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第第 1010 章 城域接入网设计章 城域接入网设计10.1 城域接入网结构10.2 窄带城域接入网技术10.3 宽带城域接入网设计 【重重点点】10.4 无线接入网技术

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10.1 10.1 城域接入网结构城域接入网结构

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10.1 城域接入网结构10.1.1 城域网层次模型

城域网是一个电信运营级网络城域网是一个电信运营级网络。城域网要求在业务类型、服务质量、可靠性、安全性等方面有较高的保证。城域网结构：

核心层汇聚层接入层

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10.1 城域接入网结构[P262 图 10-1] 城域网结构示意图

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10.1 城域接入网结构城域网核心层功能：

数据快速转发；骨干网之间的互连；城域网高速数据出口。

核心节点选择：业务分布、机房条件、光纤布放、城市规划等。大城市核心节点一般 3 ～ 6 个；普通城市一般 2 ～ 4 个；采用全网状或半网状结构。

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10.1 城域接入网结构汇聚层功能：

汇聚分散的接入点；数据交换、流量控制和用户管理等。

汇聚层节点的数量和位置与城市光纤分布和业务开展有关。汇聚层节点之间采用环形结构（如 SDH ）。

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10.1 城域接入网结构接入层功能：

为不同用户提供各种类型的接入方案；进行用户流量控制。

接入层有多种接入方式和接入地点。接入点选择原则：

用户业务需求、地理位置、用户数量、用户分布密度等。

窄带接入技术：PSTN 、 X.25 、 FR 、 DDN 等。

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10.1 城域接入网结构宽带接入技术：

ADSL 、 Ethernet 、 HFC 等。接入层一般采用树形或环形结构接入层一般采用树形或环形结构。接入网是否成功，在很大程度上决定了城域网设计的成败。

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10.1 城域接入网结构[ 案例 ] 接入网技术的发展

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10.1 城域接入网结构10.1.2 接入网基本结构

ITU-T Y.1231 对 IP 接入网的定义：在 IP 用户与 IP 服务者之间提供 IP 业务，提供接入到IP 业务的网络实体。 IP 用户和 IP 服务者是终结 IP层或 IP 相关功能的逻辑实体，并且可能包括较低层的功能。IP 接入网结构包括：

CPN （用户驻地网）RP （参考点）TE （终端设备）IP 核心网等。

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10.1 城域接入网结构[P263 图 10-2] IP 接入网总体结构

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10.1 城域接入网结构“IP 用户”和“ IP 服务者”都是逻辑实体。在 IP 网络中，可以有一个或多个 ISP 。ISP 可能是一个服务器集群，也可能是一台服务器主机，甚至可能是一个提供 IP 服务的系统进程， IP 用户可以动态选择不同的 ISP 。IP 接入网的功能：

传输功能传输功能接入功能接入功能系统管理功能系统管理功能

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10.1 城域接入网结构（ 1 ）传输功能

不同的传输系统， IP 接入网有不同的 IP 映射机制。典型的 IP 映射机制 :

IPoE （ IP over Ethernet ）；IPoDWDM （ IP over DWDM ）；IPoSDH （ IP over SDH ）等。

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10.1 城域接入网结构（ 2 ）接入功能

接入模块具有交换功能；接入模块可以为用户动态分配 IP 地址。

（ 3 ）管理功能AAA 系统（认证、授权、记账）；接入认证协议选择；数据加密等。

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10.1 城域接入网结构10.1.3 接入网常见类型

接入网采用铜缆、光缆、无线等传输介质。接入网建设中，线路架设占用 50% 左右的资金。接入网呈现“光进铜退光进铜退”的发展趋势，光接入将成为下一代接入网采用的主要技术。常见的接入网类型如表 10-1 所示。

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10.1 城域接入网结构[P264 表 10-1] 接入网类型

类型 介质 接入技术 最大理论传输速率 市场应用

有线接入

铜缆 ADSL （非对称数字线路）★ 下行 8Mbit/s ，上行 1Mbit/s 广泛用于个人用户接入

光纤

Ethernet （以太网）★ 10/100/1000Mbit/s ， 10Gbit/s 企业 LAN 主流接入方式

DDN （数字数据网）★ N×64kbit/s ～ 155Mbit/s 主要用于企业专线接入

EPON （以太无源光网络）★ 10Gbit/s 城域网应用，有发展前途

SDH （同步光纤网络） 51.84Mbit/s ～ 2.5Gbit/s 接入网应用较少

混合 HFC （混合光纤同轴电缆）★ 下行 36Mbit/s ，上行 10Mbit/s 部分城市应用， 3 网合 1竞争中

无线接入

固定

LMDS （本地多点分配业务）★ N×64kbit/s ～ 155Mbit/s 微波，用于基站之间的接入

DBS （直播卫星系统） 下行 108Mbit/s ，上行 6Mbit/s 用于特殊领域，如股票、电视等

移动WLAN （无线局域网）★ 300Mbit/s 微波，应用较多，有发展前途

3G （第 3 代无线移动通信）★ 下行 14.4Mbit/s ，上行 5.7Mbit/s 手机应用，发展趋势较好

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10.1 城域接入网结构10.1.4 接入网技术特征（ 1 ）业务量密度低

