寬帶接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)綜述

2019-11-03 19:04:17

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供稿：網(wǎng)友

隆克平李云陳前斌

　　目前，寬帶接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分為有線寬帶接入網(wǎng)技術(shù)和無(wú)線寬帶接入網(wǎng)技術(shù)。有線寬帶接入網(wǎng)技術(shù)主要有銅線接入、光纖接入和基于有線電視網(wǎng)的混合光纖同軸接入。寬帶無(wú)線接入技術(shù)系統(tǒng)是未來(lái)幾年內(nèi)通信市場(chǎng)發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。目前寬帶無(wú)線接入技術(shù)主要有以下幾種：LMDS(Local Multipoint Distribute System,本地多點(diǎn)分配系統(tǒng))、MMDS(Multipoint Multichannel Distribute System,多點(diǎn)多信道分配系統(tǒng))、無(wú)線局域網(wǎng)等。

　　有線寬帶接入網(wǎng)技術(shù)

　　目前，有線寬帶接入網(wǎng)技術(shù)主要有銅線接入、光纖接入和基于有線電視網(wǎng)的混合光纖同軸接入。

　　銅線寬帶接入技術(shù)

　　銅線寬帶接入技術(shù)也就是xDSL技術(shù)，主要包括高比特率的用戶數(shù)字環(huán)路（HDSL）、非對(duì)稱(chēng)用戶數(shù)字環(huán)路（ADSL）和甚高比特率的用戶數(shù)字環(huán)路（VDSL）。

　　HDSL利用現(xiàn)有銅線用戶線中的兩對(duì)或三對(duì)雙絞線來(lái)提供全雙工的1.5/2Mbit/s數(shù)字連接能力。其基本原理是：局端機(jī)接收交換機(jī)來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)一次群信號(hào)，然后加上所需的用于同步和維護(hù)的HDSL開(kāi)銷(xiāo)，進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理和線路編碼，形成具有HDSL幀的線路信號(hào)并送給雙絞線傳輸。在用戶側(cè)的遠(yuǎn)端機(jī)對(duì)收到的線路信號(hào)進(jìn)行解碼和信號(hào)處理，減小傳輸損傷，去掉HDSL開(kāi)銷(xiāo)并恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)一次群信號(hào)。

　　ADSL在一對(duì)銅線上支持上行速率512Kbps～1Mbps，下行速率1Mbps～8Mbps，有效傳輸距離在3～5公里范圍以內(nèi)。ADSL采用頻分復(fù)用方式將上行和下行信道分離，原有的電話信號(hào)占據(jù)最低的頻段300～3400Hz，而高比特率的下行信號(hào)則占據(jù)高頻段，總的工作頻段限制在1MHz以內(nèi)。

　　VDSL是xDSL技術(shù)中最快的一種，在一對(duì)銅質(zhì)雙絞電話線上，下行速率為13Mbps～52Mbps，上行速率為1.5Mbps～2.3Mbps。但VDSL的傳輸距離較短，一般只在幾百米以內(nèi)。VDSL是一種傳輸距離很短的寬帶接入技術(shù)，當(dāng)ONU離終端用戶很近時(shí)，可與FTTC、FTTB等結(jié)合用。

　　總的說(shuō)來(lái)，xDSL技術(shù)允許多種格式的數(shù)據(jù)、話音和視頻信號(hào)通過(guò)銅線從局端傳給遠(yuǎn)端用戶，可以支持高速I(mǎi)nternet/Intranet訪問(wèn)、在線業(yè)務(wù)、視頻點(diǎn)播、電視信號(hào)傳送、交互式娛樂(lè)等。其主要優(yōu)點(diǎn)是能在現(xiàn)有90%銅線資源上傳輸高速業(yè)務(wù)，解決光纖不能完全取代銅線"最后一公里"的問(wèn)題。但DSL技術(shù)也有其不足之處。它們的覆蓋面有限（只能在短距離內(nèi)提供高速數(shù)據(jù)輸），并且一般高速傳輸數(shù)據(jù)是非對(duì)稱(chēng)的，僅僅能單向高速傳輸數(shù)據(jù)（通常是網(wǎng)絡(luò)的下行方向）。因此，這些技術(shù)只適合一部分應(yīng)用。可作為寬帶接入的過(guò)渡技術(shù)。

　　光纖接入技術(shù)

　　光纖接入網(wǎng)又稱(chēng)光纖用戶環(huán)路（FITL）, 它是在交換局中設(shè)有光線路終端（OLT），在用戶側(cè)有光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU），OLT和ONU之間用光纖連接。ONU可以用多種方式連接用戶，一個(gè)ONU可以連接多個(gè)用戶。根據(jù)ONU與用戶的距離，光纖接入網(wǎng)FITL又有多種方式，有光纖到路邊（FTTC）、光纖到大樓（FTTB）、以及光纖到戶（FTTH）等幾種形式。從光纖接入網(wǎng)是否含有電源，可分成有源光網(wǎng)絡(luò)（AON）和無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）兩大類(lèi)。

