3.2 接入网技术慕课视频播放-计算机网络工程实践-MOOC慕课视频教程-柠檬大学

3.2 接入网技术

接入网的目的是实现用户与用户、用户与Internet、企业与Internet之间的连接。目前接入技术非常多，可以是有线的，也可以是无线的；可以是构建在电信网上的，也可以不构建在电信网的。这里按照介质划分可以分为五类。分别是电话线接入、混合光纤同轴电缆接入、光纤接入、双绞线接入、无线接入等。

下面分别介绍电话线接入、混合光纤同轴电缆接入、光纤接入、双绞线接入、无线接入等五种接入方式。

3.2.1 电话线接入

电话线接入是以原有电话铜线为通讯介质，通过技术改造，采用新设备，挖掘线路潜力，实现新业务，电话线也是一种双绞线。包括：PSTN(公共交换电话网络)接入、ISDN（综合业务数字网）接入、DSL（数字用户环路）接入。

PSTN接入，是利用MODEM（Modulator-Demodulator，调制解调器）通过公用电话交换网（PSTN）拨号连接上网的一种方式。PSTN主要承载模拟电话业务，PSTN在主干传输线上实现了数字化传输，但在接入网络中，用户到局端的电话线仍然采用模拟信号传输。利用MODEM拨号接入的数据传输速率最高为56kbps。

ISDN接入，是将传统模拟电话线进行数字化改造，采用2个B信道（64Kbps）和1个D信道（14Kbps）的基本速率接口，是利用电话线的传输速率达到144kbps，提供端到端的数字化传输。

DSL接入，采用电话线但不占用电话通信的频段，不需要缴纳另外的电话费。DSL有多种接入技术，比如ADSL、RADSL、VDSL、HDSL、SDSL、IDSL、UDSL、MVDSL、G.SHDSL等等。主要分为两种类型，一种对称用户数据线，另一种非对称用户数字线.

对称用户数据线，用于双向通讯速率要求一致的应用情况，比如HDSL（高速数字用户线）、SDSL(单对数字用户线）、G.SHDSL(通用单线对高速数字用户线）等。G.SHDSL是由国际电信联盟（ITU）开发的，华为AR G3路由器支持此项技术，传输距离6公里左右，分为单对2.312Mbps、两对4.624Mbps、4对9.248Mbps三种形式。

非对称用户数字线，用于双向通讯速率要求不一致的应用情况，比如ADSL(非对称数字用户线）、RADSL（自适应非对称数字用户线）、VDSL(甚高速数字用户线）等。ADSL采用一对电话铜线，传输距离5.5公里左右，可以提供高达8Mbps的高速下行速率，1Mbps的上行速率。

由于技术的发展，目前电话线接入主要采用DSL方式接入。对称数字用户线用于双向通讯速率要求一致的应用情况，主要用于企业点对点应用业务，如文件传输、视频会议等。非对称用户数字线比较适合于网络浏览、视频点播等业务，比如家庭上网用户就可以采用非对称用户数据线。对应用户数据线与非对称用户数据线相比，非对称用户数字线的应用广泛的多。国内应用最广泛的电话线接入技术是ADSL。

ADSL工作流程：ADSL使用普通电话线作为传输介质，它的基本工作流程是这样的，经ADSL调制解调器编码后通过电话线传送到电话局后在经过一个信号识别/分配器，如果是语音信号就传到电话交换机上，如果是数字信号就传送到DSLAM（数字用户线复用器）接入Internet。ADSL基本原理如图所示。

ADSL工作原理

3.2.2 双绞线接入

这里所说的双绞线，主要用于组建以太网，采用RJ45接口的8线4对的双绞线。包括5类、5e类、6类等，连接距离一般不超过100米，适合用作局域网中的桌面接入，以及建筑物结构化布线系统中的水平布线子系统。

以太网（Ethernet）指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。可以采用同轴电缆、双绞线、光缆等传输介质。

当下全球企事业用户的90%以上都采用以太网技术，并通过双绞线接入。双绞线包含四对线缆，接头采用8个触点的水晶头。按照标准，双绞线都能在长达100米以内的距离正常运作。但由于它的传输距离比较短，因此双绞线不适合作为连接线路用于连接互联网。

3.2.3 混合光纤同轴电缆接入

混合光纤同轴电缆网（Hybrid Fiber-Coax，HFC）是在有线电视网络（CATV）基础上发展起来的一种宽带网络。HFC网络又称为“Cable MODEM”网，区别于有线电视网。HFC网络是以模拟频分复用技术为基础，综合应用模拟和数字传输技术、光缆、同轴电缆技术、射频技术的宽带接入网络。