骨干网中继电路的使用率在 50% 以上。接入网业务量密度较低，如小区用户接入链路的平均平均使用率在使用率在 20%20% 以下以下。

（ 2 ）业务量分布为集中型城域骨干网的业务量分布均匀。接入网的业务量分布为集中型。接入网有明显的“主从”结构“主从”结构，适用于集中控制。

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10.1 城域接入网结构（ 3 ）成本必须低廉

城域骨干网每个用户分担的成本较低。接入网由个别或少数用户专用，平均使用率低，成本直接由用户承担。

（ 4 ）成本差异大接入网要覆盖各种类型的用户，不同类型用户的需求不同，建设条件不同，导致成本差异较大。

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10.1 城域接入网结构（ 5 ）成本与业务量无关

接入网业务量密度低，尽管业务量变化较大，但对成本没有明显影响，其成本与业务量基本无关。

（ 7 ）用户需求多样化不同用户在业务容量，业务性能，可靠性等方面有不同的要求。

大企业用户要求 QoS 保证，安全保护等。居民用户对 QoS 要求不高，成本承受能力差。

用户需求的多样化决定了接入网技术的多样化用户需求的多样化决定了接入网技术的多样化。

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10.1 城域接入网结构（ 8 ）运行维护量大

核心网设备一般在机房内；接入网设备一般在室外或建筑物楼道中。接入网故障率较高，运行维护工作量十分庞大。

（ 9 ）覆盖半径较小。据统计， 10km 能覆盖 95% 以上的用户。

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10.1 城域接入网结构（ 10 ）接入设备多样化

企业网络常用接入设备：L3/L4 交换机；路由器；防火墙；光纤 Modem ；DDN 设备等。

个人用户接入设备：各种 Modem 、交换机、 AP 等。

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10.2 10.2 窄带城域接入网技术窄带城域接入网技术

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10.2 窄带城域接入网技术10.2.1 E1/T1 数字化链路1 ．语音采样频率

人类听觉频率在 20Hz ～ 20kHz 之间，人耳在感觉 4kHz 的语音时较舒适。国内外电话都采用 4kHz作为话音频率区。按照采样定理，要达到 4kHz 的语音频带，采样频率应当达到 8kHz 。如果采样量化范围在 0 ～ 255 （ 8bit ）之间，则数据采样速率为： 8bit×8000次 /秒＝ 64kbit/s 。说明电话语音的数据采样速率如果不低于 64kbit/s ，就可以得到很好得语音效果。

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10.2 窄带城域接入网技术2 ． E1 与 T1 标准

E1 接口是城域传输网和接入网中最常用的接口标准，绝大部分城域网设备都提供 E1 接口。E1 是欧洲标准， T1 是北美标准，中国采用 E1标准。E1 有 32 路时隙，其中 30 路为可用时隙。

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10.2 窄带城域接入网技术[P266 图 10-4] E1帧结构

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10.2 窄带城域接入网技术如图 10-4 所示

8bit语音编码组成一个时隙（ TS ）；32 个时隙组成一个 E1帧；一个 E1帧的长度为 256bit （ 8bit×32时隙）。

成帧的 E1 中， TS0时隙用于帧同步、告警等信号，其余 31 个时隙可用于传输数据或话音编码信号。

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10.2 窄带城域接入网技术成复帧的 E1 ：

TS0TS0时隙用于传输帧同步、告警信号；时隙用于传输帧同步、告警信号；TS16TS16时隙用于传送随路控制信令信号；时隙用于传送随路控制信令信号；其余其余 3030 路时隙用于传送话音编码或数据。路时隙用于传送话音编码或数据。

PSTN往往使用成复帧的 E1格式，这样一条 E1链路可以满足 30 路电话同时进行通话。在不成帧的 E1 中，所有 32 路时隙都可用于传输有效数据。

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10.2 窄带城域接入网技术3 ． E1 链路传输速率

E1链路采用 PCM （脉冲编码调制）信号，规定每秒 8000个 E1帧通过 E1链路，因此 E1链路的数据传输速率为：

8000×256bit=2.048M2.048Mbit/s 。1 个 E1链路有 32 个 64kbit/s 的话音或数据信道。E1帧周期为：T＝ 1/f＝ 1/8000＝ 125μs

