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时间: 2005-1-14 16:18
作者: zjol
标题: 《宽带接入技术的发展与应用》
宽带接入技术的发展与应用
一、宽带接入技术的发展与应用（一）
引言
铜线接入技术
二、宽带接入技术的发展与应用（二）
混合光纤同轴（HFC）接入技术
SDH应用于接入网
HOME PNA接入
DDN数字专线
帧中继
三、宽带接入技术的发展与应用（三）
无线接入技术
电力线接入方案
四、宽带接入技术的发展与应用（四）
光纤接入技术
五、宽带接入技术的发展与应用（五）
以太网宽带接入技术
接入方式比较
结语
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时间: 2005-1-14 16:20
作者: zjol
宽带接入技术的发展与应用（一）
.引言
随着Internet的迅猛发展，人们对远程教学、远程医疗、视频会议等多媒体应用的需求大幅度增加，电子商务更是网络应用的典型热点。同时，人们对网络带宽及速率也提出了更高的要求，促使网络由低速向高速、由共享到交换、由窄带向宽带方向迅速发展。目前对于主干网来讲，各种宽带组网技术日益成熟和完善，波分复用系统的带宽已达400Gbit/s，IP over ATM、IP over SDH、IP over WDM（DWDM）等技术已经开始投入使用，并提出了建立全优化光学主干网络，可以说网络的主干已经为承载各种宽带业务作好了准备。但是位于通信网络与用户之间的接入网发展相对滞后，接入网技术成为制约通信发展的瓶颈。为了给广大用户提供端到瑞的宽带连接，保证宽带业务的开展，接入网的宽带化、数字化是前提和基础，同时也是网络技术中的一大热点和高利润增长点。
网络接入方式的结构,统称为网络的接入技术,其发生在连接网络与用户的最后一段路程,网络的接入部分是目前最有希望大幅提高网络性能的环节。对本地环路网来说这是一个瓶颈，全球拥有上亿条用户接入线，因其功能有限阻碍着网络用户业务的发展，而与用户线路另一端的高性能设备形成了鲜明的反差。随着电子技术和光电技术的迅速发展，数字电子系统（从个人计算机到网络交换机或路由器）以及信息传输设备性能都在快速稳步的增长，为解决这一环路瓶提供了广阔的发展前景。由于在本地环路铜线上传输的仍然是模拟信号，人们仍然使用着狭窄的无线电频道穿越拥挤的无线电频谱。目前如何大规模拓宽网络接入的瓶颈为全球现有的10.5亿条接入线提供超宽频带,已是当前网络技术发展的焦点,瓶颈是相对的,一对金属线可以提供支持双向交谈的足够容量,但传统的铜线所能提供的带宽,对高性能的数据网络和因特网来说的确有些勉为其难,数据用户不仅希望与对方交谈,而希望通过视频会议系统看到对方的虚拟影象,所以对传统的接入技术(接入方式、接入布线)提出高性能的要求，以突破网络接入环节的瓶颈。以增加网络最后一段路程中的带宽，在大范围达到并满足用户在家庭或小型办公室的通信要求的基本前提。而局部环路的瓶颈是由今天提供的较低比特率造成的，事实上，除了本地环路的带宽限制外，当前的数据网络技术已足以保证提供运动图像和其它高带宽服务。
目前正广泛兴起的宽带网接入相对于传统的窄带接入而言显示了其不可比拟的优势和强劲的生命力。为了适应新的形式和需要，出现了多种宽带接入网技术。包括铜线接入技术、光纤接入技术、混合光纤同轴（HFC）接入技术等多种有线接入技术以及无线接入技术等。然而，各种各样的宽带接入方式都有其自身的长短、优劣，不同需要的用户应该根据自己的实际情况做出合理的选择。
2.铜线接入技术
传统铜线接入技术，即借助电话线路，通过调制解调器拨号实现用户接入的方式，速率已达56kbit／s（通信一方应为数字线路接入），但这种速率还远远不能满足用户对宽带业务的需求。虽然铜线的传输带宽有限，但由于电话网非常普及，电话线占居着全世界用户线的90％以上，如何充分利用这部分宝贵资源，采用各种先进的调制技术和编码技术，提高铜线的传输速率，是中、近期接入网宽带化的重要任务，目前，以电话线为传输介质的宽带接入技术主要有以下几种。
xDSL是DSL(Digital Subscriber Line)的统称，意即数字用户线路，是以铜电话线为传输介质的点对点传输技术。尽管xDSL可以包括HDSL（高速数字用户线）、SDSL（对称数字用户线）、ADSL（非对称数字用户线）、VDSL（甚高比特率数字用户线）,但是目前市面上主要流行的还是ADSL（非对称数字用户线路）和VDSL（甚高速数字用户线）。VDSL以其52Mbps的理论速度相对于于ADSL 1.5Mbps的理论速度而言，具有绝对的性能优势，但是其高昂的价格也让用户望而却步。它适合于单位用户召开电视电话会议等。
DSL实质是一系列的超级Modem，他们的传输速率要远远高于普通的模拟Modem，甚至能够提供比普通模拟Modem快300倍的兆级传输速率。由于DSL使用普通的电话线（不象其他的高速传输技术，如Cable Modem），所以DSL技术被认为是解决“最后一英里”问题的最佳选择之一。其最大的优势在于利用现有的电话网络架构，为用户提供更高的传输速度。
