第9章接入網9.1接入網（AN）概述9.2銅線接入網9.3光纖接入網9.4HFC接入網9.5無線接入網9.1接入網(AN)的基本概念

9.1.1接入網的定義與定界

1.接入網的定義根據我國接入網技術體制的定義,接入網(AccessNetwork,AN)是由業務節點接口(SNI)和相關用戶網絡接口(UNI)之間的一系列傳輸實體(諸如線路設施和傳輸設備)所組成的為傳輸電信業務提供所需傳輸承載能力的實施系統。

2.接入網的定界電信網可劃分為公用電信網和用戶駐地網(CPN)。其中用戶駐地網指用戶終端至用戶-網絡接口(ISDN的T參考點)所包含的網絡部分,它由用戶駐地布線系統中的機線設備組成。公用電信網又可以劃分為三部分,即長途網(長途端局以上的部分)、中繼網(長途端局與市話局之間以及市話局之間的部分)和接入網(端局至用戶之間的部分)。通常我們又將長途網和中繼網合在一起稱為核心網。相對于核心網而言,余下的部分,即市話端局或遠端模塊以下至用戶駐地網的部分稱為用戶接入網,如圖9.1所示。

圖

9.1電信網的劃分

可見,接入網在電信網中的位置相當于現有公共電話網絡中“用戶配線網”的位置。接入網所覆蓋的范圍可由三個接口來定界,這三個接口分別是:業務側的SNI與業務節點(ServiceNode,SN)之間的業務接口、用戶側的UNI與用戶之間的用戶網絡接口、管理側與電信管理網(TelecommunicationManagementNetwork,TMN)之間的Q3接口。

如圖9.2所示。

圖

9.2接入網定界

9.1.2接入網的功能結構和參考模型

1.接入網的功能結構接入網主要有五種功能,它們是用戶口功能(UserPortFunction,UPF)、核心功能(CoreFunction,CF)、傳輸功能(TransportFunction,TF)、業務口功能(SourcePortFunction,SPF)和系統管理功能(SystemManagementFunction,SMF)。圖9.3給出了接入網各種功能的互連關系。

圖

9.3接入網功能結構圖

1)用戶口功能(UPF)

UPF的主要作用是將特定的UNI要求與核心功能及管理功能相適配,具體為:終結UNI功能;A/D轉換和信令轉換;UNI的激活/去激活;處理UNI承載通路/容量;UNI的測試和UPF的維護;管理和控制功能。

2)核心口功能(CF)

CF處于UPF和SPF之間,其主要作用是將個別用戶承載通路或業務口承載通路的要求與公用傳輸承載通路相適配。另外,還包括為通過AN傳輸信息而需要的協議適配作用和為了復用而對協議承載通路的處理。核心功能可分散在AN之中,具體為:接入承載通路的處理;承載通路的集中；信令和分組信息的復用;ATM傳輸承載通路的電路模擬;管理和控制功能。

3)傳輸功能(TF)TF是為AN中不同地點之間公用承載通路的傳輸提供通道,也為公用傳輸媒質提供媒質適配功能。具體為:復用功能;交叉連接功能(包括疏導和配置);管理功能和物理媒質功能。

4)業務口功能(SPF)

SPF的主要作用是將特定SNI規定的要求與公用承載通路相適配以便核心功能塊處理,并負責選擇有關的信息以便在AN系統管理功能中進行處理。具體為:終結SNI功能;將承載要求、時限管理和操作運行映射進核心功能組(CF);必要時可對特定SNI進行協議的轉換;SNI的測試和SPF的維護;相關的管理和控制。

5)系統管理功能(SMF)

SMF的主要作用是對UPF、SPF、CF和TF的功能進行管理,協調AN內UPF、SPF、CF和TF的指配、操作和維護,也負責協調用戶終端(經UNI)和業務節點(經SNI)的操作功能。具體為:配置和控制;業務協調;故障檢測和指示;用戶信息和性能數據采集;安全控制;協調UPF和SN(經SNI)的時限管理和操作功能;資源管理;通過Q3接口與TMN通信,以便接受監視和接收控制。

2.接入網通用協議參考模型

1)電路層(CL)

電路層是面向公用交換業務的,直接為用戶提供通信業務,按照所提供的業務不同可區分不同的電路層。電路層設備包括用于各種交換業務的交換機和用于租用線業務的交叉連接設備。圖

9.4接入網協議參考模型

2)傳輸通道層(TP)通道層為電路層網絡節點(如交換機)提供透明的傳輸通道(即電路群),通道的建立由交叉連接設備負責。

3)傳輸媒質層(TM)傳輸媒質層與傳輸媒質(如雙絞線、同軸電纜、光纖、微波、衛星等)有關,為通道層提供點到點的信息傳輸。傳輸媒質層可以支持一個或多個通道層,它們可以是PDH(準同步數字系列)通道或SDH(同步數字系列)通道。

表9.1接入網協議參考模型各分層的內容對應表

9.1.3接入網的特點與分類

1.接入網的特點

(1)網徑較小。接入網只連接本地交換機和用戶,故傳輸距離相對核心網要小得多。一般為幾千米到十幾千米。

(2)線路施工難度較大。接入網的網絡結構與用戶所處的實際地形有關,一般線路沿街道敷設,所以網絡復雜。

(3)業務量密度低。核心網是高度互連的網絡,可以應付很高密度的業務量需求,一般核心網中繼電路占用率通常達50%以上。而用戶接入電路業務量密度低,住宅用戶電路的占用率通常僅1%以下,導致網絡的這一部分經濟效益很差。

(4)運行環境惡劣。接入網設備常常需要安裝在室外不可控的地方,所以在技術上和機械保護上需要有很多特殊的措施。近年來,隨著光通信技術的突破,以及用戶對高速數據業務和多媒體業務需求的推動,接入網技術取得了飛速的發展。使得它具有了以下特點:

(1)完成復用、交叉連接和傳輸功能。

(2)提供開放的V5標準接口,可實現與任何種類的交換設備進行連接。

(3)光纖化程度的提高,使遠端設備ONU可放置在更接近用戶處,剩下的銅纜段距離縮短,這也有利于寬帶業務的引入。

(4)支持的不僅僅是話音業務,還有各種數據業務、視像業務以及租用線業務等各種綜合業務。

(5)可采用HDSL(高比特數字用戶線)、ADSL(不對稱數字用戶線)、有源及無源光網絡、HFC(混合光纖同軸電纜網)、無線接入等多種接入技術。

(6)接入網可獨立于交換機進行升級,靈活性高,有利于引入新業務。總的來說,接入網的特點可歸納為:設備的標準化程度高,接口開放,對不同業務的支持能力(業務透明性)強。

