接入网
一、知识点
接入网的概念和特点。
接入网的业务需求及市场。
xDSL 技术、光接入网技术、 HFC技术和无线接入网技术。
二、重点难点内容
接入网（Access Network , AN）泛指用户网络接口（User Network Jnterface , UNI）与业务节点接口（service Network Interface , SNI）之间实现传送承载功能的实体网络，其目标是建立一种标准化的接口方式，以一个可监控的接入网络，使用户能够获得话音、数据多媒体和有线电视等综合业务。
（一）接入网概述
本节主要讲述接入网的概念和特点，并对接入网市场作总体分析。
1. 接入网的概念和特点
（1）接入网在电信网中的位置
从整个电信网的角度讲，可以将全网划分为公用网和用户驻地网（Customer Premiscs Network , CPN ）两大块，其中 CPN属用户所有，因而，通常意义的电信网指的是公用电信网部分。公用电信网又可以划分为长途网（长途端局以上部分）、中继网（长途端局与市话局之间以及市话局与市话局之间的部分）和接入网（市话局至用户之间的部分）三部分。长途网和中继网合并称为核心网。相对于核心网，接入网介于木地交换机和用户之间，主要完成使用户接入到核心网的任务，接入网由业务节点接口（SNI）和用户网络接口（UNI）之间一系列传送设备组成。图l 描述了接入网在电信网中的位置。
图一 接入网在电信网
接入网常被比喻为信息高速公路到用户的“最后的一公里”（其实在外文资料中是里只是国内习惯说公里），这是因为在绝大多数情况下从交换局或业务节点到用户终端的距离不超过 4km，在城市多数情况可能平均只有 1 英里（约为 1.6Ikm），鉴于接入网是业务入的“瓶颈”，是网络数字化的最后一段，“最后的一公里”的称谓由此而来。
（2）接入网的定义
接入网的概念是 20 世纪 90 年代提出来的，电信网经过多年的发展，所采用的技术和提供的业务等各方面都发生了巨大变化，传统的用户环路和无源光网络等新技术的引入，既增加了用户环路的功能，也使之变得更加复杂。于是“接入网”的概念便应运而生。1995年月国际电联标准部（ITU-T）根据近年来电信网的发展演变趋势，通过了关于接入网的新建议，提出了用户接入网（简称接入网）的概念。描述了接入网的功能结构、接入类型、业｛节点、网络管理接口等相关内容，接入网才有了一个较为公认的定义。根据 G.902建议和我国的接入网体制的定义，接入网是山业务节点接口（SNl）和相关用户网络接口（UNI）之间的一系列传送实体（包括线路设备和传输设备等）组成的，为传送电信业务提供所需承载能力的系统，可经 Q3接日进行配置和管理。因此，接入网所覆盖的范围可由三个接口界定，即网络侧经由 SNI与、｝眨务节点（SN）相连，用户侧由 UNI 与用户相连，管理方面则经 Q3接口与电信管理网（TMN）相连。如图2 所示。业务节点是提供业务的实体，是一种可以接入各种交换型和／或永久连接型电信业务的网元，可提供规定业务的业务节点有本
图二 接入网范围示意图
地交换机、租用线业务节点或特定配置的点播电视和广播电视、比务节点等。
SNI是接入网和业务节点之间的接日，可分为支持单一接入的 SNI和综合接入的 SNI。支持单一接入的标准化接口主要有提供 ISDN 基木速率（ZB+D）的 VI 接口和一次群速率 (30B+D）的 V3 接口，支持综合、业务接入的标准化接口目前有 V5接日，包括 V5.1 , V5.2 接日，在建议 G . 964和 G . 965 中对这两种接日制定了详细的规范。V5.1 接口由单个2 . 048Mbit/s 挑链路构成，时隙与业务端口一一对应，不含集线功能；V5.2 接口按需可以由 1个～16个2.048Mbi / s链路构成，并支持集线功能，时隙动态分配。V5接口支持的业务类型包括普通电话业务、 ISDN 和专用线业务，支持宽带综合接入的 VB5接日标准尚在制汀中。VB5参考点可分为 VB5.1和 VBS5.2 两种形式。从长远看，为了克服现有一系列 SNI（业务节点接口）功能的限制，需要开发附加的 SNI，特别是模块型和B- ISDN 接入型 SNI。目前，以 ATM 为基础的 VBS 接口的标准化上作正在进行。
接入网与用户间的 UNI 接口能够支持目前网络所能够提供的各种接入类型和业务，接入网的发展不应限制现有的业务和接入类型。接入网的管理应该纳入 TMN 的范畴，以便统一协调管理不同的网元。接入网的管理不但要完成接入网各功能块的管理，而且要附加完成用户线的测试和故障定位。我国信息产业部制定的相应的通信行业标准是YD/Tll01-2001《用户接入网网络管理接口技术规范——VS管理与通用部分》，该标准规定了用户接入网管理接口的管理功能、管理协议和管理信息模型。适用于和交换机之间采用 V5接口（含V5.l和V5.2 ）的用户接入网的管理，包括配置管理、故障管理、性能管理和安全粉理（根据接入网框架和体制要求，接入网的重要特征可以归纳为如下几点： ① 接入网对于所接入的业务提供承载能力，实现业务的透明传送； ② 接入网对用户信令是透明的，除了一些用户信令格式转换外，信令和业务处理的功能依然在业务节点中； ③ 接入网的引入不应限制现有的各种接入类型和业务，接入网应通过有限的标准化的接口与业务节点相连； ④ 接入网有独立于业务节点的网络情理系统，该系统通过标准化的接口连接 TMN , TMN 实施对接入网的操作、维护和管理。
（3）接入网的特点
目前的接入网仍然由以双绞线为主的铜缆网所主宰，所谓用户接入多是通过专门的一对双绞线将用户与端局本地交换机相连，接入网有着不同于核心网的一些特点。
① 业务量密度低。核心网是高度与互连的网络，可以应付很高密度的业务量需求。用户接入电路业务量密度极低。统计结果显示核心网中继电路的占用率通常达 50 ％以上，而住宅用户电路的占用率仅1％以下。
② 相对成本高。核心网的成木是由大量的用户来分担的，即使采用复杂昂贵的设备也能达到规模经济效益。而接入网中用户接入线往往由个别用户专用，即使目前迅速发展的光纤用户环路系统（Fiber In The Loop , FITL）也只能做到有限程度的共享。
③ 成本差异大。接入网需要覆盖所有类型的用户，于是就造成了成本上的极大差异。
④ 成本与业务最无关。核心网的总成木可根据对业务量的预测进行最佳的配置。而接入网中，采用特定的接入技术时，用户的接入成本与其业务量基本无关。
⑤ 运行环境恶劣。核心网的主要设备，如交换机和复用传输设备多安装在环境可控的机房内，保持在一定的温度和湿度条件下。而接入网设备往往安装在不可控的环境下（如路边）工作在恶劣环境下，所以在技术上和机械保护上需要很多特殊措施。
⑥ 技术变化慢。核心网的技术变化周期很短，在过去几十年间，无论是交换设备还是传输设备多经历了几代的更新。而接入网方面，传统的接入网技术已经稳定地使用了儿十年直到近年来在宽带业务需求的迅速发展的推动下，光纤接入技术和无线接入技术等新技术才在接入网中迅速增长，但决定接入网发展的因素不仅是技术，而更重要的是成本。所以绝大多数国家和地区的接入网在相当长时期内将继续被双绞线铜缆所主宰。
正是接入网的上述特点使得接入网发展远远滞后于核心网，成为整个电信网的最大瓶颈。 20世纪 90 年代以来，新的业务需求、新的政策法规以及各种新的技术手段使得接入网这一长期备受冷落的领域变得十分活跃。接入网的数字化、宽带化和智能化已成为未来通信技术发展的方向之一。并且有专家指出在下一代网络（Next Generation Network , NGN）中接入网将朝着IP化、光纤化和无线化的方向发展。
2．接入网的市场
随着接入网开发和建设的日益活跃，诸多的投资者带着各种新技术和新业务在忙着跑马圈地，人们甚至称“接入网的时代”已经来到。接入网的演进发展受到以下多种因素的影响。
（1）用户线的需求变化
(a) 对电话的新需求
影响用户对电话的新需求的因素主要有以下几方面：
① 经济增长。社会对通信的需求基本与经济增长成正比，两者相互影响，相互制约。
② 人日增长和分布的变化。在居民区，家庭数目是决定通信需求的关键。而家庭数目的多少取决于人口增长和家庭的大小。在企事业用户区，企事业的数目和大小同样是关键因素。
③ 普及率的影响。电话普及率随时间的变化关系通常呈类似双曲函数的“S”形曲线，在普及率很低时，增长速度较慢；当普及率增加到 20％左右时，增长迅速；在普及率接近 左右时，增长速度达到最高，随着普及率的继续提高，增长速度逐渐变慢；当普及率接近 80 50% 左右时，需求增长速度迅速下降。
(b) 修复和结构变化的需要
光纤用户接入线会逐渐取代传统的铜缆用户线，当铜缆用户线由于腐蚀或老化等因素需要更换时，会考虑使用光纤用户接入线。如因为城市建设需要或网络结构调整，以及企事业布局变化，都需要更新或增加用户线。通常对于较小量的情况，仍可采用双绞线铜缆，但对于大量的用户线敷设，则考虑使用光纤用户接入线。
(c) 市场占有率的变化
近年来，电信市场引入竞争机制后，由于不同公司市场占有率的变化，使得具有竞争优势的公司需要迅速增加用户线的供给量，尽管总的用户线需求没有变化，只是用户从一个公司转向另一个公司而己。
(d) 宽带业务的影响
当今社会对于各种信息的需求增长迅速，呈指数函数曲线的增长趋势。宽带业务已成为电信公司的新的业务增长点。这些宽带业务往往要求直接敷设光纤用户线，而这将直接影响铜缆用户线的敷设需求。为适应宽带业务，电话公司采用新的铜缆用户线技术充分挖掘现有的双绞线铜缆网的潜力，在一定程度上延缓了双绞线铜缆网的技术寿命。
(2) 接入网新技术
目前接入网市场是多种新旧技术共存竞争的局面，主要的技术归纳为以下几类：
(a) 纯双绞线铜缆接入网新技术
到目前为止，铜线技术仍然是网络接入的主要手段，在通信网络中占据了重要地位。传统的铜线接入方式适用于话音及低速数据业务，已经成为高速宽带业务通达用户的“瓶颈”。为解决铜线的宽带传速问题，人们提出了很多解决方案，主要有以下几种：
① xDSL技术
利用电话网铜线的数字用户线（DSL，或称数字用户环路）技术具有良好的应用前景。与其他接入方式相比，DSL技术的优势主要体现在以下三点：一是电话网的改造升级通常比有线电视网容易，投资也相对较低；二是 DSL已经存在一些标准，并被众多厂商支持和使用；三是新的衍生技术有望大大降低 DSL 的推广一成本。 DSL包括 ADSL , HDSL , VDSL , SRADSL , IDSL , UDSL , CDSL 和 MVDSL等，一般称之为 xDSL。它们主要的区别就是体现在信号传输速度和距离的不同以及上行速率和下行速率对称性的不同这两个方面。在下一节中将详细介绍 xDSL 技术。
② HomePNA 技术
除 xDSL技术外，HomePNA 也是利用现有铜线（电话线或电力线）高速接入 Internet 的技术。 HomePNA 技术可以看作 DSL技术的一个变种。HomePNA全名是 Home Phoneline Network Alliance，是多家世界知名的电信公司为了推广基于传统电话网络的数据传输技术的应用而成立的非盈利性组织，他们于 1998 年制订了《HomePNA技术白皮书》，利用传统电话网络提供宽带数据接入服务，从而适应市场对宽带接入的需求。 HomePNA技术是 1998年 6月由全球多家知名的通讯及晶片大厂共同制订的利用电话线在小范围内搭建局域网的电话网络标准执行的网络标准是 IEEE802.3 标准的局域网标准。目前 HomaPNA 己经获得了多家大 IT 企业的支持包括 AMD , IBM , AT & T , HP , 3Com 及 Compaq 等。该系统在现有的铜线和光纤网络上提供每个用户1Mbit/s～10Mbit/ s的高速数据传输。HomePNA 技术为对称式数据传输，其双向传输带宽均为 1Mbit/ s(HomePNA V1.0 标准）或 10Mbit/ s ( HomePNA V2.0 标准），其传输距离一般为 100m～300m。 HomePNA是利用频分复用（FDM）技术，把语音与数据在同一条电话线上分开传送（语音：20kHz～4kHz ,数据：5 . 5MHz～9 . 5MHz )，并与以太网兼容，上网及通话互不干扰。采用 HomePNA 技术成本较低，但它的传输距离太短。
③ 电力线接入技术
电力线通信技术（Power Line Communication , PLC）是指利用电力线传输数据和语音信号的一科，通信方式，终端用户只需要插上电源插头，就可以实现网络接入。PLC 的基本原理是指利用电网低压线路实现数据、语音、图像等多媒体业务信号的高速传输，把数据信号加载于电力线进行传输，接受信息的调制解调器再把信号从电流中解调出来，并传送到计算机等终端设备，以实现信息的传递。它是利用电力线作为通信载体，加上一些 PLC局端和终端调制解调器，将原有电力网变成电力线通信网络，将原来所有的电源插座变为信息插座的一种通信技术。这样利用房间内原有的电力线网，通过 PLC 设备和电力线的连接，可以形成电力局域网。其中 PLC终端设备负责将来自用户的数据通过电力线路传输到 PLC 局端设备，局端设备将信号解调出来接入外部的 Intemet。市场上原有的
14Mbi /s电力线接入产品最长的传输距离是100m，而200Mbit/s 产品可以使电缆的实际长度达到 700m。200Mbit/s 产品接入的频段、带宽模式可以自主调节来自其他电器的信号干扰，用电高峰期也可满足正常的上网需求。PLC作为利用电力线组网的一种接入技术，提供宽带网络“最后一公里”的解决方案，厂泛适用于居民小区，酒店，办公区，监控安防等领域。它是利用电力线作为通信载体，使得 PLC 具有极大的便捷性，只要在房间任何有电源插座的地方，不用拨号，就立即可享受 ( 4.5～45 ) Mbit /s的高速网络接入，来浏览网页、拨打电话，和观看在线电影，从而实现集数据、语音、视频，以及电力于一体的“四网合一”。PLC 产品进入应用阶段必将对国内现有的高速网络接入技术，例如 ADSL , Home PNA , HFC ( Hybrid Fiber Coaxial) 及无线接入技术等构成强有力的威胁。当然，目前 PLC产品还面临信息安全、带宽拓展和频率干扰等方面的技术问题，真正实现 PLC 技术商用还面临相关的政策和法律问题。由于电力线接入技术有其优点和缺点，这决定了它不可能统治未来的接入服务市场，而只能在市场中寻求一席之地。总的来看，上述作为过渡性技术的各种铜线新技术以其较高的性价比在市场竞争中占有一定的优势。因而在保护投资和挖掘已有资源潜力的同时，一方面延缓了双绞线铜缆网的技术寿命，另一方面阻碍了接入网的光纤化速度。
(b) 光接入网技术光
纤通信是现代通信的一次革命性的飞跃。通信线路逐步由光纤替代传统的铜缆是未来的发展趋势。光接入网是指在接入网中部分或全部使用光纤传输技术。根据实际情况光接入网又分为以下三类。
① 混合光纤／双绞线铜缆接入网
这种方案结合应用光纤和双绞线铜缆，发挥各自特长。混合光纤／双绞线铜缆接入网可分为光纤到路边（Fiber To The curb, FTTC）、光纤到大楼（Fiber To The Building , FTTB）、光纤到居民区（Fiber To The Zone , FTTZ）、光纤到远端模块局（Fiber To The Remote , FTTR）。如电信公司推出的 FTTX + LAN业务就是一种利用光纤加五类网络线方式实现宽带接入方案，实现千兆光纤到小区（大楼）中心交换机，中心交换机和楼道交换机以百兆光纤或五类网络线相连，楼道内采用综合布线，用户L 网速率可达 10Mbit/ s，网络可扩展性强，投资规模小。FTTX + LAN方式采用星型网络拓扑，用户共享带宽。光纤到路边是用光纤代替主干铜线电缆（包括部分配线电缆），将 ONU 放置在靠近用户的路旁，用户用双绞线或同轴电缆与之连接。这种光纤和铜缆的混合结构成本较低，适合于居住密度较高的地区。光纤到大楼的原理与光纤到路边相同，只是 ONU放置在大楼内，用铜线或同轴电缆延伸到用户，非常适用于现代化智能大楼。光纤到居民区是将路边光纤接到靠近交接箱的 ONU，再用铜线或双绞线向用户延伸，适用于比较分散的居民区。光纤到远端模块局是将用户模块设置在用户密集区，利用光纤与交换机端局相连，使光纤更靠近用户，形成新的组网方式。
② 混合光纤／同轴电缆网（Hybrid Fiber Coaxial , HFC）
