计算机网络（二）_am计算机网络

计算机网络一

1 物理层

1.1 物理层的基本概念

  物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。物理层的作用是要尽可能地屏蔽掉传输媒体和通信手段的差异，使物理层上面的数据链路层感觉不到这些差异，这样就可使数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务，而不必考虑网络具体的传输媒体和通信手段是什么。用于物理层的协议也常称为物理层规程。
  物理层的主要任务是确定与传输媒体的接口有关的一些特性，即：
  (1) 机械特性 指明接口所用接线器的形状和尺寸，引脚数目和排列，固定和锁定装置，等等。平时常见的各种规格的接插件都有严格的标准化的规定。
  (2) 电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
  (3) 功能特性 指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
  (4) 过程特性 指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
  数据在计算机中多采用并行传输方式。但数据在通信线路（传输媒体）上的传输方式一般都是串行传输，即逐个比特按照时间顺序传输。因此物理层还要完成传输方式的转换。
  具体的物理层协议种类较多。这是因为物理连接的方式很多（例如，可以是点对点的，也可以采用多点连接或广播连接），而传输媒体的种类也非常之多（如架空明线、双绞线、对称电缆、同轴电缆、光缆，以及各种波段的无线信道等)。

1.2 数据通信的基础知识

1.2.1 数据通信系统的模型

  一个数据通信系统可划分为三大部分，即源系统（或发送端、发送方）、传输系统（或传输网络）和目的系统（或接收端、接收方）。如下图：

  源系统一般包括以下两个部分：
  (1) 源点：源点设备产生要传输的数据，例如，从PC的键盘输入汉字，PC产生输出的数字比特流。源点又称为源站，或信源。
  (2) 发送器：通常，源点生成的数字比特流要通过发送器编码后才能够在传输系统中进行传输。典型的发送器就是调制器。现在很多PC使用内置的调制解调器（包含调制器和解调器），用户在PC外面看不见调制解调器。
  目的系统一般也包括以下两个部分：
  (1) 接收器：接收传输系统传送过来的信号，并把它转换为能够被目的设备处理的信息。典型的接收器就是解调器，它把来自传输线路上的模拟信号进行解调，提取出在发送端置入的消息，还原出发送端产生的数字比特流。
  (2) 终点：终点设备从接收器获取传送来的数字比特流，然后把信息输出（例如，把汉字在PC屏幕上显示出来）。终点又称为目的站，或信宿。

1.2.1.1 常用术语

  通信的目的是传送消息。如话音、文字、图像、视频等都是消息。数据是运送消息的实体，这种信息的表示可用计算机处理或产生，信号则是数据的电气或电磁的表现。
  根据信号中代表消息的参数的取值方式不同，信号可分为两大类：
  （1）模拟信号：代表消息的参数的取值是连续的。用户家中的调制解调器到电话端局之间的用户线上传送的就是模拟信号。
  （2）数字信号：代表消息的参数的取值是离散的。用户家中的PC到调制解调器之间，或在电话网中继线上传送的就是数字信号。在使用时间域的波形表示数字信号时，则代表不同离散数值的基本波形就称为码元。在使用二进制编码时，只有两种不同的码元，一种代表0状态而另一种代表1状态。

1.2.2 信道

  信道一般都是用来表示向某一个方向传送信息的媒介。因此，一条通信电路往往包含一条发送信道和一条接收信道。

1.2.2.1 信道基本概念

  从通信的双方信息交互的方式来看，可以有以下三种基本方式：
  (1) 单向通信又称为单工通信，即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。无线电广播或有线电广播以及电视广播就属于这种类型。
  (2) 双向交替通信 又称为半双工通信，即通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也就不能同时接收）。这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间后再反过来。
  (3) 双向同时通信 又称为全双工通信，即通信的双方可以同时发送和接收信息。
  单向通信只需要一条信道，而双向交替通信或双向同时通信则都需要两条信道（每个方向各一条）。显然，双向同时通信的传输效率最高。

1.2.2.2 基带信号

  来自信源的信号常称为基带信号（即基本频带信号）。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。为了解决这一问题，就必须对基带信号进行调制。

