第3章 接入网_fttz(fiber- to-the- zone)

3.1 接入网概述

3.1.1 接入网的定义与接口

电信网按网络功能分为：接入网、交换网和传输网。交换网和传输网合在一起称为核心网。

接入网（Access Network，AN）由业务节点接口（Service Node Interface，SNI）和用户网络接口 （User Network Interface，UNI）之间的一系列传送实体 (如线路设施和传输设施) 组成，为供给电信业务而提供所需传送承载能力的实施系统。

业务节点（Service Node，SN）是提供业务的实体，是一种可以接入各种交换型或半永久连接型电信业务的网元，可提供规定业务的SN可以是本地交换机、租用线业务节点，也可以是路由器或特定配置情况下的点播电视和广播电视业务节点等。

接入网包括业务节点与用户端设备之间的所有实施设备与线路。

接入网的接口：UNI、SNI、Q3接口

（1）UNI
UNI是用户与AN之间的接口，主要包括模拟2线音频接口、64kbit/s接口、2.048Mbit/s接口、ISDN基本速率接口和基群速率接口等。

（2）SNI
SNI是AN和SN之间的接口。接入网允许与多个SN相连，既可以接入分别支持特定业务的单个SN，又可以接入支持相同业务的多个SN。如果AN-SNI侧和SN-SNI侧不在同一地方，可以通过透明传送通道实现远端连接。
SNI主要有两种：
①模拟接口（Z接口），对应于UNI的模拟2线音频接口，提供普通电话业务或模拟租用线业务等。
②数字接口（V5接口），作为一种标准化的、完全开放的接口，用于接入网数字传输系统和数字交换机之间的配合。V5 接口能支持公用电话交换网、ISDN (窄带、宽带)、帧中继网、分组交换网、DDN 等业务。
V5接口包括 V5.1 接口、V5.2 接口、V5.3 接口以及支持宽带ISDN业务接入的 VB5 接口(包括 VB5.1和 VB5.2)。
综合业务数字网（Integrated Services Digital Network，ISDN）

（3）维护管理接口（Q3接口）
Q3接口是电信管理网（Telecommunications Management Network，TMN）与电信网各部分相连的标准接口。

3.1.2 接入网的功能结构

1、用户口功能：将特定的UNI要求与核心功能和管理功能相适配。

2、业务口功能：将特定SNI规定的要求与公用承载通路相适配，以便核心功能的处理；同时负责选择有关的信息以便在AN系统管理功能中进行处理。

3、核心功能：处于用户口功能和业务口功能之间，主要作用是负责将个别用户承载通路或业务口承载通路的要求与公用传送承载通路相适配，还包括对AN传送所需要的协议适配和复用所进行的对协议承载通路的处理。

4、传送功能：为接入网中不同地点之间公用承载通路的传送提供通道，也为所用传输介质提供适配功能。

5、AN系统管理功能（Access Network System Management Function，AN-SMF）：协调AN内用户口功能、业务口功能、核心功能和传送功能的指配、操作和维护，还负责协调用户终端（经UNI）和业务节点（经SNI）的操作功能。AN-SMF经Q3接口与电信管理网通信，以便接受监视/或接受控制，同时为了实时控制的需要也经SNI与SN-SMF进行通信。

无交换功能（交换在运营商完成）。

3.1.3 接入网的分类

1、按照传输介质分类
根据所采用的传输介质，接入网可以分为有线接入网和无线接入网。

(1)有线接入网（铜线、光纤、混合）

有线接入网采用有线传输介质，又进一步分为以下几种。
① 铜线接入网
铜线接入网采用双绞铜线作为传输介质，具体包括高速率 数字用户线 (High rate Digital Subscriber Line，HDSL)、不对称 数字用户线 (Asymmetric Digital Subscriber Line，ADSL) 、ADSL2 、ADSL2+及甚高速 数字用户线(Very high speed Digital Subscriber Line，VDSL) 接入网。

② 光纤接入网
光纤接入网是指采用光纤作为主要传输介质的接入网，根据传输设施中是否采用有源器件分为 AON 和PON。
PON 又包括 ATM无源光网络 (ATM Passive Optical Network，APON)、以太网无源光网络 (Ethernet Passive Optical Network，EPON) 和吉比特无源光网络 (Gigabit Passive Optical Network，GPON)。

③ 混合接入网
混合接入网采用两种(或以上)传输介质，如光纤、电缆等。目前主要有以下两种。
HFC 接入网：是在 CATV 网的基础上改造而来的，干线部分采用光纤，配线网部分采用同轴电缆。
FTTx+LAN 接入网：也称为以太网接入，以太网内部的传输介质大都采用双绞线(个别地方采用光纤)，而以太网出口的传输介质使用光纤。

(2)无线接入网（固定、移动）

无线接入网是指从业务节点接口到用户终端全部或部分采用无线方式，又可分为固定无线接入网和移动无线接入网。
① 固定无线接入网
固定无线接入网是为固定位置的用户或仅在小区内移动的用户提供服务，主要包括本地多点分配业务系统、WLAN 、WiMAX 系统等。
② 移动无线接入网
移动无线接入网是为移动用户提供各种电信业务，主要包括峰窝移动通信系统 (2G/3G/LTE 等)、卫星移动通信系统和 WiMAX 系统等。

2、按照传输的信号形式分类（数字、模拟）
按照传输的信号形式，接入网可以分为数字接入网和模拟接入网。
(1)数字接入网
数字接入网中传输的是数字信号，如 HDSL 接入网、光纤接入网和 FTTx+LAN 接入网等。
(2)模拟接入网
模拟接入网中传输的是模拟信号，如 ADSL 接入网和 VDSL 接入网等。

3、按照接入业务的速率分类
按照接入业务的速率，接入网可以分为窄带接入网和宽带接入网。
对于宽带接入网，不同的行业有不同的定义， 一般将接入速率大于等于1Mbit/s(理论上) 的接入网称为宽带接入网。

3.2 有线接入网

3.2.1 HFC（混合光纤同轴电缆）接入网

1.HFC 接入网的概念
混合光纤同轴电缆（Hybrid Fiber Coax，HFC）。有线电视（cable television，CATV）也叫电缆电视。
HFC 接入网是一种结合采用光纤与同轴电缆的宽带接入网，由光纤取代一般电缆线，作为HFC接入网中的主干。HFC 接入网是在 CATV 网的基础上改造而来的，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、光纤和同轴电缆技术、射频技术以及高度分布式智能技术的宽带接入网络。
HFC 接入网是三网融合的重要技术之一，可以提供除 CATV 业务以外的语音、数据和其他交互型业务，也称为全业务网。

2.HFC 接入网的网络结构

HFC 接入网由信号源、前端(可能包括分前端)、主数字终端 (Host Digital Terminal，HDT) 、光纤主干网(馈线网)、同轴电缆分配网(配线网)和用户引入线等组成。需要说明的是，HFC线路网的组成包括馈线网、配线网和用户引入线 3个部分。

