宽带接入网络技术综述

HT-BEYOND · 发表于 2006-7-21 08:56:59

宽带接入网络技术综述 
　　目前，宽带接入网络技术分为有线宽带接入网技术和无线宽带接入网技术。有线宽带接入网技术主要有铜线接入、光纤接入和基于有线电视网的混合光纤同轴接入。宽带无线接入技术系统是未来几年内通信市场发展的一个热点。目前宽带无线接入技术主要有以下几种：LMDS(Local Multipoint Distribute System,本地多点分配系统)、MMDS(Multipoint Multichannel Distribute System,多点多信道分配系统)、无线局域网等。 
 
　　有线宽带接入网技术 
 
　　目前，有线宽带接入网技术主要有铜线接入、光纤接入和基于有线电视网的混合光纤同轴接入。 
 
　　铜线宽带接入技术 
 
　　铜线宽带接入技术也就是xDSL技术，主要包括高比特率的用户数字环路（HDSL）、非对称用户数字环路（ADSL）和甚高比特率的用户数字环路（VDSL）。 
 
　　HDSL利用现有铜线用户线中的两对或三对双绞线来提供全双工的1.5/2Mbit/s数字连接能力。其基本原理是：局端机接收交换机来的标准一次群信号，然后加上所需的用于同步和维护的HDSL开销，进行数字信号处理和线路编码，形成具有HDSL帧的线路信号并送给双绞线传输。在用户侧的远端机对收到的线路信号进行解码和信号处理，减小传输损伤，去掉HDSL开销并恢复标准一次群信号。 
 
　　ADSL在一对铜线上支持上行速率512Kbps～1Mbps，下行速率1Mbps～8Mbps，有效传输距离在3～5公里范围以内。ADSL采用频分复用方式将上行和下行信道分离，原有的电话信号占据最低的频段300～3400Hz，而高比特率的下行信号则占据高频段，总的工作频段限制在1MHz以内。 
 
　　VDSL是xDSL技术中最快的一种，在一对铜质双绞电话线上，下行速率为13Mbps～52Mbps，上行速率为1.5Mbps～2.3Mbps。但VDSL的传输距离较短，一般只在几百米以内。VDSL是一种传输距离很短的宽带接入技术，当ONU离终端用户很近时，可与FTTC、FTTB等结合用。 
 
　　总的说来，xDSL技术允许多种格式的数据、话音和视频信号通过铜线从局端传给远端用户，可以支持高速Internet/Intranet访问、在线业务、视频点播、电视信号传送、交互式娱乐等。其主要优点是能在现有90%铜线资源上传输高速业务，解决光纤不能完全取代铜线"最后一公里"的问题。但DSL技术也有其不足之处。它们的覆盖面有限（只能在短距离内提供高速数据输），并且一般高速传输数据是非对称的，仅仅能单向高速传输数据（通常是网络的下行方向）。因此，这些技术只适合一部分应用。可作为宽带接入的过渡技术。 
 
　　光纤接入技术 
 
　　光纤接入网又称光纤用户环路（FITL）, 它是在交换局中设有光线路终端（OLT），在用户侧有光网络单元（ONU），OLT和ONU之间用光纤连接。ONU可以用多种方式连接用户，一个ONU可以连接多个用户。根据ONU与用户的距离，光纤接入网FITL又有多种方式，有光纤到路边（FTTC）、光纤到大楼（FTTB）、以及光纤到户（FTTH）等几种形式。从光纤接入网是否含有电源，可分成有源光网络（AON）和无源光网络（PON）两大类。　　从光接入网系统接入方式看，目前FITL有两接入方式：综合的FITL系统和通用的FITL系统。综合的FITL系的主要特点是通过一个开放的高速数字接口与数字交换机相连，这种方式代表了FITL的主要发展方向。通用的FITL系统在FITL和交换机之间需要应用一个局内终端设备，在北美称之为局端（COT）。其功能是进行数模转换并将来自FITL系统的信号分解为单个的话带信号，以音频接口方式经音频主配线架与交换机相连。这种方式适合于任何交换机环境，包括模拟交换机和尚不具备标准开放接口的数字交换机。然而，由于需要增加局内终端设备、音频主配线架和用户交换终端，因而这种方式的成本和维护费用要比综合的FITL系统高。 
 
