【正文】 D和LD一些典型參數(shù)特性，結(jié)合無線光接入系統(tǒng)的參數(shù)要求，可以選擇工作波長在850nm、1550nm的單模半導(dǎo)體激光器作為光源，其材料可以是GaAlAs或者GaInAsP，結(jié)構(gòu)為掩埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)。使用LED作為光源，具有不需要溫控裝置，驅(qū)動電路簡單，成本低等優(yōu)點(diǎn)。和光纖通信一樣，在進(jìn)行光發(fā)送機(jī)光源的選取時(shí)，必須綜合考慮傳輸波長、系統(tǒng)帶寬、功率預(yù)算等因素，并結(jié)合各種光源特性進(jìn)行選取。輸入信號經(jīng)復(fù)用后所采用有別于的信息編碼和調(diào)制技術(shù)和普通光纖通信是有區(qū)別的，這將在第四章闡述。光源發(fā)射出光脈沖信號，既可以通過光耦合器耦合后由光纖傳輸?shù)桨l(fā)射天線的饋源位置上，也可將激光器直接置于發(fā)射天線的饋源位置上。信號經(jīng)復(fù)用、編碼后， 數(shù)字無線光接入系統(tǒng)發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)框圖通過調(diào)制器對光源進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制。強(qiáng)度調(diào)制直接檢測的光發(fā)送機(jī)一般由光源、驅(qū)動電路、自動功率控制和自動溫度控制電路、報(bào)警保護(hù)電路組成。天線是發(fā)送接收鏈路中最前端的部分，送入發(fā)射天線的光信號針對大氣信道如何產(chǎn)生以及進(jìn)行有別于普通光纖通信的處理，也是無線光接入技術(shù)的重要內(nèi)容。采用多孔徑發(fā)送，以在整體上增加總的發(fā)送光功率；多孔徑接收，一方面增加了光的接收面積，可以減少湍流的影響，另外多孔徑效應(yīng)也可以進(jìn)一步降低接收光強(qiáng)的方差。光信號經(jīng)大氣傳輸后，在接收端經(jīng)相同的三個(gè)孔徑收集會聚到副反射鏡，再會聚到置于副反射鏡焦點(diǎn)的多模光纖上，傳送到光探測器上。在天線設(shè)計(jì)過程中必須考慮如下要求：l）高的光學(xué)質(zhì)量；2）低的遮擋率；3）光學(xué)透鏡的高透射率及主、次反射鏡的高反射率；4）低的散射光效應(yīng)；5）材料的熱膨脹系數(shù)小，機(jī)械強(qiáng)度高，重量輕，使用壽命長。通過場理論[10]推倒，可以得出一個(gè)有用的天線增益計(jì)算公式：g=2 g （35）D為主反射面直徑，g為天線的總效率。假設(shè)有球面波光場的光源置于雙曲面的實(shí)焦點(diǎn)F′上，經(jīng)過雙曲面和拋物面反射后，發(fā)送出光場將具有平面波特性?？ㄈ駛愄炀€的口徑越大，那么接收到的光強(qiáng)的方差就越小。在進(jìn)行天線的幾何設(shè)計(jì)時(shí)，一般先給定拋物面D、f，再確定拋物面半角Ψ0， （31）雙曲面的四個(gè)參量LV、ф0、fc、d可以任選兩個(gè)參量，從而確定其他參數(shù)。在無線光通信中采用收發(fā)天線結(jié)構(gòu)類似，發(fā)送和探測光信號部件都將放置在F′上，同時(shí)為了減小遮擋率，F(xiàn)′往往和拋物面的頂點(diǎn)重合。由拋物面初級反射鏡和雙曲線次級反射鏡組成。由于卡塞格倫天線具有體積輕、結(jié)構(gòu)緊湊、焦距長度短等特點(diǎn)，且后瓣小、設(shè)計(jì)饋源靈活、增益高，它是無線光接入中使用較多的一種天線，但其遮擋率影響比普通拋物面天線大。第3章 光發(fā)送與光接收無線光接入光發(fā)送和探測技術(shù)和光纖通信區(qū)別，是針對大氣信道的特征而采用的一些特殊處理技術(shù)。為了更進(jìn)一步提高光纖的利用率，參考已經(jīng)比較成熟的店的復(fù)用方法，人們還采用了各種光的復(fù)用技術(shù)。目前GPON尚處于試驗(yàn)應(yīng)用階段。EPON利用PON(無源光網(wǎng)絡(luò))的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)的接入，它基于高速以太網(wǎng)平臺和TDM時(shí)分MAC(Media Access Control)媒體訪問控制方式，能夠提供多種綜合業(yè)務(wù)的寬帶接入，是成熟度最高、發(fā)展最快的技術(shù)。