2.接入網分類

(1)根據帶寬和業務的不同,接入網分為下述七類。①寬帶接入和窄帶接入類。寬帶與窄帶的一般劃分標準是用戶網絡接口上的速率,即將用戶網絡接口上的最大接入速率超過2Mb／s的用戶接入稱為寬帶接入。窄帶接入系統是基于支持傳統的64kb/s的電路交換業務發展而來的,它對以IP為主流的高速數據業務支持能力差。目前出現的窄帶接入技術有:窄帶綜合數字環路載波(IDLC)、窄帶無源光網絡(PON)、高比特數字用戶線(HDSL)和窄帶無線接入等;寬帶接入系統則以分組傳輸方式為基礎。目前出現的寬帶接入技術有:不對稱數字用戶線(ADSL)、甚高比特率數字用戶線(VDSL)、混合光纖同軸電纜網(HFC)和基于ATM的無源光網系統。

②公共電話交換網(PSTN)和窄帶綜合業務數字網(N-ISDN)接入類包括:PSTN接入;ISDN基本速率2B+D(144kb/s)接入;ISDN基群速率(1.5Mb/s,2Mb/s)接入等。③寬帶綜合業務數字網(B-ISDN)接入類包括:基于同步數字系列(SDH)155Mb/s速率的接入;基于信元155Mb/s速率的接入;基于SDH622Mb/s速率的接入。

④永久性租用線接入類包括:64kb/s,N×64kb/s,或384kb/s,1544kb/s,1920kb/s,1984kb/s,2048kb／s,34Mb/s,139Mb/s等速率的接入;SDHVC-12,SDHVC-3,SDHVC-4以及ATM虛通路等接入。⑤數據業務網接入類。⑥廣播接入類。⑦

交互式視像接入類。

(2)根據傳輸媒質的不同,接入網歸納為有線接入網和無線接入網兩大類。

需要說明的是,光纖到路邊(FTTC)、光纖到大樓(FTTB)、光纖到小區(FTTZ)、光纖到戶(FTTH)等不是具體的接入技術,而是建設光纖接入網的實施策略。在實際接入網建設中,很少選用單一的接入技術或單一的接入媒質,而是往往將多種接入技術和接入媒質混合在一起應用,以達到組網靈活、

降低成本的目的。

9.1.4接入網的拓撲結構接入網常見的拓撲結構有星型結構、總線結構、環型結構、T型結構和樹型結構等。

(1)星型結構：該結構簡單,每一個用戶都有專用光纖和交換機相連,用戶之間完全獨立。這種結構易于支持新業務,但由于光纖不能共享,成本較高。

(2)總線結構：該結構的特點是所有節點串聯起來,而首末兩個節點是開放的。總線結構又叫鏈型結構。采用這種結構時用戶可以共享傳輸設備。

其缺點是保密性能較差。

(3)環型結構：將總線結構中的首尾節點連接起來就形成了環型結構。采用環型結構易于組成高可靠的自愈環,從而增強了網絡的可靠性。

(4)T型結構：該結構實質上是環型結構和總線結構的組合，因此它具有兩者的特點。

(5)樹型結構：傳統的有線電視CATV通常采用樹型結構，它很適用于廣播型業務。

9.2銅

線

接

入

網9.2.1銅線接入的概念

1.銅線接入技術銅線接入技術是指在非加感的用戶線上,通過采用先進的數字信號處理技術來提高雙絞銅線對的容量,向用戶提供各種業務的接入手段。

2.銅線傳輸技術在普通雙絞銅線上進行數字傳輸的銅線傳輸技術發展非常迅速,從基于ISDN基本接入的數字用戶線(DSL)、高比特率數字用戶線(HDSL)、非對稱數字用戶線(ADSL)到甚高速數字用戶線(VDSL)技術,銅線上數字傳輸速率已從160kb/s、2Mb/s、6Mb/s發展到150Mb/s以上。銅線上的傳輸業務已不僅限于話音、數據,還包括寬帶的圖像、視頻和多媒體信息,其應用涉及數字數據網(DDN)、綜合業務數字網(ISDN)、會議電視、可視圖文、移動通信、個人通信、計算機網等諸多場合。上述傳輸技術的傳輸質量與光纖系統的傳輸質量基本相當,且成本相對較低,因而在光纖普及到家庭之前是利用現有用戶線快速向用戶提供各種寬帶業務的有效途徑是用戶網通向未來寬帶網的一座“銅橋”。

在銅線上實現高速數據傳輸存在以下問題:(1)群時延失真造成碼間干擾。(2)線對間串音。(3)傳輸頻帶較窄。(4)用戶線的長短、線徑、環境等變化較大。(5)在同一線對上實現同頻段全雙工傳輸需考慮回波抵消。

在銅線上實現高速數據傳輸相應的技術措施有:

(1)使用自適應均衡技術以克服碼間干擾。

(2)選擇適當的線路調制技術在頻帶較窄的條件下傳輸較高的數據率。

(3)使用自適應技術以適應用戶線的各種復雜情況。

(4)使用自適應回波抵消在同一線對上實現同頻段全雙工傳輸。

9.2.2音頻對稱電纜

1.用戶線路網用戶線路是連接用戶話機到電話局的線路。它分布廣、數量多,是電信網的組成部分。連接到同一電話局的所有用戶線的集合構成一用戶線路網。用戶線路網一般為樹型結構,它由主干電纜、

配線電纜和用戶引入線組成,如圖9.5所示。

圖

9.5用戶線路網結構圖

對用戶線路網的設計,應滿足以下四點要求:

(1)靈活性:當用戶的分布發生變化時,應具備一定的調節應變能力。即電話局既要照顧到用戶的多點分布,又要方便新增或改移用戶的接入需要。

(2)經濟性:在考慮靈活性的同時,還要考慮到敷設電纜的利用效率。

(3)穩定性:線路和線路設備應具備相對的穩定性,應盡量做到一勞永逸。

(4)隱蔽性:盡可能做到地下化、

隱蔽化。

2.用戶線路網的配線方式

1)直接配線直接配線不需要交接箱,主干電纜直接連接到分線盒上,并經分線盒與用戶引入線直接相連,主干電纜的多余芯線在分線設備內做甩線處理。直接配線方法簡單,不復接,初期投資小,便于施工、維護和檢修,但線對間無靈活性。直接配線方法適用于用戶發展穩定的地區或保密性強的專線上。

2)復接配線復接配線是把從電話局出來的主干電纜在配線點用復接形式直接分配給不同的配線電纜,如圖9.6所示。圖中,由電話局接出的是芯線數為400對的一條主干電纜,而配線電纜是三條芯線數分別為200對的電纜,顯然,400對小于三個200對,所以三條配線電纜只能采用復接的形式與主干電纜連接。由圖可知,主干電纜400對芯線的對應序號是1～400,三條配線電纜經復接后的對應序號應分別是1～200,101～300和201～400。復接的結果使三條配線電纜之間各有100對芯線是重復的,這就是說在兩個地區間出現了同一個號碼。這正好給線路的使用帶來了靈活性。