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10.2 窄带城域接入网技术4 ． CE1 链路

CE1 是将 E1 的 2M 带宽划分为 N个 64kbit/s 的信道，用户仅使用其中的几个信道，如 128kbit/s 等。通信量不大的用户大都采用 CE1链路。E1链路的传输介质可以是电话线、双绞线、同轴电缆、光纤、微波和红外线。

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10.2 窄带城域接入网技术5 ． E1 接口的连接

E1 连接设备有基带 Modem 、光纤收发器、光端机、路由器等。电信运营商开通 E1 或 CE1链路后， E1E1链路两侧的链路两侧的设备由用户进行控制设备由用户进行控制。使用 E1链路时，网络两端路由器 E1 接口的参数配置必须完全一致。双方接口参数不一致时，会造成数据链路不通、误码、失步等现象。

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10.2 窄带城域接入网技术[ 案例 ] E1 数字链路连接

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10.2 窄带城域接入网技术[ 案例 ] E1 数字链路的网络连接

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10.2 窄带城域接入网技术10.2.2 PSTN 接入网技术

PSTN拨号接入网的最大传输速率可达 56kbit/s 。由于 PSTN 接入速率太低，目前已被淘汰。[P268 图 10-6] PSTN 接入网基本结构

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10.2 窄带城域接入网技术10.2.3 X.25 接入网技术1 ． X.25 分组交换数据网工作原理

X.25基于存储转发原理。X.25 协议采用虚电路服务，它要求数据链路层提供无差错的传输。X.25 的数据传输速率低于 64kbit/s 。X.25 通信费用与通信量有关。X.25 在同一条虚电路上既传输控制分组，又传输数据分组，这就是通常所说的带内信令。

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10.2 窄带城域接入网技术2 ． X.25 分组交换网的结构

[P266 图 10-7] X.25 分组交换网结构

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10.2 窄带城域接入网技术（ 1 ）分组交换机（ PSN ）

提供交换虚电路和永久虚电路，提供用户识别、路由选择以及流量控制等功能。

（ 2 ）网络管理中心（ NMC ）（ 3 ）网络集中器（ NC ）

将多个终端集中起来，接入高速线路。（ 4 ）分组装拆设备（ PAD ）

将终端的信息组装成分组，再送入分组交换网。（ 5 ）分组终端 /非分组终端（ PT/DT ）

具有 X.25 协议的接口。

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10.2 窄带城域接入网技术支持拓扑结构星形、树形、网状形等。

用户可租用市话模拟线或数字专线，采用 X.28 （模拟电话）或 X.25 （数字专线）规程进入 X.25 分组网络。

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10.2 窄带城域接入网技术[ 案例 ] X.25 网络应用

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10.2 窄带城域接入网技术10.2.4 FR 接入网技术1 ．帧中继（ FR ）的特点帧中继传输速率为 19.2kbit/s ～ 2Mbit/s 。帧中继简化了节点之间的处理过程，网络中间节点不进行纠错、流量控制、帧确认等功能，信号在每个 FR 交换机中直接通过。帧中继适合突发性较强、速率较高、时延较短，且要求经济性较好的数据传输业务。X.25X.25 用户可经过软件升级后直接支持帧中继用户可经过软件升级后直接支持帧中继。

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10.2 窄带城域接入网技术2 ．帧中继工作过程帧中继要求误码率较低的网络。帧中继采用带外信令，即它的呼叫控制信令与用户数据是分开传输的。

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10.2 窄带城域接入网技术[ 案例 ] FR 网络结构

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10.2 窄带城域接入网技术10.2.5 DDN 接入网技术1 ． DDN 的基本特性

DDN 提供永久或半永久性电路。电信运营商将电信运营商将 DDNDDN链路租给用户后，链路租给用户后， DDNDDN链路就链路就成为了用户的数字专线成为了用户的数字专线。DDN 电路采用固定连接方式，不需经过交换设备，所以也称为 DDN 专线。

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10.2 窄带城域接入网技术DDN 网络特点：

采用点对点传输模式；仅用于数据传输数据传输服务；电信运营商只提供相应的连接线路；常用传输速率为 9.6kbit/s9.6kbit/s ～～ 2Mbit/s2Mbit/s （ E1 ）。

DDN 主干为光纤传输，采用数字信道直接传送数据，传输质量高。专线连接方式不必选择路由，因此时延小专线连接方式不必选择路由，因此时延小，速度快，适用于业务量大、实时性强的用户。

