寬帶接入技術的發(fā)展與應用

應用度增加,電子商務更是網絡應用的典型熱點;同時,人們對網絡帶寬及速率也提出了更高的要求,干已經為承載各種寬帶業(yè)務作好了準備;但是位于通信網絡與用戶之間的接入網發(fā)展相對滯后,接入網技術成為制約通信發(fā)展的瓶頸;為了給廣大用戶提供端到瑞的寬帶連接,保證寬帶業(yè)務的網絡接入方式的結構,統(tǒng)稱為網絡的接入技術,其發(fā)生在連接網絡與用戶的最后一段路程,網絡的接入部分是目前最有希望大幅提高網絡性能的環(huán)節(jié);對本地環(huán)路網來說這是一個瓶頸,全球擁有上億條用戶接入線,因其功能有限阻礙著網絡用戶業(yè)務的發(fā)展,而與用戶線路另一端的高性能設備形成了鮮明的反差;隨著電子技術和光電技術的迅速發(fā)展,數字電子系統(tǒng)從個人計算機到網絡交換機或路由器以及信息傳輸設備性能都在快速穩(wěn)步的增長,為解決這一環(huán)路瓶提供了廣闊的發(fā)展前景;由于在本地環(huán)路銅線上傳輸的仍然是模擬信號,人們仍然使用著狹窄的無線電頻道頻帶,已是當前網絡技術發(fā)展的焦點,瓶頸是相對的,一對金屬線可以提供支持雙向交談的足夠容量,但傳統(tǒng)的銅線所能提供的帶寬,對高性能的數據網絡和因特網來說的確有些勉為其難,數據用戶不僅希望與對方交談,而希望通過視頻會議系統(tǒng)看到對方的虛擬影象,所以對傳統(tǒng)的接入技術的帶寬,在大范圍達到并滿足用戶在家庭或小型辦公室的通信要求的基本前提;而局部環(huán)路的瓶頸是由今天提供的較低比特率造成的,事實上,除了本地環(huán)路的帶寬限制外,當前的數據網絡技術圖像和其它高帶寬服務;目前正廣泛興起的寬帶網接入相對于傳統(tǒng)的窄帶接入而言顯示了其不可比擬的優(yōu)勢和強勁的生命力;為了適應新的形式和需要,出現(xiàn)了多種寬帶接入網技術;包括銅線接入技術、光纖接入技術傳統(tǒng)銅線接入技術,即借助電話線路,通過調制解調器撥號實現(xiàn)用戶接入的方式,速率已達ts充分利用這部分寶貴資源,采用各種先進的調制技術和編碼技術,提高銅線的傳輸速率,是中、近期接具有絕對的性能優(yōu)勢,但是其高昂的價格也讓用戶望而卻步;它適合于單位用戶召開電視電話會議等;DSLModem要遠遠高于普通的模擬Modem,甚至能夠提供用戶在兩個方向并非需要同等的帶寬,相反他們希望更多的帶寬用于接收視頻或因特網服務,DSLte兩個連接,它們分別用于電話和數據業(yè)務,并可同時打開和連續(xù)使用;在現(xiàn)時中,為了滿足電視會議或建立Web主機的需求,對數據服務要求不多的用戶也可能仍然需求對稱的高速支持;為滿足這據傳輸率,從而充分利用銅線環(huán)路技術帶來的所有價值;ULTU和服務;ADSL制電話線上獲取最大數據傳輸容量,同時又不干擾在同一條線路上進行的常規(guī)語音服務;ADSL的基本原理是使用電話話音以外的頻率來傳輸數據,使用ADSL技術有利于充分利用銅纜資源,保護已有投資,能夠在正常開通現(xiàn)有話音業(yè)務的同時提個擁有大量銅纜資源和超過億電話用戶的運營商來說,有重要的現(xiàn)實意義和巨大的發(fā)展?jié)摿?