用户在两个方向并非需要同等的带宽,相反他们希望更多的带宽用于接收视频或因特网服务,为满足这一非对称的接入要求,工业界已⒊龇嵌猿剖钟没呗芳际?ADSL)。ADSL技术为家庭和小型业务提供了增强带宽的标准方式，国际电信联盟公布的G.Lite或ADSL Lite标准规定的下行带宽为1.5Mbs,上行带宽为384Kbps,前者大约是现有拨号模拟调制解调器的50倍，为此实际上与网络建立了两个连接，它们分别用于电话和数据业务，并可同时打开和连续使用。在现时中，为了满足电视会议或建立Web主机的需求，对数据服务要求不多的用户也可能仍然需求对称的高速支持。为满足这部分用户要求对称高速的支持，开发的DSL（SDSL）可以在环路上提供宽带接入，对称的DSL可以在两个方向提供最高1.5Mbps的数据传输率，从而充分利用铜线环路技术带来的所有价值。
2.1高速数字用户环路（HDSL）技术
HDSL是数字用户线（DSL）技术中的一种，它采用高速自适应数字滤波技术和先进的信号处理器，进行线路均衡，消除线路串音，实现回波抑制，不需要再生中继器，适合所有用户环路，设计、安装和维护方便、简捷。HDSL采用的编码类型为2B1Q码或CAP码，可以利用现有电话线缆的用户线中两对或三对双绞线来提供全双工的T1／E1信号传输，对于普通0.4～0.6mm线径的用户线路来讲传输距离可达3～6km，比传统的PCM技术要长一倍以上，如果线径更粗些，传输距离可接近10km。HDSL技术广泛适用于移动通信基站中继、无线寻呼中继、视频会议、ISDN基群接入、远端用户线单元（RLU）中继以及计算机局域网互联等业务，由于它要求传输介质为2～3对双绞线，因此常用于中继线路或专用数字线路，一般终端用户线路不采用该技术。与HDSL有关的标准包括ANSI的T1E1.4。ETSI的DTR／TM－3017以及ITU－T的G.991.1等，该技术目前还没有统一的国际标准。
这种性能主要由于两个主要的HDSL技术；2B1Q和全双工传输，实现回音消除，HDSL系统由两个单元组成，一个在用户端（NTU），另一个在转换端（LTU）。两者通过两个或三个双绞线对，每对可单独传输1168/784KBIT/S数据位流以584KBIT/S和/392KBIT/S的低波特率传输，低波特率使长距离传输变为可能。显示删除和自适应技术实现和服务。为替换本地局与用户局间的E1连接，HDSL技术提供几种应用和服务。
2.1.2高质量的视频电话，为点到点连接也好，为视频会议也好，可能成为每个人生活中的一个重要部分。这项应用需1MBIT/S速率，HDSL能够支持。
2.1.2因为标准的成熟，我们能看见每家不只需要一根视频电话线，可能一个五口之家需要4到5根视频线，其中包括传真。HDSL可通过一条双绞线支持15条线路。
2.1.3越来越多的人想在家里办公来节省时间，为这一需求。要在工作地点和家庭之间实现高速数据传输。
2.1.4每个家庭的报纸和杂志服务，同样是一个很迫切的要求。
2.2非对称数字用户环路（ADSL）技术
ADSL是一种非对称的数字用户环路，即用户线的上行速率和下行速率不同，根据用户使用各种多媒体业务的特点，上行速率较低，下行速率则比较高，特别适合传输多媒体信息业务。ADSL不仅具有HDSL的优点，而且在信号调制数字相位均衡、回波抑制等方面采用了更先进的器件和动态控制技术，它采用正交调幅（QAM）、无载波幅度相位调制（CAP）、离散多音频调制（DMT）等调制技术，通过对不同的业务和上下行信号采用频分复用方式，实现了在一对普通电话线上同时传送一路高速下行单向数据、一路双向较低速率的数据以及一路模拟电话信号，可直接利用用户现有的电话线路，在线路两侧各安装一台ADSL调制解调器即可。在普通电话双绞线上，ADSL的典型的上行速率为16～640kbit/s，下行速率为1.544～8.192Mbit／s，传输距离为3～6km，有关ADSL的标准有ANSI的T1E1.4、ITU－T的G.922.2、G.992.1等。ADSL除可提供电话业务外，还能提供多种宽带业务，在未来几年内，ADSL接入技术将会是终端用户最主要的宽带接入方式。
ADSL是利用数字编码技术从现有的铜制电话线上获取最大数据传输容量，同时又不干扰在同一条线路上进行的常规语音服务。ADSL的基本原理是使用电话话音以外的频率来传输数据，使用户在浏览Internet的同时可以打电话或发传真，而且不会影响通话的质量和网络下载速度。
ADSL技术有利于充分利用铜缆资源，保护已有投资，能够在正常开通现有话音业务的同时提供宽带业务。目前ADSL的技术和产品已比较成熟、价格也在不断下降，特别是对中国电信这样一个拥有大量铜缆资源和超过1.35亿电话用户的运营商来说，有重要的现实意义和巨大的发展潜力。如果今后五年内有20％的电话用户能够使用ADSL，用户数量就会超过2000万，这将是一个巨大的市场。ADSL的应用主要有两种方式：
2.2.1在交换端局到用户间直接使用ADSL，可以利用已有电话铜缆，快速满足用户的宽带业务需求。更重要的是，这种方式从网络结构上将话音和数据业务流量分离，将数据业务流量从接入部分直接分流到数据网络中，能够有效地缓解用户上网负荷对电话交换网的压力。可根据线路条件、设备产品价格、用户业务需求和资费等具体情况，开通ADSL（或G.lite）的多种子速率，包括限速提供512Kbps、284Kbs等。