圖

9.6復接配線示意圖

3)交接配線交接配線如圖9.7所示。它是將電話局的服務區分為若干個用戶區,在每個用戶區內設一個交接箱。通過交接箱連接主干電纜和配線電纜,使雙方的任何芯線都能互相換接。交接配線方式的優點較多,如避免了復接線路,線對調度靈活、安裝電話快、查找故障方便、主干電纜與配線電纜相對穩定,擴建時互不影響。

圖

9.7交接配線示意圖

4)自由配線自由配線是采用各種顏色芯線的主干電纜配線,主干電纜芯線的編號可根據其顏色來辨認。采用自由配線后,可在需要時選擇電纜內的任意芯線接到分線盒的相應端子上,然后通過用戶引入線接用戶話機。這種配線方法的優點是用戶電纜芯線利用率高,適用于全塑全色譜的電纜,且不要求電纜接頭密封。

3.用戶線路的傳輸設計

用戶線路的主要任務是:為話機提供工作需要的直流電源,傳輸話機與交換機之間的信號音、控制信號和雙向通話信號。因此,對用戶線路的傳輸設計要滿足交換機機件動作的要求和保證通話質量的要求。用戶線路的傳輸設計應考慮兩個方面:一是直流設計;二是交流設計。

9.2.3DSL

1.主要性能

DSL的主要性能是在一對用戶線上實現160kb/s的全雙工數字傳輸。160kb/s包括2B+D144kb/sISDN基本接入用戶速率和16kb/s的附加開銷。

傳輸距離為整個非加感環路。

2.主要技術

DSL主要技術采用自適應均衡、自適應回波抵消、2B1Q線路編碼(采用2B1Q編碼方法后,線路的傳輸碼率降為數據率的一半)。

9.2.4ADSL

1.ADSL系統構成為了能在用戶線上傳輸視頻信號以及多媒體信息等,并考慮這類傳輸業務上下行帶寬的不對稱性,1989年Bellcore提出了非對稱數字用戶線(ADSL)的概念。非對稱式數字用戶線路(ADSL)是一種利用現存的電話雙絞線作為接入網進行寬帶數據通信的一種方法,主要用來傳輸不對稱的交互性寬帶業務。之所以稱為非對稱,是指該類系統只需在一個方向上傳輸高速信號(稱為下行數字通道,通常從局端到用戶端,速率在1.5Mb/s以上,信號為圖像和寬帶圖文),而在另一方向上只需傳輸低速信號(稱為上行數字通道,通常從用戶到端局,速率在64～384kb／s,信號為數據和控制信號),兩個方向的傳輸需求不同,傳輸帶寬是不對稱的。

表9.2ADSL提供的業務及所需帶寬圖

9.8ADSL系統構成

2.ADSL特點

ADSL技術除了可以為用戶提供普通電話業務的接入外,還可以為用戶接入多種多樣的寬帶業務,用戶主要通過分離器(機頂盒)來實現控制。如電視機頂盒從用戶回路中分離出高頻段數字信號,并對壓縮的視頻和音頻進行解碼;電話業務經由一低通濾波器和分隔器插入到ADSL通路中,即使ADSL系統出了故障或電源中斷,電話仍能正常提供服務。

(1)兩個方向的速率不對稱。上行速率:16～640kb/s;下行速率:1.5～8Mb/s。

(2)用分離器分離數據業務使原有模擬終端繼續使用。

(3)在原來電話線路只承載話音的0～4kHz頻率上,開辟了25～1100kHz的數據傳輸頻段,數據傳輸頻段又分為上行和下行兩個傳輸通道。

(4)ADSL除了向用戶提供一路普通電話業務外,還能向用戶提供一個中速(速率可達576kb/s)雙工數據通信通道和一個高速(速率可達8Mb/s)單工下行數據傳輸通道。

3.ADSL分離器ADSL分離器如圖9.9所示。

圖

9.9ADSL分離器

4.ADSL原理

ADSL采用離散多頻傳輸編碼和無載波調幅、調相技術。利用頻分復用技術使上、下行信道分開來減小串音的影響,從而實現信號的高速傳輸。它把傳輸線路的頻譜分為三段,低頻段傳輸話音;中間窄段為上行數字通道,傳輸控制信息;下行通道占據其余帶寬,可傳輸高達6Mb/s的數字信息。

ADSL利用了自適應濾波的新發展,如格柵編碼和交錯方式的前向糾錯,減少高斯噪聲,增加信道容量。ADSL還首次采用不對稱回波抵消技術消除回波。

5.ADSL的傳輸機制

1)ADSL的傳輸方式ADSL的數據傳輸分為兩種傳輸模式,一種是同步傳輸模式(STM),另一種是異步傳輸模式(ATM)。

2)ADSL的數據類型

ADSL的數據類型分為兩種,一種是低等待時間,使用快速路徑的快速數據,其等待時間約為2ms;另一種是較高等待時間,使用交錯路徑的交錯數據,其等待時間約為20ms。與其他幀中的比特流可以分割,一個ADSL物理信道最多可支持七個載體通道,其中四個是只能供下行方向使用的單工信道,其代號為AS0～AS3;另外三個則是可以同時供上行及下行方向使用的雙工通道,代號為LS0～LS2。上述信道所攜帶的數據速率規劃為32kb/s的倍數。不是32kb/s整數倍的余數則并入幀的附加信息區中。假如有一數據速率數據,其數據速率為1.544Mb/s,除以32kb/s整數倍后的余數為8kb/s,這8kb/s便會被并入幀的附加信息區中。

3)下行方向傳輸對于同步傳輸模式(STM),ANSIT1.413-1998標準中規定,ADSL的STM下行方向傳輸必須能支持雙等待時間模式,ADSL系統至少須支持AS0單向載體次信道和LS0雙向載體次信道,其數據傳輸速率必須支持以32kb/s為基數、從32kb/s～6.144Mb/s的速率。

ADSL論壇的傳輸等級分為一到四級。ADSL系統必須至少能支持第一及第四級的傳輸等級,也就是說必須能支持最低和最高頻率。目前這四個傳輸等級在經過配置之后便固定不可切換了。

至于第二、

三級則是選擇性的。

對于異步傳輸模式(ATM):ANSIT1.413-1998標準中規定,ADSL的ATM下行方向傳輸支持雙等待時間是選擇性的,若僅支持單等待時間模式,也就是說只有快速或者只有交錯路徑的傳輸,只能使用AS0次信道做下行方向的傳輸,以LS0次信道做上行方向的傳輸。若為雙等待時間模式,也就是說同時使用快速及交錯路徑,則只能使用AS0及AS1次信道進行下行方向的傳輸,并分別配置這兩個信道供不同路徑使用;ADSL系統至少必須支持AS0單向載體次信道和LS0雙向載體次信道,其數據速率必須支持32kb/s～6.144Mb/s的速率。