1.2.2.3 基带信号调制分类

1.2.2.3.1 分类一

  对基带信号的波形进行变换，使它能够与信道特性相适应。变换后的信号仍然是基带信号。这类调制称为基带调制。由于这种基带调制是把数字信号转换为另一种形式的数字信号，因此大家更愿意把这种过程称为编码。
  常用编码方式:
  ● 不归零制：正电平代表1，负电平代表0。
  ● 归零制：正脉冲代表1，负脉冲代表0。
  ● 曼彻斯特编码：位周期中心的向上跳变代表0，位周期中心的向下跳变代表1。但也可反过来定义。
  ● 差分曼彻斯特编码：在每一位的中心处始终都有跳变。位开始边界有跳变代表0，而位开始边界没有跳变代表1。

  从信号波形中可以看出，曼彻斯特编码产生的信号频率比不归零制高。从自同步能力来看，不归零制不能从信号波形本身中提取信号时钟频率（这叫做没有自同步能力），而曼彻斯特编码具有自同步能力。

1.2.2.3.2 分类二

  使用载波进行调制，把基带信号的频率范围搬移到较高的频段，并转换为模拟信号，这样就能够更好地在模拟信道中传输。经过载波调制后的信号称为带通信号（即仅在一段频率范围内能够通过信道），而使用载波的调制称为带通调制。
  基本的带通调制方法:
  ● 调幅(AM)，即载波的振幅随基带数字信号而变化。例如，0或1分别对应于无载波或有载波输出。
  ● 调频(FM)，即载波的频率随基带数字信号而变化。例如，0或1分别对应于频率f1或f2。
  ● 调相(PM)，即载波的初始相位随基带数字信号而变化。例如，0或1分别对应于相位0度或180度。

  为了达到更高的信息传输速率，必须采用技术上更为复杂的多元制的振幅相位混合调制方法。例如，正交振幅调制QAM。

1.2.2.4 信道的极限容量

  数字通信的优点就是：在接收端只要我们能从失真的波形识别出原来的信号，那么这种失真对通信质量就没有影响。码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，或噪声干扰越大，或传输媒体质量越差，在接收端的波形的失真就越严重。
  从概念上讲，限制码元在信道上的传输速率的因素有以下两个。
  (1) 信道能够通过的频率范围
  具体的信道所能通过的频率范围总是有限的。信号中的许多高频分量往往不能通过信道。如果信号中的高频分量在传输时受到衰减，那么在接收端收到的波形前沿和后沿就变得不那么陡峭了，每一个码元所占的时间界限也不再是很明确的，而是前后都拖了“尾巴”。这样，在接收端收到的信号波形就失去了码元之间的清晰界限。这种现象叫做码间串扰。严重的码间串扰使得本来分得很清楚的一串码元变得模糊而无法识别。
  在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。如果信道的频带越宽，也就是能够通过的信号高频分量越多，那么就可以用更高的速率传送码元而不出现码间串扰。
  (2) 信噪比
  根据香农公式，信道的带宽或信道中的信噪比越大，信息的极限传输速率就越高。
  (3) 可以用编码的方法让每一个码元携带更多比特的信息量

1.3 物理层下面的传输媒体

  传输媒体也称为传输介质或传输媒介，它就是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路。传输媒体可分为两大类，即导引型传输媒体和非导引型传输媒体。在导引型传输媒体中，电磁波被导引沿着固体媒体（铜线或光纤）传播；而非导引型传输媒体就是指自由空间，在非导引型传输媒体中电磁波的传输常称为无线传输。

1.3.1 导引型传输媒体

1.3.1.1 双绞线

  把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则的方法绞合(twist)起来就构成了双绞线。绞合可减少对相邻导线的电磁干扰。几乎所有的电话都用双绞线连接到电话交换机。这段从用户电话机到交换机的双绞线称为用户线或用户环路。通常将一定数量的这种双绞线捆成电缆，在其外面包上护套。为了提高双绞线的抗电磁干扰的能力，可以在双绞线的外面再加上一层用金属丝编织成的屏蔽层。这就是屏蔽双绞线，简称为STP。如下图