　　传统的时分复用方式（TDM PON）、频分复用FDM PON、波分复用WDM PON和ATM PON方式。其中，APON采用ATM技术进行信号传输、复用，即所谓的APON方式，使其具有多业务、多比特率支持能力，并动态分配带宽，这时带宽可统计复用，因而信道资源利用率高。由于PON是共用的，OLT是共用的，加上采用ATM后带宽是共享的，因此APON的突出优点是成本较低。 
 
　　光接入网由于采用光纤作为传输介质，具有传输距离远，带宽大，维护费用低等特点，是有线宽带接入技术的理想方案，代表了宽带接入网的发展方向。但由于其初期投资大，很难在短期内得到广泛应用。 
 
　　混合光纤同轴接入 
 
　　混合光纤同轴接入（HFC：Hybrid Fiber Coaxial）是一种新型的宽带接入技术，采用光纤到服务区，而在进入用户的“最后1公里”采用同轴电缆。它融数字与模拟传输为一体，集光电功能于一身，同时提供较高质量和较多频道的传统模拟广播电视节目、较好性能价格比的电话服务、高速数据传输服务和多种信息增值服务，以及交互式数字视频应用。 
 
　　HFC的主要结构由模拟前端、数字前端、光纤传输网络、同轴电缆传输网络、光节点、网路接口单元和用户终端设备等技术组成。模拟前端的主要功能是将模拟电视信号调制在HFC所规定的50～450MHz或550MHz的频段。数字前端提供对数字图像的压缩调制、数字电话信号的调制以及用户信息的路由选择等功能。光纤传输网络的主要作用是将所有接入到HFC的信息复用成一群信息流，然后将其变换为光信号后传送。光节点主要进行光电和电光转换。网络接口单元的主要作用是：一是将电话、数据和电视信号分开，二是将这些业务信号分送到不同的用户设备。 
 
　　HFC的主要优点是基于现有的有线电视网络，提供窄带、宽带及数字视频业务，因此，成本较低，将来可方便地升级到光纤到户（FTTH）。但缺点是必须对现有有线电视网络进行改造，以提供双向业务的传送。 
 
　　宽带无线接入技术 
 
　　宽带无线接入技术系统是未来几年内通信市场发展的一个热点。目前宽带无线接入技术主要有以下几种：LMDS(Local Multipoint Distribute System,本地多点分配系统)、MMDS(Multipoint Multichannel Distribute System,多点多信道分配系统)、无线局域网等。 
 
　　本地多点分配系统（LMDS） 
 
　　LMDS系统通常由基础骨干网、基站、用户终端设备和网管系统组成。骨干网可由ATM或IP的核心交换平台及因特网、PSTN网互连模块等组成。基站实现骨干网与无线信号的转换，可支持多个扇区，以扩充系统容量。一般来说，用户终端都有室外单元（含定向天线和微波收发设施）和室内单元（含调制解调模块及网络接口NUI）。LMDS系统可采用的调制方式主要为相移键控(PSK)和正交幅度调制(QAM)。无线双工方式一般为频分双工(FDD)，多址方式为频分多址(FDMA)或时分多址(TDMA)。 
 
　　LMDS的主要优点是可同时支持话音、数据和图像业务的传送，且初期投资少，容易扩容和升级。缺点是传输距离段，同时易受天气和地形限制的影响。 
 
　　多点多信道分配系统（MMDS） 
 
　　MMDS（Multichannel　Multipoint　Distribution　System）是服务商向用户提供宽带数据和话音业务的一种固定无线接入方案。MMDS工作频段集中在2-5GHz，可用带宽2×31.5MHz（上、下行）。3.5G　MMDS频段具有良好的传播特性，传输距离可达10km。MMDS频谱不受雨衰的影响，但可被建筑物衰减。在通常情况下，该频段需要视线传播，但对于一些较下方的阻挡物有一定的抵抗力。 
 