如FTTxADSL距離較短,線間串擾較小,因此可以達以較高的,并可隨著技術的發(fā)展向VDSL升級;鐵路才行;典型的傳輸距離為~;由于VDSL的傳輸距離比較短,因此特別適合于光纖接入網中與用戶相連接化計算等,其國際標準還正在制定;UDSLUltrahighbit-rateDSL:超高速數字用戶環(huán)路UDSL也是ADSL技術的一種,但其傳輸速率更高,可達155Mb/s,不過傳輸距離只有數十線路的傳輸速率,另一方面嘗試利用目前覆蓋范圍廣、最具潛力、具有很大帶寬的CATV網較合理有效地利用了當前的先進成熟技術,融數字與模擬傳輸為一體,集光電功能于一身,同時提供較務,還可以逐步開展交互式數字視頻應用;HFCCATV用模擬頻分復用技術,綜合應用模擬和數字傳VSB技術提供普通廣播電視業(yè)務,在550~750MHZ頻段采用QAM和TDMA等技術提供下行數據通信業(yè)務,如數字電視和VOD等,750MHz以上頻段暫時保留以后使用;終端用戶要想通過HFC接入,需要寬是由所有用戶公用的,而且還有一部分帶寬要用于傳送電視節(jié)目,用于數據通信的帶寬受到限一個經營體制的問題,需要打破行業(yè)界限;真等、電子商貿、遠程教學與醫(yī)療、以及增值服務電子郵件、電子圖書館等極為豐富的服務內制解調器,是一種將數據終端設備計算機連接到有線電視網CableTV,以使用戶能進行數據通信,rnetetkbsV訊介質;CableModem屬于共享介質系統(tǒng),其它空閑頻段仍然可用于有線電視信號的傳輸;CableQPSK;HFC線電視網絡,不需要再單獨架設網絡,并且速度比較社區(qū)用戶共享的,一旦用戶數增多,每個用戶所分配的帶寬就會急劇下降,而且共享型網絡拓撲致命的缺陷就是它的安全性整個社區(qū)屬于一個網段,數據傳送基于廣播機制,同一個社區(qū)的所有用的數據包;邊;最終用戶數可望降到一戶,實現(xiàn)光纖到家,提供一條通向寬帶通信的新途徑;但回傳信道的干向業(yè)務;小型光節(jié)點采用低成本激光器,很靠近用戶,同軸網部分為無源網;回傳信道則安排在高頻端,徹底避免回傳信道的干擾問題;第二種比較好的是采用同步碼分多址S-CDMA技術;此時信號處理增益可達,干擾大大減少,系統(tǒng)可工作在負信噪比條件,較好解決回傳信道的噪聲和干擾問題;HFC的最新發(fā)展趨勢是與DWDM相結合,充分利用DWDM的降價趨勢簡化第二樞紐站,將路由器和服務器等移到前端,消除光－射頻－光變換過程,可以簡化系統(tǒng),進一步降低成本;目前的市場,帶寬需求和技術都已顯示有必要把SDH技術上的巨大優(yōu)勢帶進接入網領域,使SDH提供理想的網絡性能和業(yè)務可靠性;此SDH的固有靈活性,使網絡運營者可以更快更有效地提供用戶所需的長期和短期業(yè)務需求以及組網需要;對于發(fā)展極其迅速的蜂窩通信系統(tǒng)采用SDH系統(tǒng)尤其適合,它可以迅速靈活地提供所為了更充分利用SDH的優(yōu)勢,需要將SDH進一步擴展至低帶寬用戶,特別是無線用戶,提供用戶推進,在接入網領域占據更大的份額;通訊及晶片大廠共同制訂的利用電話線在小范圍內搭建局域網的電話網絡標準,執(zhí)行的網絡標準共享;HomePNA技術的出現(xiàn)其中一個主要目的就是解決最后幾百米的互聯(lián)網高速接入,實質就是一PNA用戶提供高速上網連接;或半永久性電路,以傳輸數據信號為主的信號網絡;它區(qū)別與傳統(tǒng)模擬電話專線,其顯著特點是數字專線,傳輸質量高,時延小,通信速度可以根據需要在到2Mbps之間選擇;用DDN方式接入單位是節(jié)點,節(jié)點間通過光纖連接,構成網狀的拓樸結構,用戶的終端設備通過數據終端單元DTUDDN將它們出租給用戶做資料傳輸使用后,它們就DNs用它