稿第二十五页，共三十六页5.5.1 无线接入概述l固定终端无线接入固定终端无线接入固定蜂窝和微蜂窝接入系统；甚小孔径终端卫星系统VSAT；卫星直播系统DBS；采用C或Ku波段的同步卫星通信系统SSC；本讲稿第二十六页，共三十六页5.5.1 无线接入概述l移动终端接入移动终端接入无线寻呼；无绳电话系统CT；集群通信系统；蜂窝移动通信接入系统；同步卫星通信系统；公共陆地移动通信系统FPLMTS。本讲稿第二十七页，共三十六页5.5.1 无线接入概述l有线无线综合接入有线无线综合接入光纤无线混合系统HFW；个人通信系统PCS。l大体可以归结为：大体可以归结为：基于卫星通信的技术；基于数字微波通信的技术；基于移动通信的技术。本讲稿第二十八页，共三十六页5.5.2 卫星通信1.概述概述 卫星通信系统卫星通信系统是利用人造地球卫星作为中继站，是利用人造地球卫星作为中继站，转发无线电信号，在多个地球站之间进行的通信系转发无线电信号，在多个地球站之间进行的通信系统。统。本讲稿第二十九页，共三十六页5.5.2 卫星通信l卫星通信的特点卫星通信的特点覆盖面积大：3-4颗卫星就可覆盖地球表面；多址通信：可与多个地球站进行通信；频带宽、容量大；信道稳定：微波频段在宇宙空间传输；本讲稿第三十页，共三十六页5.5.2 卫星通信l卫星通信的缺点卫星通信的缺点检修困难；时延较大。本讲稿第三十一页，共三十六页5.5.2 卫星通信2.卫星通信系统的组成与工作过程卫星通信系统的组成与工作过程通信卫星：信号的接收、频率变换、放大、转发；地球站：A、B通话过程如下：A发射上行信号到达卫星转发器；发射上行信号到达卫星转发器；卫星转发器进行频率变换，至卫星转发器进行频率变换，至B；经经B进入下变频器，送解调器恢复成基带信号。进入下变频器，送解调器恢复成基带信号。本讲稿第三十二页，共三十六页5.5.2 卫星通信3.卫星通信的多址方式卫星通信的多址方式频分多址FDMA；时分多址TDMA：码分多址CDMA；空分多址SDMA。本讲稿第三十三页，共三十六页5.5.2 卫星通信4.卫星通信系统的类型卫星通信系统的类型同步卫星通信系统；甚小孔径天线地球站VSAT通信系统。本讲稿第三十四页，共三十六页5.5.3 常用宽带无线接入制式无线宽带接入示意图无线宽带接入示意图 本讲稿第三十五页，共三十六页本课到此结束本课到此结束!THANK YOU VERY MUCH！本讲稿第三十六页，共三十六页