数字传输系统与宽带接入技术解读

数字传输系统

在早期电话网中，从市话局到用户电话机的用户线是采用最廉价的双绞线电缆的，而长途干线则采用频分复用FDM的模拟传输方式。与模拟通信相比，数字通信无论在传输质量上还是经济上都有明显的优势。

目前，长途干线大都采用时分复用TDM的数字传输方式。PCM传输体制最初是为了在电话局之间的中继线上传送多路的电话

由于历史原因，旧的数字传输系统存在许多缺点，最主要是两个方面：

• 速率标准不统一：如果不对高次群的数字传输速率进行标准化，国际范围的基于光纤高速数据传输就很难实现。
• 通信不是同步传输：在过去相当长的时间，为了节省经费，各国的数字网主要是采用准同步方式。 当数据传输的速率很高时，收发双方的时钟同步就成了很大的问题。

PCM有两个互不兼容的国际标准

北美使用的T1系统，共有24个话路。每个话路的采样脉冲用7bit编码，信令码元用1bit，因此一个话路占用8比特。帧同步是在24路编码之后再加上1比特，这样每帧共有193比特。因为采样频率为8kHz，所以T1一次群的数据率为1.544Mb/s。

欧洲使用的E1系统，每个时分复用帧（其长度T＝125ms）被划分为32个相等的时隙，其编号为CH0～CH31。CH0作为帧同步，CH16用作传送信令。其余30个时隙作为用户使用的话路。每个时隙传送8比特，因此整个32个时隙共有256比特。同样取采样频率为8kHz，所以E1一次群的数据率为2.048Mb/s。

我国采用E1标准。日本的一次群采用T1，但另立一套高次群的标准。

当需要有更高的数据率时，可采用复用的方法。

为了达到数据通信系统的有效、可靠工作，系统必须有一个性能良好的同步系统。

在提出同步数字系列之前。在过去相当长的时间，为了节约经费，各国的数字网主要是采用准同步PDH方式。PDH采用脉冲填充法以补偿因频率不准确而造成的定时误差。当传输速率较低时，发收时钟的细微差异并不会造成严重的影响，但当数据传输速率不断提高，发收时钟的同步就显得十分重要，就成为一个亟待解决的问题。

同步光纤网 SONET

1988年，美国首先提出采用光纤传输的物理层标准，取名为同步光纤网SONET (Synchronous Optical Network)。该标准规定：整个同步网络的各级时钟都来自一个非常精确的主时钟，如铯原子钟，精度优于±1×10-11。并对速率、光纤接口、操作和维护作了规定。

SONET为光纤传输系统定义了同步传输的线路等级结构，第1级同步传送信号STS-1(Synchronous Transport Signal)的传输速率是51.84Mb/s。对光信号则称为第1级光载波OC-1(Optical Carrier)。

​同步数字系列 SDH

ITU-T于1988年以美国标准 SONET为基础，制订出国际标准同步数字系列 SDH 。

一般可认为 SDH 与 SONET 是同义词。其主要区别是：SDH 的基本速率为 155.52 Mb/s，称为第 1 级同步传递模块 STM-1，相当于 SONET 体系中的 OC-3 速率。

SONET/SDH规定

• 标准光信号的波长为1310nm和1550nm。
• 在物理层为宽带接口使用帧结构的传输技术。如SDH的帧结构为块状帧，其基本信号为STM-1，并可用N个STM-1复用组成STM-N。SDH简化了复用和分用技术，需要时可直接接入到低速支路。SDH还采用自愈混合环形网络结构，并与数字交接系统DACS结合使用，提高了通信网的灵活性和可靠性

SONET/SDH标准的意义

• 使不同的数字传输体制在STM-1等级上获得了统一。
• 第一次真正实现了数字传输体制上的世界性标准。
• 已成为公认的新一代理想的传输网体制。
• SDH标准也适合微波和卫星传输体制。

宽带接入技术

由于因特网的应用也越来越广泛，使用因特网的用户也越来越多，当然用户要求因特网的速率也是越高越好。

“宽带”尚无统一定义。通常有三种说法：①接入因特网远大于56kb/s的速率；②接入因特网要大于1Mb/s以上的速率；③美国联邦通信委员会FCC认为只要双向速率之和超过200kb/s的速率。

目前普遍认为指传输速率超过1Mb/s、具备非拨号接入的、24小时连接的网络基础设施及服务

从宽带接入介质而言，宽带接入分为宽带有线接入和宽带无线接入两大类别。

宽带有线接入技术包括

• 基于5/6类线的以太网接入技术
• 基于铜线的xDSL技术
• 基于混合光纤/同轴电缆的接入技术
• 光纤接入技术

基于5/6类线的以太网接入技术

• 以太网已成为普遍使用的网络技术。但是，传统以太网技术不属于接入网的范畴，而是属于用户驻地网领域。
• 基于以太网技术的宽带接入网由局侧设备和用户侧设备组成。局侧设备一般位于小区内，或者位于商业大楼内。用户侧设备一般位于居民楼层内。局侧设备提供与IP骨干网的接口，用户侧设备提供与用户计算机相接的10/100BASE–T接口。局侧设备具有汇聚用户侧设备网管信息和计费功能
• 5类线(CAT5)，带宽100MHz，速率100MB/s，主要用于100BASE-T。超5类线(CAT5e)，带宽155M，主要用于吉比特以太网。6类线(CAT6)，带宽250M，用于架设10吉比特以太网，是未来发展的趋势。
• 基于5/6类线的高速以太网接入技术特别适合中国国情，适于发展FTTZ，再以快速以太网连接到用户的接入方式（用户端速率为10Mb/s或100Mb/s）。

基于铜线的xDSL技术

xDSL技术是利用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务的一种技术。xDSL是各种数字用户线接入技术的统称。其中，DSL是数字用户线的缩写，而字母x作为前缀，用以表示在数字用户线上实现不同的宽带接入方案。

基于混合光纤/同轴电缆接入技术

• 光纤同轴混合HFC接入技术是一种综合应用模拟和数字传输技术、同轴电缆和光缆技术、射频技术等高度分布式的接入网技术。它是电信网和有线电视网相结合的产物，是最先成熟和进入市场的宽带接入技术。
• HFC网除可接收CATV电视信号外，还提供电话、数据和其他宽带交互型业务。
• 传统有线电视网CATV是树形拓扑结构的同轴电缆网络，它采用模拟技术的频分复用对电视节目进行单向传输。而HFC网则需要对CATV 网进行改造。

基于HFC接入技术

• HFC网的优点是有很宽的频带。并且能够利用已经有相当大的覆盖面的有线电视网。将现有的450MHz 单向传输的有线电视网络改造为750 MHz 双向传输的HFC网。
• HFC网的缺点是：①采用树状结构，安全保密性差；②采用双向传输，频率干扰问题不容忽视；③HFC网的上行信道是所有用户共享的，容易出现信道访问的冲突问题。

光纤接入技术

• 光纤接入网是指接入网中的传输媒体为光纤的接入网。光纤接入网可分为两大类：有源光网络AON和无源光网络PON。因PON可靠性高、维护方便、投资较低，多采用PON结构。
• 目前流行PON结构有两种：一种是以太网无源光网络EPON，标准是802.3ah。EPON在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现以太网的接入。优点是与现有以太网兼容性好，且成本低，扩展性强，管理方便。另一种是吉比特无源光网络GPON，标准是ITU-T G.984。它采用通用封装方法，可承载多种业务，并能提供服务质量保证，是一种很有潜力的宽带光纤接入技术。