4)上行方向傳輸對于同步傳輸模式(STM),ADSL的STM上行方向傳輸必須能夠支持單等待時間模式的LS0雙向載體次信道,至于雙等待時間模式則為選擇性的非必要配置,雙等待時間模式需要分別使用LS0及LS1雙向次信道。STM上行方向的數據速率必須支持以32Mb/s為基數,從32～640Mb/s的速率,以及額外支持16kb/s的速率。

對于異步傳輸模式(ATM),ADSL的ATM上行方向數據傳輸必須至少支持單等待時間模式,也就是說只有選擇快速或者交錯路徑中的一種進行傳輸,并且只能使用LS0次信道。若使用雙等待時間模式,也就是說,同時使用快速及交錯路徑,則必須使用LS0及LS1次信道進行上行方向的傳輸,并分別配置這兩個次信道供不同路徑使用。ADSL系統至少必須支持AS0單向載體次信道和LS0雙向載體次信道,其數據速率須支持以32Mb/s為基數,從32～640Mb/s的速率。

6.ADSL的調制技術

ADSL采用的線路編碼有兩種,一種是由ADSL論壇制定的標準線路編碼離散多頻調制(DMT),另一種是一些設備商所采用的無載波幅度相位調制技術CAP。不論是哪種線路編碼技術,只要是在一對雙絞線上實施雙工模式,就必須將頻率范圍分割為上行帶寬及下行帶寬,這部分技術稱為頻分多路復用,否則就得實施回波消除技術。當同一條物理線路在同一時間以相同的頻率雙向傳輸信號時,必須用回波消除技術。回音通常是因為線路上的阻抗不匹配所導致。采用了回波消除電路的裝置可以有效地消除回音,因而可以避免錯誤地判斷所接收的信號。使用頻分復用技術,將帶寬分割為上行帶寬及下行帶寬,便不需要使用實質的回波消除電路設計。圖9.10是采用FDM方式的ADSL系統頻譜結構圖。

圖

9.10ADSL系統頻譜結構圖

ADSL系統頻譜是按FDM方式劃分的。POTS信道占據原來4kHz以下的電話頻段,上行數字信道占據25～200kHz左右的中間頻段,下行數字信道占據200kHz～1.1MHz的高端頻段。無論使用何種調制技術,基本的要求都是一樣的。圖9.11為典型的調制/解調的流程圖。發送端輸入位經過調制后,轉換成為波形送入信道中;接收端接收了從信道送來的波形,經解調后將波形還原成為先前的位。其間經過加擾、FEC編碼、交錯、調制、定型、補償、解調、解交錯、FEC譯碼以及解擾。

圖

9.11調制/解調流程圖

1)加擾和解擾多數ADSL在發送端和接收端都有加擾和解擾功能。以包為基礎的系統或ATM系統,在傳輸當中有包或ATM信元傳輸時,發送器的輸入端信號會維持在高位或是低位,也就是會輸入一連串的1或者0。加擾的作用便是將包或者信元的數據大小隨機化,以避免這種現象的發生,在接收端再利用解擾的功能將被加擾的位還原。

2)FEC編、譯碼

FEC是一種糾錯控制技術,它不僅能對數據進行核對檢查,還能對數據進行校正,可以保護傳輸中的數據避免遭受噪聲及干擾。一般是將傳輸數據的幾個百分點的冗余,經過復雜的演算和精確的編碼后,加進傳輸的位中,接收端可以檢測并校正傳輸中的多位錯誤,而不必再進行重傳操作,這種技術在實時傳輸時很重要。例如視頻會議等,在實時傳輸時是不可能重傳的。前向糾錯技術(FEC)為一種編碼增益的概念。在DSL中,合理的編碼增益在位錯誤率為10-7時約為3dB,也就是說FEC可以增加信道的帶寬。

3)交錯交錯的作用通常介于FEC模塊與調制模塊之間。DSL在數據傳輸中常會發生一長串的錯誤,FEC較難實施這種長串錯誤的校正,交錯作用是將一個代碼字平均展開,通過這種展開的動作同時將儲存在數據中的長串錯誤也展開,經過展開以后的錯誤才能由FEC來處理。解交錯的作用是將展開的數據還原。

4)整波(定型)整波常用于調制模塊的輸出端,它最主要的作用是維持數據適當的輸出波形。其困難之處在于整波作用必須將外頻噪聲給予恰當的衰減,但對于內頻信號的衰減則必須達到最低的程度。

5)等化作用(補償)當通信系統在接近理論閾值運行時,通常在其發送端及接收端都會采用該等化作用,以獲得最佳傳輸。在不同速率的信道以及多變的噪聲環境中,運用這種方法可使系統在信號傳輸方面顯得更有靈活性。

大多數的DSL調制解調器以及音頻調制解調器都采用這種技術。

7.ADSL調制方式

1)正交調幅技術(QAM)

QAM是一種應用廣泛的調制技術。其基本方法是將發送數據流分為兩路,分別對正弦載波和余弦載波進行數字調幅,然后相加傳輸。如果每路載波的幅度有n個不同幅度,則QAM信號的星座圖上有n2個狀態點。這種方式的頻譜利用率可以做得很高,設備也不太復雜。但是,當它的信號狀態數很多時,則對信道的線性和非線性失真變得十分敏感,需要采用多種措施來對抗。

2)無載波幅度/相位調制技術(CAP)

CAP即無載波幅度/相位調制技術。它的基本原理類似于QAM,數據經過兩分支正交信號分別調制后疊加,只是在CAP中抑制了載波,因為載波在此并沒有攜帶任何有用的信息。在接收側用“軟判決”技術對信號進行解調,再用判決前饋均衡器對電纜芯徑變化和橋接抽頭進行適配。CAP采用二維線性碼,并進一步結合格柵碼來減少近端串音。由于是帶通傳輸方式,因而沒有低頻延時畸變,也不受脈沖干擾低頻分量影響,可以用較簡單的回波消除器,在頻譜形成和安置方面也有較大的靈活性。

3)DMT調制技術離散多頻調制(DMT)又稱多載波調制。它是將信道的可用帶寬劃分為若干個子信道,每個子信道一個載波,分別載荷一路數據,并行傳輸。在ADSL系統中,采用的DMT技術是將銅線信道1.1MHz以下的可用帶寬劃分為256個子信道,每個子信道的帶寬為4kHz。系統根據每個子信道的傳輸能力,將發送數據分配給它們。不能傳輸數據的信道都被關掉。工作信道采用正交幅移鍵控(QASK)方式,根據其傳輸特性確定每個碼元載送的比特數(1～15bit)。最高理論上每赫茲可傳15bit數據,故ADSL理論上行速率為32×15×4=1.8Mb/s,下行速率為218×15×4=13.08Mb/s。