隨著Internet的高速發(fā)展，用戶對網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求不斷提高，各種新的寬帶接入技術(shù)已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。但是APON存在著一系列的問題，比如帶寬有限、帶寬損失大、數(shù)據(jù)包開銷大、協(xié)議轉(zhuǎn)換麻煩、技術(shù)復(fù)雜、設(shè)備昂貴、多廠家互操作性差等。1999年ITU—(ONT)管理和控制接口規(guī)范，該建議主要從網(wǎng)絡(luò)管理和信息模型上對APON系統(tǒng)進(jìn)行定義，以確保不同廠家的設(shè)備實(shí)現(xiàn)互操作。(a)樹型結(jié)構(gòu)(b)環(huán)型網(wǎng)絡(luò)（c）總線型網(wǎng)絡(luò) PON的拓?fù)浞绞?PON技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化PON系統(tǒng)在90年代初就出現(xiàn)了，1996年ITU—T完成了對G..982的標(biāo)準(zhǔn)化，主要對2Mbit/s以下接入速率的窄帶PON系統(tǒng)進(jìn)行定義。在這種方式中需要N個(gè)12的光分離器來實(shí)現(xiàn)P2MP傳輸，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，組網(wǎng)靈活，但是光分離器的數(shù)目較多。相對于樹型和總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，環(huán)型拓?fù)銹ON有較好的服務(wù)質(zhì)量(QoS，Quality of Service)保障，但是組網(wǎng)復(fù)雜，光分離器較多，ONU的增加和刪除都比較困難。(2)環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(b)所示。 PON技術(shù) PON的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境，PON的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有以下幾種方式：(1)樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)樹型結(jié)構(gòu)的PON拓?fù)浞绞饺鐖D23(a)所示，這是最常用的PON組網(wǎng)方式。相對于點(diǎn)到點(diǎn)光纖接入方式，點(diǎn)到多點(diǎn)接入的優(yōu)點(diǎn)非常明顯：第一，由于多個(gè)用戶共享一根光纖的帶寬資源，用戶成本相對較低，而且可以充分利用光纖的帶寬資源；第二，對于開展點(diǎn)到多點(diǎn)的多播、組播業(yè)務(wù)相對簡單，適合開展視頻廣播和流媒體業(yè)務(wù)；第三，減小中心交換局一側(cè)的光纖接頭數(shù)目，安裝和維護(hù)簡單，易于實(shí)現(xiàn)用戶網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化規(guī)劃。另一種是基于PON的點(diǎn)到多點(diǎn)(P2MP)接入方式，(c)所示。因此這種點(diǎn)到點(diǎn)的光纖接入方式在實(shí)際中應(yīng)用并不多。在這種點(diǎn)到點(diǎn)光纖接入方式中每個(gè)用戶可以使用這個(gè)根光纖的全部帶寬，而且用戶的升級容易實(shí)現(xiàn)。通常的光纖接入的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有點(diǎn)到點(diǎn)(PZP)方式和點(diǎn)到多點(diǎn)(PZMP)兩種方式。網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對網(wǎng)絡(luò)功能、造價(jià)及可靠性等具有重要影響。PON技術(shù)可節(jié)省主干光纖資源和網(wǎng)絡(luò)層次，在長距離傳輸條件夏可提供雙向高帶寬能力，接入業(yè)務(wù)種類豐富，運(yùn)維成本大幅降低，適合于用戶區(qū)域較分散而每一區(qū)域內(nèi)用戶又相對集中的小面積密集用戶地區(qū)?