《卓越工程师教育培养计划配套教材·电气工程系列:NGB接入网技术》力求反映出在三网融合背景下,接入网技术的最新动态及下一代广播电视网(ngb)接入技术的需求和发展。从工程的角度全面介绍了各种宽带接入技术的基本概念、结构、特点、技术原理、相关控制和管理协议及典型应用。全书共分10章,主要内容由4部分组成:接入网背景知识,包括接入网背景、基本体系结构、接入网分类与发展趋势及广电网络接入方式等内容;宽带有线接入技术,包括电话铜线接入、电缆调制解调器接入、以太网接入、光纤接入、hfc双向接入等内容;宽带无线接入技术,包括固定无线接入、无线局域网接入技术等内容以及工程实例。
《卓越工程师教育培养计划配套教材·电气工程系列:NGB接入网技术》旨在使读者全面了解各种接入技术的概念、基本原理,能根据实际接入环境和接入需求,对接入网进行规划。作者在编写本书时注重基本概念、系统结构、技术与标准发展、工程应用特色等多方面。在选材上,力求循序渐进、由浅入深、通俗易懂,使读者能够尽快地理解和掌握接入网技术的基本概念和应用,并引导读者做进一步思考。
《卓越工程师教育培养计划配套教材·电气工程系列:NGB接入网技术》内容系统全面,材料充实丰富,适合作为广电通信网络工程等通信工程类专业本科生及相关专业学生的教材,也适合从事接入网技术开发的工程技术人员作为参考。
2008年12月4日,科技部与国家广电总局正式签署了《国家高性能宽带信息网暨中国下一代广播电视网自主创新合作协议书》,按照协议要求,广电总局开始着手建设下一代广播电视网络(NGB)。 NGB的关键技术之一就是利用有线电视网络进行宽带化、双向化改造,使有线电视网网络超越其他现有网络,成为国家信息基础设施的重要组成部分。这项改造可以发挥有线电视网频宽带、成本低、易普及的优势,使有线数字电视成为进入千家万户的多媒体信息平台,满足社会各界和广大居民的多方面需求,推进三网融合。社会迫切需要掌握NGB接入网技术的人才。我校与国家宽带网络与应用工程技术研究中心校企联合试办广播通信网络工程专业,被列为教育部“卓越工程师教育培养计划”首批试点专业。
接入网技术是广电通信与网络工程专业的一门核心课程。接入网技术的教材虽然很多,但由于目前国内存在众多接入网技术方案,设备产品种类繁多,实现方式存在很大差异,缺乏标准规范,而多数教材并不包含NGB接入网的技术规范,也不能满足卓越工程师培养目标的要求。因此,编写一本既适用于NGB接入网教学,同时又适应本专业卓越工程师培养目标要求的教材显得十分重要。为此,我们联合业内专家及具有丰富大学接入网教学经验和接入网实践知识和能力的教师,合作编写此书,除了系统地介绍接入网技术及其工程设计方法外,还对一些实际的工程实例设计及实现方法进行指导,便于读者边学边实践,加快掌握NGB接入网工程应用的进程。
本书从工程的角度全面介绍了各种宽带接入技术的基本概念、结构、特点、技术原理、相关控制和管理协议及典型应用,并从初学者的角度,以清晰的知识结构为读者提供了大量的工程应用实例,使读者快速上手, 具有较高的参考价值。全书共分10章。第1章从最基本的接入网标准着手,介绍了接入网的体系结构及演进过程,主流接入网技术的特点和应用场合。重点介绍了电信接入方式、IP接入方式和广电接入方式及它们之间的区别。为初学者介绍了学习接入网技术所需要的入门知识。第2章主要介绍了各种主流的电话铜缆接入技术,包括HDSL、ADSL、VDSL技术的特点、系统架构、关键技术、应用实例。每一种接入技术都有其适用范围,xDSL技术利用原有铜缆(电话用户线)这部分宝贵的资源,为xDSL技术提供了巨大的应用空间。第3章从与cable modem 相关的一些技术和业务发展需要入手,介绍了cable modem 的发展背景、工作原理、体系结构和应用。第4章全面介绍EOC接入技术,包括无源EOC技术和各种主流有源EOC技术的发展背景、系统结构、协议模型、技术难点和特点,及在广电网络双向化改造中,针对不同的应用环境,有可能选择的技术方案。第5章主要介绍各种类型的以太网标准,现今以太网对传统以太网的重大改变,以太网物理层技术的发展,MAC帧结构演变过程,以太接入网技术需要解决的关键问题,以太网的新技术与应用等。第6章介绍接入网的另一种主流承载技术——光纤接入网技术,主要介绍了光纤接入中的光无源网络(PON)、ATM无源光网络(APON)、以太网无源光网络(EPON)的拓扑结构、关键技术、功能结构和相关的技术应用等。第7章介绍了光纤同轴电缆混合型接入技术,包括HFC接入网技术的结构特点、国际标准、主要设备和性能指标以及双向化改造技术等。第8章主要介绍了先进的无线接入技术,包括无线接入基础、固定无线接入技术、无线局域网接入技术系统的组成、主要技术、技术标准及应用实例。第9章介绍了接入网网管及其相关技术,主要针对TMN的网管系统架构及关键技术进行介绍,包括基于TMN的开放网络体系结构、TMN的标准接口、接入网网管系统的功能架构、现代网络管理技术和发展方向等。第10章通过一些具体的工程实例,向读者全面介绍了接入网建设方案的工程设计要求、接入网设计规划、NGB网络架构、HFC双向化改造技术、接入设备的组网和典型的应用,为初学者提供了一些接入网应用实践指导,为接入网系统设计工程师介绍了在设计接入网系统时应该考虑的问题。
