有线宽带接入网

毕厚杰
(一) 概述

　　从用户端到交换机之间的通信网被称为接入网， 而接入网又大体分成有线和无线接入网两大类， 这里重点介绍前者。

　　相对于无线接入网，有线接入网的传输环境稳定，干扰较少，这是其优势。有线接入网技术发展十分迅速，品种繁多，现有以下几种：

1. 利用光纤的光纤接入网，包括FTTB.FTTC.FTTH等；

2. 利用铜线的铜缆接入网，包括ADSL.HDSL.VDSL等；

3. 利用有线电视网的混含光纤同轴接入网，即所谓的HFC网；

4. 利用以太网的以太接入网，这是新发展起来的接入技术，其特点是成本低廉，技术成熟。

下面分别予以简述。

(二) 光纤接入网

1. 什么是光纤接入网？

　　由于光纤上传输的是光信号，而在局端发出的是电信号，在用户端接收的往往也是电信号，因此在局端必须将电信号变成光信号，在用户端要将光信号变成电信号。这种在用户端的光电变换设备被称为光网络单元(ONU)。

　　根据ONU所设位置，光纤接入网有光纤到路边(FTTC)、光纤到大楼(FTTB)、以及光纤到户(FTTH) 等几种形式，采用FTTC时，ONU设在路边，FTTB则ONU设在大楼内的配线箱处，这两者的结构没有多大区别。

2. 有源和无源光接入网

　　从光纤接入网是否含有电源，可分成有源双官(ADS) 和无源光网络(PON) 两大类。 但有源的ADS由于有供电、定位、维护等问题，目前使用很少。相比之下，PON则不用供电，投资相对较低、易维护，一般都采用PON结构。

　　FTTH可为每个用户家庭提供宽带业务，而且相互无甚影响，是比较理想的接入方式，但每个用户需配置一台ONU，因而每户承担的费用最昂贵，目前可高达数千美元，一般用户难以承受。

　　FTTB和FTTC由于采用若干用户共用一个ONU，每个用户分摊的费用相对就较低，如再采用PON的传输方式，则更理想些。

3. 光纤接入网的基本功能块

　　光纤接入网包括4种基本功能块：光线路终端(OLT)，用于提供骨干网与配线网之间的接口；光配线网(ODN)，位于ONU和OLT之间，用于光信号的功率分配；光网络单元(ONU)；以及适配功能块，为ONU和用户设备提供适配功能。

4.APON

　　在PON上，如能采用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，这时带宽可统计复用，多个用户可兴共享带宽，动态分配带宽，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。

　　APON系统的核心是在PON上采用TDM/TDMA方式传输ATM信元，即每个时隙中放入1个ATM信元。

5.IP over DWDM接入网

　　骨干网中DWDM后单纤容量已可达320Gb/s，但接入网容量仍只是几个Mb/s，相比之下，接入网容量亟需大大增加。现有一些研究机构正在从事这方面的工作。据报导，国外某些用户如商业用户路由器和高速工作站等已需要Gb/s级的接入速率。其中IP over DWDM的接入技术可能是非常有效的方式之一。
　

(三) 铜缆接入技术

　　铜缆接入也称为XDSL接入，这是利用双绞铜线实现宽带接入的技术，被称为近年来最有发展前途的主流接入技术，因为埋在地下的铜缆是一个巨大财富，据统计，全球有近9亿对双绞铜线，应该充分利用这些丰富的铜线资源实现宽带接入。

　　XDSL中的X是一种泛指的数字用户线(DSL) 技术，其中X可以是A，即ADSL；是H即HDSL；是V即VDSL等。
1. HDSL(高速数字用户线)

　　HDSL使用3对、2对甚至1对双绞铜线，可无中继传送2Mb/s速率的宽带信号，这是一种双向对称的传输方式，传送距离3-5公里，主要采用2B1Q和CAP的线路编码技术。

　　由于采用2对线的HDSL技术已有不少文章介绍，下面着重介绍HDSL2，它是HDSL的升级产品，只用1对线仍能达到HDSL原定设计目标。

　　HDSL2采用了所谓的频谱互锁重叠脉冲幅度调制技术(OPTIS)，已被采纳为美国国家标准，至于E1系统采用何种技术，ETSI尚在研究中。OPTIS技术大体包含以下各点：

a. 16电平脉冲振幅调制(16-PAM)；

b. 一维512状态格栅编码(TCM)，维特比译码；

c. 回波抵消技术(EC)，以消除上下行信号之间的干扰；

d. OPTIS频谱成形技术，以改善频谱兼容牲，降低近端串音的危害。

2. ADSL(不对称数字用户线)

　　ADSL是一种利用电话铜线的高速不对称用户环路传输技术。由于上行和下行的传输码率不相等，即所谓的不对称，避免了用户侧的近端干扰问题，从而得以提高了传输码率，延长了传输距离。