2.2.2 FTTx＋ADSL方式。由于光节点靠近用户，铜缆距离较短，线间串扰较小，因此可以达以较高的传输速率，并可随着技术的发展向VDSL升级。
ADSL尚在起飞阶段时，internet业务就已呈现了爆炸式的增长，能否经济有效的支持internet业务已成为接入网技术考虑的重要因素。尽管ADSL技术能支持internet业务，但成本仍嫌偏高，用户侧设备的安装仍嫌麻烦。ITU-T专家们充分意识到这一工作的重要与市场前景，成立了课题组开发简化的无电话分离器的ADSL标准，并已在1998年10月通过建议G.922.2。其基本思路有两点，第一是速率降低到1.5Mb/s左右，第二在用户处不用电话分离器，价格会大大下降，其应用前景十分可观。G.992.2规定下行速率降到64kb/s至1.5Mb/s，上行速率为32kb/s至512kb/s，线路码仍为DMT，主要业务则为internet接入、Web流览、IP电话、远程教育、在家工作、可视电话和电话等。当然还有不少地方须改进，如组帧效率的改进、比特交换与速率适配等。
目前，市面上电信和铁通都在经营ADSL业务，在他们经营的业务中，分为虚拟拨号ADSL和固定IP ADSL，在带宽上也分有等级：512K、1M、2M等。对于普通的家庭用户，电信提供512K的虚拟拨号ADSL，铁通提供2M的虚拟拨号ADSL。对于非营运性的家庭用户，电信提供512k的虚拟拨号ADSL，铁通提供2M的虚拟拨号ADSL。但是选择铁通需要使用铁通的固定电话，因此位置必须靠近铁路才行。
2.3超高速数字用户环路（VDSL）技术
VDSL和ADSL技术相似，也是一种非对称的数字用户环路技术，采用频分复用方式，将POTS、ISDN以及VDSL的上、下行信号放在不同的频段传输，但VDSL比ADSL的传输速率更高，是高速的 ADSL。VDSL采用CAP、DMT和DWMT等编码方式，在一对普通电话双绞线上提供的典型速率为上行1.6～2.3Mbit／s，下行12.96～55.2Mbit／S（目前最高达到155Mbit／s），速率比ADSL高约10倍，但传输距离比ADSL也低得多，典型的传输距离为0.3～1.5km。由于VDSL的传输距离比较短，因此特别适合于光纤接入网中与用户相连接的最后“一公里”，并且要求光网络单元（ONU）尽量与用户接近，其系统配置图与ADSL类似，存在于用户与本地ONU之间。VDSL可同时传送多种宽带业务，如高清晰度电视（HDTV）、清晰度图像通信以及可视化计算等，其国际标准还正在制定。
2.4对称数字用户线(SDSL)
对称数字用户线它与HDSL类似，可以在两个方向上（上行和下行）传送1.544Mbit／s的带宽，但它利用一对铜双绞线。一对铜双绞线的使用使其传送距离受到限制，SDSL应用的传送范围为3km左右。它可在小范围的应用上找到位置，如住宅电视会议或远端LAN接入等。
2.5 IDSL (ISDN DSL综合数字业务用户环路)
IDSL技术也与HDSL相同,它可以提供ISDN的基本速率(2B+D)或基群速率(30B+D)的双向业务,但IDL与ISDN完全不同,ISDN是交换技术，ISDL是网络技术。不同于ISDN的最大特性是交换数据不通过交换机。
2.6 UDSL (Ultrahigh bit-rate DSL:超高速数字用户环路)
UDSL也是ADSL技术的一种,但其传输速率更高，可达155Mb/s,不过传输距离只有数十米,Internet用户使用价值不大。目前仅处于实验阶段
时间: 2005-1-14 16:20
作者: zjol
宽带接入技术的发展与应用（二）
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上一篇文章《[宽带接入技术的发展与应用（一）》介绍了铜线接入技术。本篇将介绍混合光纤同轴、SDH、HOME PNA接入、DDN数字专线和帧中继接入技术。
3.混合光纤同轴（HFC）接入技术
为了解决终端用户通过普通电话线入网速率较低的问题，人们一方面通过xDSL技术提高电话线路的传输速率，另一方面尝试利用目前覆盖范围广、最具潜力、具有很大带宽的CATV网络。HFC（Hybrid Fiber Coaxial）网是指光纤同轴电缆混合网，它是一种新型的宽带网络，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。最常见的也就是有线电视网络，它比较合理有效地利用了当前的先进成熟技术，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，还可以逐步开展交互式数字视频应用。