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10.2 窄带城域接入网技术2 ． DDN 网络结构

DDN由数字传输电路和相应的数字交叉复用设备组成。 DDN 网络拓扑结构图如[P271 图 10-8] DDN 网络结构

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10.2 窄带城域接入网技术3 ． DDN 用户接入方式

NTU 通常与 DSU （如基带 Modem ）配套使用，这是一种常用接入方式，支持 128kbit/s 以下速率，提供 V.24 或 V.35 接口。[P271 图 10-9] DDN 网络用户 Modem 接入

低速接入支持 64kbit/s 以下速率，采用 V.24 接口。高速接入支持 CE1 的 N×64kbit/s ，采用 V.35 接口。

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10.2 窄带城域接入网技术[ 案例 ] DDN 网络结构

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10.3 10.3 宽带城域接入网设计宽带城域接入网设计

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10.3 宽带城域接入网设计 10.3.1 ADSL 接入网设计1 ． xDSL 技术的类型

ADSL 是以电话线为传输介质的一种宽带接入技术。ADSL 上行速率为 16 ～ 640kbit/s;下行速率为 1.544 ～ 8.192Mbit/s;传输距离为 3 ～ 5km 。

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10.3 宽带城域接入网设计 xDSL 接入技术有：

ADSL （非对称数字用户环路） VDSL （甚高速数字用户环路）；HDSL （高速数字用户环路）；

RADSL （自适应速率数字用户环路）；

IDSL （ ISDN 数字用户环路）；SDSL （单线对数字用户环路）等。

xDSL 技术之间的区别主要在于传输速率、传输方向性、传输距离以及电话线类型。

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10.3 宽带城域接入网设计 2 ． DSLAM 接入网结构模型

ADSL目前采用 IP 传输模式。ADSL 的 IP 接入称为 DSLAM （ DSL 接入复用器）

[P272 图 10-10] DSLAM 接入网模型

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10.3 宽带城域接入网设计 DSLAM 接入网由局端模块和远端模块组成。远端模块由用户 ADSL Modem 和语音分离器组成，用户端称为 ATU-R 。局端模块包括 ADSL Modem 群和多路复用系统。通常将 ADSL Modem 群和多路复用系统组合成一个接入设备，称为 DSLAM （ DSL 接入复用器）。ADSL局端称为 ATU-C 。

DSLAM 主要功能：对来自用户端的比特流进行分离或复合；将这些数据转发到上连的 IP 城域网中。

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10.3 宽带城域接入网设计 BAS （宽带接入服务器）是 IP 城域网用户管理设备。BAS 功能：

用户识别认证计费IP 地址管理流量汇聚安全管理等。

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10.3 宽带城域接入网设计 3 ． DSLAM 城域接入网设计（ 1 ）兼容性设计（ 2 ）设备选型（ 3 ）网络结构设计

大容量节点，接入设备采用级联方式， GE 上行；小容量节点，采用单台接入设备， FE 上行。

（ 4 ） QoS 保证（ 5 ）安全机制

IP 地址绑定，地址黑 /白名单，用户接入控制，多域认证，非法流量限制， ACL策略等。

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10.3 宽带城域接入网设计 （ 6 ）网络管理

PPPoE 、 IEEE 802.1x 认证系统。支持 SNMP 、 Telnet 、 RMON 、 TFTP 、 BOOTP 等远程管理控制技术。

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10.3 宽带城域接入网设计 [ 案例 ] DSLAM 在城域接入网中的应用

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10.3 宽带城域接入网设计 [ 案例 ] DSLAM 在城域接入网中的应用

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10.3 宽带城域接入网设计 [ 案例 ] DSLAM组网案例

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10.3 宽带城域接入网设计 10.3.2 HFC 接入网设计1 ． HFC 接入网概述

CATV （有线电视）网络为单向树形结构，电视信号采用广播方式向用户终端传输。CATV 网络改造为 HFC （同轴电缆光纤混合网）：双向化改造数字化改造多业务化改造

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10.3 宽带城域接入网设计 2006年统计，美国接入网市场中：双向 HFC 占 44％；ADSL 占 35％；光纤接入占 1％；其他部分占 20％。

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10.3 宽带城域接入网设计 HFC优点：

不像以太网，因为通信量的增加而导致数据包之间的碰撞增加；不像 ADSL 网络，因为通信距离的远近而使通信速率发生显著变化。通信质量不会因电视频道数的增加而变化。

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10.3 宽带城域接入网设计 HFC缺点

采用树形结构，树形结构本质是总线共享型，当用户增多时，分配给用户的带宽就会变窄；低频段的回传噪声积累变大（漏斗效应漏斗效应）；

广电总局规定：一个光节点最多覆盖一个光节点最多覆盖 500500个用户个用户。

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10.3 宽带城域接入网设计[ 案例 ] HFC漏斗效应

