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有线接入网及其发展现状

时间:2023-05-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:有线接入是利用物理传输线路作为接入网的传输手段,实现用户的业务接入。根据使用传输媒介的不同,有线接入网又可以分为铜线接入网、光纤接入网和混合接入网。目前无源光纤接入网发展很快,组网方式多种多样。以太网是光纤、五类线混合的一种接入技术,主要用于办公、家庭的宽带接入。

有线接入网及其发展现状

有线接入是利用物理传输线路作为接入网的传输手段,实现用户的业务接入。根据使用传输媒介的不同,有线接入网又可以分为铜线接入网、光纤接入网和混合接入网。

1.铜线接入网

在铜线接入技术中,最具代表性的是xDSL 技术,包括ADSL、VDSL、HDSL 等,其中以ADSL 的应用最为广泛。

(1)什么是ADSL

非对称数字用户线(asymmetrical digital subscribe line,ADSL)是运行在原有普通电话线上的一种新的高速宽带技术,它利用现有的双绞铜线(即普通电话线),为用户提供上、下行非对称的传输速率(带宽)。非对称主要体现在上行速率和下行速率的非对称性上。上行(从用户到网络)为低速的传输,可达1 Mbit/s;下行(从网络到用户)为高速传输,可达6 ~12 Mbit/s。

(2)ADSL 的特点

①独享带宽,上网速度不会因用户数据增多而受影响;

②安装简单,不用重新布线;

③ADSL 提供灵活的接入方式(专线方式和虚拟拨号方式),满足不同用户的需求。

(3)ADSL 的接入方式

ADSL 目前可提供虚拟拨号接入和专线接入两种接入方式。使用该业务时专线接入用户直接开机即可上网,虚拟拨号用户则要通过拨号软件,即要在电脑上运行一个专用客户端软件,当通过身份验证时,即可上网。

2.光纤接入网

在光纤接入技术里,最具代表性的是无源光纤网络(PON)技术,包括EPON、APON等,PON 由OLT、ODN 和ONU(ONT)等组成,OLT 和ONU 之间没有任何有源的电子设备,可以组成点到多点的光纤接入网络。随着FTTB、FTTC、FTTZ 等的发展,PON 就成为FTTx 最为理想的接入方式。

目前无源光纤接入网发展很快,组网方式多种多样。PON 主要采用无源光功率分配器(耦合器)将信息送至各用户。由于采用了光功率分配器,使功率降低,因此,较适合短距离使用。若需传输较长距离,可采用掺铒光纤放大器(erbium doped optical fiber amplifier,EDFA)来增加功率。无源光纤网络的应用构成视用户需求而定,下面举两个典型例子来说明PON 组网的实际应用。

(1)PON-FTTC 的组网应用

PON-OLT 可以通过无源光分路器与多个PON-ONU 连接,每个PON-ONU 放置在一个用户群(4 ~120 个用户)附近,PON-ONU 利用双绞线连接到各用户家中,如图5-11所示。

图5-11 PON-FTTC 结构组网形式

(2)PON-FTTH 的组网应用

如图5-12所示是利用PON 的另一种应用形式(FTTH 组网形式)。FTTH-0512 光纤接入系统可提供电话业务、数据业务、CATV 业务及其他宽带业务。该系统主要由中心局接口单元(central office interface unit,COIU)、光网络单元(ONU)、无源光纤网络(PON)及OAM 系统等部分组成。其中COIU 是FTTH-0512 系统与交换机的接口设备,ONU 是FTTH-0512 系统与用户的接口设备;PON 是COIU 和ONU 之间的光分配网络;OAM 系统负责日常维护、测试与管理。

FTTH-0512 系统的组网方式有两种,即点对点组网方式和点对多点组网方式。图5-12(a)给出了点对点的组网方式。COIU 通过一对光纤(有可能在分线点串入一个PON)与远端8 个(加PON 时为9 个)集中放置的ONU 连接,共可提供512 个用户端口。此时的9 个ONU 中只有一个ONU 提供光接口,其余的均为电接口互连。图5-12(b)给出了一点对多点的方式。COIU 通过一对光纤和PON 与9 个分散安装的ONU 连接。它的组网方式比较灵活,它可在2 ~8 个地点按需要组合分配。如果某点需配置2 个以上的ONU 时,可以只选配一个带光接口的ONU,以节省投资

3.混合接入网

在混合接入技术中,最具代表性的是HFC(光纤同轴混合接入网)和以太网的接入,HFC 是光纤、同轴电缆混合的一种接入技术,主要用于CATV(有线电视)系统。以太网是光纤、五类线混合的一种接入技术,主要用于办公、家庭的宽带接入