HFC 是宽带接入技术中最早成熟和进入市场的，它建立在有线电视网（Cable Television , CATV）的基础上，带宽和经济上的优势使它对用户有很大的吸引力。HFC 在连接上采用 Cabte Modem 技术，HFC 从技术上分为动态分配带宽速率（适用于Intemet 接入、公共信息查询等）和固定带宽速率（适用于普通电话、可视电话、数据专线等）两类，从传输方式又可分为对称型与非对称型业务。与其他有线介质相比，HFC 容量大，灵活性强，扩展性也好，性价比优于 DSL。当然，Cable Modem 技术也有着自己的弱点，首先，以往的有线电视网都是单向广播式地向用户传送电视，不符合网络信息双向传输的要求，因此，需要一个改造的过程。其次，由于 HFC是将数字信号转换为模拟方式传输的，所以传输质量受到影响，而且在模拟方式下，过高的频率会产生大量噪音，因此，其频带利用率较低。最后，HFC接入方式是以模拟频分多路复用方式传输信息的，一个 ONU可以为 500～2000 个用户服务，一旦出了问题，影响面很大。
③ 纯光纤接入网
纯光纤接入网是指光纤直接连到用户，中间没有其他传输媒质的情况。通常分为光纤到办公室（Fiber To The Office , FTTO）和光纤到家（Fiber To The Home , FTTH）。作为全光纤的网络结构，光网络单元（ONU）设置在用户家里，用户与业务节点之间以全光缆作为传输线，因此，无论在带宽方面还是在传输质量和维护方面都十分理想，适合各种交互式宽带业务。从长远来看接入网的光纤化是必然趋势，不过目前这种全光纤网络短期内由于经济原因还难以普及，因此，接入网的光纤化是一个长期的、渐进的过程。
(c) 无线接入网技术
无线接入技术是指接入网的某一部分或全部使用无线传输媒质，向用户提供固定和移动接入服务的技术。无线接入网作为有线接入网的有效补充，具有系统容量大，话音质量与有线一样，覆盖范围广，系统规划简单，扩容方便，可加密码或用 CDMA 增强保密性等技术特点，可解决边远地区、难于架线地区的通信问题，是当前发展最快的接入网之一。目前，无线接入技术已较为广泛地应用于农村、城镇，在水利、电力、工矿等专网中也得到一定程度上的应用。无线接入技术有以下几种。
① 利用跳频技术
以色列 TADITAN Telecommumicatons Ltd。推出的 Multi Gain Wireless 系统是代表性的用跳频技术的无线接入系统。系统作频率为 900MHz～2.7GHz，覆盖范围为 500m （全向）～10km （扇形）。第10 章将介绍的蓝牙技术，就是跳频技术一个很好的应用。
② 利用微波技术
常用一点多址技术，属于固定无线接入，系统由连接本地交换机的中心站、外围站和中继站组成。产品有加拿大的 SR-500 , ALcatel 的 A9800 , NEC 的 DMMSS 及大唐集团的 PMP1560 等。系统工作频率 1.5GHz, 1.9GHz 和 2.4GHz ，覆盖范围可以是 5km～6km，也可以是 600km （通过中继站）。还有近年来发展迅速的多路多点分配业务 (Multichannel Multipoint Distribute Service , MMDS ）和本地多点分配业务（Local Multipoint Distribute Service , LMDS）等宽带无线接入系统。
③ 利用卫星通信技术
卫星通信是利用卫星作中继，按卫星轨道分有静止轨道卫星 (GEO）通信，中轨道卫星（MEO）通信和低轨道卫星（LEO）通信，而按地球站天线直径分为 A 站、B 站、C 站和 E站及甚小口径地球站 VSTA（ Very small Aperture Terminal ）。 VSTA系统由 VSAT 主站、卫星和 VS TA站组成， VSAT 主站作基站用并兼网络管理中心， VSAT站作用户站用，目前全球已建成 180 多个 VSAT系统，我国有 70多个 VSAT 系统。休斯网络系统公司的 Direetpc 是典型的利用 VSAT系统作接入，最大的直播卫星系统（Direct Broadcasl System, DBS）就是休斯网络系统公司的 Directpc。DBS利用同步轨道为卫星以大功率信号覆盖地面，向用户提供使用 MPEG标准的视频点播（VOD）、非对称的 Intemct 接入和付费电视（PPV）等业务。DBS 技术具有结构灵活、组网迅速及不受地理位置限制等特点。利用低轨道卫星（LEO）通信技术的有著名的“铱”系统和全球星系统，将在本章第 5 节详细介绍。卫星通信工作频率有 C 波段（如 4GHz / 6GHz ）、Ku波段（如 11GHz / 14GHz ）、Ka 波段（如 20GHz / 30GHz ) ，卫星通信有许多特点，如对距离和气象条件不敏感和覆盖面大。
④ 基于蜂窝技术。
用模拟（AMPS NMT , E TCS）和数字蜂窝（GSM800 , DAMPS , CDMAONE , PDC 等）技术中任何一种经过简化均可以构成无线接入网，可以是直接接入 PSTN 交换机的固定网，如诺基亚的 GSMWLL 系统；也可以是通过移动交换机接入 PSNT 的移动网，如北电网络的 ProximityG900；还可以是混合网，如 Motorola 的CDMA WILL 系统。 CDMA 无线接入有优越性，所以基于 CDMA 的无线接入系统较多。
⑤ 采用大区制技术
大区制技术有功率大、覆盖范围大、系统投资少等特点，用大区制技术构成的无线接入网可用于人口分散的地区， AT & T的 WSS是采用大区制技术的无线接入系统， WSS 使用 AMPS 频段是支持固定用户，但可以根据需要支持移动用户。
⑥ 基于无绳电话技术
用无绳电话技术（CTZ, DECT, PHS，PACS）构成的无线接入网是固定的，无绳电话技术主要是为办公室和住宅设计，系统功率低、覆盖面不大。
⑦ 基于集群技术
集群系统发射功率大、覆盖面也大，基于集群技术，可以构成固定接入网和移动接入网，用数字集群技术构成接入网更为人看好。还有采用其他无线通信技术构成的无线接入网。无线接入网采用接入方式不同，所用技术也是不同的，也就是说，所使用的多址技术、编码调制技术、工作频段、双工方式、信道分配方式和接口标准都不相同。另外在短距离内实现的无线通信技术，如蓝牙（Bluetooth）、Wi-Fi ( wireless Fidelity，无线高保真）及超宽带（Ultra Wideband , UWB）等新技术，不仅具有低能耗、高速率的优点还以其摆脱了繁杂的设备连线的灵活性和无需穿孔布线的经济方便的特点在另一种意义上也在推进着接入网的无线化。
(d) 以太接入网技术
以太接入网技术是指将以太网技术与上述各种接入网技术相结合产生的接入网新技术。以太网是在 20世纪 80年代发展的一种局域网技术，其带宽为 10Mbit /s，最初是共享媒体型，需要防碰侦听，这就限制了其使用效率和传输趾离。20世纪 90年代发展了交换型以太网，解决了上述问题，并先后推出了快速以太网 FE (100Mbit/s) 和吉比特以太网 GbE ( 100OMbit/s）。以太网由于具有使用简单方便、价格低、速度高等优点，很快成为局域网的主流。以太网的帧格式与 IP是一致的，特别适合于传输 IP数据。随着 Intemet 的快速发展，以太网被大量使用，目前全世界有 6 亿个以太网端口。随着吉比特以太网 GbE 的成熟和万兆以太网 10GbE (10Gbit/s）的出现，以及低成本在光纤上直接架构 GbE和 10GbE网技术的成熟，以太网开始进入城域网 MAN和广域网 WAN领域。目前，GbE (10GbE) 己经成为宽带 IP 城域网的首选方案，也己经开始用于WAN。2002 年 10GbE标准完成后，被广泛用于 MAN 和WAN。如果接入网也采用以太网将形成从局域网、接入网、城域网到广域网全部是以太网的结构。采用与 IP 一致的统一的以太网帧结构，各网之间无缝连接，中间不需要任何格式转换。这将可以提高运行效率、方便管理、降低成本。这种结构可以提供端接端的连接，根据与用户签订的服务协议（Service Level Agreement , SLA )，保证服务质量（Quality of service , Qos）。基于上述原因，以太接入网得接快速发展和厂泛重视。2000 年 12 月，IEEE成立了 802.3EFM ( Ethemet in the First Mile）工作组，研究制定以太接入网标准。已提出的以太接入网方案，根据使用媒体的不同可以分为以下几类：
① 基于电话线 Cat3 ( Category3 ）的以太接入网，目前主要有两种：基于 DSL 的以太网 ( Ethernet ,over DSL）和 Etherloop。速率最高为 l0Mbi T/s，不能再提高。
② 光缆入户的以太接入网，有 EPON 和 GITH 两种。
以太网无源光节点（EPON）：为了降低光缆接入网的成本，用分光器将一根光缆分支连接相邻住宅。以前，在 PON 上运行 ATM 称 APON，由于 ATM接入网没有市场，APON 已经没有发展前途，而代之以发展 EPON。目前 EPON 有两种方案：一是采用时分复用的 TDMA / TDM PON，从汇接点接客户的距离可达 20km ，一根光缆最多可以支持 64 个客户，总带宽为 622Mbit / s～2.4Gbit/s；另外一种是波分复用的 WDM EPON ，其传输距离可达 5km～60km，一对光纤最多可以支持 16 个客户，总带宽可达 1. 6Gbit/s～160GbiUS，用户接入速率可以达接 100kbit / s～1Gbit / s。
GITH：由加拿大的 CANARIE （由加政府投资的非赢利组织）提出的吉比特 Internet 到家（ oigabit Internet To the Home , GITH ）的网络概念。光缆入户，每户以独立光缆连接小区以太网交换机。该网络最初只提供 Intemet 服务。在话音和视像业务能够被经济有效地转移到 GITH 网络之前，用户可以继续利用现有的电话和有线电视网获得话音和视像业务，因此，费用远远低于光纤到家庭。GITH 的成本比 xDSL 高一些而低于 HFC。
③ 光缆到楼头，五类线入户以太接入网（即 FTTX + LAN）。
这种方法适用于公寓型住宅楼。每户接入速率可达 10Mbit/s，如果需要可以达到 100Mbit / s。
④ 空中激光和无线电以太接入网。其中空中激光又叫自由空间光通信，是以激光作为信息载体，不需要任何有线信道为传输媒质的通信方式，可用于空间及地面间通信。其传输特点是光束以自线传播。它集微波通信与光纤通信的优点于一身，不需要敷设线路并且具有很宽的频带。对于各种以太接入网都是通过可以管理的以太网交换机连接用户，为每一个用户设置一个 VLAN ，用户设备可以是装有以太网卡（10Mbit /s或 10 / 100Mbit /s自适应网卡）的计算机、机顶盒或客户端设备（家庭信息中心）。小区设接入服务器（接入集中器）负责客户的管理和计费。然而，由于认证计费、服务质量、可管理性、信息安全、可靠性以及实装率低等多种因素，以太网作为公用电信网接入方式尚需进一步改进。
(3) 相关政策和法规政策和法规对接入网的发展有着重要的影响。
引入竞争机制对于电信服务这一日益活跃的市场来说，会有利于降低成本，改进服务水平，促进新产品和新业务开发，增加用户的选择。另一方面，引入竞争机制会造成大量重复投资和网络资源的极大浪费。所以适当的引导和鼓励竞争是接入网市场的良性发展重要条件。相应的接入网市场上，不同的网络运营者竞争激烈，随着电信市场的开放，竞争的范围更加扩大了。总的来看，两个竞争焦点是电信公司与有线电视公司的竞争以及有线技术与无线技术的竞争。近年来，电信公司、有线电视公司和计算机网络公司随着技术的发展业务相互渗透，面临“只网合一”的问题。相关的政策和法规影响着这一问题的解决方式和进程。
(二) xDSL 技术
本节主要介绍用户线对增容系统（Pair gain）、高比特率数字用户线系统（HDSL）、非对称数字用户线系统（ADSL）和甚高比特率数字用户线系统（VDSL）。
1. xDSL 技术分类
xDSL技术是对多种用户线高速接入技术的统称。xDSL中的“x”代表了各种数字用户环路技术，包括 ADSL, HDSL, VDSL, SDSL , RADSL, IDSL, CDSL , UDSL 和 MVDSL等。数字用户环路（Digital subscriber Line , DSL）技术是基于普通电话线的宽带接入技术，它在同一铜线上分别传送数据和语音信号，数据信号并不通过电话交换机设备，减轻了电话交换机的负载，使用 xDSL 上网并不需要缴付另外的电话费。xDSL技术主要有以下几种：
(1) 非对称数字用户线（Asymmetrical Digital Subscriber Line , ADSL )
ADSL 是在无中继的用户环路网上，使用有负载电话线提供高速数字接入的传输技术。其特点是可在现有的任意双绞线上传输，误码率低，下行数字信道速率为 6Mbit/s（最高 8Mbit/s )，上行数字信道可传送 144kbit/s或 384kbit/ s 中速数据（最高 1Mbit/s）。
(2) 高比特率数字用户线（High Bit-Rate Digital subscriber Line , HDSL )
HDSL是在无中继的用户环路网上使用无负载电话线提供高速数字接入的传输技术，最早出现于20世纪 80年代末，是 DSL技术中比较成熟的一种，由于其价格比使用 Tl 线路要低，所以电信公司通常用它通过无中继的非屏蔽双绞线来连接企业用户。HDSL能够在现有的普通电话双绞铜线（两对或三对）上全双工传输 2Mbit/s速率的数字信号，无中继传输距离达 3～5km。还有仅利用一对双绞线的 HDSL 技术（如以色列 Orckit 和 Mctalink 公司的产品）。HDSL2是 HDSL 技术的升级版本，它可以单线提供速率为 160kbit/s～2. 3Mbit/s、距离达 4km 对称传输，若用 2 对双绞线，传输速率可翻一番，距离也可提高 30 ％。
(3) 甚高比特率数字用户线（Very High Bit-Rate Digital ssubscriber Line, VDSL )
在 ADSL基础上发展起来的 VDSL ，可在很短距离的双绞铜线上传送比 ADSL更高速的数据，其最大的下行速率为（51～55 ) Mbit/s，传输线长度不超过 300m；当下行速率在 13Mbt/s 诚以下时，传输距离可达 1.5km ,上行速率则为 1.6Mbit/s以上。和 ADSL相比，VDSL传输带宽更高，而且由于传输距离缩短，所以码间干扰小，数字信号处理技术简化，成本显著降低。VDSL 它和光纤到路边（FTTC）相结合，可作为无源光网络（PON）的补充，实现宽带综合接入。
(4) 单线路数字用户线（Symmetrical Digital Subscriber Line, SDSL )
SDSL是对称的 DSL技术，可以看作是 HDSL的一个变种，与 HDSL 的区别在于只使用一对铜线。SDSL可以支持各种上、下行通信速率相同的应用，提供速率最高为 2. 3Mbit/s、距离为 3km 左右的对称传输。该技术现在已实际使用，运行良好。
(5) 速率自适应数字用户线（ Rate Asynunetrical Digital Subscriber Line，RADSL )
RADSL 提供的速率范围与 ADSL基本相同，也是一种提供高速下行、低速上行并保留原语音服务的数字用户线技术，与 ADSL 区别在于：RADSL的速率可以根据传输距离动态自适应，当距离增大时，速率降低。早在 1999 年深圳市数据通信局就已经采用了 RADSL技术作为用户提供宽带高速接入服务，将 ADSL向社会大众普及。
(6) ISDN 数字用户线（ ISDN Digital Subscriber Line , IDSL )
ISDN数字用户线（IDSL）的传输速率可达到 ISDN 的水平，与 ISDN 不同的是交换数据不通过交换机。
(7) 用户自定义数字用户线（Custmor Digital Subscriber Line , CDSL）
用户自定义数字用户线（CDSL）将语音分离器从CDSL中分离出去，方便用户安装。
(8) 超高速数字用户线（Ultrahigh Bit-Rate Digital Subscriber Line , UDSL )
超高速数字用户线（UDSL）也是 ADSL技术的一种，但其传输速率更高，可达155Mbi t/s，不过传输距离只有数 10 米，Intemet 用户使用价值不大，目前仅处于实验阶段。
(9) 多虚拟数字用户线（Multiple Virtual Asymmetrical Digital Subscribe Line, MVDSL ,简称为 MVL )
