接入网技术综述

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接入网技术综述

　　用户接入网（AN，简称接入网）泛指用户网络接口（UNI）与业务节点接口（SNI）间实现传送承载功能的实体网络，是从本地交换机到用户终端之间的实施系统，主要连接的相关设备包括交换机和用户终端设备。根据接入业务的特点，接入网提供多种标准接口。
　　接入网是电信网络的重要组成部分，其目标是建立一种标准化的接口方式，以一个可监控的接入网络，使用户获得话音、数据多媒体、有线电视等综合业务。

　　一、铜线接入技术
　　到目前为止，铜线技术仍然是网络接入的主要手段，在通信网络中占据了重要地位。传统的铜线接入方式适用于话音及低速数据业务，已经成为高速宽带业务通达用户的瓶颈。为解决铜线的宽带传速问题，人们提出了很多解决方案。
　　利用电话网铜线的DSL（数字用户线）技术具有良好的应用前景。与其他接入方式相比，DSL技术的优势主要体现在以下3点：一是电话网的改造升级通常比有线电视网容易，投资也相对较低；二是DSL已经存在一些标准，并被众多厂商支持和使用；三是新的衍生技术有望降低DSL的推广成本。
　　DSL技术主要有以下几种：
　　1、不对称数字用户线（ADSL）
　　ADSL是在无中继的用户环路网上，使用有负载电话线提供高速数字接入的传输技术。其特点是可在现有的任意双绞线上传输，误码率低，下行数字信道速率为6Mbit/s，上行数字信道可传送144kbit/s或384kbit/s中速数据。
　　2、高比特率数字用户线（HDSL）
　　HDSL是在无中继的用户环路网上使用无负载电话线提供高速数字接入的传输技术，最早出现于20世纪80年代末，是DSL技术中比较成熟的一种，由于其价格比使用T1线路要低，所以电信公司通常用它通过无中继的非屏蔽双绞线来连接企业用户。
　　HDSL能够在现有的普通电话双绞铜线（两对或三对於上全双工传输2Mbit/s速率的数字信号，无中继传输距离达3-5km。现在公利用一对双绞线的HDSL技术也已出现（如以色列Orckit和Metalink公司的产品）。
　　HSDL技术最近又有了升级型号－HDSL2，它可单线提供速率为160kbit/s-2.3Mbit/s距离达4km对称传输，若用2对双绞线，传输速率可翻一番，距离也可提高30%。
　　3、甚高速数字用户线（VDSL）
　　在ADSL基础上发展起来的VDSL，可在很短距离的双绞铜线上传送比ADSL更高速的数据，其最大的下行速率为51-55Mbit/s，传输线长度不超过300m；当下行速率在13Mbit/s以下时，传输距离可达1.5km，上行速率则为1.6Mbit/s以上。
　　和ADSL相比，VDSL传输带宽更高，而且由于传输距离缩短，所以码间干扰小，数字信号处理技术简化，成本显著降低。它和光纤到路边（FTTC）相结合，可作为无源光网络（PON）的补充，实现宽带综合接入。
　　4、单线路数字用户线（SDSL）
　　SDSL是对称的DSL技术，与HDSL的区别在于只使用一对铜线。SDSL可以支持各种上／下行通信速率相同的应用。该技术现在已实际使用，运行良好。不过标准尚未最终确立。
　　5、速率自适应数字用户线（RADSL）
　　RADSL提供的速率范围与ADSL基本相同，也是一种提供高速下行／低速上行并保留原语音服务的数字用户线技术，与ADSL区别在于：RADSL的速率可以根据传输距离动态自适应，当距离增大时，速率降低。