  双绞线的通信距离一般为几到十几公里，距离太长时，对于模拟信号来说，需要加放大器以便将衰减了的信号放大到合适的数值。对于数字信号来说，需要加上中继器以便将失真了的数字信号进行整形。
  导线越粗，其通信距离就越远，但导线的价格也越高。在数字传输时，若传输速率为每秒几个兆比特，则传输距离可达几公里。
  根据绞合度的情况，双绞线规定了5个类别，绞合度越密集，抗干扰能力越强，从而会提高线路的传输速率。无论是哪种类别的双绞线，衰减都随频率的升高而增大。使用更粗的导线可以降低衰减，但却增加了导线的价格和重量。信号应当有足够大的振幅，以便在噪声干扰下能够在接收端正确地被检测出来。双绞线的最高速率还与数字信号的编码方法有很大的关系。

常用的绞合线的类别、带宽和典型应用：

1.3.1.2 同轴电缆

  同轴电缆由内导体铜质芯线（单股实心线或多股绞合线）、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层（也可以是单股的）以及保护塑料外层所组成。如下图，由于外导体屏蔽层的作用，同轴电缆具有很好的抗干扰特性，被广泛用于传输较高速率的数据。同轴电缆在发展中基本都被双绞线替换掉了。

1.3.1.3 光缆

  光纤通信就是利用光导纤维（以下简称为光纤）传递光脉冲来进行通信。有光脉冲相当于1，而没有光脉冲相当于0。由于可见光的频率非常高，约为108MHz的量级，因此一个光纤通信系统的传输带宽远远大于目前其他各种传输媒体的带宽。
  光纤是光纤通信的传输媒体。在发送端有光源，可以采用发光二极管或半导体激光器，它们在电脉冲的作用下能产生出光脉冲。在接收端利用光电二极管做成光检测器，在检测到光脉冲时可还原出电脉冲。
  光纤通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝，主要由纤芯和包层构成双层通信圆柱体。纤芯很细，其直径只有8至100 μm（$1\mu m=10^{-6}m$ ）。光波正是通过纤芯进行传导的。包层较纤芯有较低的折射率。当光线从高折射率的媒体射向低折射率的媒体时，其折射角将大于入射角。因此，如果入射角足够大，就会出现全反射，即光线碰到包层时就会折射回纤芯。这个过程不断重复，光也就沿着光纤传输下去。
  存在多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输。这种光纤就称为多模光纤。光脉冲在多模光纤中传输时会逐渐展宽，造成失真。因此多模光纤只适合于近距离传输。
  若光纤的直径减小到只有一个光的波长，则光纤就像一根波导那样，它可使光线一直向前传播，而不会产生多次反射。这样的光纤称为单模光纤。单模光纤的纤芯很细，其直径只有几个微米，制造起来成本较高。同时单模光纤的光源要使用昂贵的半导体激光器，而不能使用较便宜的发光二极管。但单模光纤的衰耗较小，在100Gb/s的高速率下可传输100公里而不必采用中继器。
  由于光纤非常细，连包层一起的直径也不到0.2mm。因此必须将光纤做成很结实的光缆。一根光缆少则只有一根光纤，多则可包括数十至数百根光纤，再加上加强芯和填充物就可以大大提高其机械强度。必要时还可放入远供电源线。最后加上包带层和外护套，就可以使抗拉强度达到几公斤，完全可以满足工程施工的强度要求。下图为四芯光缆剖面的示意图。

  光纤不仅具有通信容量非常大的优点，而且还具有其他的一些特点：
  (1) 传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济。
  (2) 抗雷电和电磁干扰性能好。这在有大电流脉冲干扰的环境下尤为重要。
  (3) 无串音干扰，保密性好，也不易被窃听或截取数据。
  (4) 体积小，重量轻。这在现有电缆管道已拥塞不堪的情况下特别有利。例如，1km长的1000对双绞线电缆约重8000kg，而同样长度但容量大得多的一对两芯光缆仅重100kg。但要把两根光纤精确地连接起来，需要使用专用设备。