MVDSL 技术综合了以前所有 DSL 技术的优点，如：在不影响正常通信的同时，可在一对铜绞线上传送 768kbit / s 速率的数据，且上下行速率动态分配；在 0.5mm 的线径上传输距离可达 7km，并可设定 N×64kbit / s 速率状态。在用户端 MVL设备可直接接入电话接口，无需语音分离器。另外，在一条普通的电话线上可以带 8 个 MVL Modem ，且可同时使用，构成一个虚拟的局域网（LAN）。另外，MVL设备的价格大大低于其他类型的 xDSL 设备。
2. 用户线对增容技术
用户线对增容系统的主要目的是使现有铜线双绞线的容量加倍，即同一线对上可以再挂接一话机，享有独立的用户号，两者可以同时通话，互不干扰。作为临时性或过渡性手段，当用户线不够时，在现有用户线两端分别装上用户线对增容系统的局端机和远端机即可迅速提供附加的用户线，还能适应某些新业务的特殊要求，提高传输质量，减轻维护工作，推迟光缆的敷设。
（1）基本原理
用户线对增容系统的核心技术是数字用户线（DSL）传输技术和低速语音编码技术，而 DSL技术也是 ISDN 的关键技术，它利用普通双绞线，以数字调制方式实现 ZB + D的基本速率传输，具有很强的适用性，可以适用于绝大多数非加载环路，无需改变网络结构，无需进行线对选择且与原有模拟业务兼容。用户线对增容系统的配置如图3 所示。
图三 用户线对增容系统配置示意图
2Mbit /s数字体系的用户线对增容系统采用 Sbit 码，64kbit/s速率的 PCM 标准，与回波抵消技术相结合可以在现有双绞线上为用户和交换机间提供全双工的 144kbit/s 的 2B+D连接。其中包含两个速率为 64kbit / s的语音通道B1和 B2，一个速率为 16kbit / s的信令通道以及速率为 16kbit/s用于传同步信息和维护管理信息的辅助通道，总速率为 160kbit / s，与的基本接入速率（BRA）一样。若采用 32kbi t/s ADPCM编码技术，则同样的双绞线上可传送 4 路语音信号，总速率不变，语音质量略有下降。
(2) 远端机
远端机位于用户处，其网络侧为一对双绞线，用户侧为两个话机，由U接口、控制电路、电源和两个相同的用户接口组成。U接口由 2 / 4线转换电路和数字网络接口电路（一块 ISDN 兼容的大规模集成电路）组成。由交换机来的 PCM2线信号首先转换成内部的 4 线信号，再经回波消除器处理，并分离成语音信号和信令。然后，再送给解码电路解码。控制电路对近来的定时和控制信号进行处理并建立与局端机的通信连接。最后，由两个相同的用户接口电路完成 A / D和 D / A 转换、4 / 2线转换、摘机／挂机信号检测、振铃信号检测以及话机接口电路等功能。整个远端机的电源有局端机通过双绞线远供。
(3) 局端机
局端机位于交换机处，用户侧为一对双绞线，交换机侧为两个电话交换终端口，由线路接口、控制电路、直流变换器和两个相同的交换接日组成。由交换机两个终端口来的模拟信号首先由两个交换接口中的检测器分离成语音信号和振铃信号。语音信号经 2 / 4线转换和确一变换成为标准 64kbit/s 珑信号，进入线路接口中的数字网络接口电路进行线路编码（2BIQ 码或 … 差分双相码），再经回波消除器和 4 / 2线转换成标准线路传输信号（2B + D）经双绞线送给远端机。控制电路产生和接收定时信号和控制信号，并通过线路接口建立与远端机的通信。两 l 个交换接口中都设置有振铃控制器，负责将交换机送来的振铃电压转成数字形式送给远端机再转送给电话机。
3． HDSL 技术
采用 HDSL 技术的用户线对增容系统得扩容系数可以大大提高，更适合企事业用户使用。
( 1 ) 基本原理
高比特率数字用户线（ HDSL ）技术是 DSL 技术的进一步发展，它利用现有铜缆用户线中的两对或三对双绞线来提供全双工的 1 . 5Mbit / s或 2Mbit / s的数字连接能力，其系统配置如 4 所示。只需在交换机侧和用户侧分别安装交换线路模块（局端机）和网络终端模块（远端机）即可提供透明的 1 . 5Mbit /s或 2Mbit/s 速率的传输能力。局端机接收交换机来的标准一次群信号，然后，加上所需的用于同步和维护的 HDSL开销，进行数字信号处理和线路编码，形成具有 HDSL帧的线路信号，并送给双绞线传输。在用户侧的远端机对收到的线路信号进行解码和信号处理，减小传输损伤，去掉 HDSL 开销并恢复标准一次群信号。HDSL采用混合电路和回波消除技术来去掉混入接收信号中的发送信号，
图四 HDSL 系统配置示意图
从而避免使用单独的线对来传送单向信号，但其回波消除器需工作在 5～7 倍的 BRA速率，因而有一定难度。但由于 HDSL 采用了高速自适应数字滤波技术和先进的信号处理器，因而可以自行处理环路中的近端串音、噪声对信号的干扰、桥接和其他损伤，适应多种混合线路或桥接条件，无需再生中继器传输趴离可达 3km ～5km ( 0 . 4mm ～0 . 6mm 线径），而原来的 l . 5Mbit/s或 2Mbit / s 的数字链路每隔 0 . 8km ～1 . 5km 就需要设一个中继器，而且还要严格选择测量线对。因而，HDSL不仅提供了较长的无中继传输能力，而且简化了设计和安装维护工作，降低运行和维护成本，可适用于所有非加感环路。采用 2Mbi t/s传输体制时， HDSL可以有三种不同的传输方法：
(a) 2 对双绞线上传 CAP信号
此时 HDSL 需要有 2 对双绞线，并采用无载波调幅／调相（Carrierless A litude / Phase modulation , CAP ）线路码型，每一符号含 4bit 信息，每一对双绞线上可以发送和接收双向 1. 168Mbit/s线路信号。在终端处再将两对双绞线上的 l . 168Mbit / s 线路信号同步结合起来形成与标准 2 . 048Mbit / s速率兼容的 HDSL帧信号。在 0 . 4mm 线径双绞线上至少能传 3km 以上，最远可超过 4km 。
(b) 2 对双绞线上传 2B Q 信号
此时 HDSL采用了传统 ISDN 所使用的一种 4 电平脉幅调制基带线路码（2BIQ），连续 2 个信息比特经 2BIQ编码转换为 1 个四进制模拟脉冲幅值。这种码型可以使传输波特率降低 50 % ，误码率达 10 % ，每对双绞线仍然发送和接收双向 1 . 168Mbit/s线路信号，终端处再将两个 l . 168Mbit / s线路信号同步结合起来形成与标准 2 . 048Mbit / s速率兼容的 HDSL帧信号。采用这种方式的系统在 0.4mm线径径双绞线上至少能传 2. 8km 以上，最远可超过 3 . 3km。若线径适当增加则传输距离可达 3km～4km。鉴于这种 2 对线方案所用设备少，比较经济可靠，易于设计一安装，2BIQ码又比较成熟，因而使用较多。
(c) 3 对双绞线上传 2BIQ信号
此时 HDSL 需要有 3 对双绞线，每对双绞线发送和接收双向信号的速率为84kbit/s。由于每对线传输速率较低，因而传输距离可以比 2 对线方案增加 300m ～400m，但多用 1对收发设备和双绞线，成本较高，用得不多。
(2) 线路码型
HDSL技术的主要候选线路码型有 2BIQ, CAP和离散多频音调制（DMT）。鉴于 DMT方式固有的延时难以满足 HDSL所要求的 500 s端到端传输延时要求，以及需要较复杂的模数转换，因而，不适合 HDSL 的码型选择要求。2BIQ 码是不归零码，功率谱中旁瓣可以延伸至 1 . 5MHz以上，是码间干扰的重要来源，低频分量也很强，其群时延是另一干扰源，需要仔细设计均衡器和回波消除器才行。然而，2BIQ 码的收发模块简单一，与原有电话网和 ISDN 兼容性好，使用经验丰富，已批量生产，实现成本低，经仔细设计均衡器和回波消除器后，码间干扰已经减到很小，因而获得广泛应用。CAP 码是带通型码，其功率谱上限仅为 180kHz左右，其带宽比 2BIQ码减小一半，传输效率高一倍，低频截止频率在 20kHz以下，由群时延失真引起的码间干扰也较小，受脉冲干扰的影响较小。两对线 CAP 系统的允许衰减与 3 对线 2B IQ 系统大致相当，比 2 对线 2BIQ系统大 4dB 左右，因而同样线径条件下的传输距离更长，性能更好，但成本较高。目前，美国国家标准协会（ANSI）己确定 2B IQ码为 HDSL的标准码型，而欧洲电信标准协会（ETSI）将 2BIQ 和 CAP 均定为标准码型。
（3）局端机与远端机
局端机位于局端或邻近处，其用户侧为两对或三对双绞线，其网络侧为标准 G . 703 接口，由三阶高密度双极性码（ HDB3 ）物理接口提供与交换机之间的接口，然后，由定帧功能块将进来的 2Mbit/s信号分解为两路或三路数字信号，加上各种开销比特，进行 CRC16 计算和扰码处理，再进行速率适配和线路编码后送给双绞线传向用户。反向传输时，由用户来的线路信号先进行回波消除处理、均衡和解码，分解成三路串联形式的 784kbit/s信号，然后，再定帧、去掉开销、缓存并最后形成标准 G . 703 信号送给交换机。远端机的功能与局端机基本相同，只是所处位置在用户侧。
（4）系统配置
HDSL 的系统配置方式有三种：
(a) 点到点全容量配置此时 HDSL 系统相当于纯线路设备，局端机成为线路终端（LT），远端机成为网络终端 (NT)。可以支持的主要业务有 ISDN PRA、2Mbt/s帧结构租用线、 2Mbit /s无帧结构租用线，将来还能提供 SDHVC-12 接口。
(b) 点到点部分容量配置此时 HDSL 系统允许部分时隙的信号经 2Mbit /s信号格式传送。可以支持的业务有部分利用的租用线、 N×64kbit/s业务以及部分利用的 ISDN PRA 业务等。
(c) 点到多点配置此时 HDSL系统必须处在部分容量配置方式，再结合系统内部的交叉连接功能可以使单个局端机与多个（最多3 个）远端机相连，每个远端机的容量分配可以通过控制和分配时隙来实现。远端机可以处于不同地点，只要不同线对的信号延时不超过一定限制即可。
4. ADSL 技术
与HDSL 相比 ADSL更适合于住宅用户，因为 ADSL 技术可以在一对双绞线上同时传输电话信号和高速数字信号，而且高速数字信号的上、下行速率是非对称的，其上行速率比下行速率小，非常适合大多数住宅用户上网时的下载数据量远大于上载数据量的特点。正因为如此，ADSL利用的双绞线就是己有的电话用户线。
（1）基本原理
ADSL 是在现有双绞线上传送高速非对称数字信号的一种新技术，其系统配置如图 5 所示，只需在双绞线两侧各装一个 ADSL收发机（一种专用的调制解调器）即可迅速提供高速数字通道。ADSL系统的基本原理是“不对称”，即在下行方向传送高速数字信号（可高达 6 . 144Mbit/s甚至更高），而在上行方向用户发送机工作在较低频率（5l2kbit/s ～1Mbit /s）。这样可以保证用户侧的串音比对称传输系统低很多，从而确保传输距离。在 ADSL 收发机中使用带通调制方式，可以将高速数字信号安排在普通电话频段的高频侧，再用滤波器滤除诸如环路不连续点和振铃引起的瞬态噪声干扰后即可与现有电话信号在同一对双绞线上互不影响地同时传输。ADSL还采用自适应的数字均衡器来调节与每一对双绞线的适配并跟踪由于温度、湿度或连续干扰源所引起的任何变化。
图五 ADSL 的系统配置示意图
（2）铜缆接入网的性能损伤及对策
(a) 衰减和群时延
如图6 所示，在 ADSL的工作频段（l00kHz ～400kHz）范围内，传输衰减几乎可达 50dB ～70dB。这一点并不奇怪，原来的双绞线是为传电话信号设计的，其频段为 300Hz～3400Hz，在该频段内衰减极低。因此， ADSL系统必须能妥善补偿这么大的信号损失。途中还显示了群时延特性，ADSL系统利用数字自适应均衡器进行补偿，有些 ADSL 系统同时利用时域和频域均衡器进行群时延补偿。
(b) 脉冲干扰
脉冲干扰是 ADSL 系统的重要干扰源，可能的来源有电话的振铃信号和大功率电源的切换，以及其他多种原因不明的干扰。为了防止脉冲干扰造成的误码，ADSL 系统采用了 Reed-Solomon 前向纠错（FEC）码，效果较好。
(c) 串音
用户线上的各种系统五花八门，因而对频谱兼容需要仔细地规划。在同一用户电缆中，相邻双绞线对之间会有串音干扰。由于用户侧发送机频率远低于交换机侧发送机的频率，因而来自其他线对上的 ADSL 系统的近端串音不是主要问题，而远端串音影响较大，但也不至于造成麻烦。所以来自其他线对上的 ADSL的自串音的影响不大。对于来自其他系统的串音，初步研究结果表明，来自低比特率数字系统（例如 ISDN BRA）的近端串音影响不大，但来自 HDSL系统的近端串音影响不容忽视。
(d) 微断
当铜缆质量不佳或由于机械应力和腐蚀造成质量下降时，双绞线在机械振动时会在连接点产生短时间的瞬态断离，持续时间为若干毫秒，从而形成所谓微断现象，与传统铜缆系统不同，具有自适应机制的 ADSL 系统完全能经受微断而不会对传输产生影响。
图六 典型双绞线的传输特性
(e) 腐蚀形成的电阻
腐蚀对于铜缆是不可避免的，腐蚀会引起很小的泄漏电流，相当于双绞线上或者支线与地之间并联了一个分路电阻，从而引起信号传输损伤。 ADSL 系统的自适应机制可以对这些变化进行自动适配。
(3) 频段分配
为了在同一双绞线上传输两个方向的信号，ADSL系统通常采用频分复用（FDM）方式分隔两个方向的信号，如图 7 所示。它把普通电话双绞线的频率划分三个频道：话音频段（0.3kHz～3.4kHz）、上行频段（32kHz ～134kHz）和下行频段（181kHz～1100kHz）。话音频段用来传话音；上行频段用来传上行数据；下行频段用来传下行数据。FDM 方式的缺点是占据较宽的频率范围，而双绞线的衰减随频率升高而迅速增加，因而，FDM方式的传输距离有较大局限性。为了充分利用双绞线衰减的频率特性，目前倾向于允许高速的下行通道与低速的上行通道重叠使用，两者之间的干扰可利用非对称回波消除器来消除。如采用回馈抑制技术，回馈抑制将下传管道和上传管道重叠，并用本地回馈抑制（如 V34规范）将二者区分。回馈抑制虽然更加有效，但增加了复杂性和成本。
图七 ADSL 线路信号的频分复用
（4）线路码型
ADSL系统可用的线路码型有三种，其共同特点都是靠连续的自适应数字滤波器来跟踪和均衡传输通道。
(a) 正交调幅（QAM )
正交调幅是一种广泛应用的成熟技术，基本方法是将数据分解成两路半速率数据流，然后，再调制正交载波进行传输。在接收端，利用正交性解调出两路数据流再进行检测。这种方式频谱利用率可以作的很高，设备也不太复杂，还能与 CAP码兼容。但信号状态很多时，对信道幅相畸变和选择性衰落很敏感，需要采用多种信道线性化措施和均衡措施。
(b) 无载波调幅／调相（CAP）
CAP 技术在原理上类似 QAM，但不用正交载波，而是通过两个数字横向带通滤波器进行调制，其输出结合起来即形成了发送信号，在接收侧用“软判决”技术对信号进行解调，再用判决前馈均衡器对电缆芯径变化和桥接抽头进行适配。CAP采用二维线性码，并进一步结合格栅码来减少近端串音。由于是带通传输方式，因而没有低频延时畸变，也不受脉冲干扰低频分量影响，可以用较简单的回波消除器，在频谱形成和安置方面也有较大的灵活性。总的来看，CAP方案比 QAM灵活，又比下面要介绍的 DMT 方案简单。然而，工作速率比离散多频音调制（ Discrete Multi Tone , OMT ）方式低。
(c)离散多频音调制（DMT）
离散多频音调制（DMT）又称多载波调制，是一种正交的频分复用方式，采用正交幅移键控（QASK）方式。最大优点是发送和接收都可利用高效的快速傅立叶变换（FTT）和反傅立叶变换（IFTT）来实现，其作用是完成 QAM信号与数字形式的副载频信号之间的变换，再利用数模转换和滤波器构成模拟信号。DMT的基本方法是将通路分成大量的子通路，在每个很窄的子通路频带内电缆的特性可以近似认为是线性的，因而，脉冲混叠可以减到最低程度。尽管来自脉冲干扰的能量会影响接收信号，但采用 FTT可以将这种影响扩展到 FTT窗口内的大量子通路内，因而，其影响大大减轻。在每个子通路内所送的数据比特数可以按每个子通路内信号和噪声大小自适应地变化，因而，DMT 技术可以使每个特定环路的性能最佳且能使系统自动地避免工作在干扰较大的频段。为了更好地压抑脉冲噪声， DMT 不仅采用 Reed Solomon前向纠错码，而且往往还采用附加的格栅编码技术。就性能而言，DMT是比较理想的方式，与其他方式相比信噪比最高（比其他方式高出几分贝），传输距离较远（或同样距离下传输速率较高），支持的厂商较多，但设备较复杂，成本较高。