DMT為了更有效地利用帶寬資源,將整個帶寬分割成256個子頻道,從0Hz開始,每個子頻道占據的頻率為4.3125kHz,總共是1.104MHz,如圖9.12所示。

圖

9.12DMT調制的帶寬分割

傳輸線路上高頻衰減遠大于低頻衰減,相差約10dB。此外,無線電廣播等電磁波也會對信號造成窄帶噪聲,所以當多頻調制信號在長距離銅線上傳輸時,其所接收到的信號大致如圖9.13所示。這樣可以以自適配的方式分配各頻道的速率,以達到最佳的傳輸利用率。例如,讓信噪比(SNR)較高的子頻道傳輸更多的位,而關閉被窄帶噪聲所遮蓋的子頻道。

圖

9.13高頻衰減及干擾

就技術運用而言,DMT有以下優點:

(1)更好的帶寬利用率。通過自適配功能,可以調整各個子頻道的速率,以達到比單頻調制高得多的頻道速率。

(2)可以動態地分配帶寬。由于所有的傳輸帶寬被分成許多子頻道,因此可根據服務的帶寬需要,靈活地決定子頻道的數目,按實際需要分配帶寬。

(3)抗窄帶噪聲。只要關閉被窄帶噪聲所覆蓋的子頻道,就可以克服窄帶噪聲的干擾。

(4)抗脈沖噪聲。在頻率上越窄的信號,在時域上便越寬。由于各個子頻道的帶寬都非常窄,所以各個子頻道的信號在時域上為持續時間較長的信號,能量被擴散到許多子信道中,采用比特交織技術和前向糾錯編碼就可以消除這些干擾。

8.ADSL的優點和缺點1)ADSL的優點ADSL的優點主要如下：(1)利用現有的電話網線,不必重新敷設線路。(2)下行能提供8Mb/s的帶寬,可以傳輸多媒體信息。(3)電話和數據傳輸共用一對雙絞線,頻分復用,互不干擾。(4)可以根據用戶的需要,隨時配置ADSLModem。

2)ADSL的缺點ADSL的缺點表現在:(1)不支持模擬電視的傳輸。(2)傳輸距離受業務速率和銅線本身特點的限制。

9.ADSL與Modem及ISDN的比較

(1)比起普通撥號Modem的最高56kb/s速率,以及N-ISDN128kb/s的速率,ADSL的速率具有很大的優勢。

(2)與普通撥號Modem或ISDN相比,ADSL更為吸引人的地方是它在同一銅線上分別傳輸數據和語音信號,數據信號并不通過電話交換機設備,減輕了電話交換機的負載,并且不需要撥號,一直在線,屬于專線上網方式。

這意味著使用ADSL上網并不需要繳付另外的電話費。

9.2.5HDSL

1.HDSL系統構成

HDSL(高速數字用戶環路)傳輸技術是ISDN基本速率ADSL傳輸技術的發展和延伸。在ADSL發展的基礎上,為了能在用戶線上無中繼地傳輸PDH一次群T1(1.544Mb/s)、E1(2.048Mb/s)速率以及ISDN基群速率(30B＋D),1988年Bellcore首次提出了高比特率數字用戶線(HDSL)的概念,繼而展開了對HDSL的研究、

開發和試驗。

HDSL系統構成如圖9.14所示。

圖

9.14HDSL系統構成

圖

9.15HDSL收發器原理框圖

2.HDSL的基本原理

HDSL系統主要采用2B1Q和CAP兩種線路碼型,利用回波抵消、自適應濾波、信號處理等多項技術實現了在一對普通用戶線上雙向傳輸1.168Mb／s的信息,在兩對用戶線上傳輸2.048Mb／s的信息。

HDSL系統有多種應用接口,一般有G.703,G.704,X.21和電視會議視頻接口等。可以說,HDSL是銅線接入業務的一個通用平臺。

HDSL配置如圖9.16所示。

圖

9.16HDSL配置

1)局端機局端機位于端局。其用戶側為兩對或三對雙絞線,其網絡側為標準G.703接口,由三階高密度雙極性碼(HDB3)物理接口提供與交換機的接口。然后由定幀功能模塊將進來的一次群信號分解為兩路或三路數字信號,加上各種開銷比特,進行CRC-6計算和擾碼處理,再進行速率適配和線路編碼后送給雙絞線傳向用戶。反向傳輸時,由用戶來的線路信號先進行回波消除處理、均衡和解碼,分解成三路串聯形式的784kb/s信號,然后再定幀、去掉開銷、緩存并最后形成標準的G.703信號送給交換機。

2)遠端機遠端機功能與局端機基本相同,只是所處的位置在用戶側。

3)線路碼型

(1)2B1Q碼(2Binary1Quaternary):它是一種無冗余度的四電平脈沖幅度調制碼,屬于基帶傳輸的PAM碼。四電平符號可以代表2bit的信息,可見2B1Q碼具有速率壓縮的功能,傳輸速率降低為原來的二分之一。2B1Q碼是不歸零碼,其功率譜中旁瓣可以延伸至1.5MHz以上,是碼間干擾的重要來源,其群時延也是一個干擾源,需要仔細設計均衡器和回波消除器。

(2)CAP碼(CarrierlessAmplitudePhase):它是由無載波幅度相位調制方法產生的碼。CAP碼是有冗余度的調制碼,其編碼方法與數字微波常用到的正交幅度調制碼差不多。CAP碼每個碼元含4bit信息。CAP碼是帶通型碼,其功率譜上限僅180kHz左右,其帶寬比2B1Q碼減小一半,傳輸效率高一倍,低頻頻率在20kHz以下,由群時延引起的碼間干擾也較小,受脈沖的干擾較小。在同樣條件下比2B1Q碼的傳輸距離更長,性能更好,但成本稍高。

3.HDSL的特點

HDSL采用了與DSL基本相同的技術。因HDSL的傳輸頻帶比DSL寬,而線路中的串話噪聲(主要是近端串音)和環路損耗均隨頻率的增加而增大,致使HDSL系統中的回波抵消、自適應均衡需有更大的動態范圍。A/D轉換需有更高的精度要求,信號處理需要有更快的速度,這些均使HDSL處理的復雜度與DSL(N-ISDN)相比大為提高,HDSL的DSP能力約是DSL的十倍。

4.HDSL的優點和缺點

HDSL廣泛用于ISDN基群接入、移動通信基站中繼、無線尋呼中繼、DDN節點中繼等。其具體優點如下:

(1)充分利用現有電纜來實現擴容,解決少量用戶傳輸2048kb／s的寬帶信號要求。

(2)與語音壓縮編碼技術結合,實現線對增容。

(3)可在無光纖設備的會議室實現高質量的會議電視。

(4)可連接LAN或WAN,傳輸數據及圖文、影像等信息。

(5)可用于移動通信中,提供基站與交換設備之間的互連。

(6)無中繼傳輸距離比傳統的PCM要長一倍以上。

9.2.6VDSL1.VDSL系統構成

圖

9.17VDSL系統

2.VDSL傳輸速率

VDSL提供了更高的帶寬,可滿足更多的業務需求。它除了支持與ADSL相同的應用外,還支持包括高保真音樂、高清晰度電視、多通道視頻業務、MPEG-2圖像等。非對稱VDSL數據速率如表9.3所示。

表9.3非對稱VDSL數據速率

表9.4對稱的VDSL數據速率

3.VDSL的編碼調制方法

VDSL中的編碼調制方法主要是CAP編碼(CAP／QAMM,QAM)或正交部分響應第Ⅳ類調制(QPRⅣ)(即SDMT,Zipper)。

也有基帶調制方法,如NRZ、

MLT3以及BPR1等。

4.VDSL的基本原理

在VDSL中,上、下行信道均使用頻分復用技術,其信道劃分如下:0～4kHz用于傳輸電話業務,4～80kHz用于傳輸ISDN業務,300～700kHz為上行通道,速率可達1.6Mb/s,2.3Mb/s和19.2Mb/s。如果需要更高速的上行或對稱的數據速率,VDSL系統需使用回波抵消技術,且只能在非常短的線路上傳輸。

1000kHz以上為下行通道,傳輸高速數據,如VOD業務數據,速率大小取決于傳輸線的長度。最大下行速率目前為51～55Mb/s,傳輸線長度不超過300m,VDSL所要達到的目的是要在更短的距離上傳輸更大速率的信息,因此,VDSL需采用先進的編碼技術。為了使傳輸誤差率與壓縮的視頻信號相適應,VDSL必須采用前向誤差糾錯方案(FEC),并采用交織技術以糾正由于脈沖噪聲產生的誤碼。雖然VDSL線路速率比ADSL高許多,但是線路長度較短,且應用環境較單純,不必像ADSL那樣面對復雜的應用環境,因此實現起來比ADSL要簡單一些,成本也相應會低一些。VDSL主要作為無源光網絡(PassiveOpticalNetwork,PON)的補充。

5.VDSL的特點

VDSL的特點是傳輸速率快,有效距離短,速率可變自適應,并可以按照要求配制成對稱和非對稱兩種傳輸模式。

9.3光

纖

接

入

網

9.3.1光纖接入網的概念

1.光纖接入網的定義光纖接入網(OAN)定義為從業務節點(SN)到用戶終端之間的全部或部分采用光設備。從定義上看,OAN是一個點對多點的光傳輸系統。光纖接入網的帶寬、

傳輸質量和運行維護都比較理想,是接入網的最佳方案。

2.光纖接入網的接入方式根據光網絡單元(ONU)與用戶位置的遠近,光纖接入網(OAN)又可分成若干種專門的傳輸結構,主要包括:光纖到路邊(FTTC)、光纖到大樓(FTTB)和最終的光纖到用戶家庭(FTTH)。

(1)FTTC(FiberToTheCurb):它用光纖代替主干銅纜,將光網絡單元(ONC)設置在路邊,然后通過雙絞銅線或電纜接入用戶。FTTC適合于居住密度較高的住宅區。

(2)FTTB(FiberToTheBuilding)：它用光纖將ONU接到大樓內,再用電纜延伸到各用戶。FTTB適用于給一些智能化辦公大樓提供高速數據、

電子商務和視頻會議等業務。

(3)FTTH(FiberToTheHome)：它是一種全光網絡結構,用戶與業務節點間實現完全光纜傳輸,由于整個用戶接入網相當透明,因而對傳輸制式、帶寬、波長和傳輸技術無嚴格限制,適合于各種交互寬帶業務。另外光纖直接到家,不受外界干擾,也無泄漏問題,室外設備可以做到無源,這樣避雷擊,供電成本也低。根據目前的技術條件,要實現光纖到家代價都過于高昂,用戶尚不能接受。因此只能根據實際情況,盡量使光纖接近住戶,在末端仍用銅線接入家庭。

圖

9.18光纖接入網的應用類型

3.光纖接入系統的組成

光纖接入系統的主要組成部分是光線路終端(OLT)和遠端光網絡單元(ONU),它們在整個接入網中主要完成業務節點接口(SNI)和用戶網絡接口(UNI)之間有關信令協議的轉換。接入設備本身還具備組網能力,可以組成各種形式的網絡拓撲結構。同時接入設備還具備本地維護和遠程集中監控功能,通過透明的光傳輸形成一個維護管理網,并通過相應的網管協議納入網管中心統一管理。

光纖接入網結構如圖9.19所示。

圖

9.19光纖接入網結構

在圖9.20中遠端設備(光網絡單元ONU)和局端設備(光線路終端OLT)通過傳輸設備(光配線網ODN)相連;AF為ONU和用戶設備提供適配功能;參考點SI是光網絡單元與用戶之間的接口;參考點S2是傳輸設備與光網絡單元之間的接口,考慮到傳輸設備的可選擇性,采用通用的E1接口;參考點S3是光線路終端(OLT)與傳輸設備之間的接口;參考點S4是光線路終端(OLT)與各種業務網絡之間的接口。

圖

9.20采用透明傳輸通道時AN和SN的連接

1.業務節點接口業務節點接口(SNI)是接入網(AN)和一個業務節點(SN)之間的接口。如果AN-SNI側和SN-SNI側不在同一個地方,可以通過透明傳輸實現遠端連接,如圖9.20所示。

1)V5接口功能

V5接口是接入網與交換機之間的接口,是一種標準化的、全開放的接口,用來支持窄帶電信業務。V5接口最初由歐洲電信標準協會(ETSI)提出,后經ITU-T整理規范并進行推廣。

V5接口的功能描述如圖9.21所示。

圖

9.21V5接口功能描述

(1)承載通路:為配置于ISDN-BRA和ISDN-PRA的用戶端口分配B通路,或為PSTN用戶端口的64kb/s的PCM通路信息提供雙向的傳輸能力。

(2)ISDND通路信息:為ISDN-BRA和ISDN-PRA用戶端口的D通路信息提供雙向傳輸能力。

(3)PSTN信令信息:為PSTN用戶端口的信令信息提供雙向傳輸能力。

(4)用戶端口控制信息:提供每一用戶端口狀態和控制信息雙向傳輸能力。

(5)鏈路控制信息:對2048kb/s鏈路的幀定位、復幀同步、告警指示和CRC信息進行管理控制。

(6)第二層鏈路的控制:提供控制和PSTN信息雙向的傳輸能力。

(7)用于支持公共功能的控制:提供指配數據的同步應用和重新啟動能力。

(8)定時信息:提供比特傳輸、字節識別和幀同步必要的定時信息。根據網絡運營者的要求,可以使用不同的方法來建立同步操作。

(9)承載通路連接(BCC)協議:用來在LE控制下分配承載通路,僅用于V5.2接口。

(10)業務所需的多時隙連接:它應在V5.2接口內的一個2048kb/s的鏈路上提供。

表9.5V5.1接口和V5.2接口比較表

2)V5接口的時隙分配

(1)V5.1接口的時隙分配分別如下：①V5.1接口使用一個時隙,一定是第16時隙,由控制協議使用。②V5.1接口僅支持PSTN業務,提供兩個C通路,使用第15、16時隙。控制協議一定用第16時隙,其他通信通路用第15時隙。③

