十一種寬帶接入技術(shù)概述
寬帶接入技術(shù)是目前通信技術(shù)中最為活躍的領(lǐng)域之一。在電信網(wǎng)絡(luò)中，接入網(wǎng)連接用戶和業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，主要解決傳輸、復(fù)/分接、資源共享等問題。隨著帶寬要求的提高，光纖不斷向用戶延伸，F(xiàn)TTB(光纖到大樓)、FTTC(光纖到路邊)、FTTCab (光纖到樓閣)和FTTZ(光纖到小區(qū))已正在實(shí)施，但實(shí)現(xiàn)FTTH(光纖到戶)目前還比較困難。于是，在技術(shù)上有如下兩個(gè)需要解決的問題：一是 ONU(光網(wǎng)絡(luò)單元)與OLT(光線路終端)之間應(yīng)采用何種技術(shù)來進(jìn)行信息的傳輸;二是用戶終端或局域網(wǎng)絡(luò)以何種方式接入ONU。解決這兩個(gè)方面問題(特別是后者)的技術(shù)都比較多，它們?cè)趥鬏斕匦浴⑹袌?chǎng)定位、物理位置及要解決的問題都有所不同，在今后的實(shí)際接入網(wǎng)絡(luò)中很可能是多種技術(shù)并存，本文將對(duì)一些主要的有線寬帶接入技術(shù)作介紹。
目前主要的有線寬帶接入技術(shù)包括：普通Modem、N-ISDN(窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng))、Cable Modem與HFC(混合光纖同軸電纜)、HDSL(高速數(shù)字用戶環(huán)路)與SDSL (對(duì)稱數(shù)字用戶環(huán)路)、ADSL(不對(duì)稱數(shù)字用戶環(huán)路)與G.lite(無分路器ADSL)、VDSL(甚高速數(shù)字用戶環(huán)路)、HomePNA(家庭電話線聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟)、Ethernet、SDH(同步數(shù)字序列)、PON(Passive無源光網(wǎng)絡(luò))與APON(ATM無源光網(wǎng)絡(luò))、IM-DSL(反向多路復(fù)接數(shù)字用戶環(huán)路)等。一般來說，任何寬帶接入技術(shù)都有相應(yīng)的 CO(局端設(shè)備)和RT(用戶端設(shè)備)，但后者更具有多樣性。
1.普通Modem
普通Modem是目前實(shí)現(xiàn)窄帶Internet接入的主要方式之一，技術(shù)成熟，最高傳輸速率達(dá)56kbps。在技術(shù)上它不依賴光接入網(wǎng)絡(luò);在產(chǎn)品上包括用戶所用的Modem和放在電信機(jī)房的Modem池。由于其速率較低，正在逐步被N-ISDN和其它技術(shù)所取代。
2.N-ISDN
N-ISDN，又稱“一線通”也是一種成熟的、依賴光接入網(wǎng)絡(luò)的窄帶接入的銅線技術(shù)，目前主要利用2B+D來實(shí)現(xiàn)電話和Internet接入，典型下載速度可達(dá)64kbps，基本上能夠滿足目前窄帶瀏覽的需要，是廣大Internet用戶提高上網(wǎng)速度的一種經(jīng)濟(jì)而有效的選擇。目前已在國(guó)內(nèi)各個(gè)城市開通，用戶反映良好，漸又取代普通Modom之勢(shì)。ISDN設(shè)備包括交換機(jī)和終端設(shè)備，其中終端設(shè)備種類很多，但從功能上講，主要是ISDN網(wǎng)絡(luò)終端、終端適配器、路由器和可視電話等功能的自由組合，同時(shí)提供不同接口(如：ISA、PCI、 RS232、USB、模擬電話口、以太網(wǎng)口等)以適應(yīng)不同需求。
3.Cable Modem與HFC
