本书全面系统地阐述了接入网的主流技术和**研究成果，既深入介绍了各种有线宽带接入技术，如xDSL、HFC、以太网、光纤等； 又详细介绍了各种无线宽带接入技术，如WiFi、WiMAX、3G、4G、5G等。内容涵盖了接入网的关键技术、基本原理、系统结构、技术标准和通信协议等。本书是截止到2020年的**接入技术教材，本次修订增加了第五代移动通信技术，并录制了全书微课视频。全书共分为12章，内容包括接入网技术概述、接入网的体系结构、接入网的接口、电话铜线接入技术、电缆调制解调器接入技术、以太网接入技术、光纤接入技术、无线局域网接入技术、无线城域网接入技术、无线广域网接入技术、电力线接入技术、第五代移动通信技术。

本书可供高等学校计算机、网络工程、通信工程及相关专业的研究生或本科生参考，也可作为大专院校相关专业和各类培训班的教材，对于从事通信工程、网络工程及相关领域工作的科研人员和工程技术人员也是一本很好的参考书。

前  言

本书为《接入网技术》（第3版）（微课视频版），是编者在2017年1月清华大学出版社出版的《接入网技术》（第2版）的基础上修订而成的。为了方便读者学习，本书所有章节都录制了微课视频，可以直接扫描二维码观看。本书还融入了近年接入网技术领域的最新研究成果（包括光纤接入技术和第五代移动通信技术（5G）等）。在本次修订中，编者结合多年来“接入网技术”课程教学实践的心得和体会，虚心听取读者的宝贵意见，对原书进行了认真的修订、补充、优化和完善。

接入网是现代通信网络的重要组成部分，是将用户设备连接到核心网的网络，使用户可以使用核心网提供的各种业务。在新一代的通信网络体系结构中，接入网技术已经发展成为一个重要的技术分支，与核心网技术并驾齐驱，共同构成现代通信网络。

近年来，各高等学校、大专院校的通信工程专业、网络工程专业、计算机应用及相关专业均开设了“接入网技术”课程。因此，为了全面系统地介绍接入网技术，满足教学和社会生产实践的需要，培养社会急需的通信和计算机网络工程专业技术人才，我们编写了这本教材。

接入网已经成为一个相对独立完整的系统，接入网技术的教材应该包含接入网的体系结构、总体技术标准、各种技术的分类和特点、适用环境、用户接入管理等主要内容。尽管专门针对接入网技术的教材已经较多，但是详细论述5G等新一代接入技术的教材并不多见。随着互联网的普及，各种宽带接入技术日新月异，正展开激烈的市场竞争。因此，接入网技术教材有必要与时俱进，深入、详细、系统地分析和论述各种有线和无线宽带接入网的新技术，这也对从事“接入网技术”教学工作的高校一线教师提出了更高的要求。

众所周知，第五代移动通信技术是近年来飞速发展和普及的新技术，为了使广大读者对第五代移动通信技术有比较全面的了解，本书专门新增一章，对第五代移动通信技术的关键技术进行了简明扼要的阐述。

本书的特点是强调新颖性和实用性，力求全面、客观地分析和论述接入网的基本概念、基本原理，并尽力保持教材内容的先进性。书中论述了多种接入网技术，以便让读者对接入网技术的发展和演变有比较深入的了解。

全书共分为12章,各章的主要内容如下。

第1章为接入网技术概述，主要介绍接入网的定义、发展简史、分层模型、功能结构、接口、分类和宽带接入技术等基础知识。

第2章为接入网体系结构，主要介绍电信接入网的总体标准G.902和IP接入网总体标准Y.1231。

第3章为接入网接口，主要介绍接入网的业务节点接口、用户网络接口、电信管理网接口、V5接口以及最新的VB5接口。

第4章为电话铜线接入技术，主要介绍电话铜线用户线路网、铜线对增容技术、普通Modem拨号接入、ISDN拨号接入，以及HDSL接入技术、ADSL接入技术、VDSL接入技术和第二代xDSL接入技术。

第5章为电缆调制解调器接入技术，主要介绍HFC网络和Cable Modem的系统原理、技术要点。

第6章为以太网接入技术，主要介绍以太网的发展和技术标准等。

第7章为光纤接入技术，主要介绍无源光网络（PON）、APON、EPON、GPON的系统结构、协议模型、技术要点等。

第8章为无线局域网接入技术，主要介绍无线局域网的体系结构、CSMA/CA协议、无线局域网的物理层和无线局域网的安全技术。

第9章为无线城域网接入技术,主要介绍IEEE 802.16标准、IEEE 802.16物理层、IEEE 802.16 MAC层以及WiMAX与其他技术的比较。

第10章为无线广域网接入技术,主要介绍无线广域网的接入体系、陆地无线广域网接入技术和卫星接入技术。

第11章为电力线接入技术，主要介绍电力接入网的基本概念、电力接入网的系统结构、电力线接入的工作原理。

第12章为第五代移动通信技术，主要介绍各种5G接入的关键技术，包括5G架构、5G频谱、大规模天线技术、新型多址接入技术、同频同时全双工技术、D2D通信技术、信道编码技术、超密集组网和软件定义网络等。