HFC接入技术就是以现有的CATV网络为基础，采用模拟频分复用技术，综合应用模拟和数字传输技术、射频技术和计算机技术所产生的一种宽带接入网技术。与光纤到路边（FTTC）不同的是，其同轴电缆不是星型结构，而是采用树型结构，通过分支器连接到终端用户。光分配节点（ODU）到头端（HE）为星型拓扑结构，采用AN－SCM光波技术通过光缆传输信号，所有连接到光节点的用户共享一条光纤线路。HFC技术可以统一提供CATV、话音、数据及其他一些交互业务，它在5～50MHz频段通过QPSK和TDMA等技术提供上行非广播数据通信业务，在50～550MHz频段采用残留边带调制（VSB）技术提供普通广播电视业务，在550～750MHZ频段采用 QAM和 TDMA等技术提供下行数据通信业务，如数字电视和VOD等，750MHz以上频段暂时保留以后使用。终端用户要想通过HFC接入，需要安装一个用户接口盒（UIB），它可以提供三种连接：使用CATV同轴电线连接到机项盒（STB），然后连接到用户电视机；使用双绞线连接到用户电话机；通过Cable Modem连接到用户计算机。
由于CATV网络覆盖范围已经很广泛，而且同轴的带宽比铜线的带宽要宽得多，因此HFC是一种相对比较经济、高性能的宽带接入方案，是光纤逐步推向用户的一种经济的演变策略，尤其是在有线电视网络比较发达的地区，HFC是一种很好的宽带接入方案。不过HFC接入技术的应用也有一些需要解决的问题，首先，原有的CATV网络只提供广播业务，大都为单向网络，为实现双向通信，需要有双向分配放大器、双向滤波器和双向干线放大器等。其次，HFC接入系统为树型结构，同轴的带宽是由所有用户公用的，而且还有一部分带宽要用于传送电视节目，用于数据通信的带宽受到限制，目前一般一个同轴网络内至多连接500个用户，另外树型结构使其上行信号存在噪声积累。再者，HFC网络的安全保密性、系统健壮性以及价格等问题也有待进一步解决和完善。最后，IEEE的802.14工作组正在制定 HFC物理层和MAC层标准，但HFC目前还没有统一的国际标准。在我国开展HFC接入，还有一个经营体制的问题，需要打破行业界限。
HFC网是目前世界上公认较好的接入方式，是解决信息高速公路最后1公里宽带 接入网的最佳方案。HFC综合网可以提供电视广播（模拟及数字电视）、影视点播、数据通信、电信服务（电话、传真等）、电子商贸、远程教学与医疗、以及 增值服务（电子邮件、电子图书馆）等极为丰富的服务内容。
由于HFC网络大部分采用传统的高速局域网技术，但是最重要的组成部分也就是同轴电缆到用户电脑这一段使用了另外的一种独立技术，这就是 Cable Modem，即电缆调制解调器又名线缆调制解调器，是一种将数据终端设备（计算机）连接到有线电视网（Cable TV），以使用户能进行数据通信，访问Internet等信息资源的设备。它是近几年随着网络应用的扩大而发展起来的，主要用于有线电视网进行数据传输。用户可以通过CM连接有线电视宽带网（即HFC网络）接入有线电视数据网，有线电视数据网再和internet高速相连，用户即可在家中高速连入internet网。尽管它依靠现有的有线电视网络，但是它必须对现有的有线电缆进行双向改造后才能实现对Internet的上传。利用Cable modem接入Internet可以实现10Mb/s～40Mb/s的带宽，下载速度可以轻松超过100kb/s，有时甚至可以高达300kb/s，用它可以非常舒心地享受宽带多媒体业务，而且Cable modem可以绑定独立的IP。
Cable Modem其主要功能是将数字信号调制到射频（FR）以及将射频信号中的数字信息解调出来。除此之外，Cable Modem还提供标准的以太网接口，部分地完成网桥、路由器、网卡和集线器的功能，因此，要比传统的Modem复杂得多。
CableModem与以往的Modem在原理上都是将数据进行调制后在Cable(电缆)的一个频率范围内传输,接收时进行解调，传输机理与普通Modem相同，不同之处在于它是通过有线电视CATV的某个传输频带进行调制解调的。而普通Modem的传输介质在用户与交换机之间是独立的，即用户独享通讯介质。CableModem属于共享介质系统，其它空闲频段仍然可用于有线电视信号的传输。Cable Modem提供双向信道：从计算机终端到网络方向称为上游（Upstream）信道，从网络到计算机终端方向称为下游（Downstream）信道。
上游信道带宽一般在200kbit／s到2Mbit／s之间，最高可达10Mbit／s。上游信道采用的载波频率范围在5MHz到40MHz之间，由于这一频段易受家用电器噪声的干扰，信道环境较差，一般采用较可行的QPSK调制方式。
下游信道的带宽一般在3Mbit／s至10Mbit／s之间，最高可达36Mbit／s。下游信道采用的载波频率范围在42MHz到750MHz之间，一般将数字信号调制到一个6MHz的电视载波上，典型的调制方式有QPSK和QAM64等，前者可提供10Mbit／s带宽，后者可提供36Mbit/s带宽。
Cable Modem 本身不单纯是调制解调器，它集MODEM、调谐器、加/解密设备、桥接器、网络接口卡、SNMP代理和以太网集线器的功能于一身。它无须拨号上网，不占用电话线，可永久连接。服务商的设备同用户的Modem之间建立了一个VLAN（虚拟专网）连接，大多数的Modem提供一个标准的10BaseT以太网接口同用户的PC设备或局域网集线器相联。