(5) 国际标准
一直以来，ADSL有 CAP和 DMT两种标准，DMT已经成为国际标准，而 CAP则大有没落之势。近年来 G.Lite标准很被看好，不过 DMT和 G.Lite两种标准各有所长，分别适用于不同的领域。DMT和 G.Lite 两种标准对应于国际电信联盟（International Telecommunication Union , ITU）于 1999年 6月颁布的两个国际标准 G . 992 . l 与 G . 992 . 2。DMT是全速率的 ADSL 标准，支持 8Mbit / s / l . 5Mbt/s的高速下行／上行速率，但是，DMT 要求用户端安装 POTS ( Plain old telephone service，传统电话业务）分离器，比较复杂；而 G . Lite 标准虽然速率较低，下行／上行速率为 1 . 5Mbit／s /5 12kbit/s，但由于省去了复杂的 POTS分离器，因此，用户可以像使用普通 Modem 一样，直接从商店购买 CPE，然后，自己就可以简单安装。就适用领域而言，DMT可能更适用于小型或家庭办公室（SOHO）；G . Lite 则更适用于普通家庭用户。
ADSL Forum 与 ATM Forum合作，制定在 ADSL 上承载 ATM 信元的规范。2002 年7 月，ITU公布了 ADSL 的两个新的标准（G . 992 . 3 和 G . 992 . 4），即目前所提的 ADSL2；2003 年 3 月，在新一代标准的基础上，又制定了 G . 992 . 5，即目前所提的 ADSL2+ , （或称为 ADSL2plus）。ADSL对应的标准如表 1 所示。与目前的 ADSL相比， ADSL2与 ADSL2+在数据速率，环路距离、节能技术、信道管理等方面都有极大改进，也应为以后 ADSL网络优化一种技术手段之一。
（6）安装
ADSL的安装包括局端线路调整、用户端设备安装。
表（一） ITU 制定的 ADSL 标准
(a) 局端线路调整
由服务商将用户原有的电话线串联接入 ADSL局端设备，再将 ADSL设备分别接入数据网和交换网。
(b) 用户端设备安装
由服务商将用户原有的电话线连上 POTS 分离器，POTS分离器与 ADSL Modem 之间用一条两芯电话线连上，ADSL Modem与计算机的网卡之间用一条交叉网线连通即可。局域网用户的 ADSL安装与单机用户相比，只要再加一个集线器，用一条网线将集线器与 ADSLModem 连上就可以了。
5. VDSL 技术
ADSL技术在提供图像业务力面的带宽十分有限以及经济上成本偏高，所以，这些缺点成为了 ADSL 迅速发展的障碍。VDSL技术作为 ADSL技术的发展力向之一，是目前最先进的数字用户线技术，采用该技术可以进一步提高 xDSL系统的卜行带宽。VDSL 技术能满足广大用户高速上网的需要，充分利用现有的电话线网络，保护了运营商既有的投资，极好地解决“最后一公里”的网络“瓶颈”。
（1）基本原理
VDSL 技术仍旧在一对铜质双绞线下实现信号传输，无须铺设新线路或对现有网络进行改造。用户一侧的安装也比较简单，只要用分离器将 VDSL 信号和话音信号分开，或者在电话前加装滤波器就能够使用。 VOSL 技术也采用频分双工的方式，将电话和 VDSL的上、下行信号放在不同的频带内传输。低频段可以用来传输普通电话、窄带 ISDN业务，中间频段可以用来传输上行数字信道的控制信息，而高频段则可以用来传输卜行信道的图像或名高速数据信息。在发送端，各类不同的业务信号被调制到不同的频段，经过双绞线传输到接收端，再通过解调和滤波，各个原始信号可以重生、因此，只需在局端和用户端配置 VDSL Modem, 电话业务通过 POTS 分离器和耦合器加入信道，HDTV 数字图像或多路 MPEG压缩编码后的图像利用 VDSL 下行信道送至用户端。VDSL的系统结构如图8 所示。利用 VDSL技术既可用非对称传输也可以对称传输，非对称下行数据的速率为
图八 VOSL 系统结构示意图
6 . 5Mbit/s～52Mbit/s, 上行数据的速率为 0 . 8Mbit/s～6 . 4Mbit/s，对称数据的速率为 6 . 5Mbit/s～26Mbit/s，传输距离约为 300m ～1500m。不过，值得注意的是，VDSL技术的传输速率依赖护传输线的长度。VDSL技术通常采用 CAP, DMT 调制方式和离散小波多频调制（OWMT）, 其中DWMT采用了小波正交变换，所以性能比 DMT更好。经过小波变换的 DWMT的子信道功率的 99 ％以以都集中在主瓣，因而，信噪比得到了大大的提高。
（2）VDSL与光纤混合接入
虽然 VDSL 的有效传输距离比 ADSL 稍短，但是从目前的情况看，光纤到户（FTTH） 因为价格的原因不能够很快得到普遍的使用，所以当前的目标是先实现光纤到路边（FTTC） 或者光纤到大楼（FTTB），所以一旦这两个方案得到广泛的应用，VDSL 就可以大量用于大楼内部办公室或者小区家庭间的连接。由于传输距离的缩短，传输码元之间的干扰则会大大减小。因此，带来的好处是能够大大地简化对数字信号处理要求，而且更加重要的是收发机成本与 ADSL 系统相比可以大大地降低。因此，对于用户来数，假如采用了质量较好的配线或引入线，那么，将 FTTC 技术，尤其是基于ATM的宽带无源光网络（APON）技术与 VDSL 技术相结合，作为光网络单元 (ONU) 到用户间的配线，通过 FTTC为企业用户和家庭提供宽带接入，这样可以实现设备成本和带宽能力方面的平衡，由此看来， VDSL 是一种比较现实理想的宽带混合接入方案。同时，由于距离短，VDSL 技术还能够克服 ADSL技术的选线率低、速率不稳定等问题。
（3）VDSL和以太网的结合
目前，受到广泛重视的是将 VDSL技术和以太网技术相结合。以太网比较好地具备低成本、可扩展性和易用性三个特性。首先，以太网价格低廉，而且每年以 30 ％的速率卜降；其次，以太网具有良好的扩展性，速率能从 10Mbit / s～10Gbit / s平滑升级，在地域上能支持120km的距离；再者，以太网能兼容目前流行的操作系统和应用，安装维护容易，标准化程度高，具有良好的互通性，这些使得以太网的易用性很高。目前，随着以太网技术的迅速发展，100M 以太网己取代 I0M 以太网成为市场的主流，然而随着宽带网络的飞速发展，千兆以太网又将逐步取代 100M以太网。由于以太网的帧格式和 IP 数据格式是一致的，用以太网传输 IP数据业务，中间没有任何格式转换问题，因此，以太网接入能够与 lP 网实现无缝结合，而且还具有优良的可扩展性，这种方案使用户具有高速接入、平滑升级的能力，网络运营商也可以降低施工．建设和运行维护的成本。
因此，假如将 VDSL技术和以太网技术结合，那么，用户可以同时享受到两种技术的优点，同时也可以避免它们各自的一些缺点。以太网存在以下不足： ① 以太网没有保证端到端性能的机制，不能提供端到端的包延时和包丢失率控制； ② 以太网不能分离网管信息和用户信息，安全性差； ③ 以太网没有内置保护功能。实际应用主要靠路由器实施保护； ④ 以太网交换机光端口不具备内置的故障定位和性能监视能力； ⑤ 以太网本身不具备防止IP 地址盗用的能力，网络的安全性难以保障； ⑥ 以太网交换机的端口是平等的，无法控制用户的上网流量和带宽，难以控制资源的拥塞，也无法实现分等级的用户服务； ⑦ 以太网不能直接区分不同的应用，为不同的应用提供不同的 QoS。
虽然目前随着以太网技术的发展，这些都在逐步得到改善，但是，目前还没有一种能够灵活、简单解决这个问题的方案。然而，VDSL 技术从 ADSL技术发展而来，因此，该技术在网络拓扑的选择上采用星型拓扑结构，为每用户提供固定的、独占的保证带宽，而且完全可以保证用户发送数据的安全性（QoS）。所以，采用 VDSL技术和以太网技术相结合的方案，可以完全解决接入用户的数据安全性和服务质量的问题。
IP 接入是未来的发展趋势，从电信业本身来看，现有的电信网的框架将从电路交换及其组网技术逐步转向以分组交换特别是 IP 为基础的新框架，电信网承载的业务将从以电话为主转向以数据业务为主。宽带化和 IP化是核心网发展的趋势，同时又是接入网发展的方向。以太网技术本身的优势加上宽带 IP 接入网发展的需求促进了以太网技术在 IP 接入网中的应用。所以，采用 VDSL 技术和以太网技术相结合的方案，完全可以解决 IP接入方案的问题，用户也不必重新布放高成本的 5 类双绞线，仅仅通过 VDSL 终端适配器，用户就可以接上 Intemet , 通过普通电话线就可以传输高速以太网信号，而且也不用担心转向 IP 化接入会带来的问题。目前，VDSL 技术还处于发展初期。
（三）光接入网
本节主要讲述光接入网（Opitical Access Network , OAN ）的基本概念和分类，介绍光接入网的参考配置和应用类型，光接入网的系统总体要求，以及光配线网。
1．光接入网概述
（1）光接入网的概念
所谓光接入网（OAN）就是采用光纤传输技术的接入网，泛指本地交换机或远端模块与用户之间采用光纤通信或部分采用光纤通信的系统。通常，OAN 指采用基带数字传输技术并以传输双向交互式业务为目的的接入传输系统，将来应能以数字或模拟技术升级传输宽带广播式和交互式业务。在北美，美国贝尔通信研究所规范了一种称为光纤环路系统（FITL）的概念，其实质和目的与 ITU -T所规定的 OAN基本一致，只是具体规范稍有差异，因而泛指时 OAN 和 FITL 两者可以等效使用，不作区分。
(2) 光接入网的应用环境
不少国家也己开始或准备开始在接入网中大量引入 OAN系统。在电信网中引入 OAN 或 FITL最基本的目标有四个：① 是为了减少铜缆网的维护运行费用和故障率； ② 是为了支持开发新业务，特别是多媒体和宽带新业务； ③ 是为了适应宽带业务网的发展； ④ 是混合宽带接入网发展的需要。
除了上述几个基本目标外，采用光接入网可以满足用户希望较快提供业务，改进业务质量和可用性的要求，也可以节约城市拥挤不堪的地下管道空间，延长传输覆盖跄离，适应扩大的本地交换区等其他目的，其结果当然也把接入网的数字化进一步推向了用户。简言之，采用光接入网已经成为解决电信发展瓶颈的主要途径，其应用场合，不仅最适合那些新建的用户区，而且也是对需要更新的现有铜缆网的主要代替手段。
OAN 和 FITL 的主要设计目标有三条：
① 主要是为小企事业单位和居民住宅用户设计的，因而可以看作是一种小型的数字环路载波系统。这一点不仅与传统的大容量点到点光纤传输系统不同，也与数字环路载波系统不同，从而引入了不少新的特点。
② 光接入网的引入不应依赖于交换机的类型，既要能与现有模拟交换机或数字交换机兼容，也应能与新的数字交换机兼容，即能工作于多厂家，多类型交换机环境。
③ 光接入网必须能提供所有原来铜缆网所能提供的业务（主要为 2Mbit/s以下速率的业务），将来还应能升级提供图像和数据等新的宽带业务。
综上可知，OAN 不是传统的光纤传输系统，而是一种针对接入网环境所设计的特殊的光纤传输系统。尽管有人将之称为小型数字环路载波系统（DLC），其实两者在设计思想、结构、成本和应用环境等方面都有不少差别。
(3) 光接入网的分类与发展
根据接入网室外传输设施中是否含有源设备，OAN 又可以划分为无源光网络（Passive Optical Network , PON）和有源光网络（Active Optical Network , AON ) , AON 分为基于 SDH 的 AON 和基于 PDH的 AON, PON 分为基于ATM的 PON （ATM Passive Optical Network , APON）和基于以太网的 PON ( Ethernet Passive Optical Network , EPON ）。
AON采用光分路器分路，PON采用电复用器分路，两者均在发展，但多数国家和国际电联标准部（ITU-T）更注重推动 PON 的发展，ITU-T 第 15 研究组已于 1996年 6 月通过了第一个有关 PON 的国际建议 G . 982 。目前商用的 PON 系统主要还是窄带 PON ( 2 Mhit/s 以下业务），宽带 PON ( BPON)尚处于研究试验阶段，但发展势头很猛，值得密切注视。1996 年，由 13 家大型网络运营商同它们的主要设备供应商组成了 FSAN (Full Service Access Network）联盟，其目标是要为 PON设备定义一个通用的标准。当时努力的结果是产生了一个 155Mbit/s 的 PON 系统技术规范，它采用 ATM 作为传输协议，故被称为 APON , 其格式被 ITU-T采纳成为 ITU-T G . 983 系列标准，这是业界的第一个 PON。随着网络业务种类和流量的迅速发展，APON 标准后来得到了加强，可支持 622Mbi t/s 的传输速率，同时加上了动态带宽分配、保护等功能，能提供以太网接入、视频发送、高速租用线路等业务。2001年底，FSAN 将 APON 改名为 BPON，意为宽带的 PON，原因是 APON这个名称容易让人产生该系统只能提供 ATM业务的误解。
2000 年 12 月，IEEE成立了 802 . 3 EFM ( Ethemet in the First Mile）研究组，开始致力于开发可广泛应用于接入网市场的以太网协议标准，与此相应的，业界有 21个网络设备制造商发起成立了 EFMA ( Ethernet in the First Mile Alliance）。在协议标准中，包括实现 Gbit / s 以太网点到多点的光传送方案，即 EPON。EPON和 APON 相比， EPON具有更宽的带宽、更低的费用和更灵活的业务功能。 EFM标准 IEEE802 . 3ah 己在 2004年 6 月批准通过。差不多在 EPON 提出的同时， 2001 年 FSAN 联盟也开始了进行1Gbit/ s 以上速率的 PON 标准研究，希望提出一种方案，除了能运行在更高的速率外，还要在多业务、 OAM & P ( Operation , Administration , Maintenance and Provisioning）、可扩缩性等方面较之其他的 PON 效率更高、表现更优。这一研究使得 Gigabit PON ( GPON）出现。 2003 年 l月，ITU-T 批准确立了 GPON 标准 G . 984 . l、 G . 984 . 2和 G . 984 . 3 , 2004 年 6 月批准了 G . 984 . 4。
2. 参考配置和应用类型
(1) 功能参考配置
ITU-T 建议 G . 982 提出了一个与业务和应用无关的光接入网功能参考配置示例，如图 9 所示。尽管图 9 所示的参考配置是以无源光网络（PON）为例的，但原则上也适用其他配置结构，例如，将图 9 中无源光分路器用电复用器代替就成了有源双星型结构。
图九 光接入网功能参考配置示例
图9 中从给定网络接口（V 接口）到单个用户接口（T 接口）之间的传输手段的总和称为无源光接入链路。利用这一概念可以方便地进行功能和规程的描述以及规定网络需要。通常，光接入链路的用户侧和网络侧是不一样的，因而是非对称的。光接入传输系统可以看作是一种使用光纤的具体实现手段，用以支持接入链路。于是，光接入网（OAN）可以定义为共享同样网络侧接口且由光接入传输系统支持的一系列接入链路，由光线路终端（OLT）、光配线网（ODN）、光网络单元（ONU）及适配功能（AF）组成，可能包含若干与同一 OLT相连的 ODN。
下面先对儿个主要功能块的作用作一简要介绍。
OLT 的作用是为光接入网提供网络侧与本地交换机之间的接口并经一个或多个 ODN与用户侧的 ONU 通信，OLT 与 ONU 的关系为主从通信关系。在北美，OLT 称为局用数字终端（HDT）。OLT 可以分离交换和非交换业务，管理来自 ONU 的信令和监控信息，为 ONU 和本身提供维护和供给功能。OLT 可以直接设置在本地交换机接口处，也可以设置在远端，与远端集中器或复用器接口。OLT 在物理上可以是独立设备，也可以与其他功能集成在一个设备内。ODN为 OLT 与 ONU之间提供光传输手段，其主要功能是完成光信号功率的分配。ODN 是由无源光元体（诸如光纤光缆、光连接器和光分路器等）组成的纯无源的光配线网，呈树型一分支结构。