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10.3 宽带城域接入网设计 2 ． HFC 接入网技术性能分析（ 1 ） HFC工作频段

HFC 采用频分复用频分复用技术，将 5 ～ 1000MHz 的频段分割为上行和下行通道。50 ～ 550MHz 用来传输模拟电视信号；每一个频道带宽为每一个频道带宽为 66 ～～ 8MHz8MHz ，可以安排 90 ～ 60路模拟电视信号。[P274 图 10-12] HFC 典型频谱安排

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10.3 宽带城域接入网设计 （ 2 ） HFC工作原理

HFC 将传输信号（电视、话音、数据等）调制为QAM （正交幅度调制）射频波，不同的信号，通过调制得到不同的 QAM 射频波，实现频分多路。将调制好的射频波合路，再调制成光波，用光纤进行传输。接收端用光接收机得到多路射频信号；通过射频滤波器和解调器恢复传送的基带信号。

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计 HFC频分复用的优点：

可灵活地增加模拟电视节目的频道数；给数字信号和模拟信号分配不同的频段，实现同时传输；给上行和下行信号分配不同的频段，实现双向传输；给不同用户分配不同的频段，用于复用寻址。

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计 HFC 信号调制与传输方式：

下行信号采用 QAM调制；采用 TDMA （时分多址）传输技术；上行信号采用 QPSK （正交相移键控）调制技术；传输采用 FDMA （频分多址）与 TDMA组合方式。

HFC 大多采用 DOCSIS （有线电缆数据服务接口）标准。DOCSIS 是基于 IP 的数据传输标准，侧重于对系统接口的规范。

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计 （ 3 ）视频节目需要的带宽

网络码流速率达到 500kbit/s时，在线播放 RM视频的清晰度超过了普通电视信号；网络码流速率达到 700kbit/s时， MPEG-4视频清晰度可以达到 DVD盘片的效果。一路 MPEG-2标清视频，需要 3 ～ 4Mbit/s 的带宽；一路 H.264标清视频，需要 1 ～ 1.5Mbit/s 的带宽；一路 H.264 高清视频，需要 4 ～ 6Mbit/s 的带宽。

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10.3 宽带城域接入网设计 3 ．双向 HFC 城域接入网设计

[ 案例 ] 双向 HFC 网络结构

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10.3 宽带城域接入网设计[ 案例 ] 双向 HFC 网络结构

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10.3 宽带城域接入网设计 HFC 网络组成：

前端（也称为头端），光缆传输，同轴电缆传输和用户分配。

（ 1 ）前端接入部分CMTS （电缆调制解调器终端系统）功能：

接收 5MHz ～ 42MHz 的上行射频信号；将信号解调为核心交换机能理解的信号格式；把下行信号经 QAM调制后输出；CMTS 的功能相当于一台大型 Cable Modem 群。

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计 服务器功能：

用户 Cable Modem正常运行前，必须先获得 IP 地址、配置文件和时间信息。DHCP 服务器接收每个用户发出请求信息，向用户传递 IP 地址，配置文件名， TFTP （简单文件传输协议）服务器 IP 地址， ToD （时间服务器）的 IP 地址等。

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10.3 宽带城域接入网设计 混合器的功能：

将下行 QAM 信号转变为 CATV频段输出的射频信号。为前端多个下行信号进行混合输出；为多路上传信号进行分路。

双向光端机功能：接收下行光信号，并转换成多路射频信号；为上行信号提供足够的光功率，并将信号传输到前端机房的 CMTS 设备中。对上行和下行信号均设置有衰减和均衡功能，调整过高或过低的信号。

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计 （ 2 ）光缆传输部分

光节点功能：由双向光端机等设备组成。完成 5 ～ 860MHz 带宽光电信号的转换。

光放大器功能：补偿同轴电缆对射频信号的衰减。双向放大和滤波，可调衰减器和均衡器。为了增加传输距离，干线上串接多个光放大器。

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计 （ 3 ）同轴电缆传输部分

分配器功能：将一路输入信号分成几路输出，通常有 2/4/6/8/16等分配形式。将高清视频信号通过普通同轴电缆线延长到 200m左右。HFC 同轴电缆阻抗为 75欧姆。