CableModem彻底解决了由于声音图像的传输而引起的阻塞，其速率已达10Mbps以上，下行速率则更高。而传统的Modem虽然已经开发出了速率56Kbps的产品，但其理论传输极限为64Kbps，再想提高已不大可能。我们可以看出CableModem是未来网络发展的一个主流之一，但是，目前尚无CableModem的国际标准，各厂家的产品的传输速率均不相同。
HFC网的优点就是可以充分利用现有的有线电视网络，不需要再单独架设网络，并且速度比较快，但是它的缺点就是HFC网络结构是树型的，Cable Modem上行10M下行38M的信道带宽是整个社区用户共享的，一旦用户数增多，每个用户所分配的带宽就会急剧下降，而且共享型网络拓扑致命的缺陷就是它的安全性（整个社区属于一个网段），数据传送基于广播机制，同一个社区的所有用户都可以接收到他人的数据包。
从长远看，HFC网计划提供的是全业务网（FSN），将来用户数从500户降到25户，实现光纤到路边。最终用户数可望降到一户，实现光纤到家，提供一条通向宽带通信的新途径。但回传信道的干扰仍需解决。目前有多种解决方案，其中较彻底的是小型光节点方案，就是用独立的光纤来传双向业务。小型光节点采用低成本激光器，很靠近用户，同轴网部分为无源网。回传信道则安排在高频端，彻底避免回传信道的干扰问题。第二种比较好的是采用同步码分多址（S-CDMA）技术。此时信号处理增益可达21.5dB，干扰大大减少，系统可工作在负信噪比条件，较好解决回传信道的噪声和干扰问题。HFC的最新发展趋势是与DWDM相结合，充分利用DWDM的降价趋势简化第二枢纽站，将路由器和服务器等移到前端，消除光－射频－光变换过程，可以简化系统，进一步降低成本。
4.SDH应用于接入网
目前的市场，带宽需求和技术都已显示有必要把SDH技术上的巨大优势带进接入网领域，使SDH的功能和接口尽可能靠近用户。在接入网中应用SDH的主要优势在于：
对于要求高可靠高质量业务的大企事业用户，SDH可以提供理想的网络性能和业务可靠性。此时可以直接用SDH系统以点到点或环形拓扑形式与用户相连。可以增加传输带宽，改进网管能力，简化维护工作，降低运行维护成本。
SDH的固有灵活性，使网络运营者可以更快更有效地提供用户所需的长期和短期业务需求以及组网需要。对于发展极其迅速的蜂窝通信系统采用SDH系统尤其适合，它可以迅速灵活地提供所需的2Mb/s透明通道。
当然，考虑到接入网对成本的高度敏感性和运行环境的恶劣性，适用于接入网的SDH设备必须是高度紧凑、低功耗和低成本的新型系统。目前已有若干厂家研制出专用于接入网的SDH设备，其应用市场前景看好。
为了更充分利用SDH的优势，需要将SDH进一步扩展至低带宽用户，特别是无线用户，提供64kb/s等级的灵活性并能综合现有和新的业务传送平台。具体实施方法有多种，使用STM-0子速率连接（sub STM-0）对于小带宽用户是经济有效的方案，同时又能保持全部SDH管理能力和功能。目前ITU-T第15研究组已开发了新的建议G.708，规定了两种接口，即传送TUG-2的接口（sSTM-2n）和传送TU-12的接口（sSTM-1k）。采用sSTM-2n接口时，信号速率为7.488Mb/s、14.4Mb/s和28.224Mb/s。采用sSTM-1k接口时，k值限于1、2、4、8和16，主要适用于无线传送技术。其速率分别为2.88Mb/s、5.18Mb/s、9.792Mb/s、19.008Mb/s和37.4Mb/s。届时SDH将进一步向用户推进，在接入网领域占据更大的份额。
5.HOME PNA接入
HomePNA全名是Home PhoneLine Networking Alliance，它是1998年6月由全球多家知名的通讯及晶片大厂共同制订的利用电话线在小范围内搭建局域网的电话网络标准，执行的网络标准是IEEE802.3标准的局域网标准。目前HomaPNA已经获得了多家大IT企业的支持包括AMD、IBM、AT&T、HP、3Com、Compaq等。
HomePNA是利用高低差频多工（FDM）的技术，把话音与数据在同一条电话线上分开传送（话音：20～4kHz，数据：5.5～9.5MHz），并与以太网兼容，上网及通话互不干扰。 HomePNA是以现成的电话线来组建网络，可以快速、方便、低成本地完成网络架构，不需要重新布设5类线，就能达到让所有电脑及周边设备实现资源共享。
HomePNA技术的出现其中一个主要目的就是解决最后几百米的互联网高速接入，实质就是一种变种的ADSL，homePNA设备就是一套简单的ADSL局端和用户端设备，只是速度相对标准ADSL慢一些，传输距离更短一些。目前速率可以达1Mbps，距离可达400米。解决互联网接入的模型一般是这样：ISP通过光纤或者其他方式将高速互联网接口连到小区，通过HomePNA局端设备（小区网络中心）和客户端设备在小区内通过小区住户的电话线连接成一个局域网，然后通过HomePNA设备上的共享上网服务功能为用户提供高速上网连接。
6.DDN数字专线
对于上网计算机较多的企业用户，可以采用DDN和帧中继的INTERNET的接入方式。DDN（Digital Data Network）即数字数据网，是利用光纤、数字微波或卫星等数字信道，提高永久或半永久性电路，以传输数据信号为主的信号网络。它区别与传统模拟电话专线，其显著特点是数字专线，传输质量高，时延小，通信速度可以根据需要在2.4kbps到2Mbps之间选择。用DDN方式接入INTERNET，传输速率可以达到64kbps至2Mbps。