HFC接入网干线部分采用光纤以传输高质量的信号，而配线网部分仍基本保留 CATV 原有的树形—分支型模拟同轴电缆网，这部分同轴电缆网还负责收集来自用户的回传信号经若干双向放大器到光纤节点再经光纤传送给前端。下面具体介绍 HFC 接入网各部分的作用。
(1)前端
前端设备主要包括天线放大器、频道转换器、卫星电视接收设备、滤波器、调制解调器、 混合器和导频信号发生器等。
前端是对各种不同的视频信号源进行处理变换，其功能主要有调制/解调、频率变换、电平调整、信号编解码、信号处理、低噪声放大、中频处理、信号混合、信号监测与控制、频道配置和信号加密等。
(2)HDT
HDT 的主要功能如下。
对下行信号进行传输频谱的分配。
下行对交换机送来的电话、数据信号进行射频调制，上行进行解调。
下行对射频调制后的各种信号 (CATV 前端输出的已调信息流、由 HDT 调制后的电话和数据业务流)进行频分复用，上行进行分解。
下行进行电/光转换与光发送，上行完成光接收与光/电转换。
与电话交换机采用V5.2 接口进行信令转换。
提供对HFC 接入网进行管理的管理接口。
(3)光纤主干网
HFC 接入网的光纤主干网(馈线网)指前端至服务区SA (服务区的范围如图3-4所示) 的光纤节点之间的部分。
① 光纤主干网的组成
光纤主干网主要由光发射机、光放大器、光分路器、光缆、光纤连接器和光接收机等组成(其中光发射机/光接收机设置在主数字终端和光纤节点)。
② 光纤主干网的结构
根据 HFC 接入网所覆盖的范围、用户多少和对HFC 网络可靠性的要求，光纤主干网的结构主要有星形、环形和环星形。
(4)同轴电缆分配网
在 HFC 接入网中，同轴电缆分配网(配线网)指服务区光纤节点与分支点之间的部分，一般采用与传统CATV网基本相同的树形—分支同轴电缆网，有些情况可为简单的总线结构，其覆盖范围可达5km～10km。
同轴电缆分配网主要包括同轴电缆、干线放大器、线路延长放大器、分配器和分支器等部件。
(5)用户引入线
用户引入线指分支点至用户之间的部分，与传统 CATV 网相同，分支点的分支器是配线网与用户引入线的分界点。
用户引入线的作用是将射频信号从分支器经无源引入线送给用户，与配线网使用的同轴电缆不同，引入线电缆采用灵活的软电缆以便适应住宅用户的线缆敷设条件及作为电视、机顶盒之间的跳线连接电缆。用户引入线的传输距离一般为几十米。
(6)综合业务单元
综合业务单元(Integrated Service Unit，ISU)分为单用户的ISU和多用户的ISU(M-ISU) 。 ISU 提供各种用户终端设备与网络之间的接口。ISU 装有微处理器、存储器和控制逻辑，是一个智能的射频调制解调器。ISU 的主要功能如下。
实现对各种业务信号进行射频调制(上行)与解调(下行)。
对各种业务信号进行合成与分解。
信令转换等。
在此有个问题需要说明：电缆调制解调器 (Cable Modem，CM) 是一种可以通过 HFC 接入网实现高速数据接入(如高速 Internet 接入)的设备，其作用是在发送端对数据信号进行调制，将其频带搬移到一定的频率范围内(射频)，利用 HFC 接入网将信号传输出去；接收端再对这一信号进行解调，还原出原来的数据信号等。
Cable Modem放在用户家中，属于用户端设备。 一般来说，Cable Modem 至少有两个接口， 一个用来接墙上的有线电视端口，另一个与计算机相连。根据产品型号的不同，CM 可 以兼有普通以太网集线器功能、桥接器功能、路由器功能和网络控制器功能等。
Cable Modem的引入，对从有线电视网络发展为HFC 接入网起着至关重要的作用，所以有时也将 HFC 接入网称为 Cable Modem 接入网。一般将 Cable Modem的功能内置在综合业 务单元 (ISU) 中。

3.HFC 接入网的工作过程
(1)下行方向
由前端将模拟电视和数字电视信号调制到射频上，送到HDT；由 HDT 首先将交换机送来的电话和数据信号调制到射频上，然后将所有下行业务(包括已调到射频上的电视、电话和数据信号)进行综合(频分复用)，再由其中的光发射机进行电/光转换后发往光纤传输至相应的光纤节点。在光纤节点处，由光接收机将下行光信号变换成射频信号(光/电转换)送往配线网。 射频信号经配线网、用户引入线传输到ISU, 由 ISU (含 Cable Modem)将射频信号解调、分解还原为模拟电视和数字电视信号、电话和数据等信号，最后传送给不同的用户终端。
(2)上行方向
从用户来的电话和数据信号在ISU 处进行调制、合成为上行射频信号，经用户引入线、配线网传输到达光纤节点。光纤节点通过上行发射机将上行射频信号变换成光信号(电/光转换)，通过光纤传回HDT。由 HDT 中的光接收机接收上行光信号并变换成射频信号(光/电转换)，再进行射频解调并分解后，将电话信号送至电话交换机与PSTN 互连，将数据信号送到数据交 换机或路由器与数据网互连，将 VOD 的上行控制信号送到VOD 服务器。

4.HFC 接入网双向传输的实现
(1)HFC 接入网的双向传输方式
在双向 HFC 接入网中下行信号包括广播电视信号、电话信号及数据信号等；上行信号有 VOD 信令、电话信号、数据信号和控制信号上传等。
在 HFC 接入网中实现双向传输，需要从光纤通道和同轴电缆通道这两方面来考虑。
① 光纤通道双向传输方式
从前端到光纤节点这一段光纤通道中实现双向传输可采用空分复用和波分复用两种方式， 用得比较多的是波分复用。对于波分复用来说，通常是采用1310mm和1550mm这两个波长。
② 同轴电缆通道双向传输方式
同轴电缆通道实现双向传输的方式主要有空间分割方式、频率分割方式和时间分割方式 等。在HFC 接入网中一般采用空间分割方式和频率分割方式，目前解决双向传输的主要手段是频率分割方式。

5.HFC 接入网的优缺点
(1)HFC 接入网的优点
① HFC 接入网的频带较宽，可满足综合业务和高速数据传输的需要，能适应未来一段时间内的业务需求。
② HFC 接入网的灵活性和扩展性都较好。HFC 接入网在业务上可以兼容传统的电话业 务和模拟视频业务，同时支持Internet 访问、数字视频、VOD 以及其他未来的交互式业务。 在结构上，HFC 接入网具有很强的灵活性，可以平滑地向 FTTH 过渡。
③ HFC 接入网适合以当前模拟制式为主体的视像业务及设备市场，用户使用方便。
④ HFC 接入网与铜线接入网相比，运营、维护、管理费用较低。
(2)HFC 接入网的缺点
① HFC 接入网的成本虽然低于光纤接入网，但需要对CATV 网进行双向改造，投资较大。
② 拓扑结构需进一步改进，以提高网络的可靠性，一个光纤节点为500个用户服务，出 问题后的影响面大。
③ HFC 接入网用户共享同轴电缆带宽，当用户数多时每户可用的带宽下降。

3.2.2 光纤接入网

1.光纤接入网的基本概念
（1）光纤接入网的定义
光纤接入网(Optical Access Network，OAN)是指在接入网中采用光纤作为主要传输介质来实现信息传送的网络形式，也可以说是业务节点与用户之间采用光纤通信或部分采用光纤通信的接入方式。