1.3.2 非导引型传输媒体

1.3.2.1 短波通信

  短波通信（即高频通信）主要是靠电离层的反射。但电离层的不稳定所产生的衰落现象和电离层反射所产生的多径效应，使得短波信道的通信质量较差。

1.3.2.2 微波通信

  无线电微波通信在数据通信中占有重要地位。微波的频率范围为300MHz～300GHz （波长1 m～10cm），但主要是使用2～40GHz的频率范围。微波在空间主要是直线传播。由于微波会穿透电离层而进入宇宙空间，因此它不像短波那样可以经电离层反射传播到地面上很远的地方。传统的微波通信主要有两种方式：即地面微波接力通信和卫星通信。
  为实现远距离通信必须在一条微波通信信道的两个终端之间建立若干个中继站。中继站把前一站送来的信号经过放大后再发送到下一站，故称为“接力”。

1.3.2.2.1 微波通信的特点

  (1) 微波波段频率很高，其频段范围也很宽，因此其通信信道的容量很大。
  (2) 因为工业干扰和天电干扰的主要频谱成分比微波频率低得多，对微波通信的危害比对短波和米波（即甚高频）通信小得多，因而微波传输质量较高。
  (3) 与相同容量和长度的电缆载波通信比较，微波接力通信建设投资少，见效快，易于跨越山区、江河。

1.3.2.2.2 微波通信缺点

  (1) 相邻站之间必须直视（常称为视距LOS），不能有障碍物。有时一个天线发射出的信号也会分成几条略有差别的路径到达接收天线，因而造成失真。
  (2) 微波的传播有时也会受到恶劣气候的影响。
  (3) 与电缆通信系统比较，微波通信的隐蔽性和保密性较差。
  (4) 对大量中继站的使用和维护要耗费较多的人力和物力。

1.4 信道复用技术

  复用是通信技术中的基本概念。在计算机网络中的信道广泛地使用各种复用技术。
  如下图，表示A1，B1和C1分别使用一个单独的信道和A2，B2和C2进行通信，总共需要三个信道。但如果在发送端使用一个复用器，就可以让大家合起来使用一个共享信道进行通信。在接收端再使用分用器，把合起来传输的信息分别送到相应的终点。当然，复用要付出一定代价（共享信道由于带宽较大因而费用也较高，再加上复用器和分用器）。但如果复用的信道数量较大，那么在经济上还是合算的。
  在进行通信时，复用器总是和分用器成对地使用。在复用器和分用器之间是用户共享的高速信道。分用器的作用正好和复用器的作用相反，它把高速信道传送过来的数据进行分用，分别送交到相应的用户。

1.4.1 频分复用FDM

  频分复用的特点如下图所示。用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。
  在使用频分复用时，若每一个用户占用的带宽不变，则当复用的用户数增加时，复用后的信道的总带宽就跟着变宽。

1.4.2 时分复用TDM

  时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM帧）。每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙。如下图，每一个用户所占用的时隙是周期性地出现（其周期就是TDM帧的长度）。因此TDM信号也称为等时信号。可以看出，时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。
  在使用时分复用时，每一个时分复用帧的长度是不变的，始终是125 μs。
  时分复用的信道利用率不高，因为各个用户分配到的时隙宽度是一样的，但是各个用户的繁忙程度是不同的。

1.4.3 统计时分复用STDM

  统计时分复用STDM是一种改进的时分复用，它能明显地提高信道的利用率。集中器常使用这种统计时分复用。如下图是统计时分复用的原理图。一个使用统计时分复用的集中器连接4个低速用户，然后将它们的数据集中起来通过高速线路发送到一个远地计算机。

  统计时分复用使用STDM帧来传送复用的数据。但每一个STDM帧中的时隙数小于连接在集中器上的用户数。各用户有了数据就随时发往集中器的输入缓存，然后集中器按顺序依次扫描输入缓存，把缓存中的输入数据放入STDM帧中。对没有数据的缓存就跳过去。当一个帧的数据放满了，就发送出去。可见，STDM帧不是固定分配时隙，而是按需动态地分配时隙。因此统计时分复用可以提高线路的利用率。
  在输出线路上，某一个用户所占用的时隙并不是周期性地出现。因此统计时分复用又称为异步时分复用，而普通的时分复用称为同步时分复用。这里应注意的是，虽然统计时分复用的输出线路上的数据率小于各输入线路数据率的总和，但从平均的角度来看，这二者是平衡的。假定所有的用户都不间断地向集中器发送数据，那么集中器肯定无法应付，它内部设置的缓存都将溢出。所以集中器能够正常工作的前提是假定各用户都是间歇地工作。
  由于STDM帧中的时隙并不是固定地分配给某个用户，因此在每个时隙中还必须有用户的地址信息，这是统计时分复用必须要有的和不可避免的一些开销。
  使用统计时分复用的集中器也叫做智能复用器，它能提供对整个报文的存储转发能力（但大多数复用器一次只能存储一个字符或一个比特），通过排队方式使各用户更合理地共享信道。此外，许多集中器还可能具有路由选择、数据压缩、前向纠错等功能。