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计 （ 4 ）用户分配部分

终端用户盒（ STB ）功能：信号输入接口；TV 接口与电视机相连，接收电视节目；FM 接口供调频收音机信号接收；数据接口与 Cable Modem 设备相连，连接计算机、数字电视、机顶盒等。

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计 Cable Modem 功能：

在下行方向，接收并解调信号，转换成 MPEG-2数据包，再还原为以太帧；在上行方向， PC 发送的以太帧由 Cable Modem封装，经过 QPSK调制后，通过 HFC 网络传输给CMTS 设备。加 /解密、桥接、网卡、 SNMP 代理等。

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计[ 案例 ] 有线电视双向网络改造

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计[ 案例 ]

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计 4 ．关于三网融合的讨论三网融合是将电视、电话和数据，通过一个网络开展服务。技术争论：双向双向 HFCHFC 接入网；

如美国和国内的上海，深圳，福州，青岛，大连，大同等地。

以太接入网（ EPON+LANEPON+LAN ）。日本、韩国等，有成功的应用经验。

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计 HFC存在的问题：

采用树形网络结构，存在汇聚噪声汇聚噪声问题。双向改造需要增加反向光发射机，反向光接收机，反向放大器， CMTS 等设备。需要改造终端用户盒，加装滤波器。信号平衡调试工作复杂，工程量较大。模拟信号、铜缆传输终究是一种衰落的技术。

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计 以太接入网存在的问题：

有源器件过多（交换机、光纤收发器等），需要单独供电，防尘，防雷等；需要使用大量交换机、光纤收发器等设备，并重新铺设光纤和网线，一次性投资很高。以太接入网相当于新架设一个网，原有的 HFC 网络资源没有充分利用。

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计 10.3.3 Ethernet 接入网设计

城域以太接入网仅借用了以太网的帧结构和接口，而网络结构有所不同。以太接入网由局端设备和用户端设备组成。局端设备功能：

用户认证授权和计费用户 IP 地址动态分配网络管理等。

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计 [P279 图 10-16] 园区以太接入网结构

园区节点

市区接入点

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计 市区接入点：

IP 城域网中设置有多个市区接入点；市区接入点由 3 层交换机和宽带接入服务器（ BAS ）等设备组成。市区接入点可以接入以太网， ADSL ， WLAN 等网络，并将信号传送到城域传输网（如 SDH ）。市区接入点由若干个园区节点构成。

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计 园区节点：园区节点由 3 层以太交换机或路由器等设备组成。园区节点通过单模光纤上连到市区接入点交换机；园区节点通过多模或单模光纤，连接到园区中各个楼宇的交换机，作为用户的网络入口。

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计 园区建筑物之间采用光纤作为传输介质；光纤到建筑物：每栋楼一台 2 层交换机，向上与园区网络节点的 3层交换机连接，向下给用户提供以太网接入端口。

光纤到楼道：每个楼道单元一台 2 层交换机，通过光纤连接到园区网络节点的 3 层交换机。交换机以星形结构延伸到每个每户。

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计[ 案例 ] 城域以太网络接入

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计 10.3.4 EPON 光接入网设计1 ． EPON 技术特征

EPON （以太无源光网络）定义了新的物理层规范，以实现点到多点以太帧的 TDM （时分复用）接入。EPON还定义了 OAM （运行、维护和管理）机制。EPON物理层：

EPONEPON 采用波分复用（采用波分复用（ WDMWDM ）技术，可以实现）技术，可以实现单纤双向传输单纤双向传输。EPONEPON 下行信号采用广播传输方式；下行信号采用广播传输方式；上行信号采用上行信号采用 TDMATDMA （时分多址）传输方式。（时分多址）传输方式。

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计 EPON支持 10km 和 20km 的最大传输距离。EPON 采用 8B/10B编码，上下行对称传输速率为1Gbit/s （目前技术达到了 100Gbit/s ）；网络结构支持树形、环形和混合形。

EPON 的 OAM 功能：远端故障指示远端环回控制等。

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计 EPON 数据链路层：

在数据链路层， EPON新增加了多点 MAC 控制协议（ MPCP ）。MPCP 协议功能：

在 EPON 系统中实现点到点的仿真；支持点到多点网络；ONU （光网络单元）的发现和注册；多个 ONU 之间上行传输资源的分配；本地拥塞状态汇报等。

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计 EPON优点：

对光收发模块技术要求低，系统成本较低；支持高速 Internet 、语音、 IPTV 、 TDM 专线、CATV 等多种业务接入；具有很好的 QoS 保证；具有组播业务支持能力。