，F(xiàn)階段，無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)FTTx的主流技術(shù)。采用SDH技術(shù)、ATM技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)在光接入網(wǎng)系統(tǒng)中稱為有源光網(wǎng)絡(luò)。2） 既有住宅小區(qū)改造。3） 維護(hù)經(jīng)驗(yàn)有待積累。1） 前期投入大。2） ONU在樓道存在供電和安全問題。3） 今后光纖還需要向用戶延伸，存在改造成本。問題1） 需要增加大量接入點(diǎn)，機(jī)房及配套設(shè)備投資較高。3） 節(jié)約接入點(diǎn)用房和局端DSLAM設(shè)備，運(yùn)營成本低。1） 高品質(zhì)、高帶寬，同事提供語音寬帶業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)擴(kuò)展好。1） 高接入帶寬，帶寬擴(kuò)容便利；與樓內(nèi)布線配合，可提供語音、寬帶業(yè)務(wù)。2） 投資靈活、漸進(jìn)。 幾種FTTx方式的對比光纖到路邊（FTTC）光纖到大樓（FTTB）光纖到戶（FTTH）優(yōu)勢1） 接入帶寬可以滿足近期業(yè)務(wù)需求。FTTH是直接到用戶的真正的信息高速公路，因而被認(rèn)為是接入網(wǎng)發(fā)展的方向。FTTH光纖接入網(wǎng)，具有頻帶寬、容量大、信號質(zhì)量好、可靠性搞、可以提供多種業(yè)務(wù)乃至未來寬帶交互性業(yè)務(wù)，從本地交換機(jī)到用戶全部為光連接，中間無銅纜，也無有源電子設(shè)備，ONU安在用戶家，可采用成本較低的元器件。若搭配WLAN技術(shù)，將使得寬帶與移動結(jié)合，則可以達(dá)到未來寬帶數(shù)字家庭的遠(yuǎn)景。3. FTTH至于FTTH，ITU認(rèn)為從光纖端頭的光電轉(zhuǎn)換器(或稱為媒體轉(zhuǎn)換器MC)到用戶桌面不超過100米的情況才是FTTH。FTTB是一種點(diǎn)到多點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，通常不用點(diǎn)到點(diǎn)的結(jié)構(gòu)。2. FTTBFTTB依服務(wù)對象區(qū)分有兩種，一種是公寓大廈的用戶服務(wù)，另一種是商業(yè)大樓的公司行號服務(wù)，兩種皆將ONU設(shè)置在大樓的地下室配線箱處，只是公寓大廈的ONU是FTTC的延伸，而商業(yè)大樓是為了中大型企業(yè)單位，必須提高傳輸?shù)乃俾?，以提供高速的?shù)據(jù)、電子商務(wù)、視頻會議等寬帶服務(wù)。 FTTx類型1. FTTCFTTC為目前最主要的服務(wù)形式，主要是為住宅區(qū)的用戶作服務(wù)，將ONU設(shè)備放置于路邊機(jī)箱，利用ONU出來的同軸電纜傳送CATV信號或雙絞線傳送電話及上網(wǎng)服務(wù)，這段可采用ISDN、HDSL或ADSL銅線接入技術(shù)。上述服務(wù)可統(tǒng)稱FTTx。根據(jù)光纖到用戶的距離來分類，可分成光纖到交換箱(FTTCab，F(xiàn)iber To The Cabinet)、光纖到路邊(FTTC，F(xiàn)iber To The Curb)、光纖到大樓(FTTB，F(xiàn)iber To The Building)及光纖到戶(FTTH，F(xiàn)iber To The Home)等4種服務(wù)形態(tài)。在電信網(wǎng)中引入OAN或FITL最基本的目標(biāo)為：(1) 減少銅纜的維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用并降低故障率；(2) 支持開發(fā)新業(yè)務(wù)，特別是多媒體和寬帶業(yè)務(wù)；(3) 增加傳輸距離，加大覆蓋區(qū)面積，減少節(jié)點(diǎn)數(shù)目，有利于簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；(4) 便于實(shí)現(xiàn)混合接入結(jié)構(gòu)網(wǎng)。只有強(qiáng)調(diào)某一項(xiàng)特有功能(如維護(hù)操作通路)時(shí)再區(qū)分是OAN還是FITL。