DDN是采用数字传输信道传输数据信号的通信网，可提供点对点、点对多点透明传输的数据专线，为用户传输数据、图象、声音等信息。 数字数据网是以光纤为中继干线网络，组成DDN的基本单位是节点，节点间通过光纤连接，构成网状的拓朴结构，用户的终端设备通过数据终端单元（DTU）与就近的节点机相连。
DDN专线就是市内或长途的数据电路，电信部门将它们出租给用户做资料传输使用后，它们就变成用户的专线，直接进入电信的DDN网络，因为这种电路是采用固定连接的方式，不需经过交换机房，所以称之为固定DDN专线。现在我们常见的固定DDN专线按传输速率可分为14.4K、28.8K、64K、128K、256K、512K、768K、1.544M（就是常说的T1线路）及44.763M（T3）九种目前DDN可达到的最高传输速率为155Mbit/s，平均时延≤450μs。 过去这种所谓专线的技术是单纯用来连接相隔两地的区域网络，现在利用它直接进入电信主干数据网的先天优势，他的应用范围获得了极大扩展。
因为DDN的主干传输为光纤传输，采用数字信道直接传送数据，所以传输质量高。 采用专线连接的方式而不必选择路由，直接进入主干网络，所以时延小速度快14.4K的 DDN绝对比14.4K的拨号上网快很多、采用点对点或点对多点的专用数据线路，特别适用于业务量大、实时性强的用户。
7.帧中继
帧中继（Frame Relay）是在OSI的第二层上用简化的方法传送和交换数据单元的一种网络互联技术。它的传输率从19.2KBPS到2MKBPS。帧中继主要运用在企业局域网之间的互联，以及局域网联入INTERNET，它是一种经济、方便、灵活、投资少的一种企业级的网络解决方案。
帧中继是在分组交换网的基础上，结合数字专线技术而产生的数据业务网络。在某种程度上它可被认为是一种“快速分组交换网”。它是当前数据通信中一项重要的业务网络技术。用户的LAN一般通过网关路由器接入帧中继网；若路由器不具有标准的帧中继UNI接口规程，则在路由器和帧中继网间还需增加帧中继拆／装设备（FRAD）。其主要优势表现为：
7.1简化了相应协议，提高了传输速度。
它只完成OSI七层协议中物理层和数据链路层的功能，而将流量控制、纠错等功能留给智能终端完成。故其数据链路层协议（LAPD协议）在可靠的基础上相对简化，从而减小了传输时延，提高了传输速度（速率范围一般亦为9.6kbps～2.048Mbps）。另外，它所采用的LAPD链路层协议，能够顺利承载IP、IPX、SNA等常用协议。
7.2 PVC技术
帧中继网络可提供的基本业务有两种，即PVC（Permanent Virtual Circuit）和SVC（Switched Virtual Circuit），但目前的帧中继网络只提供PVC业务。所谓PVC是指在网管定义完成后，通信双方的电路在用户看来是永久连接的，但实际上只有在用户准备发送数据时网络才真正把传输带宽分配给用户。
但它自身没有足够的流量控制功能，当同一网络端口的各PVC同时数据流量很大时，可能造成拥塞。技术上缺乏对SVC的支持也使它丧失了部分应用上的优势，影响了业务的进一步推广。采用PVC和统计复用技术可以提高网络的利用率，但同时，一旦物理线路或物理端口出现故障，将会有多条PVC同时受到影响。
7.3统计复用技术。
它使得帧中继的每一条线路和网络端口都时由多个终端用户按信息流（即PVC）实现共享，即能在单一物理连接上提供多个逻辑连接。显然，它大大地提高了网络资源的利用率。
7.4用户费用相对经济。
由于网络的信息流基于数据包，采用了PVC技术和统计复用技术，其电路租用费用低廉。其费率一般仅为同速率DDN电路的40%。且在网络空闲时，它还允许用户突发地超过自己申请的PVC速率（CIR）占用动态带宽。对于经常传递大量突发性数据的用户，非常经济合算。
不难看出，帧中继适合于突发性较强、速率较高、时延较短且要求经济性较好的数据传输业务，如公司间进行网络互联、开放远程医疗等多媒体业务、进行电子商务以及VPN组网等
[此贴子已经被zjol于2005-1-14 16:23:19编辑过]
时间: 2005-1-14 16:21
作者: zjol
宽带接入技术的发展与应用（三）
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紫茶壶 @ 2004-6-29 12:41 AM 发表于:
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本篇将介绍无线和电力线接入技术。
4.无线接入技术
无线接入技术是指在终端用户和交换局端间的接入网部分全部或部分采用无线传输方式，为用户提供固定或移动的接入服务的技术。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、难于架线地区的信息传输问题，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。