　　MMDS可提供点对点面向连接的数据业务、点对多点业务、点对点无连接型网络业务。与LMDS相比，MMDS不受雨衰影响，适用于用户分散、容量较小的场合。MMDS基站端与网络侧接口包括T1/E1、100Base-T和OC-3，用户侧接口包括T1/E1、10Base-T。因此，MMDS提供的带宽比较有限，MMDS的建设成本相对于LMDS要低些。 
 
　　无线局域网 
 
　　一般来说，凡是采用无线传输媒体的计算机局域网都可称为无线局域网。这里的无线媒体可以是无线电波、红外线或激光。无线局域网的基础还是传统的有线局域网，是有线局域网的扩展和替换。它只是在有线局域网的基础上通过无线HUB、无线访问节点（AP）、无线网桥、无线网卡等设备使无线通信得以实现。　　无线局域网的组网方式包括有中心和无中心两种模式。当采用有中心的模式时，由接入点AP对无线信道进行集中式管理，当采用无中心的方式时，各移动终端分布式地随机访问信道。 
 
　　在物理层，无线局域网可采用外+FHSS（或DSSS）、DSSS+补码键控以及OFDM多中方式。在MAC子层，无线局域网可采用PCF和DCF两种方式。 
 
　　无线局域网为移动终端提供一种访问广域网的方式，也可由多个移动终端自由组网，共享资源。它主要支持数据业务的传送，也可提供语音和图像业务的传送。 
 
　　无线局域网的主要优点投资少，移动终端可以动态，临时组网，支持移动终端的漫游。缺点是覆盖范围有限，带宽相对较小，且存在潜在的安全问题。 
宽带技术发展过程、现状和趋势 
作者：隆克平李云陈前斌 
摘要:本文分别从宽带骨干网和宽带接入网两个层面，对现有宽带通信网络技术作了概括介绍，讨论了它们的优缺点，给出了一些关键技术和展望了宽带通信网络的发展趋势。 
 
关键词:宽带网骨干网光互联网接入 
 
　　1 引言 
 
　　通信是目前发展最快的领域之一，它是人们工作和生活必不可少的工具，也是现在和未来经济发展的基础平台之一。通信网络的发展经历了由窄带到宽带、由人工到智能、由单业务到综合业务的发展过程。21世纪，通信网络向提供宽带化、个人化、分组化和综合化方向发展的趋势更为明显。而目前技术发展和需求增长最快的是Internet和移动通信。 
 
　　宽带通信网是一种全数字化、高速、宽带、具有综合业务能力的智能化通信网络。宽带通信网的显著特点就是在信息数据传输上突破了速度、容量和时间空间的限制。宽带通信网络可大致分为宽带骨干网络和宽带接入网络两个层面。本文分别从宽带骨干网络和宽带接入网络两个层面介绍通信网络技术的发展历史、现状，讨论了宽带通信网络的发展趋势。 
 
　　2 宽带骨干网络技术 
 
　　较早出现的宽带骨干网络的分组交换技术有X.25、帧中继，到后来的IP、ATM以及MPLS技术，经过几十年的发展，目前，IP技术成为主流的宽带网络技术，未来将朝着以光互联网技术为主流技术的超宽带信息网络方向发展。这几种宽带骨干网络技术的详细介绍请看:宽带骨干网络技术综述 
 