ONU的作用是为光接入网提供直接的或远端的用户侧接口，处于 ODN 的用户侧。ONU 的主要功能是终结来自 ODN的光纤处理光信号，并为多个小企事业用户和居民住宅用户提供业务接口。ONU的网络侧是光接口而用户侧是电接口，因此，ONU 需要有光／电和电／光转换功能，还要完成对语声信号的数／模和模／数转换、复用、信令处理和维护管理功能。其位置有很大灵活性，既可以设置在用户住宅处，也可以设置在 DP 处甚至 FP 处，按照 ONU在用户接入网中所处的位置不同，可以将 OAN划分为三种基本不同的应用类型，即光纤到路边（F TTC），光纤到楼（FTTB）以及光纤到办公室（FTTO）和光纤到家（FTTH）。
AF 为 ONU和用户设备提供适配功能，具体物理实现则既可以包含在 ONU内，也可以完全独立。以 FTTC 为例，ONU 与基本速率 NTI （相当 AF）在物理上就是分开的。图9 中发送参考点 S 是紧靠在发送机（ONU 或 OLT ）光连接器后的光纤点；而接收参考点 R 是紧靠在接收机（ONU或 OLT）光连接器前的光纤点；a 参考点是 ONU 与 AF 之间的参考点；V参考点是用户接入网与业务节点间参考点； T参考点是用户网络接口参考点；必是网管接口。
（2）应用类型
按照 ONU 在光接入网中所处的具体位置不同，可以将 OAN 划分为三种基本不同的应用类型，如图 10 所示。下面分别讲述各自的优点和缺点以及适用场合。
图十 光接入网的应用类型
(a) 光纤到路边（FTTC）
在 FTTC 结构中，ONU 设置在路边的人孔或电线杆上的分线盒处，即 DP点，有时也可能设置在交接箱处，即PP点，但通常为前者。此时从 ONU 到各个用户之间的部分仍为双绞线铜缆。若要传送宽带图像业务，则这一部分可能会需要同轴电缆。这样 FTTC 将比传统的 DLC系统的光纤化程度更靠近用户，增加了更多的光缆共享部分，有人将之看作一种小型的 DLC系统。FTTC结构主要适用于点到点或点到多点的树型一分支拓扑。用户为居民住宅用户和小企事业用户，典型用户数在 128 个以下，经济用户数正逐渐降低至 8 个～32 个乃至 4 个左右。还有一种称为光纤到远端（FTTR）的结构，实际是 FTTC的一种变形，只是将 ONU 的位置移到远离用户的远端（RT）处，可以服务更多的用户（多于 256 个），从而降低了成本。由于 FTTR 具有的业务量处理能力，因而特别适用于点到点或环形结构。
(b) 光纤到楼（FTTB）
FTTB 也可以看作是 FTTC 的一种变型，不同处在于将 ONU直接放到楼内（通常为居民住宅公寓或小企事业单位办公楼），再经多对双绞线将业务分送给各个用户。FTTB是一种点到多点结构，通常不用于点到点结构。FTTB 的光纤化程度比 FTTC更进一步，光纤已敷到楼，因而更适于高密度用户区，也更接近于长远发展目标，预计会获得越来越广泛的应用，特别是那些新建工业区或居民楼以及与宽带传输系统共处一地的场合。注意这里 B 表示 Buliding 而非 Bisenes，而且 Building 主要指公寓楼。若为光纤到办公大楼，则称 FTTO。
(c) 光纤到家（FTTH）和光纤到办公室（FTTO）
在原来的 FTTC 结构中，如果将设置在路边的 ONU 换成无源光分路器，然后，将 ONU移到用户家即为 FTTH 结构。如果将 ONU 放在大企事业用户（公司、大学、研究所、政府机关等等）终端设备处并能提供一定范围的灵活的业务，则构成所谓的光纤到办公室（FTTO）结构。由于大企事业单位所需业务量大，因而 FTTO 结构在经济上比较容易成功，发展很快。考虑到 FTTO 也是一种纯光纤连接网络，因而可以归入与 FTTH 一类的结构。然而，由于两者的应用场合不同，结构特点也不同。FTTO主要用于大企事业用户，业务量需求大，因而结构上适于点到点或环型结构。而 FTTH用于居民住宅用户，业务量需求很小，因而经济的结构必须是点到多点方式。总的看FTTH 结构是一种全光纤网，即从本地交换机一直到用户全部为光连接，中间没有任何铜缆，也没有有源电子设备，是真正全透明的网络。
(3) 业务支持能力
OAN是一种为双向交互式业务而设计的系统，初期主要支持 2Mbit/s以下速率的业务，基本业务有面七类： ① 普通电话业务（ POTS )；② 租用线； ③ 分组数据； ④ ISDN 基本速率接入（BRA）；⑤ ISDN一次群速率接入（P RA）；⑥ n × 64kbit / s；⑦ 2Mbit /s （成帧和不成帧）。
除了上述七种基本窄带业务外，还有其他一些可能支持的业务，特别是在将来应能支持宽带业务，诸如单向广播式业务（如 CATV 业务），双向交互式业务（如 VOD 或数据通信业务）等，而且还可能支持模拟广播式业务。例如，有些国家就计划在近期利用 1 . 5 m 波长开放几十路模拟方式的副载波复用（SCM）电视节目。
3. 光接入网系统总体要求
（1）工作波长范围
目前光纤的可用工作波长区有三个，即 780nm 窗口、 1310nm窗口和 1550nm窗口。
ITU -T 的建议 G . 982 决定只使用 1310nm 窗口和 1550nm窗口，其中 1310nm 波长区将首先启用，主要支持电话和其他 2Mbit/s 以下的窄带双向通信业务，其工作范围应尽量宽，以便容纳未来的 WDM 的应用。按照这一原则，其可用波长的下限主要受限于光纤截止波长和光纤衰减系数，其上限主要受限于 1385nm 处 OH根吸收峰的影响。据分析，由于光纤的截止波长过高可能会引起模噪声损伤，这是一种乘性噪声，一但产生就无法去掉，因此必须彻底杜绝。基本措施就是保证系统中最短的无连接光缆（例如维修光缆段）的有效截止波不超过系统工作波长的下限，以确保单模传输条件。按照目前的 ITU-T标准参数，由模噪声所限定的系统上作波长的一下限，以确保单模传输条件。按照目前的 ITU-T 标准参数，由模噪声所限定的系统工作波长的下限为 1260nm 。
根据典型敷设光缆的衰减系数，考虑了现场光纤接头的损耗和光缆温度系数余度（-50 ℃～+ 60 ℃ ），并假设 1385nm 的 OH 根吸收峰为 3dB / km ，当光缆最大衰减系数按 0 . 65dB/m 计时，波长范围为 1260nm～1360nm 。根据上述分析，最经济合理 1310nm 波长区工作范围为 1260nm ～1360nm。这一波长范围与 G . 957 所规范的 STM-l 等级局内通信接口波长范围一致，可适用于多纵模激光器和发光二极管。对于 1550nm波长区，除了暂时可以用作异波长双工的下行方向外，主要用于未来的新业务，特别是宽带图像业务。该波长区的下限主要受限于 1385nm 处氢氧根（OH¯）吸收峰的影响，而上限主要受限于红外吸收损耗和弯曲损耗的影响。若按0. 25dB / km光纤衰减系数计，则可用波长范围为 1 480 ～1580nm ，而将 1600nm 以上保留给 OT-DR或其他测试技术使用。当然，如果在将来准备采用 EDFA时，则工作波长区还要进一步受限于 EDFA的增益平坦区范围，系统工作范围还会进一步变窄。 G . 982 所规定的一个传输窄带交互型业务的波长分配方案如表 2 所示。
表(二) 窄带交互型业务的波长分配光纤数波
(2) 光纤选型
光纤类型按模式不同可分为单模光纤和多模光纤两类，鉴于单模光纤的损耗低、带宽宽、制造简单和价格低廉已成为主导光纤类型。单模光纤又分为 G . 652 , G . 653 和 G . 654三种，考虑到成本及网络的维护和统一性，ITU-T规定在接入网中只使用生产量最大，价格最便宜，性能优良的标准 G . 652 光纤。有些国家主张也应允许使用 G . 653 光纤，理由是色散小，与光纤放大器结合在 1 . 55m波长区可望提供更长的色散受散受限距离和扩大用户数，有一定优势。然而 ITU-T认为在接入网环境下，目前的重点是 2Mbit/s速率以下的业务，即使考虑宽带业务后其线路传输速率也不大可能超过 2 . 4Gbit/s，因而足以覆盖现行规划的接入网最长传输距离。再考虑到 G . 653 光纤的成本偏高以及将来开放波分复用系统方面的困难，因而目前不准备使用这种光纤。至于 G . 654 光纤就更不会考虑使用了。
(3) 双向传输技术
传输技术主要完成连接 OLT 和 ONU的功能，其连接方式可以为点到点，也可以为点到多点方式。至于反向的用户接入方式也可以有多种，主要有时分多址接入（TDMA）和副载波多址接入（SCMA）两种。目前的 ITU-T标准是以 TDMA 方式为基础的，但不
图十一 SDM双向传输原理
排除其他接发送入方式。下面就几种主要的双向传输方式作一简要介绍。
(a) 空分复用（SDM）
空分复用（SDM）就是双向通信的每一方向各使用一根光纤的通信方式，即所谓单工方式，其原理如图11所示。在 SDM方式下两个方向 SDM 双向传输原理的信号在两根完全独立的光纤中传输，互不影响，传输性能最佳，系统设计也最简单，但需要一对光纤才一能完成双向传输的任务，以传输距离较长时不够经济。对于 OLT与 ONU 相距很近的应用场合，则由于光纤价格的不断下降，SDM 方式仍不失为一种可以考虑的双向传输方案。最后，由于两个方向的信号传输通路互相独立，因而对于光源波长没有特殊要求，只要在
1 310nm 波长区内，是否相同无关紧要。
(b) 时间压缩复用（TCM）
TCM方式是解决双向传输的有效手段之一。这种方法只利用一根光纤，但不断交替改变传输方向，使两个方向的信号得以轮流地在同一根光纤上传输，就像打乒乓球一样，因而又称“乒乓法”。实现 TCM 传输有两种方法，第一种方法是利用一只激光器既作光源又作检测器，十分简单，只要有一收发控制开关准确地控制其收发时间，使之不发生冲突即可。然而，这种方法激光器兼作检测器的灵敏度较差，速率较高时，光通道可用光预算很小。第二种方法是利用两套独立收发设备，两端各设一个光耦合器用于分离上行和下行信号，两个方向的信号发送在时间上分开，分别占用不同的时隙轮流发送，其双向传输原理如图12 所示。由于同一时刻只允许一个方向传输信号，因而称为半双工方式，以便与 WDM和 SCM 的全双工方式有所区别。采用 TCM 方式时，两个方向的信号允许工作在同一波长，但目前规定必须在 1310nm波长区。
图十二 TCM 双向传输原理
需要注意在接入网环境，PON 主要工作在点到多点方式，因此，上、下行信号的贝理方式不同，下行方向上送给各个 ONU的信号是连续排列发送且以广播方式送给各个 ONU 的，各个ONU收到的是全部信号，但只能在属于自己的时隙中取出属于自己的信号上行方向则不同，各个ONU是以突发方式发送信号的，且只能在属于自己的时隙内发送信号，于是各个 ONU 来的信号呈一个个非连续的突发块且幅度也不尽相同，如图12 所示。采用 TCM 方式司以用一根光纤完成双向传输任务，节约了光纤、分路器和活动连接器而且网管系统判断故障比较容易，因而获得了广泛的应用。这种系统的缺点是两端的耦合器各有3dB 功率的损失，而且OLT和 ONU 的电路比较复杂。
(c) 波分复用（WDM）
当光源发送功率不超过一定门限时，光纤工作于线性传输状态。此时，不同波长的信号只要有一定间隔就可以同一根光纤上独立地进行传输而不会发生相互干扰，这就是波分复用的基本原理。对于双向传输而言，只需将两个方向的信号分别调在不同波长上即可实现单纤双向传输的目的，称为异波长双工方式，WDM双向传输方式的原理如图 13 所示。这种方式未来的升级扩容潜力很大，很容易扩展至几十个波长，但日前 WDM器件的成本还嫌过高因而传输距离不长时不够经济。
图十三 WDM 双向传输原理
(d) 副载波复用（SCM）
利用副载波复用（SCM）实现双向传输的原理很简单，只需将两个方向的信号分别安排在不同频段即可实现单纤同波长双向传输的目的，基本原理如图 14 所示，图 14 中f1和f2分别代表不同频率。在实际 OAN 传输系统中，下行方向往往采用 TDM方式基带传输形式，因而频率分量集中在低频端，而上行方向采用副载波多址接入（SCMA）方式，即各个用户的频率调在较高频段，与下行信号的频谱隔开，其原理如图15所示。由于上下行信号分别占用不同频段，因而系统对反射不敏感，也无需 TDMA 方式所必不可少的复杂的延时调整电路，传输延时较小，电路较简单。当然，模拟频分方式必须带有一切模拟方式所不可避免的缺点，这里就不重复讲述了。
图 十四 SCM 双向传输原理
图十五 TDM / SCMA 系统双向传输原理
（4）OAN 容量和 ONU类别
ITU-T 对于OAN 的容量和 ONU 的类别以及最大分路比都有明确的规定，如表3 所示。其中OAN容量实际就是 OLT 的容量规格要求。这些要求不仅反映了实际应用要求，而且也反映了当前采用互补金属氧化物半导体（CMOS）技术所能经济地工作的速率。ONU的类别则按照其在用户侧所需要的最大通透容量来规定，即以 B 通路（64kbit/s承载通路）为基本度量单位，通常不含控制和信令通路，除了携带在承载通路内的情况（例如 ISDN PRA）例外。考虑到 OAN 的主要服务对象是居民住宅用户小企事业用户单位，因而每一个 ONU的容量不是很大并可按应用场合划分为不同类别。容量最小的类别1要求至少2B，这种情况通常发生在单个居民住宅用户的情况，即 FTTH 应用。当然也可以比2B 大，例如 4B或更多，由厂家自行选择。类别 2 和类别 3 分别要求容量不少于 32B和 64B。
表(三) OAN 容量和 ONU 类别规定参数
（5）逻辑传输距离
逻辑传输距离指特定传输系统所能通达的最大距离，与光路的光功率预算无关，主要取决于信号帧的构成及分路比和传输方式，实际系统传输距离只可能短于逻辑传输距离。规范逻辑传输距离的目的主要是便于系统分类。通常，所用系统类型和分路比不同其逻辑传输距离不同，表 4 给出了两种不同类型系统的逻辑传输距离与分路比的关系。
表（四） 逻辑传输距离与分路比的关系
（6）ONU功能规定
ONU 提供与 ODN之间的光接口，实现 OAN 用户侧的接口功能，它可以设置在用户所在地（FTTH , FTTO , FTTB）或者设置在露天（FTTC）。ONU提供了必要的手段来传递系统所处理的各种不同业务，其功能块如图16 所示。
图十六 ONU 功能块
由图16 可见，ONU的功能由三部分组成，即核心部分，业务部分和公共部分，又可以分别称为核心壳，业务壳和公共壳。
(a) 核心部分功能
ONU核心部分功能包含：用户和业务复用功能；传输复用功能；ODN 接口功能。其中传输复用功能为来自与送给 ODN 接口功能的出入信号提供必要的功能进行评估和分配，提取和输入与 ONU相关的信息。用户和业务复用功能对于来自与送给不同用户的信息进行组装和拆卸并与每种不同的业务接口功能相连。与ODN的接口功能则提供一系列物理光接口功能，终结相应的 ODN的一系列光纤其功能包括光／电和电／光转换。
(b) 业务部分功能
ONU 的业务部分功能主要提供用户端口功能，即提供用户业务接口并将其适配入 64kbit/s或 n64kbit / s。上述功能既可以为单个用户提供，又可以为一群用户提供。最后，用户端口功能还能按照物理接口来提供信令转换功能，诸如振铃、信令、A/D 和 D/A 转换等。
(c) 公共部分功能
ONU公共部分功能包括供电和 OAM功能，其中供电功能为 ONU供电（例如交／直流转换或直流／直流变换或直流／直流变换），供电方式可以公用同一供电系统。 ONU应在备用电池供电条件下能正常工作。OAM 功能提供必要的手段为 ONU 的所有功能块处理操作、管理和维护功能，例如，不同功能块的环回控制功能等。
（7）OLT功能规定
OLT 提供与 ODN 之间的光接口，应至少能为 ODN提供网络侧的一个网络接口。 OLT可以与本地交换机共处一地，也可以安装在远端。OLT提供必要的手段来传递不同的业务给ONU，其功能块如图17 所示。
图十七 OLU 功能块
由图 17 可见，OLT功能可以由三部分组成，即核心部分，业务部分和公共部分，同样可分别称作核心壳，业务壳和公共壳。
(a) 核心部分功能
OLT的核心部分功能包括： ① 数字交叉连接功能； ② 传输复用功能； ③ ODN 接 口功能。传输复用功能为在 ODN 上发送和接收业务通路提供必要的功能。数字交叉连接功能为 OLT 的 ODN 侧的可用带宽与 OLT网络侧的可用带宽提供交叉连接能力。ODN接口功能提供一系列物理光接口功能终结相应 ODN 的一系列光纤，其功能包括光／电和电／光转换。为了实现从 OLT直到 ODN中光分路器处的灵活点之间不同地理路由间的保护倒换，OAN系统应能为 OLT装备可选的备用 ODN接口。
(b) 业务部分功能