光纖接入網(wǎng)(或稱光接入網(wǎng))(Optical Access Network，OAN)是以光纖為傳輸介質(zhì)，并利用光波作為載波傳送信號的接入網(wǎng)，泛指本地交換機(jī)或遠(yuǎn)端交換模塊與用戶之間采用光纖通信或部分采用光纖通信的系統(tǒng)。⑥ 光纖/同軸電纜混合（Hybrid Fiber Coax，F(xiàn)C）技術(shù)廣泛地應(yīng)用于有線電視網(wǎng)中。④ 擴(kuò)容方便。② 數(shù)字光纖傳輸設(shè)備采用了專用超大規(guī)模數(shù)字集成電路和混合集成電路，以及表面安裝技術(shù)，使設(shè)備的可靠性大大提高。除了上述的基本優(yōu)點(diǎn)外，數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)與傳統(tǒng)的傳輸方式相比，在技術(shù)上還有許多優(yōu)勢。④ 抗干擾能力強(qiáng)，保密性能好。② 無中繼通信距離長。光纖通信最直接、最基本的優(yōu)點(diǎn)可以從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)兩個(gè)方面看。實(shí)現(xiàn)光纖通信的關(guān)鍵器件與技術(shù)有；① 低損耗、寬帶寬的光纖；② 高可見性、長壽命的光源及高響應(yīng)的光檢測器件；③ 光測量及光纖連接技術(shù)。第六章對整個(gè)課題研究的總結(jié)。第四章是對接入網(wǎng)升級技術(shù)的研究，“光進(jìn)銅退”采用的主要技術(shù)和相關(guān)設(shè)備。第二章主要介紹光纖接入技術(shù)，光纖接入網(wǎng)的分類和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，PON技術(shù)，還有光接入網(wǎng)中的一些復(fù)用方式。第一章先引入現(xiàn)有常用接入網(wǎng)的概述，闡明無線光接入網(wǎng)概念和無線光接入網(wǎng)的優(yōu)缺點(diǎn)。SDH利用虛容器(VC)的特點(diǎn)可映射各級速率的PDH，而且能直接接入ATM信號，因此為向?qū)拵Ы尤氚l(fā)展提供了一個(gè)理想的平臺。但是，從目前我國接入網(wǎng)的發(fā)展情況來看，ADSL技術(shù)在未來幾年還將占居主流地位，并且向ADSL2+方向發(fā)展，VDSL也將會得到局部應(yīng)用。(5) 銅纜技術(shù)的更新從技術(shù)發(fā)展來看，首先現(xiàn)有的銅纜接入網(wǎng)必須改造，以xDSL(ADSL、HDSL、VDSL等)數(shù)字用戶線系列技術(shù)為代表的銅纜接入技術(shù)是一種重要改造手段；HFC系統(tǒng)和非對稱Cable Modem則是改造現(xiàn)有CATV網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)性方案。(4) 無線接入是接入網(wǎng)的一個(gè)重要組成部分就目前無線接入技術(shù)和設(shè)備而言，能提供電話業(yè)務(wù)和低/中速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的系統(tǒng)主要有CDMA(Code—Division Multiple Access)系統(tǒng)(19GHz頻段)、SCDMA系統(tǒng)()、個(gè)人手持式電話系統(tǒng)PHS—Personal Handyphone System(19GHz頻段)、數(shù)字增強(qiáng)無繩通信DECT—Digital Enhanced Cordless Telemunications系統(tǒng)及450MHz模擬系統(tǒng)等；能提供電話、64kbit/s數(shù)據(jù)和ISDN等綜合業(yè)務(wù)的綜合接入系統(tǒng)有微波點(diǎn)到多點(diǎn)通信系統(tǒng)。(3) 以ATM技術(shù)或以太網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的無源光網(wǎng)絡(luò)以ATM為基礎(chǔ)的無源光網(wǎng)絡(luò)(APON)代表了寬帶接入技術(shù)的發(fā)展方向之一，其優(yōu)勢在于它結(jié)合了ATM多業(yè)務(wù)，多比特率支持能力和PON(無源光網(wǎng)絡(luò))透明寬帶傳輸能力，業(yè)務(wù)的接入非常靈活。