Cable Modem(線纜調(diào)制解調(diào)器)是利用有線電視網(wǎng)實(shí)現(xiàn)用戶寬帶數(shù)據(jù)接入的一種方法，也是混合光纖同軸網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。HFC是寬帶接入技術(shù)中最早成熟和進(jìn)入市場(chǎng)的一種，具有寬帶和相對(duì)的經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)。HFC在一個(gè)500 戶左右的光節(jié)點(diǎn)覆蓋區(qū)可以提供60路模擬廣播電視、每戶至少2路電話、速率至少高達(dá)10Mbps 的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(目前已有成熟的40Mbps的Cable Modem)。將來利用其550M～750MHz頻譜還可以提供至少200路MPEG-2的點(diǎn)播電視業(yè)務(wù)以及其它雙向電信業(yè)務(wù)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，HFC網(wǎng)計(jì)劃提供的是所謂FSN (Full Service Network, 全業(yè)務(wù)網(wǎng))，即以單個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供各種類型的模擬和數(shù)字業(yè)務(wù)，并逐步從多用戶共享上述帶寬過渡到單個(gè)用戶獨(dú)享。
4.HDSL與SDSL
HDSL是在無中繼的用戶環(huán)路網(wǎng)上，用無負(fù)載電話線對(duì)稱地高速傳輸信息，典型速率2Mbps，距離達(dá)3～5km，使用兩對(duì)或三對(duì)雙絞銅線，不需選擇線對(duì)、誤碼率低、采用線路碼，具有良好的頻譜兼容性。目前HDSL技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，主要用于替代傳統(tǒng)的T1/E1，解決分散用戶寬帶接入技術(shù)，為用戶租用線，傳送多路語音、視頻和數(shù)據(jù)。SDSL是HDSL的簡(jiǎn)化版本，使用單根雙絞線，可以提供雙向高速可變比特率連接，速率范圍從 160Kbps到2.084Mbps，在0.4mm雙絞線上，最大傳輸距離是3公里。HDSL/SDSL可以與FTTB/FTTC相結(jié)合。從功能上講，HDSL設(shè)備種類不多，各廠家設(shè)備兼容性差;SDSL成熟稍晚，產(chǎn)品類型也不太豐富。
5.ADSL與G.lite
ADSL是在無中繼的用戶環(huán)路網(wǎng)上，用有負(fù)載電話線不對(duì)稱地高速傳輸信息，與HDSL/SDSL相比，避免了用戶側(cè)干擾問題，提高了傳輸速率，延長(zhǎng)了傳輸距離。ADSL采用DMT(Discrete Multitone, 離散多音頻)線路碼，下行通信可以支持的速率為1.5Mbps～8Mbps或更高，上行通信速率為16K～640Kbps或更高，模擬用戶話路獨(dú)立，目前已能在0.5芯徑雙絞線上將6Mbps信號(hào)傳送3.6公里之遠(yuǎn)。G.lite是一種簡(jiǎn)化的ADSL，以降低成本和方便用戶端設(shè)備的安裝。其下行速率最高 1.5Mbps，上行最高512Kbps，可不用電話分離器，最大傳輸距離可達(dá)5公里。
ADSL(包括G.lite)的CO端設(shè)備DSLAM(數(shù)字用戶環(huán)路多路復(fù)用器)主要實(shí)現(xiàn)復(fù)/分接的功能，可以放在市話端局或小區(qū)，放在小區(qū)的目的是提高傳輸速率并可使更普遍的用戶使用ADSL，這時(shí)需要光接入網(wǎng)的配合;用戶端設(shè)備很多，從功能上講主要包括：不同接口(PCI、USB、以太網(wǎng)) 的ADSL Modem、適應(yīng)不同需求的ADSL 路由器、同時(shí)提供數(shù)據(jù)和話音的綜合網(wǎng)關(guān)、分離器或低通濾波器。目前，在終端產(chǎn)品價(jià)格上G.lite和ADSL相差不是太大，主要是在DSLAM價(jià)格上有差別，但是由于電信運(yùn)營(yíng)商更看中全速率的ADSL DSLAM，而目前的ADSL芯片和設(shè)備既支持全速率的ADSL，也支持G.lite，所以在實(shí)際中純粹的 G.lite產(chǎn)品反而不多見。在國(guó)內(nèi)，已經(jīng)有廣東、上海、福建、武漢等地開通了ADSL實(shí)驗(yàn)網(wǎng)。但由于需要交納昂貴得出裝費(fèi)，使用費(fèi)，一般家庭用戶很難承受。