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计 2 ． EPON 工作原理（ 1 ）下行传输

EPON 采用以太技术，因此不需复杂的协议转换。[P280 图 10-17a] EPON 信号下行传输原理

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计 （ 2 ）上行传输。

数据上行时采用时分复用方式[P280 图 10-17b] EPON 信号上行传输原理

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计 3 ． EPON 关键技术（ 1 ）测距

OLT 需要测试每一个 ONU 与 OLT 之间的逻辑距离，并据此来控制 ONU 信号发送延时，使不同距离的 ONU 所发送的信号能在 OLT处准确地复用。

（ 2 ）带宽分配根据用户业务类型与特点分配信道带宽。

（ 3 ）时钟同步EPON 是时钟同步系统，如果 ONU 与 OLT 之间时钟不同步，就会发生比特错位或相位突变等问题。

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计 4 ． EPON 网络结构

EPON组成：OLT （光纤线路终端）

ODN （光分配节点）

ONU （光网络单元）等。

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计[ 案例 ] EPON 网络结构

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计[ 案例 ] EPON 网络结构

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计 （ 1 ） OLT （光纤线路终端）

OLT组成：OLT 是一台交换机或路由器，也是一个多业务提供平台，提供面向无源光网络的光纤接口。

OLT 功能：放在前端机房，负责数据业务的接入。提供多个 1/10/100G 的以太接口；支持WDM 传输；支持 SDH 、 ATM 、 FR 连接。对用户进行带宽分配；网络安全和管理配置。

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计 （ 2 ） ODN （光分配节点）

ODN组成：光纤、光分路器（ OBD ）、光放大器（ EDFA ）、光纤接头（ AF ）等。

ODN 功能：分发下行数据；集中上行数据。

光分路器 (OBD) ：OBD 是无源设备；OBD 分线比为 1 ： 1/2/4/8/16/32 ，可以采用多个OBD 进行级连。

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计 （ 3 ） ONU （光网络单元）

ONU 功能：接收光信号；转换用户帧格式（以太网、电话、 E1 等）；提供 L2/L3 层交换功能。

ONU 一般为带光纤模块的交换机。ONU 一般安装在小区机房或用户室内，主要负责用户端的宽带接入。

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计[ 案例 ] EPON 在城域网中的应用

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计[ 案例 ] EPON 在小区接入中的应用

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计[ 案例 ] EPON承载 CDMA 业务的组网

主讲：易建勋

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10.3 宽带城域接入网设计 [ 案例 ] 园区网络的 EPON改造

主讲：易建勋

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10.4 10.4 无线接入网技术无线接入网技术

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术无线网络是有线网络的补充。无线网络特点：

无需敷设线路建设速度快初期投资小受环境制约不大安装灵活维护方便等。

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术10.4.1 WLAN 无线局域网设计1 ． WLAN 标准

WLAN （无线局域网）采用 IEEE 802.11 系列标准。IEEE 802.11标准采用微蜂窝网络结构微蜂窝网络结构标准推荐采用 ISM （工业、科学、医学）无线网络频段，这个频段在国际上是自由频段。

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术[ 案例 ] 无线网络蜂窝结构

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术2 ． IEEE 802.11 无线局域网基本模型

WLAN 的最小组成单元是 BSS （基本服务集），它包括使用相同协议的无线站点。[P283 图 10-20] IEEE 无线局域网模型

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术ESS （扩展服务区）

由多个 BSS单元，以及连接它们的分布式系统（ DS ）组成。只包含物理层和数据链路层，不包含网络层及以上各层。

DS （分布式系统）

可以是 LAN ，起到连接骨干网络的作用。AP （接入点）

相当于局域网中的集线器。是小型无线基站，负责信号的调制与收发。覆盖半径为 20m ～ 25km 。

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术3 ． WLAN 的拓扑结构（ 1 ）无中心 WLAN 结构

也称为 Ad-HocAd-Hoc 网络网络，它不需要 AP 。由一组有无线网卡的主机组成，主要用于无线主机之间的直接通信。这种网络与局域网不兼容，只能独立使用。特点：稳定性好，容量有限，只适用于个人用户之间互连通信，并且距离必须足够近。

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术（ 2 ）单中心 WLAN 结构由 AP 、无线主机和分布系统组成。AP 用于无线主机与有线网络之间的信号接收、缓存和数据转发。特点：扩容方便；网络稳定性较差。

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术[ 案例 ] 单中心无线网络

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术（ 3 ）多中心 WLAN 结构

多中心结构解决了单点故障问题。但是多中心容易引起 AP 之间的同频干扰问题。在布置 AP时，应当选择支持多信道的 AP ；AP 的信道必须交叉布置，或采用定向天线。