（2）光纤接入网的分类
光纤接入网根据传输设施中是否采用有源器件分为 AON 和 PON。
① AON 的传输设施采用有源器件。
② PON 中的传输设施由无源光器件组成。根据采用的技术不同，PON 又可以分为以下3种。
APON：基于ATM 技术的无源光网络，后更名为宽带PON(BPON)。
EPON：基于以太网技术的无源光网络；
GPON：GPON 是 BPON 的一种扩展。
AON 比 PON 的传输距离长、传输容量大、业务配置灵活；但不足之处是成本高、需要供电系统、维护复杂。而 PON 的结构简单，易于扩容和维护，所以得到越来越广泛的应用。

（3）光纤接入网的功能参考配置
ITU-T G982 建议给出的 OAN 的功能参考配置如图3-6所示。
光纤接入网主要包含如下配置。
4种基本功能模块：光线路终端 (Optical Line Terminal，OLT)、光分配网络 (Optical Distributing Network，ODN) /光配线终端 (Optical Distributing Terminal，ODT)、光网络单元 (Optical Network Unit，ONU) 、AN 系统管理功能模块。
5个参考点：光发送参考点 S、光接收参考点 R、与业务节点间的参考点 V、 与用户终端间的参考点T 、AF 与 ONU 间的参考点 a。
3个接口：Q3 接口、UNI 和 SNI。

4种基本功能模块的功能分述如下。
① OLT 的作用是为光纤接入网提供网络侧与业务节点之间的接口，并经过一个或多个 ODN/ODT 与用户侧的 ONU 通信 ，OLT 与 ONU 的关系为主从通信关系。OLT 对来自ONU 的信令和监控信息进行管理，从而为 ONU 和自身提供维护与供电功能。
② ONU 位于ODN/ODT 和用户之间，ONU 的网络侧具有光接口，而用户侧为电接口， 因此需要具有光/电和电/光变换功能，并能实现对各种电信号的处理与维护管理功能。
③ ODN/ODT 是光纤接入网中的传输设施，为 ONU 和 OLT 提供光传输通道作为其间的物理连接。
● AON 的传输设施为ODT (含有源器件)，即有源光网络由OLT、ONU、ODT构成。 ODT 可以是一个有源复用设备，远端集中器也可以是一个环网。
AON 通常用于电话接入网，其传输体制有 PDH 和 SDH，一般采用 SDH/MSTP 技术。网络结构大多为环形，ONU 兼有 SDH 环形网中 ADM 的功能。
● PON 中的传输设施为 ODN，ODN全部由无源光器件组成，主要包括光纤、光连接器、无源光分路器 OBD（Optical Branching Device，分光器)和光纤接头等。
④ AN 系统管理功能模块负责对光纤接入网进行维护管理，其管理功能包括配置管理、性能管理、故障管理、安全管理及计费管理。

分光器是一种无源器件，又称光分路器，它们不需要外部能量，只要有输入光即可。

（4）光纤接入网的拓扑结构
在光纤接入网中 ODN/ODT 的配置一般是点到多点方式，即指多个ONU 通过 ODN/ODT 与一个 OLT相连。多个 ONU 与一个 OLT 的连接方式即决定了光纤接入网的结构。
由于 PON 比 AON 应用范围更广，所以下面重点介绍 PON 的拓扑结构， 一般为星形、 树形和总线型。
① 星形结构
星形结构包括单星形结构和双星形结构。
● 单星形结构是指用户端的每一个 ONU 分别通过一根或一对光纤与 OLT 相连，形成以 OLT 为中心向四周辐射的连接结构，如图3-7 (a) 所示。
此结构的特点是：在光纤连接中不使用光分路器(即分光器)，不存在由分光器引入的光信号衰减，网络覆盖的范围大；采用相互独立的光纤信道，ONU 之间互不影响且保密性能好，易于升级；但光缆需要量大，光纤和光源无法共享，所以成本较高。
● 双星形结构是单星形结构的改进，多个 ONU 均连接到无源分光器，然后通过一根或一对光纤再与 OLT 相连，如图3-7 (b) 所示。
双星形结构适合网径更大的范围，而且具有维护费用低、易于扩容升级、业务变化灵活等优点，是目前采用比较广泛的一种拓扑结构。

② 树形结构
树形结构是星形结构的扩展，如图3-8所示。连接OLT 的第1个分光器将光信号分成n路，下一级连接第2级分光器或直接连接ONU, 最后一级的分光器连接 n 个 ONU。
树形结构的主要特点如下。
● 线路维护容易。
● 由于OLT 的一个光源提供给所有ONU的光功率，光源的功率有限，这就限制了所连接 ONU 的数量以及光信号的传输距离。
③ 总线型结构
总线型结构的光纤接入网如图3-9所示。这种结构适合于沿街道、公路线状分布的用户环境。它通常采用非均匀分光的分光器沿线状排列。分光器从光总线中分出OLT 传输的光信号，将每个 ONU 传出的光信号插入到光总线中。这种结构的特点如下。
非均匀的分光器给总线只引入少量的损耗，并且只从光总线中分出少量的光功率。
由于光纤线路存在损耗，使在靠近 OLT 和远离 OLT 处接收到的光信号强度有较大差别，因此，对 ONU 中光接收机的动态范围要求较高。
PON 的几种基本拓扑结构各有优缺点，在实际搭建光纤接入网时，具体采用哪一种拓扑 结构，要综合考虑当地的地理环境、用户群分布情况、经济情况等因素。

（5）光纤接入网的应用类型
按照光纤接入网的参考配置，根据 ONU 设置的位置不同，可将光纤接入网分成不同的应用类型，主要包括光纤到路边(Fiber To The Curb，FTTC)、光纤到大楼(Fiber To The Building，FTTB) 、光纤到家(Fiber To The Home，FTTH)或光纤到办公室(Fiber To The Office，FTTO) 等。图3-10给出了3种不同的应用类型。
FTTZ(Fiber To The Zone)，光纤到小区。
FTTR（Fiber to The Remote），光纤铺设到远端节点。

①FTTC 。在 FTTC 结构中，ONU设置在路边的人孔或电线杆上的分线盒处。从ONU到各用户之间的部分仍用铜双绞线对。若要传送宽带图像业务，则除距离很短的情况之外，这一部分可能会需要同轴电缆。
②FTTB。FTTB 也可以看成是 FTTC 的一种变形，不同之处在于将 ONU 直接放到楼内(通常为居民住宅公寓或小企事业单位办公楼)，再经多对双绞铜线将业务分送给各个用户。
③FTTH和FTTO 。在前述的 FTTC 结构中，如果将设置在路边的 ONU 换成无源光分路器，然后将 ONU 移到用户房间内即为 FTTH 结构；如果将 ONU 放置在大企事业用户的大楼终端设备处并能提供一定范围的灵活的业务，则构成所谓的 FTTO 结构。