　　ADSL的业务能力可同时提供以下传输通道：

　　(1) 高速单工通道可提供4个1536Kb|s的A通道，每全A通道能传送MPEG-1贡质量的图像，相当于VCD质量的视频图像。

　　(2) 64Kb/s双工数据传输通道。

　　(3) 160Kb/|s和576K/s的全双工通道可用干中等质量的电视会议系统。

　　ADSL技术现已成熟。由于损耗和干扰的原因，一般认为每条双绞电缆可采用ADSL技术的比例为10-65%，与距离、线径、桥接及噪声有关。

　　ADSL常采用离散多音(DMT) 调制进行线路编码，下行可支持1.5-8Mb/S数码率，上行速率为16-640Kb/S，与此同时可进行电话通信，目前在0.5mm线径上可将6Mb|S信号传送3.6公里。为了简化 ADSL技术，使其码率降为1.5Mb/s，采用一种G.lIte的技术，这时不用装电话分路器，用户可即插即用，因而成本下降，用户安装方便。
ITU-TG.992.2规定其下行速率降到64Kb/s-1.5Mb/s，上行为32-512Kb/s，线路码仍用DMT调制，主要用于1.5Mb/s以下的业务，如Internet接入、Web浏览.IP电话、远程教育、在家办公、可视电话等。

3. VDSL(甚高速数字用户线)

　　VDSL是在ADSL基础上发展起来的，可在300米以下传送比ADSL更高的速率，其最大的下行速率为51-55Mb/s；当传输速率降为13Mb/s以下时，传输距离可达1500米；上行速率为1.6Mb/s以上。VDSL系统的上行和下行频谱是利用频分复用技术分开的。线路码可采用DMT、CAP(无载波幅度相位调制) 和DWMT(离散小波多音调制) 三种编码方式。其下行速率有52Mb/s、26Mb/s、13Mb/s三档；上行也有三档：19.2Mb/s、2.3Mb/s、1.6Mb/s。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
结合使用。

(四) 以太网接入技术

1. 以太接入网的背景

　　以上各种宽带接入技术能满足不同场合接入网的需要，但成本较高，能否利用一些较廉价、又比较成熟的传统技术呢？人们自然想到了以太网技术。
　　但传统的以太网并不是接入网，它只是局域网的一种形式，只是一个企业或一个单位内的网络，它不是公用的接入网，两者在用户管理、安全管理、业务管理、计费管理等都有所不同。 它也采用TCP/IP协议，也利用以太网的帧结构和接口，但它应具有网管功能，能进行用户管该、安全管理、故障管理以及计费管理等功能。由于它给用户提供标准的以太网接口，能兼容所有带有标准以太网接口的终端，用户不需另配任何新的接口卡或协议软件，因而是一种较廉价的宽带接入技术，现在不少城域网的接入部分都选用了以太网技术。

2. 局域网交换机

　　局域网正向宽带化发展，目前出现了许多高速局域网，包括FDDI(光纤分布接口).LAN SWITCH(交换式局域网)、高速以太网.ATM局域网等。局域网集线器(HUB) 与服务器、工作站(WS)、路由器等相连，组成了若干子局域网，通过HUB交换机又把这些子局域网连起来，就组成了交换式局域网。这时的交换原理类似于电话网的点对点通信。

　　这个交换机类似于一个多端口网桥，数据输入交换构厉，它把数据送往目的地址，这种数据只在源和目的地址的用户之间传送，它对其它用户的信息传送不发生任何影响，这时标准以太网解决冲突的(CSMA/CD) 机制不再存在。

3. 协议与帧格式

在IEEE802.3的基础上，经重大改进开发出一项高速局域网技术，即IEEE802.12，它与IEEE802.3组成的100Base-T局域网的主要区别在于：不采用传统的CSMA/CD技术，而采用需求优先权轮询的介质访问方式，使网络延时明显减少，带宽利用率大大提高。

4. 吉比特(千兆位) 以太网

　　千兆位以太网是10Mb/s(10Base-T) 以太网和100Mb/s(100Base-T) 快速以太网的延伸，它和已经大量按装的以太网。快速以太网是完全兼容的，但速度比快速以太网快了10倍。千兆位以太网用于交换机与交换机之间的连接，作为骨干网用，可用于交换机与服务器的连接，以提高访问服务器资源的速度。随着用户对速度需求的坛长，也可逐步应用于接入网。2000年9月，已发表了10吉比特以太网标准草案，估计于2002年上半年可完成正式标准，人们估计10吉比特以太网会有广泛的应用前景。由于利用CATV网的混合光纤同轴接入技术已有大量报导，不再赘述。

(五) 结束语

　　有线宽带接入技术发展很快， 种类很多， 很难用某一种技术来代替其他所有的接入技术， 不同场合可采用不同的接入方案，但大体上讲，电信运营商由于拥有大量铜缆资源，ADSL、VDSL不失为一种目前的首选的接入技术；有线电视部门由于拥有丰富的CATV网络，采用HFC接入技术比较适宜；城域网中可采用以太网技术供接入网用，成本较低；光纤接入可作为长期的发展目标。

摘自《通信市场》