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宽带接入网络技术综述

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隆克平 李云 陈前斌


  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。
摘自 赛迪网

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