FP点是光灵活点，DP点是光分配点。

（6）光纤接入网的传输技术
① 双向传输技术(复用技术)
光纤接入网的传输技术主要提供完成连接OLT 和 ONU 的手段。这里的双向传输技术(复用技术)是指上行信道 (ONU 到 OLT) 和下行信道 (OLT 到 ONU) 的区分。
② 多址接入技术
在典型的光纤接入网点到多点的系统结构中，通常只有一个 OLT 却有多个 ONU, 为了使每个 ONU 都能正确无误地与 OLT 进行通信，反向的用户接入，即多点用户的上行接入需 要采用多址接入技术。

EPON

EPON 是基于以太网技术的无源光网络，即采用PON 的拓扑结构实现以太网帧的接入，EPON的标准为 IEEE 802.3ah。

EPON 的网络结构一般采用双星形或树形，如图3-13所示。
EPON 中设备分无源网络设备和有源网络设备两种。
无源网络设备：指的是ODN，包括光纤、无源分光器、连接器和光纤接头等。ODN 一般放置于局外，称为局外设备。
有源网络设备：包括 OLT 、ONU 和设备管理系统(Equipment Management System，EMS)。
EPON 中较为复杂的功能主要集中于 OLT，而 ONU 的功能则较简单，这主要是为了尽量降低用户端设备的成本。

EPON 的设备功能
① OLT
在 EPON 中，OLT 既是一个交换机或路由器，又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 可提供多个1Gbit/s和 1 0Gbit/s 的以太网口，支持 WDM 传输，与多种业务速率相兼容。
OLT 根据需要可以配置多块光线路卡，光线路卡与多个 ONU 通过分光器连接。OLT 的具体功能如下。
提供EPON 与服务提供商核心网的数据、视频和语音网络的接口，具有复用/解复用功能。
光/电转换、电/光转换功能。
分配和控制信道的连接，并有实时监控、管理及维护功能。
可具有以太网交换机或路由器的功能。

OLT 的布放位置有以下3 种方式。
OLT 放置于局端中心机房(交换机房、数据机房等)：这种布放方式， OLT 的覆盖范围大，便于维护和管理，节省运维成本，利于资源共享。
OLT 放置于远端中心机房；这种布放方式，OLT 的覆盖范围适中，便于操作和管理，同时兼顾容量和资源。
OLT 放置于户外机房或小区机房：此种布放方式节省光纤，但管理和维护困难，OLT 的覆盖范围比较小，而且需要解决供电问题， 一般不建议采用这种方式。
OLT位置的选择主要取决于实际的应用场景， 一般建议将OLT放置于局端中心机房。

② 分光器
分光器是光分配网络中的重要部件，作用是将1路光信号分为 N 路光信号(或反之)。 分光器带有一个上行光接口，若干下行光接口。从上行光接口过来的光信号被分配到所有的下行光接口传输出去，从下行光接口过来的光信号被分配到唯一的上行光接口传输出去。
EPON中，分光器的分光比(总分光比)规定为1:8/1:16/1:32/1:64，即最大分光比是1:64。
在实际应用中，分光器的布放方式主要有以下两种。
一级分光：分光器采用一级分光时， PON 端口一次利用率高，易于维护，适用于需求密集的城镇，如大型住宅区或商业区。
二级分光：分光器采用二级分光时，分布较灵活，但故障点增加，维护成本高，典型应用于需求分散的城镇，如小型住宅区或中小城市。

③ ONU
ONU 放置在用户侧，其功能如下。
给用户提供数据、视频和语音与PON之间的接口(若用户业务为模拟信号，ONU 应具有模/数、数/模转换功能)。
光/电转换、电/光转换。
可提供以太网二层、三层交换功能：在中带宽和高带宽的ONU 中，可实现成本低廉的以太网二层、三层交换功能。此类ONU 可以通过层叠来为多个最终用户提供共享高带宽在通信过程中，不需要协议转换，就可实现 ONU 对用户数据的透明传送。ONU 也支持其他传统的 TDM 协议，而且不增加设计和操作的复杂性。

④ EMS
EPON 中的 OLT和所有 ONU 由 EMS 进行管理，管理功能包括故障管理、配置管理、计费管理、性能管理和安全管理。

EPON 的工作原理及帧结构

EPON 采用 WDM 技术，实现单纤双向传输。使用两个波长时，下行 (OLT 到 ONU) 使用1510nm 波长，上行 (ONU 到 OLT) 使用1310nm 波长，用于分配数据、语音和 IP交换式数字视频业务。使用3个波长时，下行使用1510nm 波长，上行使用1310nm 波长，增加一个下行1550mm波长，携带下行 CATV业务。
① 下行通信
EPON 下行采用时分复用+广播的传输方式。
时分复用(Time Division Multiplexing，TDM)。
② 上行通信
EPON 中一个 OLT携带多个 ONU，在上行传输方向， EPON 采用时分多址(Time Division Multiple Access，TDMA)接入方式。具体来说，就是每个 ONU 只能在 OLT 已分配的特定时隙中发送数据帧，而且每个特定时刻只能有一个ONU 发送数据帧，否则， ONU 间将产生时隙冲突，导致 OLT 无法正确接收各个 ONU 的数据，所以要对 ONU 发送上行数据帧的时隙进行控制。每个 ONU 有一个时分多址控制器，它与 OLT 的定时信息一起，控制各 ONU 上行数据包的发送时刻，以避免复合时相互间发生碰撞和冲突。

GPON的上行链路采用时分多址接入（TDMA）技术进行数据传输。

GPON

与 EPON 直接采用以太网帧不同，GPON 标准规定了一种特殊的封装方法：GPON 封装方法 (GPON Encapsulation Method，GEM) 。GPON可以同时承载ATM 信元和 (或) GEM 帧，有很好的提供服务等级、支持 QoS 保证和全业务接入的能力；在承载GEM 帧时，可以将 TDM 业务映射到GEM 帧中，使用标准的8kHz(125μs) 帧能够直接支持TDM 业务。作为一种电信级的技术标准， GPON 还规定了在接入网层面上的保护机制和完整的OAM 功能。

GPON的技术特点
① 业务支持能力强，具有全业务接入能力
相对 EPON 技术， GPON 更注重对多业务的支持能力。GPON 用户接口丰富，可以提供包括 64kbit/s 业务 、E1 电路业务、ATM 业务、IP 业务和 CATV 等在内的全业务接入能力，是提供语音、数据和视频综合业务接入的理想技术。
② 可提供较高带宽和较远的覆盖距离
GPON 可以提供1244Mbit/s 、2488Mbit/s 的下行速率和155Mbit/s 、622Mbit/s 、1244Mbit/s 和2488Mbit/s的上行速率，能灵活地提供对称和非对称速率。
此外 ，GPON 中的一个 OLT 可以支持最多128个 ONU，GPON 的逻辑传输距离最长可达到 60km。
③ 带宽分配灵活，有服务质量保证
与 EPON 一 样 ，GPON 采用 DBA 算法可以灵活地调用带宽，而且能够保证各种不同类型和等级业务的服务质量。
④ 具有保护机制和 OAM 功能
GPON 具有保护机制和完整的 OAM 功能，另外ODN 的无源特性减少了故障点，便于维护。
⑤ 安全性高
GPON 下行采用高级加密标准AES 加密算法，对下行帧的负载部分进行加密，可以有效地防止下行数据被非法 ONU 截取。
⑥ 网络扩展容易，便于升级
GPON 的模块化程度高，对局端资源占用很少，树形拓扑结构使系统扩展容易。
⑦ 技术相对复杂，设备成本较高
GPON 承载有 QoS 保障的多业务和强大的 OAM 能力等优势在很大程度上是以技术和设备的复杂性为代价换来的，从而使得相关设备成本较高。但随着GPON 技术的发展和大规模应用 ，GPON 设备的成本可能会相应地下降。