OLT 业务部分包括业务端口功能，业务端口至少应能携带 ISDN PRA速率并能配置成至少提供一种业务或能同时支持两种或多种不同的业务。任何提供两个或多个2Mbit/s端口的支路单元（TU）都应能以每个端口为基础进行独立配置，对于上述多端 TU还应能将每个端口配置给不同的业务，OLT设备中的每一TU 位置应能允许容纳任何类型的 TU, OLT 还应能支持任何不超过最大设计数目且能任意结合不同业务类型的 TU。当然，业务部分功能通常还应能提供手段来处理通过 OLT 的信令信息。
(c) 公共部分功能
OLT 公共部分功能包括供电与 OAM 功能，其中供电功能将外部供电电源转换为所需的数值，OAN功能则提供必要的手段来处理所有功能块的操作、管理和维护功能。公共部分功能还提供 OAM接口功能。由于本地控制，可以提供测试接口，OLT通过协调功能（MF）经 Q3 接日还能上层网管操作系统相连。
(8) 信号传输延时
OAN 的信号传输延时定义为下行和上行信号传输延时的平均值。按照这一定义，信号传输平均延时是测量的信号往返传输延时的一半，测量方法可以按照上述定义进行，测量条件通常假设传输距离为 10km，用户侧的铜缆引入线长度忽略不计。ITU-T 规定，对于 FTTH 应用，光接入网的 V参考点与 T 参考点之间的最大信号传输延时不得超过 1. 5ms；对于其他应用（ FTTC , FTTO , FTTB )，则光接入网的 V 参考点与 a参考点之间的最大信号传输延时不得超过 1. 5ms 。此时 V 参考点与 T 参考点之间的最大信号传输延时仍需满足 ISON 的 2ms指标要求。
4.光配线网
(1)ODN 组成
光配线网（ODN）是 OAN的关键部分，其主要作用是为 OLT 和 ONU提供光传输媒质作为其间的物理连接。多个 ODN可以通过光纤放大器结合起来延长传输距离和扩大服务用户数通常，ODN是由无源光兀件组成的光源分配网，主要的无源光元件有： ① 单模光纤和光缆； ② 无源光衰减器； ③ 光纤带和带状光缆； ④ 光纤接头： ⑤ 光连接器： ⑥ 无源分路元件，又称光分路器（OBD）。ODN 的配置通常为点到多点方式，即多个 ONU 通过 ODN 与一个 OLT 相连。这样，多个 ONU 可以共享同一光传输媒质和光电器件，从而节约了成本。点到点配置，即一个 ONU与一个 OLT 相连的形式可以看作是上述点到多点方式的特例或子集，此时无需光分路器。纯粹点到多点连接方式的 ODN又称为无源光网络（PON, PON 也可以看作是 ODN的子集。
(2 ) ODN 结构
ODN 是一种点到多点结构，因而按照其连接方式不同可以细分为四种结构，即星型、树型、总线和环型。
(a) 单星型结构
当 ONU 与 OLT 之间按点到点配置，即每一ONU 直接经一专用光链路与 OLT相连，中间没有光分路器（OBD）时，就构成了所谓的单星型结构。光链路可以是一根光纤，也可以是一对光纤。由于这种配置不存在光分路器引入的损耗，因此传输距离远大于点到多点配置。图18 是单星型结构的一个示例。
图十八 单星型结构示例
(b) 树型结构
树型结构是点到多点配置的基本结构，图 19 给出了一个典型示例。这种结构利用了一系列级联的光分路器对下行信号进行分路，传给多个用户，同时，也靠这些充分路器将上行信号结合在一起送给 OLT。光分路器通常为 1:n型，为了测试、监视和保护的目的，可能需要 h : n 型，这里 1 < h ≤n 。通常，树型结构中的光分路器使用平衡式器件，即任意输入口至任意输出口的光损耗标称值相同。这一要求主要是为了有一个简单的，通用的准则可用来进行光功率预算计算和全网设计。
图十九 树型结构示例
(c) 总线结构
总线结构也是点到多点配置的基本结构，图20 给出了一个典型示例。这种结构利用了一系列串联的非平衡光分路器件以便从总线上检出 OLT发送的信号，同时又能将每一 ONU 发送的信号插入光总线送回给 OLT。采用这种非平衡光分路器后，全在光总线中引入损耗从而消耗掉一些光功率。至于具体分路比则取决于应用，诸如最大 ONU 数和 ONU所需的最小光功率等。
(d) 环型结构
环型结构也属于点到多点配置，无源环型结构可以看作是无源总线结构的一种特例，即逻辑上等效于一折迭的总线结构。这种闭合的总线结构改进了网络的可靠性，图 21 给出了这种结构的一个示例。
图二十 总线结构示例 图二十一 环型结构示例
综上所述，ODN的结构可以有四种，其中树型和总线型结构是两种基本结构。 ODN结构的选择需要考虑多种因素，主要有用户所在地的分布，OLT 和 ONU 之间的距离，不同业务的光通道，可用的技术，光功率预算值，波长的分配，升级的需要，可靠性和可用性，操作管理和维护，ONU 供电，安全，光缆容量等。没有一种单一的结构可以适用于所有情况必须具体问题具体分析。
（3）保护配置
适用于任意结构的保护配置主要有两类，即设备和／或设施备用与通道路由分集。对于 ODN本身，保护通常指在网络的某部分建立备用光通道，备用光通道往往靠近 OLT以便保护尽可能多的用户。具体实施方法有以下几种：
① 不同光纤携带不同光通道，但主用和备用光纤在同一光缆内，即同缆分纤方式。这种方式最简单经济，但不能保护光缆切断故障。
② 不同光纤携带不同光通道，主用和备用光纤在不同缆内，但置于同一管道或路由上。这种方式可以防止一般性光缆切断故障，但不能防止大型故障（大型机械的施工事故等）。
③ 不同光纤携带不同光通道，主用和备用光纤不仅不同缆，而且管道或路由也不同。这种方式提供了最大程度的保护，但经济代价也最高。
以树型结构为例，图 19 显示的保护方法就是在第一个分路点之前部分进行保护，即图中虚线所示的备用光纤和 OLT 备用部分构成了保护设计。这样，当 OLT失效或第一个分路点之前的光纤失效时，OLT 的备用部分激活，连同备用光纤一起可以保证业务不丢失。当 ODN 的第几个光纤段中单根光纤出故障时，则相当 1 / n1 的总光纤数被切断。若第一个光纤段也无保护措施，则 OLT 失效或光纤故障可能导致全部 ONU 丢失业务，相当全部光纤被切断，因而这一部分的保护十分要紧，越往用户侧延伸，保护的重要性和必要性越小。
（4）ODN模型
ODN 的通用物理配置模型如图22 所示，其中 Or 表示 ONU和 ODN 间的光接口， Oe表示OLT和ODN 间的光接口，Om表示ODN与测试和监视设备间的光接口。ODN应能提供纵向兼容性，即 ODN 的标准化可以独立于两端的设备而进行。ODN的设计特性应能保证可以提供任何目前可以预见得到的业务而无须较大的改动，这一要求对各种无源器件的特性有较大影响。可能直接影响 ODN 的光特性的要求如下。
图二十二 ODN 的通用物理配置模型
光波长透明性：诸如光分路器之类的无源器件应能支持 1310nm和 1550nm 波长区内任意波长的信号传输。这不仅能降低对现有单波长系统的光源要求，而且，也为将来的 WDM 系统应用提供了基础。可逆性：ODN 的输入、输出口对换后不应导致器件光损耗的重要变化。这样可以简化网络的设计。光纤兼容性：所有光元件都应能与 G . 652 光纤兼容，这一要求也是很自然的。到目前为止，ITU-T并不打算在光接入网中采用其他光纤，因而 G . 652 光纤将是主导的，甚至惟一的光纤类型。
（四）HFC 技术
本节主要讲述 HFC网的网络结构、频谱安排以及在 HFC 网上实现的 Cable Modem 系统。
1. HFC 网络结构
与传统的 CATV 网相比，HFC 网络结构无论从物理上还是逻辑拓扑上都有重要变化。HFC 网基本上是星型／总线结构，典型结构如图23 所示。HFC 由三部分组成，即馈线网、配线网和用户引入线。HFC网服务区（SA）内基本保留着传统 CATV 网的树型一分支型同轴电缆网（实际为总线式），而不是星型的双绞线铜缆网。HFC网中的光纤节点和分支器位置与电话网中的远端节点和路边的分线盒大致相对应。
图二十三 HFC 网络结构示意图
（1）馈线网
HFC的馈线网指前端至服务区的光纤节点之间的部分，大致对应于 CAYV网的干线段。区别在于从前端至每一服务区的光纤节点都有一专用的直接的无源光连接，即用一根单模光纤代替了传统的粗大的干线电缆和一连串几十个有源干线放大器。从结构上则相当于用星型结构代替了传统的树型一分支结构。这种结构又称为光纤到服务区（FSA）。
目前，一个典型服务区的用户数为 500户（若用集中器可扩大至数千户），将来可进一步降至 125 户或更少。由于取消了传统 CATV 网＋线的一系列放大器，仅保留了有限几个放大器，使得由于放大器失效所影响的用户数减少至 500 户，也无需电源供给，而这两个因素占传统网络失效原因的大约 26 %，因而， HFC 网可以使每一用户的年平均不可用时间减小至 170 分钟，使网络可用性提高到 99 . 97 % ，可以与电话网（99 . 99 %）相比。此外，由于采用了高质量的光纤传输也使得图像质量得到改进，维护运行成本得以降低。
（2）配线网
在传统 CATV 网中，配线网指干线／桥接放大器与分支点之间的部分，典型范围1km～3km左右。而在 HFC 网中，配线网指服务区光纤节点与分支节点之间的部分，大致相当于电话网中远端节点与分线盒之间的部分。在 HFC网中，配线网部分采用与传统 CATV 网基本相同的树型一分支同轴电缆网，很多情况常为简单的总线结构，但其覆盖范围则已大大扩展，可达 5km～10km 左右，因而，仍需保留几个干线／桥接放大器。这一部分的设计好坏关系到整个HFC网的业务量和业务类型，十分重要。HFC网中采用服务区的概念是一个重要的革新。在一般光纤网络中，服务区越小，各个用户可用的双向通信带宽越大，通信质量也越好。然而随着光纤逐渐靠近用户，成本会迅速上升，如图 24 所示。HFC网采用了光纤和同轴电缆的混合结构，从而妥善地解决了这一矛盾，既保证了足够小的服务区（约 500户）, 又避免了成本上升。
采用服务区的概念还可以灵活地重新构成与电话网类似的拓扑结构，从而可提供低成本的双向通信业务。采用服务区的概念后可以将一个大网分解为一个个物理上独立的基本相同的子网，每一个子网为较少的用户服务，允许采用价格较低的上行通道设备。同时每一个
图二十四 用户成本与用户数关系
子网允许采用同一套频谱而互不影响，与蜂窝通信网和个人通信网类似，具有频谱的可复用性。此时，每一个独立的服务区（子网）可以接入全部上行通道带宽，则总共需有 25MHz 上行通道带宽即可同时处理 500 个电话呼叫，多余的上行通道带宽还可用来提供个人通信业务和其他各种交互型业务。当服务区的用户数少于 100户时，可省掉线路延伸放大器而成为无源线路网，不但可以减少故障率和维护运行成本，而且简化了更新升级至更高带宽的程序。
（3）用户引入线
用户引入线指分支点至用户之间的部分，因而与传统 CATV网相同，分支点的分支器是配线网与用户引入线的分界点。所谓分支器基本是信号分路器和方向藕合器结合的无源器件，负责将配线网送来的信号分配给每一用户。在配线网上平均每隔 40m～50m 左右就有一个分支器，单独住所区需要 4 路分支器即可，高楼居民区常常将多个 16路或 32 路分支器结合应用。引入线负责将射频信号从分支器经无源引入线送给用户，传输趾离仅几十米。与配线网使用的同轴电缆不同，引入线电缆采用灵活的软电缆以适应住宅用户的线缆敷设条件及作为电视、录像机、机上盒之间的跳线连接电缆。传统 CATV网所用的分支器只允许通过射频信号而阻断了交流供电电流。对于 HFC网需要为用户话机提供振铃电流，因而分支器需要重新设计以便允许交流供电电流通过引入线（无论是同轴电缆还是附加双绞线）到达话机。
2. HFC 网频谱安排
HFC采用副载波频分复用方式，各种图像、数据和语音信号通过调制解调器同时在同轴电缆上传输，合理的频谱安排十分重要，既要考虑原有的应用需求，又要考虑未来的发展。有关同轴电缆中各种信号的频谱安排尚无正式国际标准，但已有多种建议方案。下面介绍一典型建议方案。
典型频谱安排建议如图 25 所示，低频端的5MHz～30MHz共 25MHz频带安排为上行通道，即所谓回传通道。目前，由于随着滤波器质量的改进和考虑点播电视的信令和监视信号及数据和电话等其他应用的需要，上行通道的频段倾向于扩展为 5MHz～42MHz，共 37MHz 频带。HFC 网的频谱资源十分宝贵，特别是回传通道的可用频带仅为 25MHz～ 37MHz，因而 HFC 网必须具有灵活的、易管理的频段规划，载频必须由前端完全控制并由网络运营者分配。一种解决方案是将整个回传通道频带划分为一个个较小的子频带单位，例如，2MHz、3MHz 或 3 . 5MHz 等，使网络运营者可以针对任何业务最有效地使用可用频谱。50MHz～1000MHz频段用于下行通道，其中50MHz～550MHz频段用来传输现有的模拟 CATV 信号，每一通路的带宽为 6MHz～8MHz，因而总共可以传输各种不同制式的电视信号 60～80 路。
550MHz～750MHz 频段允许用来传输附加的模拟 CATV信号或数字 CATV 信号，或用于传输双向交互型通信业务。假设采用 64QAM 调制方式和 MPEG -2 图像信号，则频谱效率可达5bit／Hz，从而允许在一个 6MHz～8MHz 的模拟通路内传输约 30Mbt/s速率的数字信号，若扣除必须的前向纠错等辅助比特后，亦可大致相当于 6路～8 路 4Mbit / s速率的 MPEG -2 图像信号。因此，这 200MHz带宽总共至少可传输约 200 路 VOD 信号，当然也可利用这部分频带传输数据或多媒体以及电话信号。若采用 QPSK 调制方式，每 3 . 5MHz带宽可传 90 路 64kbit/s速率的语音信号和 128kbit/s的信令和控制信息，适当选取 6 个 3.5MHz 子频带单位置入 6MHz～8MHz 通路即可提供 540路下行电话通路，通常这 200MHz 频段传输混合型业务信号。将来随着数字编解码技术的进一步成熟和芯片成本的大幅度下降，这 550MHz～750MHz 频带可以向下扩展至 450MHz 乃至最终全部取代 550MHz～750MHz的模拟频段。届时这500MHz频段可能传输约 500 路数字广播电视信号。
图二十五 一种典型频谱安排建议
高端的 750MHz～1000MHz 频段已明确仅用于各种双向通信业务，其中2×50MHz 频带用于个人通信业务，其他未分配的频段可以有各种应用以及应付未来可能出现的其他新业务。实际 HFC 系统所用标称频带为 750MHz、860MHz 和 1000MHz，目前用得最多的是 750MHz 系统。从长远看， HFC 网计划提供的是全业务网（FSN），将来用户数从500 户降到 25 户，实现光纤到路边。最终用户数可望降到一户，实现光纤到家，提供一条通向宽带通信的新途径。但回传信道的干扰仍需解决。目前有多种解决方案，其中较彻底的是小型光节点方案，用独立的光纤来传双向业务。小型光节点采用低成本激光器（约 100 元），很靠近用户，同轴网部分为无源网。回传信道则安排在高频端，彻底避免回传信道的干扰问题。第二种比较好的方案是采用同步码分多址（S-CDMA）技术。此时信号处理增益可达21. 5dB，干扰大大减少，系统可仁作在负信噪比条件，较好解决回传信道的噪声和干扰问题。HFC 的最新发展趋势是与 DWDM相结合，充分利用 DWDM 的降价趋势简化第二枢纽站，将路由器和服务器等移到前端，消除光一射频一光变换过程，简化了系统，进一步降低成本。2003 年，信息产业部“信部科（2000）597 号”文中发布了“接入网技术要求 ― 混合光纤同轴电缆网（ HFC）”标准，该标准的编号为 YD / T1063-2 000 。该标准规定了混合光纤／同轴网设备的功能、频谱安排、调制方式、接口、性能、供电以及网管等。该标准规定了混合光纤／同轴网设备不支持以电路方式传输的电信业务。适用于公用电信网，也可供其他专用通信网参考使用。频谱安排如表 5 所示。
表（五） HFC 网的频谱安排
3. 双向通信
HFC 与 CATV的基本区别是能够在原有的单向 CATV 网上实现双向通信业务，特别是电话业务，因而有人称这为电缆电话（CAP）。为了传输电话和双向通信业务，前端的功能有所扩展，增加一个与现有电话网交换机接口的网关，称为局用数字终端（HDT）。这是一个智能网络设备，可通过标准一次群接口与交换机相连，趋势是采用开放的综合接口，例如，Vs接口，可以去掉主配线架并具有网管功能。用户侧需要一用户接口单元，有人称为网络接口单元（NIU）。NIU是又一个智能网络设备，装有微处理器、存储器和控制逻辑，是一个智能的射频调制解调器。它不仅允许用户接入网络，而且可以建立与 HDT的信令和通道，处理呼叫甚至监视本身的好坏，与 HDT一起还可以进行指配和维护。这种以软件为基础的接口单元可以方便地接受网管系统的信息下载，很容易改变功能和业务指配，具有很大的灵活性。在 HFC网上传电话的关键是增加 HDT和 NIU，网络其他部分基本不变（分支器可能需要稍加改造）。用于全业务网应用的 HFC 系统有三个关键设备，即局用数字终端（HDT），网络接口单元（NlU）和光纤节点（FN），局用数字终端主要完成传输电话所需的通信功能；网络接口单元主要完成 HFC系统和用户之间的接口功能；光纤节点主要完成光纤馈线与同轴电缆配线网之间的接口功能，即是双向光／射频信号转移并含射频放大器功能。