主干數據網的先天優(yōu)勢,他的應用范圍獲得了極大擴展;接的方式而不必選擇路由,直接進入主干網絡,所以時延小速度快的DDN絕對比的撥號上網快很技術;它的傳輸率從到2MKBPS;幀中繼主要運用在企業(yè)局域網之間的互聯(lián),以及局域網聯(lián)入幀中繼是在分組交換網的基礎上,結合數字專線技術而產生的數據業(yè)務網絡;在某種程度上D簡化了相應協(xié)議,提高了傳輸速度;OSI將流量控制、糾錯等功能留給智能終端完成;故其數據鏈路層協(xié)議LAPD協(xié)議在可靠的基礎上相對簡化,從而減小了傳輸時延,提高了傳輸速度速率范圍一般亦為~;另外,它所采用的LAPD鏈路層協(xié)議,能夠順利承載IP、IPX、SNA幀中繼網絡可提供的基本業(yè)務有兩種,即PVCPermanentVirtualCircuit和SVCSwitched方的電路在用戶看來是永久連接的,但實際上只有在用戶準備發(fā)送數據時網絡才真正把傳輸帶寬給用戶;口的各PVC同時數據流量很大時,可能造成SVCPVC和統(tǒng)計復用技術可以提高網絡的利用率,但同時,一旦物理線路或物理端口出現(xiàn)故障,將會有PVC同時受到影響;即PVC實現(xiàn)共享,即能邏輯連接;顯然,它大大地提高了網絡資源的利用率;經濟;不難看出,幀中繼適合于突發(fā)性較強、速率較高、時延較短且要求經濟性較好的數據傳輸業(yè)線接入技術無線接入技術是指在終端用戶和交換局端間的接入網部分全部或部分采用無線傳輸方式,為用戶提供固定或移動的接入服務的技術;作為有線接入網的有效補充,它有系統(tǒng)容量大,話音質量與有線一樣,覆蓋范圍廣,系統(tǒng)規(guī)劃簡單,擴容方便,可加密碼或用CDMA增強保密性等技術特點,可泛地應用于農村、城鎮(zhèn),在水利電力、工礦等專網中也得到一定程度上的應用;蜂窩移動通信;WLL到固定電話網,即利用無線方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有線用戶接入,本地多點分配業(yè)務LMDS,作為近年來興起的一種寬帶無線接入技術;它與蜂窩移動通信系統(tǒng)類似,一般也采用小區(qū)結構,小區(qū)的半徑為2~5km具體數值因各地的地理環(huán)境與氣候條件不同而D物等寬帶業(yè)務;LMDS接入系統(tǒng)主要由帶扇形天線的收發(fā)信機組成,其典型蜂窩半徑為4~10km,在LMDS系統(tǒng)通常由多個小區(qū)組成,每個小區(qū)由一個中心站和眾多用戶站組成,各中心站通過帶自愈功能的高速光纖環(huán)路相連;中心站由網絡節(jié)點設備與射頻設備組成,網絡節(jié)點設備主要包括分路等；射頻設備主要包括射頻收發(fā)信機與天線;通常,這兩部分是做在一起的,射頻部分將來自網絡節(jié)點設備的中頻信號變頻至相應頻段,通過天線發(fā)射出去,同時將天線收到的信號變頻至中用戶站由網絡接口單元和射頻部分組成,其結構基本同中心站;但網絡接口單元較中心站的網絡節(jié)點設備要簡單得多,而且因用戶所需業(yè)務的不同而有差異,一般可向用戶提供E1／T1、E3中心站一般采用全向天線或扇形天線,用戶站則采用方向性極強的高增益天線;每個小區(qū)通衡與糾錯算法,使系統(tǒng)的誤碼率降至10-10~10-11;因此,LMDS系統(tǒng)在帶寬容量和傳輸性能上都達氣的影響,雨、雪、霧等都會引起電波的衰減,較強的降雨甚至可能導致信號的