GPON 的网络结构
GPON 与 EPON 相同，也是由OLT、ONU、ODN 3 个部分组成的；GPON 可以灵活地组成树形、星形、总线型等拓扑结构，其中的典型结构为树形结构。
GPON 的工作原理与 EPON 一样，其设备功能与 EPON 类似，主要是帧结构、上下行速率有所不同。

GPON 的设备功能
① OLT
OLT 位于局端，是整个 GPON 系统的核心部件，具体功能如下。
向上提供广域网接口(包括千兆以太网、ATM 和 DS-3 接口等)。
集中带宽分配、控制ODN。
光/电转换、电/光转换。
实时监控、运行和维护管理功能。
② ONU
ONU 放置在用户侧，具体功能如下。
为用户提供10/100 Base-T、T1/E1 和 DS-3 等应用接口。
光/电转换、电/光转换。
可以兼有适配功能。
③ ODN
ODN 是一个连接OLT 和 ONU 的无源设备，其中最重要的部件是分光器，其作用与EPON 中的 一 样。GPON 支持的分光比为1:16、1:32、1:64、1:128。

GPON 与 EPON 技术的比较

① GPON与EPON 技术的相同部分如下。
系统构成相同：GPON 与 EPON 均由OLT、ODN、ONU 3部分构成，符合G.985.1 标准的定义。
网络拓扑相同：GPON 与 EPON 都符合G985.1 定义的点对多点架构，网络拓扑可以是星形、树形或总线型。
网络保护方式相同： GPON 与EPON 均可以做相关保护，可以采用相同的保护策略。
组网应用相同：GPON 与 EPON 均有3种应用类型： FTTC、FTTB、FTTH/FTTO。

② GPON与EPON 技术的主要不同部分如下。
上下行速率： GPON 定义了7种对称和不对称速率；EPON 只有一种对称速率。
技术实现复杂度：GPON 重新定义了自己的GEM 帧结构，并定义了多种复用方式，技术实现较复杂；EPON 基于以太网，除了扩充定义多点控制协议外，没有改变以太网帧格 式，技术实现简单。
业务承载能力：EPON 和 GPON 提供的业务可以是窄带业务、宽带业务。如果需要提供的业务都是IP，或对 TDM业务的要求不高，EPON 是最佳选择；如果要兼顾IP业务与 TDM业务，尤其是对TDM业务有严格要求时，GPON 会更有优势。

3.2.3 FTTx+LAN接入网

FTTx+LAN 接入网是指光纤加交换式以太网的方式(也称为以太网接入)，可实现用户高速接入互联网，支持的应用类型有FTTC 、FTTB 、FTTH，泛称为FTTx。目前一般实现的 是FTTC 或FTTB。
局域网（Local Area Network ，LAN）

FTTx+LAN 接入网(以太网接入)的网络结构采用星形或树形，以接入宽带IP 城域网的汇聚层为例，如图3-18所示(图中省略了以太网出口的相应设备)。
以太网接入的网络结构根据用户数量及经济情况等可以采用图3-18(a) 所示的一级接入或图3-18(b) 所示的二级接入。
图3-18 (a) 所示的FTTx+LAN 接入网，适合于小规模居民小区，交换机只有一级，可以采用以太网三层交换机或二层交换机(建议采用三层交换机)。以太网二/三层交换机上行与汇聚层节点利用光纤相连，速率一般为100Mbit/s；下行与用户之间一般采用双绞线连接，速率一般为10Mbit/s或100Mbit/s，若用户数超过交换机的端口数，可采用交换机级联方式。
图3-18 (b) 所示的FTTx+LAN接入网，适合于中等或大规模居民小区，交换机分两级：第一级交换机采用具有路由功能的三层交换机；第二级交换机采用二层交换机。

对于中等规模居民小区来说，三层交换机具备一个千兆或多个百兆上联光口，上行与汇聚层节点采用光纤相连(光口直连，电口经光电收发器连接)；三层交换机下联口既可以提供百兆/千兆电口(100m 以内)，也可以提供百兆/千兆光口。下行与二层交换机相连时，若距离大于100m, 采用光纤；距离小于100m, 则采用双绞线。二层交换机与用户之间一般采用双绞线连接，速率一般为10Mbit/s 或100Mbit/s。
对于大规模居民小区来说，三层交换机具备多个千兆光口直联到宽带IP 城域网汇聚层，下联口既可以提供百兆光口，也可以提供千兆光口。其他情况与中等规模居民小区相同。

3.3 无线接入网

3.3.1 无线接入网的基本概念

无线接入网是指从业务节点接口到用户终端全部或部分采用无线方式，即利用卫星、微波及超短波等传输手段向用户提供各种电信业务的接入系统。

无线接入网的优点

(1)建网投资费用低，与有线网建设相比，省去了不少线路设备，而且网络设计灵活、 安装迅速。
(2)扩容可以因需求而定，方便快捷，防止过量配置设备而造成浪费。
(3)开发运营成本低，无线接入取消了铜线分配网和铜线分接线等，也就无须配备维护人员，因而大大降低了运营费用。

无线接入网的分类
无线接入网可分为固定无线接入网和移动无线接入网两大类。
(1)固定无线接入网
固定无线接入网主要为固定位置的用户或仅在小区内移动的用户提供服务，其用户终端主要包括电话机、传真机或数据终端(如计算机)等。
固定无线接入网的实现方式主要包括直播卫星系统、多路多点分配业务系统、本地多点分配业务系统、无线局域网及WiMAX 系统等。
(2)移动无线接入网
移动无线接入网是为移动体用户提供各种电信业务。由于移动接入网服务的用户是移动的，因而其网络组成要比固定网复杂，需要增加相应的设备和软件等。
实现移动无线接入的方式有许多种类，如蜂窝移动通信系统、卫星移动通信系统及 WiMAX系统等。
值得说明的是，WiMAX 系统既可以提供固定无线接入，也可以提供移动无线接入。
全球微波接入互操作性（World Interoperability for Microwave Access，WiMAX），WiMAX的另一个名字是802.16。

3.3.2 无线局域网

1、定义
无线局域网是无线通信技术与计算机网络相结合的产物，一般来说，凡是采用无线传输介质的计算机局域网都可称为无线局域网，即利用无线电波或红外线在一个有限地域范围内的工作站之间进行数据传输的通信系统。

2、分类

根据无线局域网采用的传输媒体来分类，无线局域网主要有采用无线电波的无线局域网和采用红外线的无线局域网两种。
(1)采用无线电波(微波)的无线局域网
采用无线电波为传输媒体的无线局域网按照调制方式不同，又可分为窄带调制方式与扩展频谱方式。
(2)基于红外线的无线局域网
基于红外线 (Infrared，IR) 的无线局域网技术的软件和硬件技术都已经比较成熟，具有传输速率较高、移动通信设备所必需的体积小和功率低、无须专门申请特定频率的使用执照等主要技术优势。
红外线是一种视距传输技术，这在两个设备之间是容易实现的，但多个电子设备间就必须调整彼此的位置和角度等。另外，红外线对非透明物体的透过性极差，这导致传输距离受限。
目前一般用得比较多的是采用无线电波的基于扩展频谱方式的无线局域网。