1.4.4 波分复用

  波分复用WDM就是光的频分复用。最初人们只能在一根光纤上复用两路光载波信号。这种复用方式称为波分复用WDM。随着技术的发展，在一根光纤上复用的光载波信号的路数越来越多。现在已能做到在一根光纤上复用几十路或更多路数的光载波信号。于是就使用了密集波分复用DWDM这一名词。如下图是波分复用的概念

  光信号传输了一段距离后就会衰减，因此对衰减了的光信号必须进行放大才能继续传输。掺铒光纤放大器EDFA可以直接对光信号进行放大。

1.4.5 码分复用

  码分复用CDM是另一种共享信道的方法。实际上，人们更常用的名词是码分多址CDMA。每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信。由于各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此各用户之间不会造成干扰。码分复用有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声。在无线局域网中。采用CDMA可提高通信的话音质量和数据传输的可靠性，减少干扰对通信的影响，增大通信系统的容量（是使用GSM的4～5倍），降低手机的平均发射功率等等。
工作原理：
  在CDMA中，每一个比特时间再划分为 m个短的间隔，称为码片。
  使用CDMA的每一个站被指派一个唯一的mbit码片序列。一个站如果要发送比特1，则发送它自己的mbit码片序列。如果要发送比特0，则发送该码片序列的二进制反码。
  设m为8，现在有个S站的码片序列为00011011，当S发送比特1时，它就发送序列00011011，而当S发送比特0时，就发送11100100。为了方便，我们按惯例将码片中的0写为-1，将1写为+1。因此S站的码片序列是(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1)。现假定S站要发送信息的数据率为b b/s。由于每一个比特要转换成m个比特的码片，因此S站实际上发送的数据率提高到mb b/s，同时S站所占用的频带宽度也提高到原来数值的m倍。这种通信方式是扩频通信中的一种。扩频通信通常有两大类。一种是直接序列扩频DSSS，如上面讲的使用码片序列就是这一类。另一种是跳频扩频FHSS。
  CDMA系统的一个重要特点就是给每一个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互相正交（两个向量如果正交，那么他们的向量内积为0）。在实用的系统中是使用伪随机码序列。
  另外一点也很重要，即任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1。一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是 -1。
  发送方要么发送本站的码片序列即1、要么发送本站码片序列的反码（0）、要么什么数据都不发送。
  接收方必须知道所有发送方的码片序列，接收方接收到未知方的码片序列然后和所有发送方的码片序列求内积，所有其他站的信号都被过滤掉（其内积的相关项都是0），只剩下具体发送方的信号，当内积的结果是1是，则发送的是具体发送方的码片序列，当内积结果是-1时，则发送的是具体发送方的码片序列反码。当内积的结果是0的话，则没有接收到信息。

1.5 宽带接入技术

  下面的内容只限于有限宽带技术。

1.5.1 ADSL技术

1.5.1.1 ADSL基本概念

  非对称数字用户线ADSL技术是用数字技术对以前的电话用户线进行改造，使它能够承载宽带数字业务。由于用户在上网时主要是从因特网下载各种文档，而向因特网发送的信息量一般都不太大，因此ADSL的下行（从ISP到用户）带宽都远远大于上行（从用户到ISP）带宽。“非对称”这个名词就是这样得出的。