　　從光接入網(wǎng)系統(tǒng)接入方式看，目前FITL有兩接入方式：綜合的FITL系統(tǒng)和通用的FITL系統(tǒng)。綜合的FITL系的主要特點(diǎn)是通過(guò)一個(gè)開(kāi)放的高速數(shù)字接口與數(shù)字交換機(jī)相連，這種方式代表了FITL的主要發(fā)展方向。通用的FITL系統(tǒng)在FITL和交換機(jī)之間需要應(yīng)用一個(gè)局內(nèi)終端設(shè)備，在北美稱(chēng)之為局端（COT）。其功能是進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并將來(lái)自FITL系統(tǒng)的信號(hào)分解為單個(gè)的話帶信號(hào)，以音頻接口方式經(jīng)音頻主配線架與交換機(jī)相連。這種方式適合于任何交換機(jī)環(huán)境，包括模擬交換機(jī)和尚不具備標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放接口的數(shù)字交換機(jī)。然而，由于需要增加局內(nèi)終端設(shè)備、音頻主配線架和用戶交換終端，因而這種方式的成本和維護(hù)費(fèi)用要比綜合的FITL系統(tǒng)高。

　　傳統(tǒng)的時(shí)分復(fù)用方式（TDM PON）、頻分復(fù)用FDM PON、波分復(fù)用WDM PON和ATM PON方式。其中，APON采用ATM技術(shù)進(jìn)行信號(hào)傳輸、復(fù)用，即所謂的APON方式，使其具有多業(yè)務(wù)、多比特率支持能力，并動(dòng)態(tài)分配帶寬，這時(shí)帶寬可統(tǒng)計(jì)復(fù)用，因而信道資源利用率高。由于PON是共用的，OLT是共用的，加上采用ATM后帶寬是共享的，因此APON的突出優(yōu)點(diǎn)是成本較低。

　　光接入網(wǎng)由于采用光纖作為傳輸介質(zhì)，具有傳輸距離遠(yuǎn)，帶寬大，維護(hù)費(fèi)用低等特點(diǎn)，是有線寬帶接入技術(shù)的理想方案，代表了寬帶接入網(wǎng)的發(fā)展方向。但由于其初期投資大，很難在短期內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。

　　混合光纖同軸接入

　　混合光纖同軸接入（HFC：Hybrid Fiber Coaxial）是一種新型的寬帶接入技術(shù)，采用光纖到服務(wù)區(qū)，而在進(jìn)入用戶的“最后1公里”采用同軸電纜。它融數(shù)字與模擬傳輸為一體，集光電功能于一身，同時(shí)提供較高質(zhì)量和較多頻道的傳統(tǒng)模擬廣播電視節(jié)目、較好性能價(jià)格比的電話服務(wù)、高速數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)和多種信息增值服務(wù)，以及交互式數(shù)字視頻應(yīng)用。

　　HFC的主要結(jié)構(gòu)由模擬前端、數(shù)字前端、光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)、同軸電纜傳輸網(wǎng)絡(luò)、光節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)路接口單元和用戶終端設(shè)備等技術(shù)組成。模擬前端的主要功能是將模擬電視信號(hào)調(diào)制在HFC所規(guī)定的50～450MHz或550MHz的頻段。數(shù)字前端提供對(duì)數(shù)字圖像的壓縮調(diào)制、數(shù)字電話信號(hào)的調(diào)制以及用戶信息的路由選擇等功能。光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)的主要作用是將所有接入到HFC的信息復(fù)用成一群信息流，然后將其變換為光信號(hào)后傳送。光節(jié)點(diǎn)主要進(jìn)行光電和電光轉(zhuǎn)換。網(wǎng)絡(luò)接口單元的主要作用是：一是將電話、數(shù)據(jù)和電視信號(hào)分開(kāi)，二是將這些業(yè)務(wù)信號(hào)分送到不同的用戶設(shè)備。

　　HFC的主要優(yōu)點(diǎn)是基于現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)絡(luò)，提供窄帶、寬帶及數(shù)字視頻業(yè)務(wù)，因此，成本較低，將來(lái)可方便地升級(jí)到光纖到戶（FTTH）。但缺點(diǎn)是必須對(duì)現(xiàn)有有線電視網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造，以提供雙向業(yè)務(wù)的傳送。

　　寬帶無(wú)線接入技術(shù)

　　寬帶無(wú)線接入技術(shù)系統(tǒng)是未來(lái)幾年內(nèi)通信市場(chǎng)發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。目前寬帶無(wú)線接入技術(shù)主要有以下幾種：LMDS(Local Multipoint Distribute System,本地多點(diǎn)分配系統(tǒng))、MMDS(Multipoint Multichannel Distribute System,多點(diǎn)多信道分配系統(tǒng))、無(wú)線局域網(wǎng)等。