3、拓扑结构

无线局域网的拓扑结构可以归结为两类： 一类是自组网拓扑；另一类是基础结构拓扑。
不同的拓扑结构，我们用服务集 (Service Set)对其进行描述，也就是用服务集来描述 一个可操作的完全无线局域网的基本组成，在服务集中需要采用服务集标识 (Service Set Identification，SSID) 作为无线局域网一个网络名，它由区分大小写的232个字符长度组成， 包括文字和数字的值。

（1）自组网拓扑网络（无中心）

自组网拓扑(或者称无中心拓扑)网络由无线客户端设备组成，它覆盖的服务区称为独立基本服务集 (Independent Basic Service Set，IBSS)。
IBSS 是一个独立的 BSS，它没有接入点作为连接的中心。这种网络又叫对等网或者非结构组网。

（2）基础结构拓扑网络

基础结构拓扑(有中心拓扑)网络由无线基站、无线客户端组成，覆盖的区域分基本服务集和扩展服务集。
这种拓扑结构要求一个无线基站充当中心站，网络中所有站点对网络的访问和通信均由它控制。由于每个站点在中心站覆盖范围之内就可与其他站点通信，所以在无线局域网的构建过程中站点布局受环境限制相对较小。
位于中心的无线基站称为无线接入点 (Access Point，AP)，它是实现无线局域网接入有线局域网的一个逻辑接入点，其主要作用是将无线局域网的数据帧转化为有线局域网的数据帧，如以太网帧。
这种基础结构拓扑网络的无线局域网的弱点是抗毁性差，中心点的故障容易导致整个网络瘫痪，并且中心站点的引入增加了网络成本。

4、频段分配

无线局域网采用微波和红外线作为其传输介质，它们都属于电磁波的范畴，图3-20示出了频率由低到高的电磁波的种类和名称。
由图可见，红外线的频谱位于可见光和微波之间，频率极高，波长范围为0.75μm~ 1000μm，在空间传播时，传输质量受距离的影响非常大。作为无线局域网的一种传输介质， 国家无线电委员会不对它加以限制，其主要优点是不受微波电磁干扰的影响，但由于它对非透明物体的穿透性极差，从而导致其应用受到限制。

微波频段范围很觉，图 3-20 中从高到超高都属于微波频段，这一波段又划分为若干频段，它们对应不同的应用，有的用于广播，有的用于电视，有的用于移动电话，无线局域网则选用其中的 ISM (工业、科学、医学）频段，它包含3个频段：工业用频段 (900MHZ)、科学研究用频段（2.4GHz) 、医疗用频段 (5GHz) 。无线局域网使用的频段在科学研究和医疗频段范围内，这些频段在各个国家的无线管理机构中，如美国的 FCC、欧洲的 ETSI都无须注册即可使用，但要求功率不能超过 1W。

5、无线局域网的标准

(1) IEEE 802.11 标准系列的分层模型
IEEE 802.11 标准系列的分层模型包含 MAC层和物理层，如图3-21 所示。

( 2) IEEE 802 .11 标准系列中的MAC层
①MAC 层结构
IEEE 802.1 MAC 层包括两个子层：分布协调功能(Distributed Coordination Function, DCF) 子层和点协调功能 (Point Coordination Function, PCF) 子层。
DCF 子层：DCF 子层向上提供争用服务，其功能是在每一个站点使用CSMA机制的分布式接入算法，让各个工作站通过争用信道来获取发送信号权。
PCF 子层： PCF 子层的功能是使用集中控制的接入算法将发送信号权轮流分配给各个工作站，从而避免了碰撞的产生。PCF 是非必选项，自组网络就没有 PCF 子层。
② 冲突检测
无线局域网中的 CSMA/CA 协议的使用与以太网略有区别，冲突检测方式与以太网标准 中使用的带冲突检测的载波侦听多路访问(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection,CSMA/CD) 协议方式不同。
为降低发生冲突的概率，IEEE802.11 标准还采用了一种称为虚拟载波侦听(Virtual Carrier Sense,VCS) 的机制。
VCS 就是让源站将它要占用信道的时间(包括目的站发回确认帧所需的时间)通知给所有其他站，以便使其他所有站在这一段时间内都停止发送数据。这样做便可减少碰撞的机会。 之所以称为“虚拟载波监听”是因为其他站并没有真正监听信道，只是因为收到了“源站的通知”才不发送数据，起到的效果就好像是其他站都监听了信道。
需要指出的是，采用 VCS 技术，减少了发生碰撞的可能性，但并不能完全消除现象。
(3)IEEE802.11 标准系列中的物理层
① IEEE 802.11 物理层
IEEE 802.11物理层标准定义了使用红外线技术、跳频扩频和直接序列扩频技术，工作在 2.4GHzISM 频段内，数据传输速率为1Mbit/s 和2Mbit/s, 是无线局域网的全球统一标准。IEEE 802.11 标准的物理层有3种实现方法：直接序列扩频、跳频扩频、红外线技术。
② IEEE 802.11b 物理层
IEEE802.11b 的物理层工作在2.4GHz 频段，图3-22所示为其信道分配。
由图可见，在2.4GHz～2.4835GHz 频段共配置了13个信道，其中最常用的互不重叠频道是1、6、11频道，每个频道的带宽为20MHz。
IEEE 802.11b 的物理层具有支持多种数据传输速率的能力和动态速率调节技术，具体支持的速率有1Mbit/s 、2Mbit/s 、5.5Mbit/s 和11Mbit/s 4个等级。
③ IEEE 802.11a物理层
IEEE802.11a 的物理层工作在5GHz 频段。与2.4GHz 频段相比，5GHz 频段可提供大容量传输带宽，并且干扰较少。
在 5GHz 频段互不重叠的信道有12个， 一般配置13或19个频道，每个频道的带宽为20MHz。
IEEE 802.11a标准使用正交频分复用(OFDM) 技术。IEEE 802.1la标准定义了 OFDM 物理层的应用，数据传输率为6、9、12、18、24、36、48和54Mbit/s 。6Mbit/s 和 9Mbit/s 使用DBPSK 调制，12Mbit/s和18Mbit/s 使用DQPSK 调制，24Mbit/s 和36Mbit/s 使用16-QAM 调制，48Mbit/s 和54Mbit/s 使用64-QAM 调制。
④ IEEE 802.11g物理层
IEEE802.11g 其实是一种混合标准，既能适应传统的802.1Ib标准，在2.4GHz 频率下提 供每秒11Mbit/s 的数据传输率，也符合802.1la 标准在5GHz 频率下提供54Mbit/s 的数据传 输率，但通常802.11g 工作在2.4GHz 频段。此外，802.11g标准比802.11a标准的覆盖范围更 大，所需要的接入点较少。
⑤ IEEE 802.11n 标准的物理层
IEEE802.11n 协议为双频工作模式，包含2.4GHz 和 5GHz 两个工作频段，因此使802.11n 保证了与以往的802.11a 、b 、g标准兼容。
IEEE802.11n采用了多入多出 (Multiple Input Multiple Output,MIMO) 技术，通过在发送端和接收端设置多副天线，使得在不增加系统带宽的情况下能够大幅提高通信容量和频谱利用率。
802.11n 采用 MIMO 与 OFDM 技术相结合，使传输速率成倍提高，最高速率可达 300Mbit/s～600Mbit/s;同时还使无线局域网的传输距离大大增加，在保证100Mbit/s 的传输 速率下可达到几千米；802.11n 还全面改进了802.11标准，不仅涉及物理层标准，同时也采 用新的高性能无线传输技术提升MAC 层的性能，优化数据帧结构，提高网络的吞吐量性能。
IEEE 802.11n 标准还提出了软件无线电技术，该技术是指一个硬件平台通过编程可以实 现不同的功能，其中不同系统的 AP 和无线终端都可以由建立在相同硬件基础上的不同软件 来实现，从而实现了不同无线标准、不同工作频段、不同调制方式的系统兼容。
⑥ IEEE802.11 其他协议标准
IEEE 802.11 标准工作组还制定了其他一些协议标准。
● IEEE802.11d 标准。IEEE802.11d 标准是IEEE802.11b 标准的不同频率版本，主要为 不能使用IEEE 802.11b 标准频段的国家而制定。
● IEEE802.1le 标准。IEEE802.1le 标准在无线局域网中引入服务质量 QoS 的功能，为 重要的数据增加额外的纠错保障，能够支持多媒体数据的传输。
● IEEE802.11f 标准。IEEE802.11f 标准的目的是改善IEEE802.11 的切换机制。
● IEEE802.11h 标准。IEEE802.11h 标准主要用于IEEE802.1la 的频谱管理技术，引入 了两项关键技术：动态信道选择 (Dynamic Channel Selection,DCS) 和发射功率控制 (Transmission Power Control,TPC)。
DCS 是一种检测机制，当一台无线设备检测到其他设备使用了相同的无线信道的，它可 以根据需要转换到其他信道，从而避免了相互干扰。
● IEEE802.11i 标准。IEEE802.11i 标准的目的是增强网络安全性。IEEE802.11i 标准定 义了临时密钥完整性协议、计数器模式/CBC-MAC 协议和无线鲁棒认证协议3种数据加密机 制，并使用IEEE 802.1x 认证和密钥管理方式。