本书综合了国内外同类教材的特点,力求比较全面地反映出主流技术与最新技术,注重基本概念、系统结构、技术与标准发展、工程应用特色等,所体现出的特点主要在于以下几个方面。
(1) 注重基本概念: 本书从NGB工程的设计者和使用者角度讲述概念,主要叙述NGB接入网技术应用和深入研究所必备的基本概念和方法。
(2) 突出工程应用: 本书内容在编排上力求尽可能地把NGB接入网技术发展的最新成果吸收进来,把产业界的实际应用以工程项目的形式呈现在读者面前。书中介绍了NGB接入网工程实例及实验,同时也介绍了工程的设计思想及硬、软件实现方案,便于读者边学习边实践,加快掌握NGB接入网技术应用的进程。
(3) 内容编排新颖: 本书不是支离破碎地罗列概念和定义,而是注重概念的系统性,使学生能学以致用。使得读者便于从概念层次、技术层次和应用层次上,对NGB接入网工程的设计和实现有一个真正的了解。
本书由邓琛编写第1、2、5、9章,方易圆编写第3、4章,孔勇编写第6、7章,韩华编写第8章,邓琛、方易圆共同编写第10章。全书由邓琛统稿。作者在编写本书的过程中,参阅了大量的国内外参考文献,并得到上海未来宽带技术及应用工程研究中心有限公司技术人员的大力支持,在此表示衷心感谢!
限于作者的水平,错误之处在所难免,恳请读者批评指正。
编者于上海工程技术大学2012年8月
第1章 接入网概述
1.1 接入网概念提出的背景
1.2 接入网的基本架构
1.2.1 接入网的定义与定界
1.2.2 接入网功能结构
1.2.3 电信接入网在电信网中的位置
1.3 ip接入网体系
1.3.1 ip接入网定义
1.3.2 ip接入网参考模型
1.3.3 ip接入网的接入类型
1.3.4 电信接入网体系与 ip接入网体系的比较
1.4 接入网的分类
1.4.1 铜缆接入网
1.4.2 光纤接入网
1.4.3 混合接入网
1.4.4 无线接入网
1.5 接入网的发展趋势
1.6 ngb接入网概述
1.6.1 什么是ngb
.1.6.2 广电网络接入方式
1.7 本章小结
思考与练习
第2章 电话铜缆接入技术
2.1 xdsl技术的形成和发展
2.2 高速率数字用户环路( hdsl)接入技术
2.2.1 hdsl系统的基本构成
2.2.2 hdsl的关键技术
2.2.3 hdsl的传输标准和性能指标
2.2.4 hdsl的应用特点
2.3 第二代高速率数字用户线( hdsl2)接入技术
2.3.1 hdsl2的设计目标
2.3.2 hdsl2的线路编码
2.3.3 hdsl2收发器功能模块
2.3.4 hdsl2中的 fdm和回波抵消
2.4 非对称数字用户线( adsl)接入技术
2.4.1 adsl的技术特点
2.4.2 adsl的技术标准
2.4.3 adsl的系统参考模型
2.4.4 adsl收发信机原理
2.4.5 影响 adsl性能的主要因素
2.4.6 传输带宽
2.4.7 adsl承载信道
2.4.8 adsl的调制技术
2.4.9 adsl发射模块和接收模块
2.4.1 0 adsl帧结构
2.4.1 1 adsl应用与发展
2.5 甚高速率数字用户线( vdsl)接入技术
2.5.1 vdsl的体系结构和传输模式
2.5.2 vdsl相关技术
2.5.3 vdsl技术面临的问题
2.5.4 vdsl的应用
2.6 本章小结
思考与练习
第3章 电缆调制解调器接入技术
3.1 cable modem的发展背景与技术特点
3.1.1 cable modem与 adsl modem的比较
3.1.2 hfc网络对cable modem的要求
3.1.3 影响cable modem运行的因素
3.2 cable modem的系统结构和工作原理
3.2.1 系统结构
3.2.2 工作原理
3.3 cable modem的体系结构
3.3.1 基于ieee 802的cable modem
3.3.2 基于docsis的cable modem
3.4 cable modem的应用
3.4.1 系统的基本构成
3.4.2 信号的下行及上行通路
3.4.3 用户接入方式
3.5 本章小结
思考与练习