为了便于读者学习，本书相比于第2版，在每章后面的复习思考题除了原来的简答题以外，都新配备了单项选择题和填空题这两种题型。在本书的附录中，还提供了复习思考题答案、两套模拟试题和常用英文缩写对照表，并附上了接入网技术的3个模拟实验。

由于接入网涉及的内容较广，新技术发展迅速，因此资料更新较快，编写的工作量和难度都比较大。本书是佛山科学技术学院计算机科学系的余智豪老师和多位同事近十年来全力合作、深入探讨、不懈努力的劳动成果。

2012年，在深入研讨、反复磋商确定编写大纲的基础上，余智豪老师、胡春萍老师和李娅老师参与了《接入网技术》第1版的编写工作。其中，第1~4章、第7章、第8章、第10~12章由余智豪老师编写； 第5章和第6章由胡春萍老师编写； 第9章由李娅老师编写； 罗海天副教授、周灵副教授认真审阅了第1版的书稿； 雷晓平副教授对书稿提出了许多宝贵意见，全书由余智豪老师负责统稿。

2017年，顾艳春老师和范灵老师参与了《接入网技术》（第2版）的修编工作，其中顾艳春老师认真审阅和更正了第1～6章的全部内容； 范灵老师认真审阅和更正了第7～12章的全部内容，并给出了许多改进意见。第2版全书由余智豪老师负责统稿。

2021年，余智豪老师、何志敏老师参与了《接入网技术》(第3版)（微课视频版）的修编工作。其中，余智豪负责编写了第12章第五代移动通信接入技术，并录制了所有章节的微课视频，每段视频的时间约为20～25分钟； 何志敏老师认真地审阅了全部书稿，并补充、完善了参考文献。微课视频版全书由余智豪老师负责统稿。