6、硬件设备（无线接入点 、LAN 适配卡、网桥和路由器）

无线局域网的硬件设备包括无线接入点 (Access Point，AP) 、LAN 适配卡、网桥和路由器。
(1)无线接入点 (AP)
一个无线接入点实际上就是一个二端口网桥，这种网桥能把数据从有线网络中继转发到无 线网络，也能把数据从无线网络中继转发到有线网络。因此， 一个接入点为在地理覆盖范围内 的无线设备和有线局域网之间提供了双向中继能力，即无线接入点的作用是提供 WLAN 中无 线工作站对有线局域网的访问以及其覆盖范围内各无线工作站之间的互通。其具体功能如下。
● 管理其覆盖范围内的移动终端，实现终端的联结、认证等处理。
● 实现有线局域网和无线局域网之间帧格式的转换。
● 调制、解调功能。
● 对信息进行加密和解密。
● 对移动终端在各小区间的漫游实现切换管理，并具有操作和性能的透明性。
无线局域网接入点可以提供与Internet10Mbit/s的连接、10Mbit/s或100Mbit/s 自适应的连 接、10Base-T 集线器端口的连接或10Mbit/s 与100Mbit/s 双速的集线器或交换机端口的连接。
接入点实际可支持的客户端数与该接入点所服务的客户端的具体要求有关。如果客户端 要求较高水平的有线局域网接入，那么一个接入点一般可容纳10～20个客户端站点；如果客 户端要求低水平的有线局域网接入，则一个接入点有可能支持多达50个客户端站点，并且还 可能支持一些附加客户。另外，在某个区域内由某个接入点服务的客户分布以及无线信号是 否存在障碍，也控制了该接入点的客户端支持。
因为无线局域网的传输功率显著低于移动电话的传输功率，所以一个无线局域网站点的 发送距离只是一个蜂窝电话可达传输距离的一小部分。实际的传输距离与所采用的传输方法、
客户与接入点间的障碍有关。在一个典型的办公室或家庭环境中，大部分接入点的传输距离 约为30～60m (室内)。
前面提到过，无线接入点(也叫无线基站)是实现无线局域网接入有线局域网的一个逻 辑接入点。网络中所有站点对网络的访问和通信均由它控制，它可将无线局域网的数据帧转化为有线局域网的数据帧。
无线 AP的覆盖范围是一个圆形区域，基于IEEE 802.11b/g协议的 AP 的覆盖范围为室内 100m、 室外300m, 若考虑障碍物，如墙体材料、玻璃、木板等的影响，通常实际使用范围 为室内30m、室外100m。
(2)无线局域网网卡
无线局域网网卡是一个安装在台式机和笔记本电脑上的收发器。通过使用一个无线局域 网网卡，台式机和笔记本电脑便可具有一个无线网络节点的性能。
无线局域网网卡有以下两种。
● 只支持某一种标准的无线网卡。
● 同时支持多种无线通信标准的网卡，即多模无线网卡，如能够同时支持802.11b/a的 双模无线网卡、能够同时支持802.11b/g/a 的三模无线网卡或者能同时支持移动通信标准 CDMA
和WLAN 的双模无线网卡等。
无线网卡由硬件和软件两部分组成，完成无线网络通信的功能。
无线网卡一般通过总线接口与终端设备交换数据，总线接口有不同种类，主要有 PCI、 PCMCIA 、USB 、MiniPCI 等形式。其中，在台式机上安装的无线网卡主要采用 PCI 总 线 形 式 ；PCMCIA 形式的无线网卡则主要应用于笔记本电脑，它是无线网卡的主要接口形 式，但与台式机不兼容； USB 网卡则与台式机和笔记本电脑都兼容，增加了灵活性，只 是价格较高；MiniPCI 形式的无线网卡则被安装到笔记本电脑内部的 MiniPCI 插槽上，非 常轻便，但是接收信号的能力较弱。不同形式的无线网卡可以通过各种转换器转换成其他 形式的无线网卡。
(3)无线网桥
无线网桥是一种在两个传统有线局域网间通过无线传输实现互连的设备。大多数有线网 桥仅仅支持一个有限的传输距离。因此，如果某个单位需要互连两个地域上分离的 LAN 网 段，可使用无线网桥。

图3-24 所示是使用无线网桥互连两个有线局域网的示意图。 一个无线网桥有两个端口， 一个端口通过电缆连接到一个有线局域网，而第2个端口可以认为是其天线，提供一个RF 频率通信的能力。无线网桥的工作原理与有线网中的网桥相似，其主要功能也是扩散、过滤和转发等。