6.VDSL
在開發(fā)ADSL中發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)減少距離會(huì)大大提高傳輸速率，這便出現(xiàn)了VDSL。VDSL系統(tǒng)中的上下信道頻譜是利用頻分復(fù)用技術(shù)分開的，編碼方式有CAP(無載波幅度相位調(diào)制)、DMT和DWMT(離散小波多音頻)三種。VDSL上下行速率也是不對(duì)稱的，其下行速率有3檔：13Mbps、 26Mbps和52Mbips，相應(yīng)傳輸距離為1500m、1000m和300m;上行速率一般也有3檔：1.6Mbps、2.3Mbps和 19.2Mbps。VDSL必須與FTTB、FTTC、FTTCab、FTTZ相結(jié)合使用。在產(chǎn)品上，VDSL與ADSL類似，但由于VDSL技術(shù)出現(xiàn)比較晚，正式產(chǎn)品不多。
7.HomePNA
HomePNA是一種利用電話線組建局域網(wǎng)的技術(shù)，解決家庭用戶的多臺(tái)設(shè)備連接問題，還不能作為一種獨(dú)立的寬帶接入技術(shù)來看待。從頻譜來看，HomePNA物理層信號(hào)分布在5.5MHz和9.5MHz之間，中心頻率是7.5MHz，數(shù)據(jù)傳輸速率是1Mbps;在媒體訪問控制層上，HomePNA利用現(xiàn)有的以太網(wǎng)協(xié)議;在連接方式上，HomePNA技術(shù)可使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有的節(jié)點(diǎn)按菊花鏈的方式連接，無需中央?yún)R接或交換，這種連接方式有助于簡(jiǎn)化安裝，還可巧妙地改變家庭電話布線隨機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
從產(chǎn)品上講，HomePNA的終端設(shè)備正在從獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)接口卡、PC主板上嵌入式網(wǎng)卡向集成到10/100M快速以太網(wǎng)卡上發(fā)展;為了解決接入 Internet問題，HomePNA與xDSL和普通調(diào)制解調(diào)器結(jié)合，形成智能住宅網(wǎng)關(guān)。
8.Ethernet
由于10M/100M以太網(wǎng)目前已普及、1000M以太網(wǎng)技術(shù)的成熟、價(jià)格低廉、目前人們只需要IP業(yè)務(wù)并對(duì)QOS要求并非十分迫切等原因，全以太網(wǎng)接入方案被廣泛關(guān)注，其基本構(gòu)想是：建立以1000M以太網(wǎng)為骨干網(wǎng)，實(shí)現(xiàn) 1000M以太網(wǎng)到大樓、路邊、小區(qū)，然后通過100M以太網(wǎng)到大樓的樓層、或小型樓宇和居民樓，再通過10M以太網(wǎng)到半公室和桌面。 目前，用戶使用以太網(wǎng)卡和5類線與樓層內(nèi)設(shè)備相連;樓層內(nèi)是工作在第二層的交換機(jī)(采用VLAN技術(shù))，通過普通Modem實(shí)現(xiàn)帶外管理，并多采用遠(yuǎn)程供電;小區(qū)設(shè)備是更高吞吐量的第二層的交換機(jī)(采用VLAN技術(shù))，通過混合光纜和Modem管理樓層內(nèi)的交換機(jī)并為之供電;多個(gè)小區(qū)通過光纖共享一個(gè)千兆路由器和NAT(網(wǎng)絡(luò)地址映射);骨干網(wǎng)把多個(gè)路由器連接起來，構(gòu)成寬帶IP城域網(wǎng)。用戶間的訪問應(yīng)通過路由器，用戶管理也在路由器所在的節(jié)點(diǎn)處完成。
9.SDH