　　3 宽带接入网络技术 
 
　　目前，宽带接入网络技术分为有线宽带接入网技术和无线宽带接入网技术。有线宽带接入网技术主要有铜线接入、光纤接入和基于有线电视网的混合光纤同轴接入。 
 
　　宽带无线接入技术系统是未来几年内通信市场发展的一个热点。目前宽带无线接入技术主要有以下几种：LMDS(Local Multipoint Distribute System,本地多点分配系统)、MMDS(Multipoint Multichannel Distribute System,多点多信道分配系统)、无线局域网等。关于这些宽带接入网络技术的详细介绍请看:宽带接入网络技术综述 
 
　　4 宽带通信网的发展趋势 
 
　　目前，通信网可大体分为两种，即电路通信网和数据通信网络，前者包括公共交换电话网（PSTN）和公用陆地移动通信网（PLMN）；后者包括分组通信网、数字数据网、帧中继、ATM网络以及IP网络。电路通信网和数据通信网处于分离状态，网络之间的互连通过接入服务器（AS）或网关（GW）完成。这使得整个通信网络具有如下显著缺点：业务与网络捆绑，业务提供不灵活；设备间需要通过标准化的规程互通；不同网络的控制协议不同。 
 
　　随着数据通信网络业务的不断丰富，技术的不断更新，整个网络将演变成IP作为整个网络的核心，以ATM、IP、SDH、以太网以及各种无线接入技术作为整个网络的边缘和接入的方式。以DWDM方式的IP over SDH或IP over Optical为传输手段，负责整个高速信息网络的传输。整个网络将以IP协议作为统一通信协议，两个通信网的业务将完全进行融合。网络的特征将只在网络的边缘地带才能够显示出来，在此时骨干网络只起信息传输的作用，业务特性只能在网络的边缘实现。 
 
　　为了使两个通信网络的业务在IP层面实现融合，需要解决一系列技术问题，例如，如何对语音和图像业务提供QoS保证、如何实现对整个网络资源的管理和分配、以及如何随时随地提供宽带接入等。为了解决这些问题，我们认为IP与MPLS的结合、光纤接入技术以及宽带无线接入技术将成为未来宽带通信网络的主流技术。原因在于： 
 
　　IP与MPLS结合，代表宽带分组交换网络的发展方向。IP以其实现简单，支持异种网络的互连等优点，在Internet上得到广泛应用。通过采用IP技术，能实现各种网络技术的互连互通，并实现真正意义上的“三网合一”。由于MPLS具有快速转发，支持流量工程，并提供QoS保证等优点，因此，MPLS可作为下一代网络的管理和控制面技术。通过IP与MPLS的结合，能有效支持语音、数据和图像业务的传送，并使网络具有良好的可扩展性，易于管理和维护。 
 
　　光纤接入技术是“最后一公里”问题的最终解决方案。光纤以其大带宽、易于维护、抗干扰、抗腐蚀等优点，已逐渐在接入网中得到应用。随着光纤、光器件价格的进一步下降，光接入网将最终成为宽带到家的首先方案。 
 
　　宽带无线接入技术是未来通信网发展的主要方向之一。无线接入技术以其成本低廉、不受地理环境的约束、支持用户的移动性等优点，将成为光纤接入技术的重要补充，使人们实现真正意义上的个人通信的目的。 
 
　　5 结论 
 
　　本文分别从宽带骨干网和宽带接入网两个层面，介绍了宽带网络技术的发展过程和现状，并讨论了宽带通信网的发展趋势。 
 
 
 
隆克平 1968年5月出生于四川通江县，现为电子科技大学、重庆大学兼职博士生导师，重庆邮电学院通信与信息学院院长、教授，光互联网及无线信息网络研究中心主任，IEEE会员、澳大利亚墨尔本大学电子工程系Research Fellow.已主持承担和完成国家级、省部级及国际国内合作项目等科研项目20余项，主要研究方向：光互联网结构及交换技术、宽带网络理论与技术，已发表学术论文120余篇，其中，已被SCI、EI、ISTP三大检索收录论文60余篇，申请国际专利4项（已授权两项），出版译著2部。

jjyy · 发表于 2006-10-20 03:28:14

谢谢...

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re:谢谢...