完全中斷;對發(fā)射功率,以便為系統(tǒng)提供足夠的增益儲備;另外,LMDS系統(tǒng)還采用了動態(tài)自適應帶寬分配,動態(tài)DSLMDS的主要缺點是,存在來自其他小區(qū)的同信道干擾和覆蓋區(qū)范圍有限;因為系統(tǒng)要求工作頻段,所以即使發(fā)射機和接收機位置固定,交通工具和樹葉也會造成信號衰落;DBS利用位于地球同步軌道的通信衛(wèi)星將高速廣播數據送到用戶的接收天線,所以它一般也稱為高軌衛(wèi)星通信;其特點是通信距離遠,費用與距離無關,適用于多業(yè)務傳輸,可為全球用戶提DBS的高速上行通道和衛(wèi)星轉一塊衛(wèi)星接入卡及相應的軟件接收從通信衛(wèi)星傳來的信號;DirectPC的數據傳輸也是不對稱的,電波;如果應用較小的發(fā)射功率約一瓦配合定向高增益微波天線,再于每隔10~50英哩約為16~M與微波比較起來,數字微波具有較佳的通信品質,而且在長距離的傳送過程中比較不會有雜音累它的優(yōu)勢所在;GPRS是一種分組交換系統(tǒng);分組交換的基本過程是把數據先分成若干個小的數據包,通過不同的路由,以存儲轉發(fā)的接力方式傳送到目的端,再組裝成完整的數據;傳輸速率;如果多個組合在一起最多8個時隙,雖可提供更高的速率,但只能被一個用戶獨占,在成據業(yè)務;這正是大多數移動互聯(lián)應用的特點;電力線接入方案隨著因特網應用的不斷擴展和各種新技術的出現(xiàn),電力線通信開始應用于高速數據接入和室內組網,通過電力線載波方式傳送語音和數據信息,把電力網用于網絡通信,以節(jié)省通信網絡的建信是接入網的一種替代方案,這對網絡運營商非常重要,其原因在于：②在很多國家,電信管制解除后,接入網的線路資源還歸以往運營商所擁有,新興運營商于是目前,開展接入網業(yè)務有兩種方式：一種是建立新的網絡,另一種是利用已有的線路資源;第難以得到大面積推廣,只能作為有線接入的一種補充；新鋪電纜或光纖需要重新布線,費時費力,建設投入和維護費用大,并給用戶帶來諸多不便;因此,利用現(xiàn)有線路資源是比較理想的解決方現(xiàn)有線路資源主要有：電話線、有線電視網和電力線;電話線和有線電視網的接入線路資源歸傳統(tǒng)的運營商所擁有,而且相對于電力線而言,其線路覆蓋范圍要小得多;在國內,除了特別偏僻的山區(qū)外,電力線幾乎無所不在,在每個家庭的每個房間,至少都有一個以上的電源插座,這對便;都可通過普通電源插座,由電力,影響每個家庭;電力線接入是把戶外通信設備插入到變壓器用戶側的輸出電力線上,該通信設備可以通過光纖與主干網相連,向用戶提供數據、語音和多媒體等業(yè)務;在通信設備內部,高頻網絡信號與50/60Hz低頻電信號一起,耦合到用戶端電力線上,由此可把通信網、電力輸送網和用戶駐地網連接起來;戶外設備與各用戶端設備之間的所有連接都可看成是具有不同特性和通信質量的信道,如果通信系統(tǒng)支持室內組網,則室內任兩個電源插座間的連接都是一個通信信道;因此,低壓電力網有多個通信信道;通信質量的好壞與通信信道直接相關,很大程度上取決于接收端的噪音水平和不同頻率信號的衰減;噪音越大,在接收端將越難提取出有用的信號；同樣,如果信號從發(fā)送端到接收端的傳輸過程中發(fā)生衰減,在接收端,信號可能被淹沒在噪音之中,也很難提取出有用的信電力線通信的噪音主要來源于與低壓電網相連的所有負載以及無線電廣播的干擾等,由于負載的開關會引起電力線上電流的波動,使得電力線的周圍會產