图5-12 PON-FTTH 结构组网形式(www.xing528.com)

(a)点对点(接PON)组网方式;(b)点对多点组网方式

(1)HFC

光纤同轴混合接入网(hybrid fiber-coaxial,HFC)是AT&T 公司于1994年提出来的接入方式。其背景是电信市场即将开放,电信公司和广播公司都试图向对方行业渗透。广播公司希望在传统的CATV 网络上提供传输数据、语音,以及视频点播业务等,于是人们开始研究通过改造CATV 提供数字化传输业务高速接入技术。

早期的有线电视(cable TV,CATV)系统是以同轴电缆为通信介质的单向广播网络,其广播中心是电视节目发生源。由于同轴电缆传输距离较短,使用多级放大器容易造成较大的信号失真,加之断电后放大器以后的用户都不能接收到电视节目,因此只适合作为小范围的CATV 系统。当覆盖范围较大、用户数较多时,采用全同轴电缆的方案就不太合适了。与同轴电缆相比,当光纤信号传输7 ~10 km 时信号功率损失一半,而同轴电缆每传输180 m 射频信号电平就损失一半,因此使用光纤作为CATV 传输网的干线介质,可以大大地延长其覆盖范围。但是由于价格因素,目前光纤通常还只在CATV 的主干部分,就形成了光纤与同轴电缆混合的CATV 系统。

HFC 通常由光纤干线、同轴电缆支线和用户配线网络三部分组成,从有线电视台出来的节目信号先变成光信号在干线上传输,到用户区域后把光信号转换成电信号,经分配器分配后通过同轴电缆送到用户。它与早期CATV 同轴电缆网络的不同之处主要在于,在干线上用光纤传输光信号,在前端需完成电-光转换,进入用户区后要完成光-电转换。

(2)以太网接入

以太网(EtherNet)接入技术从局域网技术上发展而来,用于公用电信网的接入解决用户的宽带接入问题,包括标准的以太网(10 Mbit/s)、快速以太网(100 Mbit/s)和10G(10 Gbit/s)以太网,采用的是CSMA/CD 访问控制法,符合IEEE802.3 标准。

IEEE802.3 标准规定了以太网的命名原则;

其中:n 表示以兆位每秒为单位的数据率,信号表示基带或宽带类型,物理介质表示介质类型,如图5-13所示。

①以太网的传输介质。

a.同轴电缆:分为粗缆和细缆,具有高带宽和良好的噪声抑制特性。但是线缆太硬,布线、搭接困难,接线可靠性差,用于早期的以太网,现已被淘汰。

b.双绞线:双绞线由两根绝缘铜导线相互缠绕而成。两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起,可降低信号干扰的程度,每一根导线在传输中辐射的电波也会被另一根线上发出的电波抵消。把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆,在局域网中常使用4 对双绞线组成以太网电缆,如图5-14所示。实际应用中,常使用的网线是非屏蔽双绞线,如图5-15所示,绝缘套管中无屏蔽层,该线缆价格低廉,用途广泛。在一些要求高的场景中,可以使用屏蔽双绞线,如图5-16所示,绝缘套管中外层由铝箔包裹,以减少辐射,价格相对较高。

图5-13 以太网命名原则

图5-14 双绞线

图5-15 非屏蔽双绞线

c.光纤:光纤是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。微细的光纤封装在塑料护套中,使得它能够弯曲而不至于断裂。光纤分为单模光纤和多模光纤。单模光纤只允许一种模式在光纤中传输,特别适合大容量、长距离的传输。多模光纤中光信号以多个模式方式进行传播,仅适用于较小容量、短距离的传输。与同轴电缆、双绞线相比较,光纤带宽更宽,数据传输速率提高百倍;衰耗更小,传输距离更远;抗恶劣环境能力更强,抗电磁干扰,抗腐蚀;安全性更高,难以窃听。虽然价格高于同轴电缆和双绞线,但是大量使用光纤是发展方向。

图5-16 屏蔽双绞线

②以太网的接入结构。以太网的接入结构如图5-17所示。为了保证接入带宽,一般采用交换机接入用户。靠近用户侧,由双绞线连接,速率一般为10 Mbit/s 或100 Mbit/s。接入网由多个交换机联网组成,实现用户到ISP 之间的数据传输。接入网到ISP 一般用光纤,速率一般大于100 Mbit/s。

图5-17 以太网的接入结构

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