適用于接入網(wǎng)的SDH具有高可靠性、靈活性、高度緊湊、低功耗和低成本。一般來說，當(dāng)要求帶寬155Mbps或更高時(shí)，可以直接用SDH系統(tǒng)以點(diǎn)到點(diǎn)或環(huán)形拓?fù)湫问脚c用戶相連;當(dāng)需要帶寬大于34Mbps時(shí)，直接將SDH ADM (Add/Drop Multiplexer, 分插復(fù)用器)設(shè)置在用戶處用STM-1通道與STM-N服務(wù)節(jié)點(diǎn)相連，這種連接既可以是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式，也可以通過環(huán)結(jié)構(gòu);對(duì)于帶寬要求遠(yuǎn)小于34Mbps 的情況，則采用更低速率的復(fù)用器或共享ADM的方式更經(jīng)濟(jì)有效;對(duì)于多數(shù)普通企事業(yè)用戶，設(shè)在路邊(DP點(diǎn))的終端復(fù)用器可以用來為大量用戶提供 2Mbps為基本單元的帶寬，需要小于2Mbps帶寬業(yè)務(wù)的用戶可以靠業(yè)務(wù)復(fù)用器或后接PON 來解決。使用STM-0子速率連接(Sub STM-0)對(duì)于小帶寬用戶是一種經(jīng)濟(jì)有效的方案，同時(shí)還能保持全部SDH管理能力和功能， ITU-T G.708就規(guī)定了這樣的接口。
雖然，SDH可以在建設(shè)時(shí)為不同的節(jié)點(diǎn)分配不同的帶寬，但無法實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)總速率的動(dòng)態(tài)調(diào)整。目前，適用于接入網(wǎng)的各種SDH 設(shè)備(特別是SDH ADM)很多，本文不作詳述。
10.PON與APON
無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)包括窄帶的無源光網(wǎng)絡(luò)和以ATM為基礎(chǔ)的寬帶無源光網(wǎng)絡(luò)—APON，前者是用來提供2Mbps及以下速率的數(shù)據(jù)傳輸通道，后者則最高可以提供高達(dá)622Mbps的下行傳輸通道。APON多采用無源雙星或樹型結(jié)構(gòu)，并使用特殊的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)多址協(xié)議，使得眾多的ONU/ONT(Optical Network termination，光網(wǎng)絡(luò)終端)共享OLT，眾多的用戶共享ONU來降低初建成本。目前，已有正式的APON產(chǎn)品，但品種有限，而且元器件的集成度還有待于進(jìn)一步提高。
11.IM-DSL
IM-DSL的基本構(gòu)想是建立多條xDSL鏈路，通過反向復(fù)用技術(shù)構(gòu)成一條高速的物理鏈路，然后利用ATM的統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)，使眾多的用戶能夠共享這條物理通道。顯然，IM-DSL傳輸距離限制在2公里以內(nèi)，以解決目前寬帶DSL技術(shù)因傳輸距離有限而依賴寬帶接入技術(shù)與廣泛實(shí)現(xiàn)FTTB、FTTC 和FTTZ還是有相當(dāng)難度之間的矛盾。IM-DSL技術(shù)充分利用現(xiàn)有的電話線，工程小，容量的可擴(kuò)展性好，投資少，但目前缺少工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)受到來自 HFC和光纖進(jìn)一步向用戶延伸的壓力。目前，還很難見到這種技術(shù)的成熟正式產(chǎn)品。
小結(jié)
寬帶接入技術(shù)的研究和開發(fā)將會(huì)隨著數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的寬帶化、光纖化變得越來越明顯，進(jìn)而也就成為目前通信領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。從目前的發(fā)展看來，三種不同體系的寬帶接入技術(shù)：xDSL(特別是ADSL)、Cable Modem與HFC、Ethernet會(huì)在近幾年內(nèi)三分天下，而作為寬帶接入技術(shù)的APON和SDH也會(huì)在相應(yīng)的領(lǐng)域內(nèi)得到發(fā)展。
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