第4章 eoc接入技术
4.1 概述
4.2 无源eoc技术
4.2.1 无源基带传输eoc的特点
4.2.2 使用无源eoc的技术难点
4.3 有源eoc技术
4.3.1 home plug av技术
4.3.2 hinoc技术
4.3.3 moca技术
4.3.4 hpna技术
4.3.5 wifi降频技术
4.4 几种eoc技术参数对比
4.5 本章小结
思考与练习
第5章 以太网接入技术
5.1 概述
5.2 以太网的技术发展
5.2.1 以太网的诞生
5.2.2 以太网标准的演进
5.2.3 以太网的分类
5.2.4 以太网技术的发展
5.3 以太网的物理层
5.3.1 物理层模型
5.3.2 铜缆接口
5.4 以太网的mac层
5.4.1 共享信道上的mac协议
5.4.2 csma/cd协议概要
5.4.3 全双工以太网与mac协议
5.4.4 以太网帧格式
5.5 以太网接入技术
5.5.1 802.3 ah 以太接入网
5.5.2 以太网接入的相关技术
5.6 基于以太网技术的宽带接入网的应用
5.7 本章小结
思考与练习
第6章 光纤接入网技术
6.1 概述
6.2 无源光网络接入技术
6.2.1 pon拓扑结构
6.2.2 pon关键技术
6.2.3 pon功能结构
6.2.4 pon技术应用
6.3 异步传输模式无源光网络接入技术
6.3.1 apon的系统结构及工作原理
6.3.2 apon的帧结构
6.3.3 apon的关键技术
6.4 以太网无源光网络接入技术
6.4.1 epon的系统结构及工作原理
6.4.2 epon的帧结构
6.4.3 epon的关键技术
6.4.4 基于 epon的接入网应用
6.5 本章小结
思考与练习
第7章 光纤同轴电缆混合型接入技术
7.1 概述
7.2 特点
7.3 hfc 用户接入网的结构
7.4 hfc网络双向信道的安排
7.5 数据信号调制方法
7.6 hfc网络的国际标准
7.6.1 docsis的通信协议模型
7.6.2 docsis标准的主要内容
7.6.3 docsis标准的版本
7.7 hfc网络光纤传输设备
7.8 hfc的关键技术
7.8.1 hfc上行通道的噪声特性
7.8.2 hfc上行通道的增益平衡
7.8.3 数字压缩技术
7.8.4 hfc的服务质量
7.9 hfc网络管理
7.9.1 hfc网络管理的背景
7.9.2 hfc网络管理的目标
7.9.3 hfc网络管理的内容
7.10 基于hfc 接入网的应用
7.10.1 基于cmts和cable modem的接入方式
7.10.2 基于 epon+eoc接入方式
7.11 本章小结
思考与练习
第8章 无线接入技术
8.1 概述
8.2 无线接入基础
8.2.1 无线接入网基本结构
8.2.2 无线接入信道的频谱分配
8.2.3 扩频通信技术
8.3 固定无线接入技术
8.3.1 lmds的概念
8.3.2 lmds系统的组成
8.3.3 lmds系统的主要技术
8.3.4 由lmds构成的无线综合业务网
8.3.5 lmds系统的特点
8.4 无线局域网接入技术
8.4.1 无线局域网网络结构
8.4.2 ieee 802.1 1协议
8.4.3 蓝牙技术
8.5 本章小结
思考与练习
第9章 接入网网管技术
9.1 概述
9.1.1 tmn的产生背景
9.1.2 tmn简介
9.1.3 tmn的管理业务和管理功能
9.1.4 tmn的相关标准
9.1.5 tmn的基本目标和能力
9.1.6 tmn的应用领域
9.2 tmn体系结构
9.2.1 tmn物理结构
9.2.2 tmn功能体系结构
9.2.3 tmn信息体系结构
9.2.4 tmn逻辑分层结构(lla)
9.3 tmn标准接口
9.3.1 q接口
9.3.2 其他接口
9.4 接入网网管技术
9.4.1 接入网网管系统简介
9.4.2 接入网网管系统的功能结构
9.4.3 接入网网管系统的网络管理协议
9.5 现代网络管理技术的发展方向
9.6 应用举例
9.7 本章小结
思考与练习
第10章 工程实例
10.1 网络建设中工程设计要求和接入规范
10.1.1 工程设计要求
10.1.2 接入规划
10.2 hfc网络的 epon应用
10.2.1 epon设计参考
10.2.2 典型应用
10.3 hfc双向接入网ngb改造工程实例
10.3.1 设计原则
10.3.2 ngb网络结构
10.3.3 epon+eoc的接入网建设方案
10.4 ××示范区接入网设计方案
10.4.1 分前端机房接入层设备设计
10.4.2 小区接入分配网建设
10.5 网络管理系统实例
10.6 本章小结
参考文献