无线接入的方式有很多，如微波传输技术（包括一点多址微波）、卫星通信技术、蜂窝移动通信技术（包括FDMA、TDMA、CDMA和S－CDMA）、CTZ、DECT、PHS集群通信技术、无线局域网（WLAN）、无线异步转移模式（WATM）等，尤其是WLAN以及刚刚兴起的WATM将成为宽带无线本地接入（WWLL）的主要方式。与有线宽带接入方式相比，虽然无线接入技术的应用还面临着开发新频段、完善调制和多址技术、防止信元丢失、时延等方面的问题，但它以其特有的无须敷设线路、建设速度快、初期投资小、受环境制约不大、安装灵活、维护方便等特点将成为接入网领域的新生力量。
4.1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。
4.2本地多点分配业务接入（LMDS）
本地多点分配业务(LMDS)，作为近年来兴起的一种宽带无线接入技术。它与蜂窝移动通信系统类似，一般也采用小区结构，小区的半径为2～5km（具体数值因各地的地理环境与气候条件不同而有差异）。美国FCC规定，LMDS占用28GHz与31GHz频段附近（Ka波段）的1.3GHz带宽，其他各国对LMDS所占用的频段规定各不相同，但一般都采用20～40GHz间的频段，带宽通常在1GHz以上。与蜂窝移动通信系统不同的是，LMDS由于具有Ka波段的电波传播特点，所以不能支持移动业务，只能提供定点的接入。
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系统通常由多个小区组成，每个小区由一个中心站和众多用户站组成，各中心站通过带自愈功能的高速光纤环路相连。中心站由网络节点设备与射频设备组成，网络节点设备主要包括与ATM和CATV网络的接口、信号的编／解码、压缩、纠错、复／分接、路由、调制解调、合／分路等；射频设备主要包括射频收发信机与天线。通常，这两部分是做在一起的，射频部分将来自网络节点设备的中频信号变频至相应频段，通过天线发射出去，同时将天线收到的信号变频至中频送入网络节点设备处理。
用户站由网络接口单元和射频部分组成，其结构基本同中心站。但网络接口单元较中心站的网络节点设备要简单得多，而且因用户所需业务的不同而有差异，一般可向用户提供E1／T1、E3／T3、 10BaseT、ATM25.6、ISDN BNI、PRI、POTS等接口。
中心站一般采用全向天线或扇形天线，用户站则采用方向性极强的高增益天线。每个小区通常可以提供的下行带宽为1GHz，上行带宽为300MHz。如果在小区内划分扇区，并且在相邻扇区内采用交叉极化的方式，还可以成倍地扩大带宽。例如，一个划分了8个扇区的小区，如采用QPSK调制，从理论上来说，该小区内的用户可以享受10GHz以上的带宽。此外LMDS系统采用了高效先进的均衡与纠错算法，使系统的误码率降至10-10～10-11。因此，LMDS系统在带宽容量和传输性能上都达到或接近了光纤的水平，所以有人称其为“空中光纤”。
同低频段的其他无线通信系统不同的是，LMDS系统对各通信点之间的“视通” （LOS）的要求非常苛刻。由于建筑物与植物等的阻挡，所以一个小区内能满足“视通”要求的用户比例通常为60％左右。对此，LMDS系统在规划、设计小区时采用了小区重叠、增加中继站或反射器等技术，这可以使小区内收到有效信号的用户比例上升到85％左右。此外，LMDS系统所处Ka波段的电波还易受天气的影响，雨、雪、雾等都会引起电波的衰减，较强的降雨甚至可能导致信号的完全中断。对此，LMDS系统通常采用动态自适应发信功率控制技术，在信号衰减较大的情况下，自动增大信号的发射功率，以便为系统提供足够的增益储备。另外，LMDS系统还采用了动态自适应带宽分配，动态自适应调制等一系列先进的技术，以最大限度优化系统性能。可以说，LMDS系统集成了当今世界多项尖端的通信与网络技术。
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。
4.3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。
4.4微波无线接入
目前最常被应用于军事通信上的就是一般大家常说的微波，所谓微波是指频率大过于1GHz的电波。如果应用较小的发射功率（约一瓦）配合定向高增益微波天线，再于每隔10～50英哩（约为16～80kM）的距离设置一个中继站就可以架构起微波通信系统。数字微波设备所接收与传送的是数字信号，数字微波采用正交调幅（QAM）或移相键送（PSK）等调幅方式，传送语音、数据或是影像等数字信号。与微波比较起来，数字微波具有较佳的通信品质，而且在长距离的传送过程中比较不会有杂音累积。 数字微波作为一种无线传输方式，在灵活性、抗灾性和移动性方面具有光纤传输所无法比拟的优点，这也是它的优势所在。
4.5通用分组无线接入
GPRS是通用分组无线业务（General Packet Radio Service）的英文简称，是在现有的GSM系统上发展出来的一种新的承载业务。在某种意义上，可以认为GPRS是GSM向IP和X．25数据网的延伸；反过来也可以说GPRS是互联网在无线应用上的延伸。在GPRS上可实现FTP、WEB浏览器、E—MAIL等互联网应用。