V5.1接口同時支持PSTN業務和ISDN業務時提供三個C通路,使用第15、

16和31時隙。

(2)V5.2接口的時隙分配：若V5.2接口只有一個2048鏈路,則與V5.1完全兼容。若由多個鏈路構成,則應使用內務處理(保護)協議,在主鏈路的TS16和次鏈路的TS16中。

3)V5接口的接入模型

圖

9.22V5接口的接入模型

4)V5接口的特點

(1)由于V5接口是一種開放的接口,可使本地交換機和接入網經標準接口任意互連,獨立發展和演進,不受限于某一廠商,也不局限于特定的傳輸媒質和網絡結構,因此它具有極大的靈活性。

(2)可支持不同的接入方式,使本地交換機可以接納各種接入設備,從而使網絡向有線、無線相結合的方向發展。

(3)可提供語音、數據、租用線等多種業務。

(4)可降低網絡的成本。

(5)可增加網絡的安全性和可靠性,從而進一步提高服務質量。

5)V5接口支持業務V5接口連接的用戶端口能可支持四種類型的常用業務:(1)即時業務(PSTN或ISDN)。(2)永久線路(PL)業務(數字)。(3)半永久性租用線業務。(4)永久性租用線業務(模擬或數字)。

6)V5接口的選用原則

(1)對于數據租用線業務比較高的用戶地區,由于數據線租用業務不需集線,V5.1接口具有復用功能的技術特點,可采用V5.1接口。

(2)對于全部是模擬電話業務(POTS)的情況，不必采用V5接口,可以使用現有的遠端模塊。但當引入ISDN業務時,需增加復用(分離)器,將POTS/ISDN業務分開,或設置ISDN模塊來提供ISDN業務。這些都將增加投資,因此,從長遠的角度考慮應使用V5接口。

(3)用戶業務密度比較高的地區,傾向于采用V5.2接口,發揮其集線功能。對于用戶業務密度低的地區則傾向于采用V5.1接口。

(4)對于HFC接入設備和無線本地環路(WLL)傾向于采用V5.2接口。

2.用戶網絡接口

1)Z接口

Z接口是交換機和模擬用戶線的接口。目前,模擬用戶線和模擬話機占有絕對多數。將來也仍然存在,因此,每個光纖用戶接入網都要安裝Z接口,以接入數量眾多的模擬用戶線。

Z接口提供了模擬用戶線的連接,并且載運諸如話音、話帶數據及多頻信號等。此外,Z接口必須對話機提供直流饋電,并在不同的應用場合提供諸如直流信令、雙音多頻(DTMF)、脈沖、振鈴、記次等功能。在接入網中,要求遠端機盡量做到無人維護,因此對接入網所提供的Z接口的可靠性有較高的要求。另外,對接入網提供的Z接口還能進行遠端測試。

2)U接口在ISDN基本接入的應用中,將網絡終端(NT)和交換機線路終端(LT)之間的傳輸線路稱為數字傳輸系統,又稱U接口。在引入接入網之后,U接口是指接入網與網絡終端之間的接口,是一種數字的用戶網絡接口。

U接口有:

(1)發送和接收線路信號。

(2)遠端供電。

(3)環路測試。

(4)線路的激活與解激活。

(5)電話防護。

3.電信管理網接口光纖接入網是整個電信網的組成部分。它應該納入電信管理網的管理之下,以便整個電信網協調一致地工作。按規定,光纖接入網與電信管理網(TMN)的接口為Q3。接入網應通過TMN的標準管理接口Q3經協調設備(MD)與TMN相連,以便統一協調對不同網元各種功能的管理,形成用戶所需要的接入和承載能力。

光纖接入網的系統配置分為無源光網絡(PON)和有源光網絡(AON)。無源光網絡(PON)是指光傳輸段采用無源器件實現點對多點拓撲的光纖接入網。有源光纖接入網是從端局設備到用戶分配單元之間均用有源光纖傳輸設備,即光電轉換設備、有源光電器件以及光纖等。

9.4HFC接入網

9.4.1HFC接入方式

1.HFC接入定義光纖/同軸電纜混合(HybridFiber/Coax,HFC)接入系統是一種以模擬頻分復用技術為基礎,綜合應用模擬和數字傳輸技術、光纖和同軸電纜技術、射頻技術以及高度分布式智能技術的寬帶接入網絡。

2.HFC結構

HFC是由CATV網發展而來的,是CATV和電話網結合的產物。其饋線網采用光纖,配線網采用同軸線,雙向不對稱。HFC網絡采用光纖到服務區的概念,每個服務區對應一個光纖節點,覆蓋500～2000個用戶。

HFC系統結構如圖9.23所示。

圖

9.23HFC系統結構圖

HFC系統中采用CableModem通過模擬頻分復用分享HFC系統帶寬。上行通道占據的頻段較窄(5～40MHz),主要用于傳輸低速用戶的控制信息、交互式低速數據業務和電話業務,上行數據傳輸采用抗干擾能力較強的正交相移鍵控(QPSK)調制方式,也可采用16QAM(正交調幅)調制來提高傳輸速率,傳輸速率可達10Mb/s。上行數據傳輸需要介質訪問控制協議。下行通道所占的頻段較寬(50.750MHz),它又分成兩段,50～550MHz段用于傳輸模擬CATV業務；550～750MHz用于傳輸高速數據,如VOD等業務,采用64QAM技術傳輸高速數據,最高速率可達30Mb/s。

下行數據以信元或打包的方式傳輸,且攜帶地址信息。

3.HFC系統參考配置

HFC系統參考配置如圖9.24所示。

HFC系統的成本比光纖用戶環路低,具有雙絞銅線無法比擬的傳輸帶寬,適合當前以模擬制式為主體的視像業務和設備市場。它綜合利用現有資源,可大大節省對原來網絡改造的費用。