生電磁輻射,所以,沿電力線傳送數據時,會出現(xiàn)許多意想不到的問題;另外,信號衰減與信道的物理長度和低壓電網的阻抗匹配情況有關,由于低壓電網上負載的開關是隨機的,因此,其阻抗是隨時間而變化的,很難進行匹配;所以,電力線通信的環(huán)境極為惡劣,在這樣惡劣的環(huán)境下,很難保證數據傳輸的質量,必須采用許多相關決;要用電力線傳輸高速數據和語音等信號,必須找到一種可靠的傳輸方式,使得數據可以在惡劣的電力線通信環(huán)境下穩(wěn)定地傳送;力普公司在電力線通信產品的開發(fā)取得了突破性的進展,并力線通信的VoIP；電力線組網產品；電力線到以太網的橋接產品;目前推出的產品傳輸速率為OAN本地交換機或遠端模塊與用戶之間式業(yè)務為目的的接入傳輸系統(tǒng),將來應能以數字或模擬技術升級傳輸寬帶廣播式和交互式業(yè)務;光纖由于其大容量、保密性好、不怕干擾和雷擊、重量輕等諸多優(yōu)點,正在得到迅速發(fā)展和應用;主干網線路迅速光纖化,光纖在接入網中的廣泛應用也是一種必然趨勢;光纖接入技術實際OAN源設備,OAN又可以劃分為無很猛,值得密切注視;光纖用V5接口連接到遠端單元,然后經銅線分配到各終端用戶,提高了復用率;這種技術本質上還DS用有源光節(jié)點可降低對光器件的要求,采用性能低、價格便宜的光器件,但是初期投資較大,作為有源設備存在電磁信號干擾、雷擊以及有源設備固有的維護問題,因而有源光纖接入網不是接入用性AONU不同波長的光信號傳輸,對波長的穩(wěn)定性要求極高,是目前正積極研究應用的復用方法；ATMNATMTUOAN和FITL概念的提出正是為了達到將上述大規(guī)模用戶接入網投資和花費逐漸轉向光纖的目首先是為了減少銅纜網的維護運行費用和故障率;其次是為了支持開發(fā)新業(yè)務,特別是多媒體和寬帶新業(yè)務,從而加強競爭力,增加新業(yè)務收入,補償建設光用戶接入網所需的新投資;近年來由于光器件價格的持續(xù)穩(wěn)定下降而銅纜價格的持續(xù)上升,光接入網的初裝費用也已經可以與傳比,在傳輸距離大約為2~3km以上時已低于傳統(tǒng)銅纜網;除了上述兩個基本目標外,采用光接入網可以滿足用戶希望較快提供業(yè)務,改進業(yè)務質量和可用性的要求,也可以節(jié)約城市擁擠不堪的地下管道空間,延長傳輸復蓋距離,適應擴大的本地交換區(qū)等其他目的,其結果當然也把接入網的數字化進一步推向了用戶;簡言之,采用光接入網已經成為解決電信發(fā)展瓶頸的主要途徑,其應用場合,不僅最適合那些新建的用戶區(qū),而且也是對需要要代替手段;OAN設計的特殊的光纖傳輸ITU-T建議提出了一個與業(yè)務和應用無關的光接入網功能參考配置示例;盡管參考配置是以無源光網絡PON為例的,但原則上也適用其他配置結構,例如將參考配置中無源光分路器用電復用利用這一概念可以方便地進行功能和規(guī)程的描述以及規(guī)定網絡需要;通常,光接入鏈路的用戶側和網絡側是不一樣的,因而是非對稱的;光接入傳輸系統(tǒng)可以看作是一種使用光纖的具體實現(xiàn)手缺點以及適用場合;FTTC支拓撲;用戶為居民住宅用戶和小企事業(yè)用FTTC仍能利用,因而可以推遲引入線部分預先敷設了一條很靠近用戶的潛在寬帶傳輸鏈路,一旦有寬帶業(yè)務需要,可以很快地將光纖引至用戶處,實現(xiàn)光纖到家的戰(zhàn)略目標;同樣,如果考慮到經濟性需要也可以用同軸電纜將寬帶業(yè)由于其光纖化程度已十