4 . Cable Modem 系统
（1）Cable Modem的基本概念
电缆调制解调器（ Cable Medem , CM ，或线缆调制解调器）是一种可以通过有线电视（CATV）网络实现高速数据接入（如接入 Internet ）的设备。Cable Modem 通常至少有两个接口，一个用来接墙上的有线电视端口，另一个与计算机相连。通过 Cable Modem 系统，用户可在有线电视网络内实现 Intemet 访问、IP 电话、视频会议、视频点播、远程教育、网络游戏等功能。如图26 所示，Cable Modem 本身不单纯是调制解调器，它集 Modem 、调谐器、加／解密设备、桥接器、网络接口卡、SNMP代理和以太网集线器的功能于一身。它无需拨号上网，不占用电话线，可永久连接。Cable Modem多采用标准化接口，如使用最广泛的 10BASE-T 接口，不仅可以直接与局域网相连，而且解决了计算机间不兼容的问题。
图二十六 Cable Modem 的内部原理图
一个 Cable Modem 要在两个不同的方向上接收和发送数据，把上、下行数字信号用不同的调制方式调制在双向传输的某一个 6MHz （或 8MHz ）带宽的电视频道上。它把上行的数字信号转换成模拟射频信号，类似电视信号，所以能在有线电视网上传送。接收下行信号时，Cablc Modem把它转换为数字信号，以便计算机处理。Cable Modem的传输速度一般可达 3 Mbit/s～50Mbit/s，距离可以是 l00km 甚至更远。Cable Modem终端系统（CMTS）能和所有的 Cable Modem 通信，但是 Cable Modem只能和 CMTS通信。如果两个 Cable Modem 需要通信，那么，必须由 CMTS 转播信息。
(2 ) Cable Modem 的标准
目前，Cable Modem 主要存在两种不同的标准，一个是由美国有线电视运营公司成立的行业组织多媒体线缆网络系统（Multimedia cable Network System , MCNS）起草的、已被 ITU批准的 J . 112 标准：还有一个是 IEEE802 . 14。 IEEE802 . 14工作组正在制定 CATV网络上数据传输的标准。该标准参考的是半径为 80km 的 HFC 结构的 CATV 网络，特别强调的是网络协议要支持 ATM 以传输不同类型的多媒体数据；而 MCNS 标准则是一种基于以太网 IP 协议的标准，1998年 3 月，ITU 组织接受了 MCNS 的 DOCSIS （有线电缆数据服务传输规范）标准，称为 J . 112 标准，确定了在 HFC 网络内进行高速数据通信的规范，为 Cable Modem系统的发展提供了保证。 1998年 3 月公布 DOCSIS1. 0 版本，1999 年 3 月公布 DOCSISI . l 版本，兼容了 DOCSIS1. 0 增加 IP 电话的内容， 2002年 l 月通过 DOCSIS2.0版本兼容 1.0和 1.1 版本，增加 S -CDMA 内容。
(3 ) Cable Modem 系统组成及工作原理
Cable Modem 系统包括电缆调制解调前端处理系统（CMTS）和用户端设备（Cable
Modem, CM ) ，两设备通过双向 HFC 网络连接。DOCSIS 系统就是 CMTS和 Cable Modem (CM) 的工作系统，Cable Modem (CM) 发送和接收的任何数据均需通过 CMTS 处理和控制。Cable Modem主要是在 HFC 网上传输从网络到用户以及从用户到网络的高速数字数据，如图27 所示是 CMTS 和 Cable Modem (CM) 之间的物理拓扑结构和接口，
图二十七 Cable Modem 系统拓扑结构示意图
根据业务量，该拓扑结构可以支持 500个～2 000 个用户。
在通路层上为了接收数字数据信号，下行方向的 Cable Modem（CM）必须将接收器调谐到 168MHz～750MHz之间的一个 6MHz 频带内，通常在环星型 HFC 网络有 m 个下行路由通道，选用 QAM调制方式作为下行方向的调制技术，如华为 5201CMTS 就是这类产品，在上行方向，Cable Modem（CM）利用5MHz～65MHz 之间的一个 6MHz频带将信息传送到前端，使用 n 个上行通路来传送上行数据。采用 QPSK调制技术对数据进行调制，并放入一个 6MHz的上行信道中。为了接收来自前端的数据，Cable Modem (CM)必须能够调谐到接收任意一个下行的 6MHz频带内，同样，在发送端 Cable Modem (CM）也必须能够在 l～n，之间任意一个上行通道上发送数据。当某个用户点击请求注册加入线缆网络时，Cable Modem (CM) 和前端之间便开始进行对话。在 m个下行通路和 n 个上行通路之间存在一定关联性，闺以根据 HFC 网络的覆盖面和业务量，一个下行通路可以对应一个或多个上行通路，这样可节约网络资源，在目前状况下也比较实用。在注册加入网络期间， Cable Modem (CM) 自动开始侦测下行通路，寻找注册其设备的入口点，当它收到一个强信号时，它读出子系统频率分配安排信息，然后，利用指定的一个上行通路向前端发送请求注册消息，一旦得到前端认可，就开始进行测即、认证和初始化，以保证 Cabte Modem ( CM )的合法性并提供所需的业务。Cable Modem ( CM) 的速度，根据线缆噪声环境的不同，在下行方向使用 64QAM 调制技术时典型的传送带宽为 l0Mbit /s～43Mbi 确。上行方向使用 QPSK调制可达 1. 5Mbi 确。在 HFC共享媒质环境中，这些带宽由许多用户共享，它们竞争接入相同的一个或多个上行通道。竞争由 Cable Modem ( CM) 内的媒体接入控制（MAC）模块来处理，媒体接入控制模块对共享媒质总线的接入进行仲裁。在上行方向分配给一个用户的带宽总是取决于共享总线的用户数目，同时还在很大程度上取决于共享总线的其他用户的业务特性，遇到拥塞，智能的 Cable Medem ( CM) 能重新调谐它的接收器并根据头端的命令跳到另一个上行通路上。为实现上述功能，需要将目前的单向有线电视网（CATV）转变成双向光纤一同轴电缆混合网（HFC），以便实现宽带应用。除了 CMTS 和现存的下行信号放大器外，还需要在干线上插入上行信号放大器。
(五) 无线接入技术
本节主要讲述无线接入技术的基本概念和分类，无线接入系统的一般结构，我国关于无线接入技术的频率规划，并介绍几种主要的无线接入技术，如本地多点分配业务（Local Multipoint distribution service , LMos 0）、无绳通信系统及卫星移动通信系统等。
1． 无线接入技术概述
（1）无线接入的概念和分类
无线接入是指在交换节点到用户终端之间的传输线路上，部分或全部采用了无线传输方式，其采用的技术主要包括微蜂窝技术、蜂窝技术、微波点对多点技术和卫星通信技术。由于技术无需敷设有线传输媒质，具有很大的灵活性，不断出现的新技术使其在接入网中的地位和作用正日益加强，是有线接入技术的不可或缺的补充。无线接入技术又分为固定无线接入（FWA）和移动无线接入两大类。固定无线接入系统：固定无线接入又称无线本地环路（Wireless local loop , wLL ) ，其用户终端（电话机、传真机和计算机等）固定或只有有限的移动性。主要的固定无线接入系统包括：多路多点分配业务（Multichannel Multipoint distribution service , MMos）、本地多点分配业务（LMDS）、一点多址微波系统、固定无绳通信系统、直播卫星系统（DBS）等。固定无线接入是原有的固定无线接入系统是作为 PSTN / ISDN 网的无线延伸而发展起来的，但是随着 LMDS 和 MMDS 等宽带无线接入系统的出现，固定无线接入在多媒体数据传输以及 Intemet应用等方面显示了强大的实力，已经成为城市接入网建设的主要辅助方案。移动无线接入主要指用户终端在较大范围内移动的通信系统的接入技术。它主要为移动用户提供服务，其用户终端包括手持式、便携式、车载式电话等。主要的移动无线接入系统包括：移动卫星系统、集群系统、无线局域网和蜂窝移动通信系统等。
（2）无线接入系统的结构及功能
典型的无线接入系统主要由控制器、操作维护中心、基站、固定用户单元和移动终端等几个部分组成。无线接入系统结构如图 28 所示。各部分所完成的功能如下。
(a) 控制器
控制器通过其提供的与交换机、基站和操作维护中心的接口与这些功能实体相连接。控制器的主要功能是处理用户的呼叫（包括呼叫建立、拆线等）、对基站进行管理，通过基站进行无线信道控制、基站监测和对固定用户单元及移动终端进行监视和管理。
图二十八 无线接入系统结构示意图
(b) 操作维护中心
操作维护中心负责整个无线接入系统的操作和维护，其主要功能是对整个系统进行配置管理，对各个网络单元的软件及各种配置数据进行操作：在系统运转过程中对系统的各个部分进行监测和数据采集；对系统运行中出现的故障进行记录并告警。除此之外，还可以对系统的性能进行测试。
(c) 基站
基站通过无线收发信机提供与固定终接设备和移动终端之间的无线信道，并通过无线信道完成话音呼叫和数据的传递。控制器通过基站对无线信道进行管理。基站与固定终接设备和移动终端之间的无线接口可以使用不同技术，并决定整个系统的特点，包括所使用的无线频率及其一定的适用范围。
(d) 固定终接设备
固定终接设备为用户提供电话、传真、数据调制解调器等用户终端的标准接口―—Z 接口。它与基站通过无线接口相接。并向终端用户透明地传送交换机所能提供的业务和功能。固定终接设备可以采用定向天线或无方向性天线，采用定向天线直接指向基站方向可以提高无线接口中信号的传输质量、增加基站的覆盖范围。根据所能连接的用户终端数量的多少；固定终接设备可分为单用户单元和多用户单元。单用户单元（SSU）只能连接一个用户终端；适用于用户密度低、用户之间距离较远的情况；多用户单元则可以支持多个用户终端，一般较常见的有支持 4 个、 8 个、 16 个和32个用户的多用户单元，多用户单元在用户之间距离很近的情况下（比如一个楼上的用户）比较经济。
(e) 移动终端
移动终端从功能上可以看作是将固定终接设备和用户终端合并构成的一个物理实体。由于它具备一定的移动性，因此支持移动终端的无线接入系统除了应具备固定无线接入系统所具有的功能外，还要具备一定的移动性管理等蜂窝移动通信系统所具有的功能。如果在价格上有所突破，移动终端会更受用户及运营商的欢迎。
(3) 无线接入系统的接口
无线接入系统中的各个功能实体通过一系列接口相互连接，并通过标准的接口与本地交换机和用户终端相互连接。在无线接入系统中最重要的两个接口是控制器与交换机之间的接口和基站与固定终接设备之间的无线接口。除此之外，无线接入系统所包含的接日还有器与基站之间的接口、控制器与网管中心之间的接口以及固定终接设备与用户终端之间的接口。下面对这些接口作一个介绍。
(a) 控制器与交换机之间的接口
这个接口目前己经是一个标准化的开放式接口，即 VS接口。这个接口的标准化极大地促进了接入网的发展，使得不同厂家生产的交换机和接入网设备的互连互通变得非常容易，有利于运营商选择功能更完善、价格更低廉的设备。VS接口包括两种类型；V5 . 1 接口和 V5 . 2接口。V5 . 1 接口由一个 2 . 048Mbit/s的链路构成。可以支持下列接入类型；模拟电话接入、基于 64kbit/s的 ISDN 基本接入和用于半永久连接的无带外信令信息的其他模拟接入或数字接入。V5 . 2 接口可以根据需要由 l个～16 个 2 .048Mbit/s链路构成，可以支持下列接入类型；模拟电话接入、ISDN 基本接入、ISDN一次群速率接入和用于半永久连接的无带外信令信息的其他模拟接入或数字接入。目前，国内已经制定出了 V5 . 1 和 V5 . 2 的接口规范，并且中国电信要求所有入网的交换机和无线接入系统必须提供复合中国标准的 VS 接口。
(b) 基站与固定终接设备之间的接口
这个无线接口根据使用的技术不同可以分为很多种类，比如，根据多址方式的不同可以分为 FDMA , TDMA , CDMA 和具有空分多址的 SCDMA 等几种。采用不同无线接口技术的系统所使用的无线频率不同，并且根据其特点而有一定的适用范围。
(c) 控制器与基站之间的接口
这个接口是系统内部接口，物理上可用光纤、同轴电缆、双绞线和微波等传输介质，可以采用不同的信令协议。比较常见的是采用 ISDN 双绞线的连接，可以采用多对双绞线（2B +D／每对）。
(d) 控制器与操作维护中心的接口控制器与操作维护中心通过内部接口相连，一般下层叮以采用 X . 25 等作为承载传输。另外还有一种经过 PSTN 的连接方式，在这种方式中，控制器可以使用 Modem 与市话线路连接，这样操作维护终端就可以在任何地点用 Modem 拨号方式与控制器连接进行各种远程监控与操作。这种方式尤其适用于对交通不发达的偏远地区无线接入系统的维护、软件升级、收集系统信息。
(e) 固定终接设备与用户终端之间的接口固定终接设备与用户终端之间的接口为标准的 Z 接口。
(4) 无线接入支持的业务
无线接入支持的基本业务主要是电话、话带数据、窄带 ISDN 业务。同时应能透明提供它所连接的交换节点提供的各种补充业务。由于固定无线接入系统的用户终端为固定电话，因此，要求固定无线接入系统所提供业务的服务质量要与有线相当：尤其是必须具备话音呼叫中使用的各种信号音。随着无线接入技术的发展，已不再满足于只提供基本的话音业务，利用新的宽带无线接入手段（如本地多点分配系统（LMDS）可以为用户提供高速数据、多媒体业务。
(5) 我国关于无线接入技术的频率规划
为了合理有效地使用宝贵的频谱资源，保证我国无线通信技术健康、快速、稳定地发展，规范我国无线通信市场的秩序，无线电委员会对无线接入技术频段的使用、双工方式的选择、技术体制的应用进行了详细的规划。
(a) 农村无线接入系统
频段：460 . 5MHz～462 . 0MHz（下行）/ 450 . 5MHz～452 . 0MHz（上行）。双工方式： FDD。技术体制：FDMA 。该频段主要用于农村无线接入系统，但是并不是农村无线接入系统专用频段。在互不干扰的前提下，在该频段以及各省、市、自治区无线电管理委员会办公室有权指配的 464 . 100MHz～467. 075MHz（下行）/ 4 54 . 100MHz～457 . 075MHz （上行）频段内，农村无线接入系统也可以和常规的调频对讲机、集群系统共存。这类系统的缺点是频率利用率不高，巨可用频率资源少，主要适用于地广人稀、话务量低的农村地区。
(b) 公众网或专用网的无线接入系统
频段： 1 900MHz～1 92OMHz。双工方式：TDD。技术体制：DECT , PHS , PACS , GSM , CDMA 和数字无绳技术。该频段主要用于公众网或专用网的无线接入。为避免相互干扰，信息产业部无线电管理局规定 1900MHz～915MHz 频段用于 PHS技术，1905MHz～1 920MHz频段用于 DECT 技术。对于其他类似的 TDMA / CDMA TDD 方式的无线接入技术及微功率（短距离）数字无绳电话接入技术，按信息产业部无线电管理局相关文件要求与 DECT 及 PHS 进行频率共用。
( c) SCDMA 公众网或专网无线接入系统
频段： 1800MHz～1805MHz。双工方式：TDD 该频段主要用于公众网或专用网无线接入系统。在该频段内可使用具有我国自主知识产权的 SCDMA 技术。
(d) TDMA 和 CDMA 公众网无线接入系统
频段：1960MHz～1980MHz （下行）/ 188OMHz～1900MHz（上行）。双工方式： FDD。技术体制：TDMA 和 CDMA。在 2002 年底前，该频段可用于公众网无线接入。为满足我国第三代移动通信系统（3G）的核心频段的频谱需求，该频段仅作为临时过渡规划，该频段内的无线接入系统设备按规定只使用至 2002 年底。为避免市话运营企业经受设备改频或停用的损失和阻碍移动通信的发展，现在严格控制在该频段内设置无线接入系统。若确需设置，须报信息产业部无线电管理局审批。