圖9.24HFC系統參考配置9.4.2HFC頻譜

HFC網絡采用副載波頻分復用方式,將各種圖像、數據和語音信號通過調制器調制,同時在同軸電纜上傳輸。

因此,合理地安排頻譜十分重要,圖9.25給出了HFC網的頻率安排。

圖

9.25HFC的頻譜安排

整個信號的通頻為750MHz,其中5～42MHz留給上行信號使用,稱之為回傳通道(上行通道),主要傳輸電視、非廣播業務及電信業務信號;45～750MHz留給下行信號使用,稱之為正向通道(下行通道),主要用來傳輸CATV信號,其中45～582MHz頻段主要用來傳輸模擬CATV信號,由于每一通路的帶寬為6～8MHz,因此可傳60～80路電視節目,582～750MHz主要傳輸附加的模擬CATV信號或數字CATV信號,特別是視頻點播業務(VOD)。如果采用64QAM調制方式和MPEG-2圖像信號,大致可以傳輸約200路VOD信號。

表9.6給了具體的頻率安排。

表9.6HFC頻率分配

9.4.3HFC網絡的優點及局限

1.HFC的主要優點

(1)傳輸頻帶較寬。HFC具有雙絞銅線對無法比擬的傳輸帶寬(1GHz)。

(2)與目前的用戶設備兼容。視頻信號可以直接進入用戶的電視機,以保證現在大量的模擬終端可以使用。

(3)支持寬帶業務。HFC網支持現有的和發展的窄帶及寬帶業務。

(4)全業務網。HFC網的目標是能夠提供各種類型的模擬和數字通信業務,包括有線和無線,數據和話音,多媒體業務等等,并稱之為全業務網(FSN)。

2.HFC的局限性

HFC的局限性表現在：

(1)HFC網絡是建立在模擬頻分復用基礎上的,因此HFC網絡如何適應數字化方向發展,是一個值得研究的問題。

(2)上行信道擁擠。

(3)線路敷設和改造問題。

9.5無

線

接

入

網9.5.1無線接入技術的概念

1.無線接入的意義無線接入,即無需用物理傳輸媒介的無線傳輸手段來代替接入網的部分甚至全部傳輸設備,從而達到降低成本、提高靈活性和擴展傳輸距離的目的。無線接入系統特別適合于地廣人稀,用戶分散的農村山區,敷設電纜不便甚至無法敷設的地方。

2.無線接入的特點無線接入網的出現解決了有線接入網的很多局限性,與有線接入相比,無線接入具有以下特點:

(1)建設速度快。

(2)擴容方便。

(3)造價低廉。

(4)安裝方便靈活。

(5)安全性好,抗災能力強。

(6)維護費用低。

(7)用戶形式多樣,使用靈活。

9.5.2無線局域網(WLAN)

1.無線局域網的特點無線局域網具有不需布線、安裝周期短、后期維護容易、網絡用戶容易遷移和增減等特點,它與有線局域網的比較如表9.7所示。

表9.7無線局域網與有線局域網的對比

2.無線局域網分類無線局域網分類有:基于窄帶調制的無線局域網、基于擴展頻譜方式的無線局域網、基于紅外線的無線局域網和載波電流無線局域網。

3.無線局域網參考模型無線局域網參考模型如圖9.26所示。

圖

9.26局域網參考模型

9.5.3本地多點分布業務(LMDS)

1.LMDS的定義與應用

LMDS是以微波的方式將信號傳輸到用戶的接收天線上,以克服HFC網絡用戶端布設的巨額成本和冗長建設時間的缺點,主要用于城市、郊區等區域性的多頻道視頻廣播、視頻點播(VOD)、

視頻會議、高速Internet接入、高速專用數據網和視像電話的無線通信。

2.LMDS的原理

LMDS上行采用點-點通信方式,下行采用點-多點廣播方式。頻率范圍為20～40GHz,可用帶寬大于1GHz。其頻譜如圖9.27所示。

圖

9.27LMDS頻譜

3.基站臺設備

基站臺設備負責用戶端的覆蓋,提供骨干網絡式的界面,以完成信號在骨干網絡與無線傳輸間的轉換。基站臺設備包括與骨干網絡連接的界面模塊、跳變模塊及通常置于樓頂或塔頂的微波收/發模塊。設備架構如圖9.28所示。

圖

9.28基站臺設備架構圖

4.LMDS系統的優點和缺點(1)系統的優點分別如下：①可用頻帶寬(1GHz以上)。②頻率可反復使用。③無線連接,易安裝、易維護,建設周期短。④

單位帶寬成本低于其他接入方式。

(2)系統的缺點分別如下:①傳輸范圍有限。無線信道噪聲大,傳輸受氣候影響,所以LMDS系統的服務區范圍較小,不適合遠程用戶使用。②價格較貴。LMDS系統的基站設備相對復雜,用戶少時,平均成本費用較高,所以只適合于大城市或人口比較稠密的地區使用。

9.5.4直接廣播衛星(DBS)

1.衛星通信原理衛星系統是由空間的一顆衛星以及和它進行通信的地面上的很多地球站組成。用戶發出的基帶信號經過地面通信網絡傳輸到地球站,在地球站對信號進行處理,使其成為已調射頻(RF)載波后發送到衛星上。衛星可以作為空間的一個大中繼站,它接收此系統所有地球站占用的上行頻譜(地球站到衛星)發出的已調RF載波,進行放大,并用下行頻譜(衛星島地球站)將它們重新發回地球。下行頻譜和上行頻譜使用不同頻譜,以避免相互干擾。地球站對接收到的已調RF載波進行處理,解調出基帶信號,再通過地面網絡送給用戶,如圖9.29所示。

圖9.29衛星通信系統框圖

2.衛星通信的線路分析

衛星通信的基本線路如下:發送地球站發射載波s(t),設其在天線饋源處的載波功率為PT,經過發送天線的增益為GT。在晴空條件下,s(t)遇到的損耗只有上行自由空間損耗、大氣衰減和天線跟蹤損耗。設上行自由空間損耗為I:其中,d為上行距離,λ為載波波長。設L是天線跟蹤損耗與大氣衰減之和,則衛星的接收功率C為

在經過衛星天線增益Gu,加入衛星天線的熱噪聲Nu=kTuB(其中,k為波爾茲曼常熟,Tu為衛星天線等效噪聲溫度,B為帶寬),則上行載噪比R為

3.衛星通信的干擾分析

衛星通信系統的干擾主要有進入或來自鄰近衛星系統的干擾、地面干擾、正交極化干擾、鄰近信道干擾、交調干擾、碼間干擾等。此外,高于10GHz的衛星通信還必須處理降雨引起的衰減。

4.衛星通信系統的組成

衛星通信系統由跟蹤遙測及指令分系統、監控管理分系統、空間分系統(空間段)、地球站、HomeRF與藍牙組成。

9.5.5HomeRF

1.HomeRF的工作原理

HomeRF提供六個基于數字增強無繩電話標準的語音信道和一個無線以太網數據信道。HomeRF設備最初設計的理論最大傳輸速率是2Mb/s,然而Home