分靠近用戶,因而可以較充分地享受光纖化所帶來的一系列優(yōu)點,諸傳輸距離長,帶寬大等;從維護運行的觀點仍不理想;但是如果綜合考慮初始投資和年維護運行費用的話,FTTC結構在提帶業(yè)務時,這種結構就不夠理想了,屆時初期對窄帶業(yè)務合適的光功率預算值對以后的寬帶業(yè)務m是TTCFTTH部為光連接,中間沒有任何備,是真正全透明的網絡;其主要特點可以總結如下：波長和傳輸技術沒有任何限制,適于引入新業(yè)務,是一種最理想的業(yè)務透明網絡,是用戶接入網發(fā)方式可以降低約一個量級,而且故障率也大大減少;最后,維護安裝測試工作也得以簡化,維護成FTTH而主要由于經濟的原因目PLC;入技術IP本;基于以太網技術的寬帶接入網由局端設備和用戶端設備組成,局端設備一般位于小區(qū)內或商P端設備不同于路由器,路由器維護的是端口－網絡地址映射表,而局端設備維護的是端口－主機地址映射表;用戶端設備只有鏈路層功能,工作在復用器方式下,各用戶之間在物理層和鏈路層相有匯聚用戶端設備網管信息的功能;好結合等特點,以太網技術的應用正從企業(yè)內部網絡,向公用電信網領域邁進;以太網接入是指將IP的以太網技術的實質是一種二層的媒質訪問控制技術,可以在五類線上傳送,也可以與其它接但由于接入網是一個公用的網絡環(huán)境,因此其要求與局域網這樣一個私有網絡環(huán)境會有很大不同,它僅借用了用于局域以太網的幀結構和接口,網絡結構和工作原理完全不一樣,由于以太網;A率低,容易形成流量瓶頸；設備價格高;②DHCP+WEB方式無特殊封裝,認證通過后承載數據可直接轉發(fā),網絡性能和設備處理效率較IEEE與認證通道分開,網絡性能和設備處理簡單,與以太網設備能夠很好融合,設備成本低;以太網技術用于企業(yè)內部時,不同用戶之間需要互傳信息,反映在設備上,傳統(tǒng)的二層以太網交換機中,單播幀和廣播幀在不同端口間是能夠互通的;當以太網技術用于提供公用電信網接入時,由于不同用戶間互不信任的關系,必須實現(xiàn)用戶之間的二層隔離和三層受控互通;這就要求以私有技術實現(xiàn)如利用僅在本交換機上有效的VLAN或其它設置達到端口隔離的目的,但不改變的求也應當有所區(qū)別;應市場需要,低成本,高效益的技術才有生命力;因此,發(fā)展以太網接入技術應在保持以太網原有優(yōu)點的基礎上對設備進行改進,在不過多地增加成本、降低性能的條件下擴展功能,努力尋找技效益,功能、性能與成本的平衡點;形成以太網技術接入體系;EoVDSL方式結合了以太網技術和VDSL技術的特點,與ADSL和五類線上的以太網技術相比,具有一定的潛在優(yōu)勢;WLAN技術的應用不斷推廣,EPON技術的研究開發(fā)正取得廣泛的應用;面系統(tǒng)和企業(yè)內部網絡已非常普及,隨著技術的發(fā)展創(chuàng)新,其應用領域正逐步向接入網、城域網、甚至廣域網/骨干網方面拓當初,計算機是通過數據通信網絡實現(xiàn)數據的通信和共享;此時的計算機網絡,基本上以電信要業(yè)務,一些傳統(tǒng)的電信業(yè)務也將在信息網絡上開通,但其業(yè)務量只占信息業(yè)務的很小一部分;作為寬帶綜合信息業(yè)務的承載平臺,電信網絡、計算機網絡、有線電視網絡在接入方式、用戶負擔的成本、可以提供的服務內容等方面不盡相同,適用范圍也不大一樣,因此,幾種接入網在技術上;傳統(tǒng)的電信網絡已有百年以上的歷史,它有一個龐大而良好的用戶群體,它所運用的傳輸技不能夠滿