如图所示。HFC网络采用光纤到服务区光分配节点（ODU），而在进入用户的最后一公里采用同轴电缆。

混合光纤同轴电缆接入

HFC网络由激光发射器、光缆、光分配节点、同轴电缆、同轴电缆放大器、分支器等组成；用户端系统有分配器、Cable MODEM等组成。

CMTS：用于将网络数据转换成RF信号，提供有网络接口、上下行RF通道。图3-5是典型的CMTS设置。

信号混合器：用于将不同频率的射频信号混合，形成宽带射频信号。

激光发射器：用于将宽带射频信号转换成光信号，将光信号发射至光纤。

光节点：也称光分配节点，用户将光信号转换成电信号，并将电信号放大后传输至同轴电缆网络中。

同轴电缆放大器：负载完成同轴电缆信号放大，并传输至用户家中。

分支器：分支器的输出是不均衡的，主干信号强，支路信号弱，对于有多户人家使用同一路信号，则可以采用分支器、分支器、最后分配器的部署方法。

分配器：将输入信号，平均分成相等的几份，以相同的信号强度输出到各个端口，使端口相互隔离，互补干涉。

电缆调制解调器（Cable Modem，CM），Cable是指有线电视网络线缆，Modem是调制解调器。CM是串接在用户家的有线电视电缆插座和上网设备之间的，通过有线电视网络与之相连的另一端是在有线电视台（称为头端，Head-End）。它把用户要上传的上行数据，在5MHz到65MHz之间频率调制之后向上传送，上行信道带宽一般在200Kbps到2Mbps左右。它把从头端发来的下行数据，在108MHz到862MHz之间频率调制之后下发到用户。下行信道带宽一般在3Mbps到10Mbps之间，最高可达36Mbps。

3.2.4 光纤接入

光纤接入网（Optical Access Network，OAN）也称为“光接入网”，是指用光纤作为主要的传输媒体利用基带数字传输技术使用户设备可以接入计算机网络实现信息传送的网络。引入光纤接入网络的目的是减少铜缆线维护费用，支持新业务，以及改进用户接入网络的性能。

（1）光纤接入网分类

根据接入网室外传输设备是否含有源设备，OAN可以分为无源光网络（PON）和有源光网络（AON），无源光网络采用光分路器分路，有源光网络采用电复用器分路，但ITU更注重PON的发展。

l 有源光网络

有源光网络主要包括：基于PDH的AON，基于SDH的AON，基于MSTP的AON，基于以太网的AON等。有源光网络主要用于采用SDH技术的骨干网；以及采用光纤通信的千兆以太网、万兆以太网等。

l 无源光网络

无源光网络主要包括：APON（ATM PON，异步传输模式无源光网络）、GPON（Gigabit PON 吉比特无源光网络）、EPON（Ethernet PON，以太网无源光网络）、GEPON（Gigabit Ethernet PON，吉比特以太网无源光网络）等。其中APON和GPON是由ITU FSAN（Full Service Access Network，全业务接入网协会）制定的无源光网络标准。EPON和GEPON是由IEEE成立的EFM（Ethernet for the First Mile）研究组制定的无源光网络标准，属于IEEE以太网协议标准范围，即IEEE802.3ah规范。

无源光网络的GPON和GEPON在目前都得到了广泛应用。GPON定位于电信的面向多业务、具备QoS保证的全业务接入。GEOPN兼容目前的以太网技术，是IEEE802.3协议在光纤接入网上的延续。充分继承以太网价格低、技术成熟额优势，具有广泛的市场和良好的兼容性。两者都有各自的技术特点和应用领域，都有典型的应用环境。下面简要介绍基于以太网协议的GEPON技术。

（2）GEPON技术

GEPON技术同GPON一样，采用点到多点的用户网络拓扑结构，利用光纤实现数据、语音、视频的全业务接入。GEPON成为最重要的FTTH（光纤到家）技术。

GEPON主要由中心局的光线路终端（OLT）、光分配网（ODN）、光分路器（Splitter）、光网络终端（ONU）及网元管理系统（EMS）组成，其中OLT和ONU是光接入网络的核心部件。如图所示，GEPON网络采用点到多点拓扑结构，取代点到点结构，大大节省了光纤的用量、管理成本。

GEPON无源光网络

3.3.5 无线接入

无线接入是对有线接入的补充。最常见的应用，比如笔记本电脑无线上网、手机无线上网等。总体来说，无线接入包括计算机网络无线接入技术和电信移动无线接入技术。计算机数据通讯的无线技术包括WPAN，WLAN，WMAN，WWAN技术。电信移动无线接入技术应属于WMAN技术，主要包括3G、4G、5G等技术。

无线通讯技术的应用主要体现在WLAN和WMAN中。WLAN采用IEEE802.11a/b/g/n技术，也称WiFi。WMAN主要采用电信移动通讯技术中3G\4G\5G技术，目前主要是4G技术。

WLAN采用WiFi技术，用于100米范围内的无线组网方案，最主要应用比如家庭网络，另外可以用于主要使用笔记本电脑的小型办公室，以及企事业单位的会议室、图书馆等公共场所。WLAN不适合作为互联网接入方式。

WMAN目前主要采用4G技术，可以用于个人无线手机上网，也可以作为小型企业的互联网接入方式，还可以作为大中型企业网络互联网接入的有线补充，以避免因有线接入中断而无法上网。

3.2 接入网技术资料文件与下载

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计算机网络工程实践课程列表：

1 计算机网络互联基础

2 局域网高级技术

3 城域网与广域网技术

4 内部路由技术

5 外部路由技术

6 路由控制技术

7 出口选路技术

8 网络可靠性技术

9 防火墙技术

10 期末考试

3.2 接入网技术笔记与讨论

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