此外，在本书的修编过程中，得到了许多专家和同行的热心帮助和指导，在此一并致以感谢。

由于编者水平所限，本书疏漏和不当之处难以避免，恳切希望各位读者不吝指正。

余智豪

2021年4月于佛山科学技术学院

目  录

第1章接入网技术概述

1.1接入网的基本概念

1.1.1接入网的定义

1.1.2接入网的发展简史

1.1.3接入网的分层模型

1.1.4接入网的功能结构

1.1.5接入网的接口

1.2宽带接入技术

1.2.1宽带接入技术的概念

1.2.2宽带接入技术概况

1.2.3宽带接入技术的发展趋势

1.3接入网技术的分类

1.3.1电话铜线接入网

1.3.2光纤接入网

1.3.3混合接入网

1.3.4无线接入网

1.4常用接入技术比较

1.5本章小结

复习思考题

第2章接入网的体系结构

2.1电信接入网总体标准——G.902

2.1.1ITU G.902概述

2.1.2ITU G.902对接入网的定义

2.1.3接入网的拓扑结构

2.1.4接入网的定界

2.1.5接入网的管理

2.2IP接入网总体标准——Y.1231

2.2.1IP接入网系列标准概述

2.2.2IP接入网的定义

2.2.3IP接入网参考模型

2.2.4IP接入网的接入协议模型

2.2.5用户驻地网

2.2.6G.902与Y.1231的比较

2.3本章小结

复习思考题

第3章接入网的接口

3.1业务节点接口

3.1.1业务节点的概念

3.1.2业务节点的类型

3.1.3业务节点接口的类型

3.2用户网络接口

3.2.1Z接口

3.2.2U接口

3.2.3其他接口

3.3电信管理网接口

3.3.1电信管理网的概念

3.3.2电信管理网的业务

3.3.3电信管理网的体系结构

3.3.4电信管理网的4种接口

3.4V5接口

3.4.1V5接口的概念

3.4.2V5接口的接入模型

3.4.3V5接口的主要功能

3.4.4V5.2接口的协议结构

3.5VB5接口

3.5.1VB5接口的基本特性

3.5.2VB5接口的协议配置

3.5.3VB5接口的协议

3.5.4VB5接口的连接类型

3.6本章小结

复习思考题

第4章电话铜线接入技术

4.1电话铜线用户线路网

4.1.1公用电话交换网

4.1.2电话铜线和音频对称电缆

4.1.3用户线路网

4.1.4电话线路的配线方式

4.1.5电话铜线的传输性能

4.2铜线对增容技术

4.2.1信号复用技术

4.2.2线路集中技术

4.3普通Modem接入技术

4.3.1拨号通信协议

4.3.2Modem的工作原理

4.3.3调制解调技术

4.4ISDN拨号接入技术

4.4.1ISDN的体系结构

4.4.2ISDN的协议

4.4.3ISDN的业务

4.5HDSL接入技术

4.5.1xDSL技术简介

4.5.2HDSL系统的组成

4.5.3HDSL系统关键技术

4.6ADSL接入技术

4.6.1ADSL技术的特点

4.6.2ADSL的技术标准

4.6.3ADSL的工作原理

4.6.4ADSL复用技术

4.6.5ADSL调制技术

4.6.6ADSL的发射和接收模块

4.6.7ADSL的帧结构

4.7VDSL接入技术

4.7.1VDSL参考模型

4.7.2VDSL频段划分

4.7.3VDSL调制技术

4.7.4VDSL技术与ADSL技术比较

4.8第二代xDSL接入技术

4.8.1HDSL2技术简介

4.8.2ADSL2+技术简介

4.8.3VDSL2+技术简介

4.9本章小结

复习思考题

第5章电缆调制解调器接入技术

5.1HFC技术概述

5.1.1有线电视网络的演进过程

5.1.2双向HFC网络结构

5.1.3HFC频谱划分

5.1.4双向HFC网络的噪声问题

5.1.5HFC网络协议标准

5.2Cable Modem系统工作原理

5.2.1Cable Modem系统构成

5.2.2Cable Modem工作原理

5.3基于DOCSIS的Cable Modem

5.3.1DOCSIS协议层次结构

5.3.2DOCSIS的物理层

5.3.3DOCSIS的传输会聚子层

5.3.4MAC子层

5.3.5数据链路加密子层

5.3.6DOCSIS 1.1协议

5.3.7DOCSIS 2.0简介

5.3.8DOCSIS 3.0简介

5.4Cable Modem的应用

5.4.1系统的基本构成

5.4.2Cable Modem系统的配置、使用和管理

5.4.3HFC网络用户线接入方式

5.5本章小结

复习思考题

第6章以太网接入技术

6.1以太网接入技术概述

6.1.1以太网接入及其优点

6.1.2以太网接入技术在应用中存在的问题

6.2以太网接入的主要技术

6.2.1用VLAN隔离用户信息

6.2.2PPPoE技术

6.2.3IEEE 802.1x技术

6.2.4PPPoE与IEEE 802.1x认证方式的比较

6.2.5基于VLAN＋PPPoE的以太网接入技术方案

6.3IEEE 802.3ah以太接入网

6.3.1IEEE 802.3ah标准概要

6.3.2铜线以太接入

6.3.3光纤以太接入

6.3.4IEEE 802.3ah的OAM

6.3.5IEEE 802.3ah的应用

6.4本章小结 

复习思考题

第7章光纤接入技术

7.1光纤接入网基础

7.1.1光纤接入网的概念

7.1.2光纤接入网的应用类型

7.1.3光纤接入网的拓扑结构

7.2无源光网络

7.2.1无源光网络的概念

7.2.2无源光网络的光纤类型

7.2.3无源光网络的波长分配

7.2.4无源光网络的关键技术

7.2.5无源光网络的功能结构

7.3APON接入技术

7.3.1APON的系统结构

7.3.2APON的帧结构

7.3.3APON的关键技术

7.3.4APON的应用

7.4EPON接入技术

7.4.1EPON的发展背景

7.4.2EPON的系统结构

7.4.3EPON的工作原理

7.4.4EPON的光路波长分配

7.4.5EPON的应用

7.5GPON技术

7.5.1GPON简介

7.5.2GPON的标准