1.5.1.2 ADSL特点

  1. ADSL的传输距离取决于数据率和用户线的线径（用户线越细，信号传输时的衰减就越大）。
  2. ADSL最大的好处就是可以利用现有电话网中的用户线，不需要重新布线。

1.5.1.3 ADSL调制解调器

  ADSL在用户线（铜线）的两端各安装一个ADSL调制解调器。这种调制解调器的实现方案有许多种。我国目前采用的方案是离散多音调DMT调制技术。这里的“多音调”就是“多载波”或“多子信道”的意思。DMT调制技术采用频分复用的方法，把40kHz以上一直到1.1MHz的高端频谱划分为许多的子信道，其中25个子信道用于上行信道，而249个子信道用于下行信道。并使用不同的载波（即不同的音调）进行数字调制。这种做法相当于在一对用户线上使用许多小的调制解调器并行地传送数据。由于用户线的具体条件往往相差很大（距离、线径、受到相邻用户线的干扰程度等都不同），因此ADSL采用自适应调制技术使用户线能够传送尽可能高的数据率。当ADSL启动时，用户线两端的ADSL调制解调器就测试可用的频率、各子信道受到的干扰情况，以及在每一个频率上测试信号的传输质量。这样就使ADSL能够选择合适的调制方案以获得尽可能高的数据率。可见ADSL不能保证固定的数据率。如下图是离散多音调调制技术的频谱分布。

  ADSL调制解调器有两个插口。较大的一个是RJ-45插口，用来和PC相连。较小的是RJ-11插口，用来和电话分离器相连。电话分离器则更小巧，用户只需要用三个带有RJ-11插头的连线就可以连接好，使用起来非常方便。

  ADSL是借助于在用户线两端安装的ADSL调制解调器（即ATU-R和ATU-C）对数字信号进行了调制，使得调制后的数字信号的频谱适合在原来的用户线上传输。原来的用户线加上两端的调制解调器就变成了可以传送数字信号的数字用户线DSL。

1.5.1.3 ADSL接入网组成

  基于ADSL的接入网由以下三大部分组成：数字用户线接入复用器DSLAM、用户线和用户家中的一些设施。数字用户线接入复用器包括许多ADSL调制解调器。ADSL调制解调器又称为接入端接单元ATU。由于ADSL调制解调器必须成对使用，因此把在电话端局（或远端站）和用户家中所用的ADSL调制解调器分别记为ATU-C（C代表端局）和ATU-R（R代表远端）。用户电话通过电话分离器和ATU-R连在一起，经用户线到端局，并再次经过一个电话分离器把电话连到本地电话交换机。电话分离器是无源的，它利用低通滤波器将电话信号与数字信号分开。将电话分离器做成无源的是为了在停电时不影响传统电话的使用。一个DSLAM可支持多达500～1000个用户。若按每户6Mb/s计算，则具有1000个端口的DSLAM（这就需要用1000个ATU-C）应有高达6Gb/s的转发能力。因ATU-C要使用数字信号处理技术，因此DSLAM的价格较高。

1.5.1.4 第二代ADSL

  第二代ADSL改进的地方主要是：
  (1) 通过提高调制效率得到了更高的数据率。例如，ADSL2要求至少应支持下行8Mb/s、上行800kb/s的速率。而ADSL2+则将频谱范围从1.1MHz扩展至2.2MHz（相应的子信道数目也增多了），下行速率可达16Mb/s（最大传输速率可以达到25Mb/s），而上行速率可达800kb/s。
  (2) 采用了无缝速率自适应技术SRA (Seamless Rate Adaptation)，可在运营中不中断通信和不产生误码的情况下，根据线路的实时状况，自适应地调整数据率。
  (3) 改善了线路质量评测和故障定位功能，这对提高网络的运行维护水平具有非常重要的意义。

1.5.1.5 ADSL其他场景

  1. 对称DSL，即SDSL，它把带宽平均分配到下行和上行两个方向，很适合于企业使用，每个方向的速度分别为384kb/s或1.5Mb/s，距离分别为5.5km或3km。
  2. 使用一对线或两对线的对称DSL叫做HDSL，是用来取代T1线路的高速数字用户线，数据速率可达768kb/s或1.5Mb/s，距离为2.7～3.6km。
  3. 用于短距离传送（300～1 800 m）的VDSL，即甚高速数字用户线，下行速率达50～55Mb/s，上行速率是1.5～2.5Mb/s。