與傳統(tǒng)的用戶網(wǎng)相比，光纖網(wǎng)絡(luò)有很多優(yōu)點(diǎn)，： 傳統(tǒng)用戶網(wǎng)與光纖網(wǎng)的特點(diǎn)比較傳統(tǒng)用戶網(wǎng)光纖網(wǎng)絡(luò)用戶網(wǎng)局域受限制且僅為窄帶業(yè)務(wù)從窄帶到寬帶提供多種業(yè)務(wù)寬帶業(yè)務(wù)傳輸能力差建設(shè)適宜未來需要的通信基礎(chǔ)設(shè)施統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)/一樣的可靠性實(shí)現(xiàn)靈活的、高可靠性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)備龐大，維護(hù)使用效率差進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)和使用效率經(jīng)濟(jì)性差實(shí)現(xiàn)降低總成本的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(2) 綜合接入網(wǎng)技術(shù)是接入網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的方向綜合接入網(wǎng)設(shè)備同時(shí)具備普通電話POTS(Plain Old Telephone Service)、綜合數(shù)字業(yè)務(wù)ISDN、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)DDN(Digital Data Network)、IP(Internet Protocol)等業(yè)務(wù)的接入功能，既能降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，又方便網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一維護(hù)。 接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢從目前的接入網(wǎng)的發(fā)展情況看，主要有下面幾種情況：(l) 光纖接入網(wǎng)(含光接入網(wǎng)技術(shù))是接入網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展方向有線接入網(wǎng)在接入網(wǎng)中處于主體地位。與寬帶接入方式相比，雖然無線接入技術(shù)的應(yīng)用還面臨著開發(fā)新頻段、完善調(diào)制和多址技術(shù)、防止信元丟失等方面的問題，但無線接入的最大特點(diǎn)是無需敷設(shè)線路、建設(shè)速度快、初期投資小、安裝靈活、維護(hù)方便等?，F(xiàn)階段大規(guī)模實(shí)現(xiàn)FTTH還不經(jīng)濟(jì)，主要是實(shí)現(xiàn)FTTB用TTC，目前可采用的傳送技術(shù)手段以有源光纖接入(如PDH—Plesiochronous Digital Hierarchy、ATM—Asynchronous Transfer Mode、SDH—Synchronous Digital Hierarchy、GE/FE等)為主，但當(dāng)無源光纖接入開始得到應(yīng)用時(shí)，其將成為FTTH的一種最經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)手段。接入網(wǎng)光纖化有很多方案，有光纖到路邊(FTTC—Fiber To The Curb)、光纖到小區(qū)（FTTZ—Fiber To The Zone）、光纖到辦公室(FTTB—Fiber To The Building)、光纖到樓面（FTTF—Fiber To The Feeder）、光纖到家庭（FTTH—Fiber To The Home）。如何充分利用這部分寶貴資源，采用各種先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)和編碼技術(shù)，提高銅線的傳輸速率，是接入網(wǎng)寬帶化的重要任務(wù)之一。目前，銅線接入主要有高速DSL(HNSL—High—Rate Digital Subscriber Loop)、非對稱DSL(ADSL—Asymmetric Digital Subscriber Loop)、超高速DSL(VDSL—VeryHighBitRate Digital Subscriber Loop)、ISD