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术[ 案例 ] 多中心无线网络

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术IEEE 802.11 定义了 1414 个信道个信道，每个信道隔信道隔 5MHz5MHz ，，每个信道占每个信道占 22MHz22MHz 的带宽的带宽。多信道同时工作时，两个信道的中心频率间隔不低于 25MHz 。在一个微蜂窝区内，直序扩频技术最多可以提供 3个不重叠的信道同时工作。

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术4 ． WLAN 中主机的漫游图 10-24 WLAN 中移动主机漫游工作原理示意图

移动 IP 技术工作原理：外地移动主机（ MN ）通过外地代理（ FA ），向家乡代理（ HA ）注册，使 HA获得移动主机当前的位置，从而实现漫游。

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术[ 案例 ] 无线网络的漫游

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术[ 案例 ] WLAN 中 AP 的布置

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术[ 案例 ] WLAN 在城域接入网中的应用

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术[ 案例 ] WLAN 在城域接入网中的应用

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术[ 案例 ] 无线

[ 案例 ] 企业无线网络结构

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术10.4.2 LMDS 固定无线网络设计1 ． LMDS 固定无线网络基本特性

LMDS （本地多点分配业务）是一种固定无线宽带网络技术固定无线宽带网络技术，它利用地面基站转发数据，以毫米波向用户提供语音通信、数据传输和会议电视等宽带业务。LMDS 网络蜂窝小区半径为小区半径为 22 ～～ 5km5km 。我国 LMDS 采用 26GHz26GHz频段频段，带宽在带宽在 1GHz1GHz 以上以上。LMDS 不支持移动通信业务。

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术LMDS两个通信点之间不能有建筑物、植物等阻挡。LMDS 信号容易受到天气的影响，雨、雪、雾等都会引起电波的衰减（雨衰）。LMDS 通过多扇区（ 4 ～ 24 ）和相邻扇区交叉极化的方法扩大系统容量。每个小区下行带宽通常为 1GHz ，上行带宽为 300MHz 。

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术2 ． LMDS 无线网络基本结构

LMDS 采用点对多点蜂窝式结构点对多点蜂窝式结构，将通信业务划分为若干个服务区。每个服务区设一个基站，各个基站之间通过高速光纤环路（如 SDH ）与城域骨干网相连。单扇区 LMDS 网络组成：基站系统用户终端站（远端站）

骨干传输网络网络运行中心（ NOC ）

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术[P286 图 10-26] 单扇区 LMDS 网络基本结构

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术[ 案例 ] 小区 LMDS 接入网结构

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术[ 案例 ] 移动网络基站比较

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术[ 案例 ] 无线基站基本组成

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术[ 案例 ] 无线基站天线

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术[ 案例 ] 无线基站设备

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术[ 案例 ] 无线基站设备

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术[ 案例 ] 最牛的基站

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术10.4.3 DBS 卫星通信技术直播卫星（ DBS ）利用同步轨道通信卫星，将数据高速向下广播广播到用户接收天线。DBS 的特点：

通信距离远，费用与距离无关；适用于多业务传输；可为全球用户提供远距离漫游服务。

DBS 系统以前主要用于电视广播业务，随着因特网的普及，一些公司将 DBS 应用于因特网接入。

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术[ 案例 ] 卫星通信网络结构

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术[ 案例 ] 卫星通信网络结构

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术10.4.4 接入网存在的问题1 ． ADSL 接入技术存在的问题（ 1 ）传输距离有限

ADSL 传输距离一般不超过 3km 。（ 2 ）对线路质量要求较高。（ 3 ）安装维护复杂。（ 4 ）传输速率非对称性。（ 5 ）传输速率受到限制。

ADSLADSL 是一种过渡性技术是一种过渡性技术。

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术2 ．以太接入网存在的问题和解决方法（ 1 ）大量用户的接入问题（ 2 ） QoS问题（ 3 ） AAA （认证、授权、计费）问题（ 4 ）安全问题（ 5 ） OAM （操作、管理、维护）问题

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术3 ．其他接入技术存在的问题

光纤接入存在技术复杂、成本高等因素。宽带无线接入还处于试用阶段。HFC 面临双向传输线路和设备的改造。

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术[ 案例 ] 无线移动网络总体结构

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术[ 案例 ] 3G移动网络结构

主讲：易建勋

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10.4 无线接入网技术[ 案例 ] 3G移动网络结构

主讲：易建勋

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课程作业与讨论 讨论：

为什么电话语音采用 64kbit/s 的传输速率。讨论电话城域接入网与 IP 城域接入网的区别。讨论在三网融合中，电信运营商与电视运营的竞争优势。

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