1.5.2 光纤同轴混合网（HFC网）

1.5.2.1 概念

  光纤同轴混合网是在目前覆盖面很广的有线电视网的基础上开发的一种居民宽带接入网，除可传送电视节目外，还能提供电话、数据和其他宽带交互型业务。

1.5.2.2 特点

  1. 为了提高传输的可靠性和电视信号的质量，HFC网把原有线电视网中的同轴电缆主干部分改换为光纤。
  2. 光纤结点与头端的典型距离为25km，而从光纤结点到其用户的距离则不超过2～3km。
  3. 原来的有线电视网的最高传输频率是450MHz，并且仅用于电视信号的下行传输。但现在的HFC网具有双向传输功能，而且扩展了传输频带。

1.5.2.3 电缆调制解调器

  要使现有的模拟电视机能够接收数字电视信号，需要把一个叫做机顶盒的设备连接在同轴电缆和用户的电视机之间。但为了使用户能够利用HFC网接入到因特网，以及在上行信道中传送交互数字电视所需的一些信息，我们还需要增加一个为HFC网使用的调制解调器，它又称为电缆调制解调器。电缆调制解调器可以做成一个单独的设备（类似于ADSL的调制解调器），也可以做成内置式的，安装在电视机的机顶盒里面。用户只要把自己的PC连接到电缆调制解调器，就可方便地上网了。
  电缆调制解调器不需要成对使用，而只需安装在用户端。电缆调制解调器比ADSL使用的调制解调器复杂得多，因为它必须解决共享信道中可能出现的冲突问题。在使用ADSL调制解调器时，用户PC所连接的电话用户线是该用户专用的，因此在用户线上所能达到的最高数据率是确定的，与其他ADSL用户是否在上网无关。但在使用HFC的电缆调制解调器时，在同轴电缆这一段用户所享用的最高数据率是不确定的，因为某个用户所能享用的数据率大小取决于这段电缆上现在有多少个用户正在传送数据。有线电视运营商往往宣传通过电缆调制解调器上网可以达到比ADSL更高的数据率（例如达到10Mb/s甚至30Mb/s），但这只有在很少几个用户上网时才可能会是这样的。然而，若出现大量用户（例如几百个）同时上网，那么每个用户实际的上网速率可能会低到难以忍受的程度。

1.5.3 FTTx技术

1.5.3.1 概念

  FTTx称为多种宽带光纤接入方式，这里字母x可代表不同的光纤接入地点。，实际上x就是把光电转换的地方，现在已有很多种不同的FTTx。除了光纤到户FTTH外，还有光纤到路边FTTC，光纤到小区FTTZ，光纤到大楼FTTB，光纤到楼层FTTF，光纤到办公室FTTO，光纤到桌面FTTD等等。

1.5.3.2 光配线网ODN

  我们知道，一个家庭用户远远用不了一根光纤的通信容量。为了有效地利用光纤资源，在光纤干线和广大用户之间，还需要铺设一段中间的转换装置即光配线网ODN，使得数十个家庭用户能够共享一根光线干线。无源表明在光配线网中无须配备电源，因此基本上不用维护，其长期运营成本和管理成本都很低。无源的光配线网常称为无源光网络PON。

1.5.3.3 无源光网络PON分类

  1. 以太网无源光网络EPON，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。EPON的优点是：与现有以太网的兼容性好，并且成本低，扩展性强，管理方便。
  2. 吉比特无源光网络GPON，GPON采用通用封装方法GEM，可承载多业务，对各种业务类型都能够提供服务质量保证，是很有潜力的宽带光纤接入技术。

1.5.3.4 无源光配线网原理

  光配线网采用波分复用，上行和下行分别使用不同的波长。如下图，光线路终端OLT是连接到光纤干线的终端设备。OLT把收到的下行数据发往无源的1:N 光分路器，然后用广播方式向所有用户端的光网络单元ONU发送。典型的光分路器使用分路比是1:32，有时也可以使用多级的光分路器。每个ONU根据特有的标识只接收发送给自己的数据，然后转换为电信号发往用户家中。每一个ONU到用户家中的距离可根据具体情况来设置，OLT则给各ONU分配适当的光功率。如果ONU在用户家中，那就是光纤到户FTTH了。
  当ONU发送上行数据时，先把电信号转换为光信号，光分路器把各ONU发来的上行数据汇总后，以TDMA方式发往OLT，而发送时间和长度都由OLT集中控制，以便有序地共享光纤主干。