　　二、光纤接入技术
　　铜线技术所能解决的问题是有限的，而且需要大量资金的投入。随着光纤成本的降低，光缆在价格上可与铜缆媲美，加上其固的的宽带优势，可以预言，接入网的光纤化将是解决用户端瓶颈问题的最终方案。
　　光纤接入网可分为光纤到户（FTTH）、光纤到路边（FTTC）、光纤到大楼（FTTB）、光纤到居民区（FTTZ）、光纤到远端模块局（FTTR）、光纤到办公室（FTTO）。其中光纤到户和光纤到办公室为一种全光纤的网络结构，光网络单元（ONU）设置在用户家里，用户与业务节点之间以全光缆作为传输线，因此无论在带宽方面还是在传输质量和维护方面都十分理想，适合各种交互式宽带业务。不过目前这种全光纤网络短期内由于经济原因还难以普及。
　　光纤到路边是用光纤代替主干铜线电缆（包括部分配线电缆），将ONU放置在靠近用户的路旁，用户用双绞线或同轴电缆与之连接。这种光纤和铜缆的混合结构成本较低，适合于居住密度较高的地区。
　　光纤到大楼的原理与光纤到路边相同，只是ONU放置在大楼内，用铜线或同轴电缆延伸到用户，非常适用于现代化智能大楼。
　　光纤到居民区是将路边光纤接到靠近交接箱的ONU，再用铜线或双绞线向用户延伸，适用于比较分散的居民区。
　　光纤到远端模块局是将用户模块设置在用户密集区，利用光纤与交换机端局相连，使光纤更靠近用户，形成新的组网方式。
　　1、光纤／同轴线混合网（HFC）
　　HFC是宽带接入技术中最早成熟和进入市场的，它建立在有线电视网（CATV）的基础上，带宽和经济上的优势使它对用户有很大的吸引力。
　　HFC在连接上采用Cable Modem技术，它从技术上分为动态分配带宽速率（适用于Internet接入，公共信息查询等）和固定带宽速率（适用于普通电话／可视电话／数据专线等）两类，从传输方式又可分为对称型与非对称型业务。
　　与其他有线介质相比，HFC容量大，灵活性强，扩展性也好，性价比优于DSL。当然，Cable Modem技术也有着自己的弱点，首先，以往的有线电视网都是单向广播式地向用户传送电视，不符合网络信息双向传输的要求，因此需要一个改造的过程。其次，由于HFC是将数字信号转换为模拟方式传输的，所以传输质量受到影响，而且在模拟方式下，过高的频率会产生大量噪音，因此具频带利用率较低。最后，HFC接入方式是以模拟频分多路复用方式传输信息的，一个ONU可以为500-2000个用户服务，一旦出了问题，影响面很大。
　　2、以ATM为基础的无源光网络（APON）
　　采用光纤到户和光纤到办公室这种全光纤的网络结构造价较高，而PON通过使用特殊的点对多点的多址协议，使得众多的ONU共享光线路终端（OLT），降低了初建成本。PON采用波分复用和无源光功率分离技术，网上的设备共享，业务透明，从而可以较好地支持网络管理系统，运营费用较低，能实现多种业务综合。
　　基于ATM的PON称为APON，它进一步改进了传统PON的性能，并具有更好的性价比，是PON的发展趋势。APON的价格是窄带PON的1.5倍，但提供的业务范围和业务质量将远伟于窄带PON。
　　目前，试验的APON分路系数在32个以下，最长距离达20km。欧洲正开发一种SuperPON接入，它将达到2000的分路系数和1000km的距离。同时，较为昂贵的投资也是一个问题。
　　3、SDH应用于接入网
　　基于SDH体制实现的接入网，在技术上有更大的优势。其优势体现在以下几方面：
　　兼容性强。SDH的各种速率接口都有标准规范，在硬件上保证了各供应商设备互联互通，为统一管理打下基础。
　　完善的自愈保护能力，增加了网络可靠性。SDH因其特有的指针调整机制和环路管理功能，所以可以组成多种完备的自愈环，用户可根据需要选择最佳保护方案。
　　借助SDH的大容量、高可靠性，可组成中继传输与接入混合网。SDH的固有灵活性使其除承载接入业务外，还可承载GSM基站、交换机中继等其他业务。
　　目前的接入网建设，一般155Mbit/s速率就能满足需要，随着电话普及率的提高及宽带化需求，内置SDH标准化结构可灵活扩展升级。
　　SDH帧结构中定义了丰富的管理维护开销字节，方便了维护、管理，由此建立的管理维护系统很容易自动故障定位，可以提前发现和解决问题，降低维护成本。SDH利用虚容器（VC）的特点可映射各级速率的PDH，而且能直接接入ATM信号，因此为向宽带接入发展提供了一个理想的平台。