(e) 固定无线接入系统与卫星 C 频段共用频率
频段：3 500MHz～3 530MHz（下行）/ 3 400MHz～3 430MHz（上行）。双工方式： FDD。技术体制：TDMA和 CDMA。在 2005 年底前该频段可用于固定无线接入业务。由于该频段与 C 频段卫星扩展频段 3 400MHz～3 600MHz 重叠，可能会产生相互干扰，因此，先以频率切块分配的方式，为无线接入系统分配 2×30MHz的使用频段，解决其业务发展的燃眉之急。在 2000 年～2005 年底间，信息产业部无线电管理局将组织卫星通信系统与地面无线接入系统联合试验小组，经过技术试验和电磁兼容分析，确定 C 频段卫星扩展频段通信系统与地面无线接入系统的频率共用的可能性和共用条件后，由信息产业部无线电管理局作出相应的规定，使无线接入系统继续使用 2×30MHz 频段，并根据无线接入系统技术发展和市场需求，研究和确定无线接入系统在 3400MHz～3600MHz 内，适当地扩展一定的频段，实现卫星通信系统和无线接入系统更有效地共用频率。如果在此期间，经过技术试验和电磁兼容分析，证明无线接入系统对 C频段卫星扩展频段通信系统产生不可接受的有害十扰，或为避免相互干扰付出的代价太大，无线接入系统将于 2005 年底前退出 3400MHz～3600MHz 频段，另行规划使用其他频段。在此以前，为适应市场的紧迫需求而组建的上述无线接入系统对 C 频段卫星通信系统扩展频段进行最大限度的保护。
(f) LMDS 无线接入高频段
高频段宽带无线接入目前仅考虑 LMDS ，目前尚处于技术试验阶段；根据各种已有无线接入频段，并结合考虑我国无线电频率划分规定的具体实际状况与不同频段的带宽处理、覆盖能力及频率协调等综合匹配因素，相应技术试验频段取 24GHz / 26GHz 及 38GHz 这一高一低的两个频谱块，由一些运营商与制造厂家联手，全面展开技术试验。
(g) 蓝牙／微蜂窝无线接入频段
目前蓝牙使用 2 . 4GHz ISM 频段，然而，我国在这一频段目前存在着有执照的扩频SS业务，因此，正认真考虑在此频段蓝牙与其频率共用的问题。如果将来蓝牙扩充应用至 5 . SGHz IsM 频段，依然有类似的问题需分析考虑。
( h) Unlicensed（无执照）无线接入频段
目前，中国无执照无线接入频段仅有一些属所谓短距离、微功率范畴的室内无绳电话之类频段，诸如 45. 0MHz ～45 . SMHz/ 48 . 0MHz～48 . SMHz 及 840Mllz～843MHz 的模拟无绳电话频段与 1 gISMHz～1 920MHz 的数字无绳电话频段。至于 2 . 4GHz , 5 . 8GHz 等其他 ISM 频段如何进一步作无执照业务运行也应进一步根据国际情况发展及结合国情进行深入的分析考虑。
2. 本地多路分配业务（ LMDS )
(1) LMDS 的概念
本地多路分配业务（LMDS）属于无线固定接入手段，是在近年来逐渐发展起来的一种 工作于 10GHz 以上的频段、宽带无线点对多点接入技术。在某些国家（如加拿大、南韩等）也称之为本地多点通信系统（ Local Multipoint Communication System , LMCS ）。所谓“本地”是指单个基站所能够覆盖的范围，LMDS因为受工作频率电波传播特性的限制，单个基站在城市环境中所覆盖的半径通常小于5km；“多点”是指信号由基站到用户端是以点对多点的广播方式传送的，而信号由用户端到基站则是以点对点的方式传送；“分配”是指基站将发出的信号（可能同时包括话音、数据及 Intemet、视频业务）分别分配至各个用户；“业务”是指系统运营者与用户之间的业务提供与使用关系，即用户从 LMDS 网络所能得到的业务完全取决于运营者对业务的选择。 LMDS 利用地面转接站而不是卫星转发数据，通过射频（RF）频带 LMDS 最多可提供 10Mbt/s的数据流量，它采用蜂窝单元，以毫米波 28GHz 的带宽向用户提供 VOD、广播和会议电视、视频家庭购物等宽带业务。LMDS接入系统主要由带扇形无线的收发信机组成，其典型蜂窝半径为 4km～10km ，在每个扇区传输交互式的数字信号，信号到达用户室外单元后，28GHz 的信号转换成中频 595MHz，在室内用同轴电缆将数字信号送至机顶盒（STB）。LMDS为某些布线施工困难的地区提供类似的带宽接入和双路能力。
LMDS 的主要缺点是，存在来自其他小区的同信道干扰和覆盖区范围有限。因为系统要求工作在高频段，所以即使发射机和接收机位置固定，交通工具和树叶也会造成信号衰落。在不同国家或地区，电信管理部门分配给 LMDS的具体工作频段及频带宽度有所不同，其中大约有 80 ％左右的国家将 27.5GHz～29.5GHz定为 LMDS 频段。LMDS工作在 24GHz～38GHz频段，一般在毫米波的波段附近，可用频谱往往达到1GHz以上。由于该技术利用高容量点对多点微波传输，通过毫米波进行传输，它儿乎可以提供任何种类的业务，支持双向话音、数据及视频图像业务，能够实现从 64kbit/s到 2Mbit/s，甚至高达 155Mbit/s的用户接入速率，具有很高的可靠性，被称为是一种“无线光纤”技术。目前，有关 LMDS标准化工作在 ATM 论坛，DAVIC , ETSI 及 ITU等组织的工作下进行，大多数标准化组织都采用 ATM 信元作为基本无线传输机制。
(2 ) LMDS系统的组成
一个完善的 LMDS网络是由四部分组成的：基础骨干网络、基站、用户端设备以及网管系统。LMDS 系统组成方框图如图29 所示。
(a) 基础骨干网络
基础骨干网络又称为核心网络。为了使 LMDS系统能够提供多样化的综合业务，该核心网络可以由光纤传输网、ATM交换或 IP交换或 IP + ATM 架构而成的核心交换平台以及与 Intemet、公共电话网（PSTN）的互连模块等组成。
图二十九 LMDS 系统组成方框图
(b) 基站
基站直接进入电信骨干网络或核心网络。由于LMDS直接支持 ATM 协议（无线 ATM ) , 通过使用无线 ATM 协议，可以使链路效率得到提高。基站负责进行用户端的覆盖，并提供骨干网络的接口，包括 PSTN、Intemet、ATM、帧中继、ISDN 等。基站实现信号在基础骨干网络与无线传输之间的转换。基站设备包括与基础骨干网络相连的接口模块、调制与解调模块及通常置于楼顶或塔顶的微波收发模块。LMDS 系统的基站采用多扇区覆盖，使用在一定角度范围内聚焦的喇叭天线来覆盖用户端设备。基站的容量取决于以下技术因素：可用频谱的带宽、扇区数、频率复用方式、调制技术、多址方式及系统可靠性指标等，系统支持的用户数则取决于系统容量和每个用户所要求的业务。基站覆盖半径的大小与系统可靠性指标、微波收发信机性能、信号调制方式、电波传播路径以及当地降雨情况等许多因素密切相关。
(c) 用户端设备
用户端设备的配置差异较大，不同的设备供应商有不同的选择。一般说来都包括室外单元（含定向天线、微波收发设备）与室内单元（含调制与解调模块以及与用户室内设备相连的网络接口模块。LMDS 无线收发双工方式大多数为频分双工（FDD）。下行链路，由基站到用户端设备一般通过时分复用（TDM）的方式进行复用；上行链路，多个用户端设备可通过时分多址 (TDMA)、频分多址（FDMA）等多址方式与基站进行通信。FDMA对于大量的连续非突发性数据接入较为合适； TDMA则适于支持多个突发性或低速率数据用户的接入。LMDS 运营者应根据用户业务的特点及分布来选取适合的多址方式。LMDS 系统可以采用的调制方式为相移键控 PSK （包括 BPSK , DQPSK 及 QPSK 等）和正交幅度调输 QAM（包括 4QAM）。目前，可以提供 6QAM , 16QAM等调制技术。
(d) 网管系统
网管系统是负责完成告警与故障诊断、系统配置、计费、系统性能分析和安全管理等功能。与传统微波技术不同的是，LMDS系统还可以组成蜂窝网络的形式运作，向供业务。当由多基站提供区域覆盖时，需要进行频率复用与极化方式规划、无线链路计算、覆盖与干扰的仿真与优化等工作。大型的 LMDS 系统应有多个网管系统，分为中心网管系统和多个本地网管系统。此外，网管系统应有标准化的 Q3接口。目前，一种典型的 LMDS系统如图30 所示。用户站（远端站）由一个安装在屋顶的天线及室外收发信机和一个用户接口单元组成，而基站（中心站）也是由一个安装在室外的天线及收发信机以及一个室内控制器组成，此控制器连接到一个 ATM 交换机的光纤环路中。厂天线天线室外收信机室外收信机 AIM交换机光纤环路室内控制器用户接口单元基站用户站
图三十 典型的 LMDS 系统组成力框图
3. 无绳通信系统
无绳通信系统属于移动通信技术的一种，但与蜂窝移动通信不同，无绳通信系统主要是一种无线接入技术，而不涉及网络。第一代无绳通信系统是家用无绳电话（CTI），模拟制式，单路工作，覆盖范围小。为克服 CTI频道少、保密性差、干扰大、仅限室内应用等缺点。第二代无绳通信系统（CT2）采用数字技术，面向公众网应用并形成公共空中接口标准（CAI）。但标准 CT2系统只能单向呼出，不能接收呼入（可配合寻呼机使用），只能传送电话，不能提供数据通信业务，没有越区切换功能，限制了应用。随后出现的一些改进型系统，如 CT2 Plus和 CT3 等，均因性价比不够理想，未能获得大量应用。新一代的无绳通信系统有欧洲的 DECT和日本的 PHS等，业内称之为无线市话，是在 CT2的基础上发展而成的，不仅能传送电话，还能实现数据通信业务，大有取代传统电话用户线之势。在我国，无线市话主要有基于日本技术的 PHS （俗称“小灵通”）和基于北美技术的 CDMA（也有人称 CDMA450 为“大灵通”，目前，己被信息产业部叫停，能否开禁还是未知数）两种制式。目前，我国大部分城市的无线市话大都是 UT 斯达康的“ PAS/ iPAS 无线市话”系统和中兴通讯的“ ZXPCS 个人无线通信”系统，是在日本 PHS（个人通信服务）基础上改进而来的，经过改进小灵通的基站功率提高了 50 倍，基站覆盖范围也达到数百米，已经基本解决了覆盖、切换和容量等关键问题；在业务上也已经从单纯的电话发展到实现预付费、短消息、数据上网和定位等一系列新业务。可以说是一种新型的个人无线接入系统。它采用先进的微蜂窝技术，将用户端（即无线市话手机）以无线的方式接入本地电话网，使传统意义上的固定电话不再固定在某个位置，可在无线网络覆盖范围内自由移动使用，随时随地接听、拨打本地和国内、国际电话。小灵通具有性能优质、超低辐射、话费经济、使用灵活、轻巧时尚等诸多特点。小灵通的发展之路是崎岖坎坷的，目前，小灵通几千万的用户群说明市场选择了小灵通，但面临 3G 逐渐迫近的威胁，未来小灵通的命运如何尚未可知。
4. 卫星移动通信系统
卫星移动通信系统与传统的同步卫星（Geostationary Ortbit, GSO 或 Geosynchronous Earth Orbit , GEO ）通信系统不同，采用的是低轨道卫星（Low Earth Orbit , LEO）方案。即在地球上空 500km～2 000km 处设置一系列卫星（ 20颗～70 颗），其高度低于辐射带，但远高于大气层。高度越低，最小仰角越大，需要的卫星数越多，但适应了手机的低功率的要求，手机可以作得很小。同时，由于高度大大降低，传输时延可以减小到 5ms～35ms。每天大约有十分钟可以看到卫星，每颗卫星都有多个点波束照射地面。这种方案的好处是减小了卫星和用户终端的功率要求，从而降低卫星成本并允许用户使用低成本便携手机；缺点是需要对几十颗卫星进行跟踪，有些 LEO 方案还需要有卫星间和波束间的越区切换，增加了整个系统（特别是卫星系统）的复杂性。目前己有许多种卫星移动通信方案，最著名的是美国摩托罗拉公司的“铱”系统和美国 Loral Qual-comm卫星业务公司的全球星系统。
(1)“铱”系统
“铱”系统原计划采用 77 颗低轨道小型智能卫星均匀分布在 7 条极地轨道上，通过微波链路构成一个全球性移动个人通信系统。卫星数量与铱元素外层电子数相等，故称为“铱”系统。经改进后采用 66 颗低轨道卫星和 6 条极地轨道即可覆盖全球，但仍称为“铱”系统。卫星重量为 700kg，高度为 780km，采用 6 个极地轨道平面，每个轨道平面 11 颗卫星，其中有 17 颗备用空闲卫星，每个轨道平面倾角 86 .4°。其轨道规划如图 31 所示。
图三十一 “铱”系统的轨道规划示意图
“铱”系统采用数字蜂窝设计，类似于今天的陆地蜂窝移动通信系统，不同之处是卫星点波束形成的蜂窝区在飞速移动跨越用户，而不是用户跨越蜂窝区。蜂窝区之间也有越区切换功能。“铱”系统采用 L 波段与地面用户通信，采用 Ka波段用于卫星之间的链路以及卫星与地面网关之间的馈线链路。首先，手机发出的信息传给最近的一颗卫星，然后，利用卫星之间的链路传向目的地上空的卫星再传给地面。为了获得目的地信息和选择合适的星间传输链路，需要有星上解调和交换功能。与地面公用电话网之间的连接则通过地面网关地球站进行，网关存储有计费、用户位置及其他有关信息，全球大约需要巧个一 20 个地面网关。卫星与地面移动台之间采用 TDMA / FDD接入方式进行半双工通信，规划频宽10. 5MHz。划分 12 个子带，再在此基础上形成 TDMA帧结构，帧长 90ms，每帧支持4个50kbi/s 用户连接。每颗卫星使用 3 个 L 波段天线投射到地球表面共 48 个点波束形成蜂窝区，每个蜂窝区平均支持 80 条电路，于是 48个蜂窝区形成 3840条电路，“颗卫星共提供 3168 个蜂窝区，其中 2150 个即足以覆盖全球，理论上形成 17. 2 万路的吞吐能力。考虑约束条件和可用频谱后，可用系统容量大约为 56000 条电路。采用中轨道卫星（Intermediate Circular Orbit, ICO或 Medium Earth Orbit , MEO ）方案的国际移动卫星组织（原国际海事卫星组织，Inmarsat）的 P -21系统，在网络结构，多址接入方式，通信规程，路由选择和移动性管理方面都与“铱”系统区别不大。
（2）全球星系统
全球星系统采用 48 颗低轨道卫星，8 个轨道平面，每个轨道平面 6 颗卫星，其中一颗是备用空闲卫星，每个轨道平面倾角 52°，相邻轨道卫星间相移 7 . 5°，轨道高度为
1400km, 每一覆盖区有 3 ～4 颗卫星覆盖，每颗卫星与用户保持连接 10 ～12 分钟，然后，通过软切换方式转到另一颗卫星。轨道周期 2 小时，无线指向精度1°。其轨道规划如图32 所示。与“铱”系统相比，全球星系统采用非极地轨道方式，即倾斜轨道方式，所用卫星数比“铱”系统少18颗，但由于卫星倾角使得其在北纬 50°和南纬 50°之间具有较好的覆盖能力，而覆盖区包括了全球的绝大部分人口居住区，因而能够覆盖全球 98 ％的人口。
全球星系统采用先进的 CDMA 接入技术，因而，具有一系列 CDMA技术所带来的好处，诸如容量大，抗多径衰落，频谱利用率高，软切换能力等等，也没有与其他卫星或无线
图三十二 全球星系统的轨道规划示意图
导航系统之间的干扰问题。由于所用的 CDMA 的空中接日符合美国电信工业标准1S-95，因而与地面蜂窝移动通信 CDMA 体制完全兼容，但针对卫星应用特点采取了一些技术措施以对付延时和多普勒效应。全球星系统的组网思想与“铱”系统不同，其网络拓扑结构简单，卫星系统只是简单的中继器而已，不单独组网，而与地面网联合组网，因而，没有复杂的星上处理能力，也无需星间交叉链路，所有呼叫建立、处理和选路均由地面有线或无线网完成，可以充分利用地面公用电话网基础设施（有线和蜂窝网）作传输和交换，因而，整个系统的成木很低，每分钟通话价格估计仅 0. 3 美元，而“铱”系统估计需 3 美元。
全球星系统卫星与手机通过 L 波段（l . 6GHz上行）和 S波段（2 . 6GHz 下行）通信，而卫星与地面网关通过 C 波段（ 6 . 5 GHz 上行， 5 . 2GHz 下行）通信。每一方向各 16 . 5MHz，进一步划分为 13 个 1 . 25 MHz 的子带，各子带采用 CDMA 技术。每颗卫星有 6 个点波束形成地面覆盖区连接移动用户和卫星，因而，频谱可以再用 6 次，容量大约 2 800条电路，经 48 颗卫星，又再用 48 次，于是，理论上通信总容量可达 134400条电路，考虑实际各种约束条件后，可用容量大约为 65000条电路。卫星系统通过大约 125 个地面站与地面公用电话网相连，因而，可以提供比普通地面蜂窝通信更大的通信范围。由于全球星的轨道高度较高，波束覆盖范围较大，再加上采用 CDMA 技术后，使得其可以支持的业务量密度较高。