(4)无线路由器/网关
许多台移动计算机可通过一个无线路由器或网关，再利用有线连接，如 DSL 或Cable Modem 等接入到Internet 或其他网络。无线路由器或网关客户端提供服务的方式有两种： 一种是无线路由器或网关只支持无线 连接；另一种既可支持有线连接又可支持无线连接。图3-25 显示了两种类型的无线路由器/ 网关备。
图3-25 (a) 所示只支持无线连接的路由器/网关。 一个仅支持无线通信的无线路由器或网关一般包括一个USB 或 RS-232 配置端口。图3-25(b) 所示为一个支持有线和无线连接的路由器 或网关。这种路由器或网关一般都包括一个嵌入到设备内部的有线集线器或微型LAN 交换机。

3.3.3 其他无线接入技术

1.RFID（射频识别）

RFID 系统是一种非接触式的自动识别系统，通过射频无线信号自动识别目标对象，并获取相关数据。RFID 系统以电子标签来标识某个对象，电子标签通过无线电波与读写器进行数据交换，读写器可将主机命令传达到电子标签，再把电子标签返回的数据传达到主机， 主机的数据交换与管理系统负责完成电子标签数据的存储、管理和控制。
典型的RFID 系统主要由电子标签、读写器、RFID 中间件和应用系统软件4部分构成。一般又将中间件和应用软件统称为主机系统。
射频识别（RFID）是 Radio Frequency Identification
ETC用。

2.蓝牙

蓝牙是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和个域网(Personal Area Network) 之间的短距离数据交换。蓝牙使用2.4GHz～2.485GHz 的 ISM 波 段 的UHF 无线电波，这是全球范围内无须取得执照(但并非无管制的)的工业、科学和医疗用 (ISM) 波段的2 .4GHz 短距离无线电频段。

3.ZigBee

ZigBee 是基于IEEE 802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定， ZigBee 技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称(又称紫峰协议)来源于蜜蜂的八字舞， 由于蜜蜂(bee) 是靠飞翔和“嗡嗡”(Zig) 地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在的 方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。ZigBee 技术的特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率，主要适合用于自动控制和远程控制领域， 可以嵌入各种设备。简而言之， ZigBee 就是一种便宜的、低功耗的、近距离无线组网通信技术。
智能家具用。

4.Home RF接入技术
Home RF无线标准是由Home RF工作组开发的开放性行业标准，目的是在家庭范围内 使计算机与其他电子设备之间实现无线通信。
Home RF由微软、英特尔、惠普、摩托罗拉和康伯等公司提出，使用开放的2.4GHz 频 段，采用跳频扩频技术，跳频速率为50跳/秒，共有75个宽带为1MHz 的跳频信道。Home RF 基于共享无线接入协议 (Shared Wireless Access Protocol,SWAP) 。SWAP 使用 TDMA+ CSMA/CA方式，适合语音和数据业务。在进行语音通信时，它采用数字增强无绳电话 (DECT) 标准，DECT 使用 TDMA 技术，适合于传送交互式语音和其他时间敏感性业务。在进行数据 通信时它采用IEEE802.11 的 CSMA/CA,CSMA/CA 适合于传送高速分组数据。Home RF的 最大功率为100mW, 有效范围为50m。调制方式分为2FSK 和 4FSK 两种，在2FSK 方式下， 最大的数据传输速率为1Mbit/s; 在 4FSK 方式下，速率可达2Mbit/s。
Home RF的特点是安全可靠、成本低廉、简单易行、不受墙壁和楼层的影响、传输交互 式语音数据采用 TDMA 技术、传输高速数据分组则采用CSMA/CA 技术、无线电干扰影响小、 支持流媒体。

5.UWB 接入技术
超宽带 (Ultra Wideband,UWB) 是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正 弦波窄脉冲传输数据。UWB 不用载波，而采用时间间隔极短(小于1ns) 的脉冲进行通信的 方式。UWB 调制采用脉冲宽度在 ns 级的快速上升和下降脉冲，脉冲覆盖的频谱从直流至 GHz, 不需常规窄带调制所需的 RF 频率变换，脉冲成型后可直接送至天线发射。脉冲峰峰 时间间隔在10～100ps 级。频谱形状可通过甚窄持续单脉冲形状和天线负载特征来调整。UWB 信号在时间轴上是稀疏分布的，其功率谱密度相当低，RF 可同时发射多个UWB 信号。

6.IrDA 红外接入技术
IrDA 是红外数据组织的简称，目前广泛采用的IrDA 红外接入技术就是由该组织提出的。 到目前为止，全球采用IrDA 技术的设备超过了5000万部。IrDA 已经制定出物理介质和协 议层规格，以及两个支持IrDA 标准的设备可以相互监测对方并交换数据。初始的 IrDA1.0标 准制定了一个串行、半双工的同步系统，传输速率为2400bit/s～115200bit/s,传输范围为1m, 传输半角度为15°~30°。最近，IrDA 扩展了其物理层规格使数据传输率提升到4Mbit/s。 PXA27x 就是使用了这种扩展了的物理层规格。
IrDA 数据协议由物理层、链路接入层和链路管理层3个基本层协议组成。
IrDA 红外串行物理层协议： IrPHY 定义了4Mb/s 以下速率的半双工连接标准。在 IrDA 物理层中，将数据通信按发送速率分为3类： SIR、MIR 和 FIR。串行红外的速率覆盖了RS-232 端口通常支持的速率(9600bit/s～115.2kbit/s);MIR 可支持0.576Mbit/s 和1.152Mbit/s 的速 率；高速红外通常用于4Mbit/s 的速率，有时也可用于高于 SIR 的所有速率。4Mbit/s 连接使 用 4PPM 编码，1.152Mbit/s 连接使用归零OOK 编码，编码脉冲的占空比为0.25。115.2kbit/s 以及以下速率的连接使用占空比为0.1875的归零OOK 编码。
IrLAP 红外链路接入协议： IrLAP 定义了链路初始化、设备地址发现、建立连接、数据 交换、切断连接、链路关闭以及地址冲突解决等操作过程。
IrLMP 红外链路管理协议： IrLMP 是IrLAP 之上的一层链路管理协议，主要用于管理IFLAP 所提供的链路连接中的链路功能和应用程序以及评估设备上的服务，并管理如数据速率、BOF 的数量(帧的开始)及连接转换向时间等参数的协调、数据的纠错传输等。

7.可见光接入技术
电磁波谱的可见光区波长范围为0.38μm～0.76μm。可见光通信技术是指利用可见光波段 的光作为信息载体，无须光纤等有线信道的传输介质，在空气中直接传输光信号的通信方式。
可见光通信技术是利用荧光灯或发光二极管等发出的肉眼看不到的高速明暗闪烁信号来 传输信息的。将要传输的信号连接在照明装置上，在接收端前端加一个光电转换装置，插入 电源插头驱动照明装置工作即可使用。利用这种技术做成的系统可实现在室内照明的同时进 行信息传输，因而具有广泛的开发前景。
可见光通信技术绿色低碳，可实现近乎零耗能的通信，还可有效地避免无线电通信电磁 信号泄露等问题，快速构建抗干扰、抗截获的安全信息空间。
未来，可见光通信也将与 Wi-Fi、蜂窝网络(3G、4G 甚至5G) 等通信技术交互融合， 在物联网、智慧城市(家庭)、航空、航海、地铁、高铁、室内导航和井下作业等领域带来创
新应用和价值体验。