　　三、无线接入技术
　　无线接入技术是指接入网的某一部分或全部使用无线传输媒质，向用户提供固定和移动接入服务的技术。作为有线接入网的有效补充，它有系统容量大，话音质量与有线一样，覆盖范围广，系统规划简单，扩容方便，可加密码或用CDMA增强保密性等技术特点，可解决边远地区、难于架线地区的通信问题，是当前发展最快的接入网之一。目前，无线接入技术已较为广泛地应用于农村、城镇，在水利电力、工矿等专网中也得到一定程度上的应用。
　　1、无线本地环路（WLL）
　　WLL利用无线方式把固定用户接入到固定电话网,即利用无线方式代替传统的有线用户接入，为用户提供终端业务服务。WLL包括DECT、PHS、CDMA、FDMA、SCDMA等，它具有部署灵活，建网速度快，适应环境能力强，网络配置简单等优点，近年来颇受青睐。
　　2。本地多咱分配业务接入（LMDS）
　　LMDS利用地面转接站而不是卫星转发数据，通过射频（RF）频带LMDS最多可提供10Mbit/s的数据流量，它采用蜂窝单元，以毫米波28GHz的带宽向用户提供ROD、广播和会议电视、视频家庭购物等宽带业务。LMDS接入系统主要由带扇形天线的收发信机组成，其典型蜂窝半径为4-10km，在每个扇区传输交互式的数字信号，信号到达用户室外单元后，28GHz的信号转换成中频595MHz，在室内用同轴电缆将数字信号送至机顶盒（STB）。LMDS为某些布线施工困难的地区提供类似的带宽接入和双路能力。
　　LMDS的主要缺点是，存在来自其他小区的同信道干扰和覆盖区范围有限。因为系统要求工作在高频段，所以即使发射机和接收机位置固定，交通工具和树叶也会造成信号衰落。
　　3、数字直播卫星接入（DBS）
　　DBS利用位于地球同步轨道的通信卫星将高速广播数据送到用户的接收天线，所以它一般也称为高轨卫星通信。其特点是通信距离远，费用与距离无关，适用于多业务传输，可为全球用户提供大跨度、大范围、远距离的漫游和机动灵活的移动通信服务等。
　　在DBS系统中，大量的数据通过频分或时分等调制后利用卫星主站的高速上行通道和卫星转发器进行广播，用户通过卫星天线和卫星接收Modem接收数据，接收天线直径一般为18英寸（0.45m）或21英寸（0.53m)。DBS主要是广播系统，用户的回传数据则要通过电话Modem送到主站的服务器。由于数字卫星系统具有高可靠性，不像PSTN网络中采用双绞线的模拟电话需要较多的信号纠错，因此可使下载速率达到400kbit/s，而实际DBS广播速率最高为12Mbit/s。
　　目前，在美国已经可以提供DBS服务，主要用于因特网接入，其中最大的DBS网络就是休斯网络系统公司的DirectPC。该产品实际就是小口径卫星终端（VSAT）产品，其用户通过一个碟形天线、一块卫星接入卡及相应的软件接收从通信卫星传来的信号。DirectPC的数据传输也是不对称的，在接入因特网时，下载速率为400kbit/s，上行速率为33.6kbit/s，这一速率虽然比普通拨号Modem提高不少，但与DSL及Cable Modem技术仍无法相比。
　　4、其他宽带接入技术
　　宽带无线技术还有以下几类：
　　多点多路分配业务系统（MMDS）；甚小孔径卫星终端（VSAT）；综合光纤无线混合系统（HFW），以及实现无缝全球通信的PCS个人通信系统等等。