　　本地多點(diǎn)分配系統(tǒng)（LMDS）

　　LMDS系統(tǒng)通常由基礎(chǔ)骨干網(wǎng)、基站、用戶終端設(shè)備和網(wǎng)管系統(tǒng)組成。骨干網(wǎng)可由ATM或IP的核心交換平臺(tái)及因特網(wǎng)、PSTN網(wǎng)互連模塊等組成。基站實(shí)現(xiàn)骨干網(wǎng)與無(wú)線信號(hào)的轉(zhuǎn)換，可支持多個(gè)扇區(qū)，以擴(kuò)充系統(tǒng)容量。一般來(lái)說(shuō)，用戶終端都有室外單元（含定向天線和微波收發(fā)設(shè)施）和室內(nèi)單元（含調(diào)制解調(diào)模塊及網(wǎng)絡(luò)接口NUI）。LMDS系統(tǒng)可采用的調(diào)制方式主要為相移鍵控(PSK)和正交幅度調(diào)制(QAM)。無(wú)線雙工方式一般為頻分雙工(FDD)，多址方式為頻分多址(FDMA)或時(shí)分多址(TDMA)。

　　LMDS的主要優(yōu)點(diǎn)是可同時(shí)支持話音、數(shù)據(jù)和圖像業(yè)務(wù)的傳送，且初期投資少，容易擴(kuò)容和升級(jí)。缺點(diǎn)是傳輸距離段，同時(shí)易受天氣和地形限制的影響。

　　多點(diǎn)多信道分配系統(tǒng)（MMDS）

　　MMDS（Multichannel　Multipoint　Distribution　System）是服務(wù)商向用戶提供寬帶數(shù)據(jù)和話音業(yè)務(wù)的一種固定無(wú)線接入方案。MMDS工作頻段集中在2-5GHz，可用帶寬2×31.5MHz（上、下行）。3.5G　MMDS頻段具有良好的傳播特性，傳輸距離可達(dá)10km。MMDS頻譜不受雨衰的影響，但可被建筑物衰減。在通常情況下，該頻段需要視線傳播，但對(duì)于一些較下方的阻擋物有一定的抵抗力。

　　MMDS可提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)業(yè)務(wù)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)連接型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。與LMDS相比，MMDS不受雨衰影響，適用于用戶分散、容量較小的場(chǎng)合。MMDS基站端與網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口包括T1/E1、100Base-T和OC-3，用戶側(cè)接口包括T1/E1、10Base-T。因此，MMDS提供的帶寬比較有限，MMDS的建設(shè)成本相對(duì)于LMDS要低些。

　　無(wú)線局域網(wǎng)

　　一般來(lái)說(shuō)，凡是采用無(wú)線傳輸媒體的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)都可稱(chēng)為無(wú)線局域網(wǎng)。這里的無(wú)線媒體可以是無(wú)線電波、紅外線或激光。無(wú)線局域網(wǎng)的基礎(chǔ)還是傳統(tǒng)的有線局域網(wǎng)，是有線局域網(wǎng)的擴(kuò)展和替換。它只是在有線局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上通過(guò)無(wú)線HUB、無(wú)線訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)（AP）、無(wú)線網(wǎng)橋、無(wú)線網(wǎng)卡等設(shè)備使無(wú)線通信得以實(shí)現(xiàn)。

　　無(wú)線局域網(wǎng)的組網(wǎng)方式包括有中心和無(wú)中心兩種模式。當(dāng)采用有中心的模式時(shí)，由接入點(diǎn)AP對(duì)無(wú)線信道進(jìn)行集中式管理，當(dāng)采用無(wú)中心的方式時(shí)，各移動(dòng)終端分布式地隨機(jī)訪問(wèn)信道。

　　在物理層，無(wú)線局域網(wǎng)可采用外+FHSS（或DSSS）、DSSS+補(bǔ)碼鍵控以及OFDM多中方式。在MAC子層，無(wú)線局域網(wǎng)可采用PCF和DCF兩種方式。

　　無(wú)線局域網(wǎng)為移動(dòng)終端提供一種訪問(wèn)廣域網(wǎng)的方式，也可由多個(gè)移動(dòng)終端自由組網(wǎng)，共享資源。它主要支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳送，也可提供語(yǔ)音和圖像業(yè)務(wù)的傳送。

　　無(wú)線局域網(wǎng)的主要優(yōu)點(diǎn)投資少，移動(dòng)終端可以動(dòng)態(tài)，臨時(shí)組網(wǎng)，支持移動(dòng)終端的漫游。缺點(diǎn)是覆蓋范圍有限，帶寬相對(duì)較小，且存在潛在的安全問(wèn)題。

　　
摘自　賽迪網(wǎng)

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