7.5.3GPON的系统结构

7.5.4GPON的工作原理

7.5.5GPON的协议栈

7.5.6GPON的封装方式

7.6本章小结

复习思考题

第8章无线局域网接入技术

8.1无线局域网概述

8.1.1无线局域网的覆盖范围

8.1.2无线局域网的特点

8.1.3无线局域网的发展

8.1.4无线局域网的分类

8.1.5无线局域网的应用

8.2无线局域网的体系结构

8.2.1无线局域网的组成

8.2.2无线局域网的拓扑结构

8.2.3无线局域网的服务

8.3CSMA/CA协议

8.3.1CSMA/CA基本原理

8.3.2冲突避免机制

8.3.3单帧等待应答

8.3.4分段与重装

8.3.5信道占用预测

8.4无线局域网的物理层

8.4.1IEEE 802.11物理层

8.4.2IEEE 802.11a标准

8.4.3IEEE 802.11b标准

8.4.4IEEE 802.11g标准

8.4.5IEEE 802.11n标准

8.4.6IEEE 802.11ac标准

8.5无线局域网安全技术

8.5.1WEP安全技术的工作原理

8.5.2WPA安全技术的工作原理

8.5.3基于IEEE 802.1x协议的认证安全机制

8.5.4IEEE 802.11i、WPA2和AES加密标准

8.5.5WAPI安全协议

8.6本章小结

复习思考题

第9章无线城域网接入技术

9.1无线城域网概述

9.1.1无线城域网的形成

9.1.2WiMAX论坛

9.2IEEE 802.16标准

9.2.1IEEE 802.16标准及其演进

9.2.2WiMAX/IEEE 802.16系统结构

9.2.3WiMAX/IEEE 802.16端对端的参考模型

9.2.4WiMAX/IEEE 802.16网络实体

9.2.5WiMAX/IEEE 802.16网络接口

9.2.6WiMAX/IEEE 802.16业务及QoS

9.2.7WiMAX/IEEE 802.16协议模型

9.3IEEE 802.16物理层

9.3.1IEEE 802.16物理层的分类

9.3.2IEEE 802.16物理层的关键技术

9.4IEEE 802.16 MAC层

9.4.1IEEE 802.16 MAC层的技术特点

9.4.2汇聚子层的功能

9.4.3汇聚子层的分类

9.4.4汇聚子层报头压缩功能

9.4.5公共部分子层

9.4.6MAC CPS支持的网络结构

9.4.7MAC CPS的功能

9.4.8MAC 安全子层

9.5WiMAX 技术与其他技术比较

9.5.1无线宽带接入背景

9.5.2无线宽带接入技术

9.5.3WiMAX技术概述

9.5.4WiFi技术概述

9.5.55G技术概述

9.5.6WiFi、WiMAX、5G技术对比

9.6本章小结

复习思考题

第10章无线广域网接入技术

10.1无线广域网概述

10.2无线广域网接入体系

10.2.1无线广域网接入的概念

10.2.2无线广域网接入的类型

10.3陆地无线广域网接入技术

10.3.1GPRS接入技术

10.3.2CDPD接入技术

10.3.3CDMA 20001x接入技术

10.3.4WCDMA 接入技术

10.3.5TDSCDMA 接入技术

10.3.64G接入技术

10.3.7iBURST接入技术

10.4卫星接入技术

10.4.1卫星接入技术简介

10.4.2卫星宽带接入技术

10.5本章小结

复习思考题

第11章电力线接入技术

11.1电力线接入概述

11.1.1电力接入网的基本概念

11.1.2电力接入网的系统结构

11.2电力线接入的工作原理

11.2.1电力线通信技术

11.2.2电力线接入技术与其他接入技术对比

11.3本章小结

复习思考题

第12章第五代移动通信技术

12.15G技术的研究项目

12.1.1ITU

12.1.23GPP

12.1.3IEEE

12.1.45GPPP和METIS项目

12.1.5中国的IMT2020工作组

12.1.6英国的5G创新中心

12.1.7日本的ARIB项目

12.1.8韩国的5G论坛

12.25G的网络架构

12.2.15G的网络架构

12.2.25G的核心网

12.2.35G的接入网

12.35G的关键性能指标与频谱

12.3.15G的关键性能指标

12.3.25G的频谱

12.4大规模天线技术

12.4.1大规模天线技术的工作原理

12.4.2大规模天线系统的空间预编码

12.4.3大规模天线设计的关键技术

12.55G新型多址接入技术

12.5.1SCMA

12.5.2PDMA

12.5.3MUSA

12.6同频同时全双工技术

12.6.1同频同时全双工的研究

12.6.2同频同时全双工的工作原理

12.7D2D通信技术

12.7.1D2D通信系统的结构

12.7.2D2D通信技术的优势

12.7.35G通信网中应用D2D技术存在的问题

12.85G信道编码技术

12.8.1低密度奇偶校验码

12.8.2极化码

12.8.3Turbo码

12.9超密集组网技术

12.9.1超密集组网技术的工作原理

12.9.2超密集组网规划

12.10软件定义网络

12.10.1网络功能虚拟化的概念

12.10.2软件定义网络的概念

12.10.3软件定义网络的体系结构

12.10.4数据平面的关键技术

12.10.5控制平面的关键技术

12.11本章小结

复习思考题

参考文献

附录A各章复习思考题答案

附录B两套模拟试题

附录C3个模拟实验

附录D常用英文缩写对照表

本教材的特点是强调实用性和新颖性，力求全面、客观地分析和论述接入网的基本概念、基本原理；保持教材内容的先进性，书中涉及了各种接入网的新技术，以便让读者对接入网技术的发展和演变有比较深入的了解。

余智豪，男，重庆大学软件工程硕士，先在企业任计算机产品技术负责人，后到佛山科学技术学院任教二十多年，研究领域：计算机网络；研究成果：著有《接入网技术（第1版）》《接入网技术（第2版）》《物联网安全技术》《网络互联技术教程》《树莓派趣学实战100例》等书，均由清华大学出版社出版。