GPRS无线分组数据系统与现有的GSM语音系统最根本的区别是，GSM是一种电路交换系统，而GPRS是一种分组交换系统。分组交换的基本过程是把数据先分成若干个小的数据包，通过不同的路由，以存储转发的接力方式传送到目的端，再组装成完整的数据。
在GSM无线系统中，无线信道资源非常宝贵，如采用电路交换，每条GSM信道只能提供9.6kb/s或14.4kb/s传输速率。如果多个组合在一起（最多8个时隙），虽可提供更高的速率，但只能被一个用户独占，在成本效率上显然缺乏可行性。而采用分组交换的GPRS则可灵活运用无线信道，让其为多个GPRS数据用户所共用，从而极大地提高了无线资源的利用率。在理论上，GPRS可以将最多8个时隙组合在一起，给用户提供高达171.2kb／s的带宽。同时，与GSM不同的是，它可同时供多个用户共享。从无线系统本身的特点看，GPRS使GSM系统实现无线数据业务的能力产生了质的飞跃，从而提供了便利高效、低成本的无线分组数据业务。
GPRS特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。而这正是大多数移动互联应用的特点。
由于GPRS网是通过软件升级和增加必要的硬件，利用GSM现有的无线系统实现分组数据传输，GSM在承载GPRS业务时可以不必中断其他业务，如语音业务等。所以GPRS是GSM向3G系统演进的重要一环，它的引入将大大延长GSM系统的生存周期，同时为3G的发展奠定基础。
5.电力线接入方案
随着因特网应用的不断扩展和各种新技术的出现，电力线通信开始应用于高速数据接入和室内组网，通过电力线载波方式传送语音和数据信息，把电力网用于网络通信，以节省通信网络的建设成本。电力线通信是接入网的一种替代方案，这对网络运营商非常重要，其原因在于：
①通信市场50%的投资用于接入网；
②在很多国家，电信管制解除后，接入网的线路资源还归以往运营商所拥有，新兴运营商于是试图寻找一种新的解决方案，向用户提供网络接入服务，以打破传统运营商对最后一公里的垄断；
③新型电信业务的快速发展导致了接入网传输容量需求的急剧增加。
目前，开展接入网业务有两种方式：一种是建立新的网络，另一种是利用已有的线路资源。第一种方式可通过无线、新铺电缆或光纤等方法实现，无线方式需要射频转换的硬件，由于成本较高，难以得到大面积推广，只能作为有线接入的一种补充；新铺电缆或光纤需要重新布线，费时费力，建设投入和维护费用大，并给用户带来诸多不便。因此，利用现有线路资源是比较理想的解决方式。
现有线路资源主要有：电话线、有线电视网和电力线。电话线和有线电视网的接入线路资源归传统的运营商所拥有，而且相对于电力线而言，其线路覆盖范围要小得多。在国内，除了特别偏僻的山区外，电力线几乎无所不在，在每个家庭的每个房间，至少都有一个以上的电源插座，这对开展接入业务而言非常方便。
在室内组网方面，计算机、打印机、电话和各种智能控制设备都可通过普通电源插座，由电力线连接起来，组成局域网。现有的各种网络应用：如话音、电视、多媒体业务、远程教育等，都可通过电力线向用户提供，以实现接入和室内组网的多网合一。因此，电力线通信在家庭组网和接入等方面将大有可为。电力线通信将在一个较短的时间内将有突破性发展，而且会像20 世纪50年代的电视那样，影响每个家庭。
5.1电力线通信环境分析
电力线接入是把户外通信设备插入到变压器用户侧的输出电力线上，该通信设备可以通过光纤与主干网相连，向用户提供数据、语音和多媒体等业务。在通信设备内部，高频网络信号与 50/60Hz低频电信号一起，耦合到用户端电力线上，由此可把通信网、电力输送网和用户驻地网连接起来。户外设备与各用户端设备之间的所有连接都可看成是具有不同特性和通信质量的信道，如果通信系统支持室内组网，则室内任两个电源插座间的连接都是一个通信信道。因此，低压电力网有多个通信信道。通信质量的好坏与通信信道直接相关，很大程度上取决于接收端的噪音水平和不同频率信号的衰减。噪音越大，在接收端将越难提取出有用的信号；同样，如果信号从发送端到接收端的传输过程中发生衰减，在接收端，信号可能被淹没在噪音之中，也很难提取出有用的信号。
电力线通信的噪音主要来源于与低压电网相连的所有负载以及无线电广播的干扰等，由于负载的开关会引起电力线上电流的波动，使得电力线的周围会产生电磁辐射，所以，沿电力线传送数据时，会出现许多意想不到的问题。另外，信号衰减与信道的物理长度和低压电网的阻抗匹配情况有关，由于低压电网上负载的开关是随机的，因此，其阻抗是随时间而变化的，很难进行匹配。所以，电力线通信的环境极为恶劣，在这样恶劣的环境下，很难保证数据传输的质量，必须采用许多相关的技术加以解决。
5.2电力线通信技术发展
要用电力线传输高速数据和语音等信号，必须找到一种可靠的传输方式，使得数据可以在恶劣的电力线通信环境下稳定地传送。力普公司在电力线通信产品的开发取得了突破性的进展，并相继开发出各种类型的应用产品。如用于智能小区的光纤到小区，电力线到户的全套产品；基于电力线通信的VoIP；电力线组网产品；电力线到以太网的桥接产品。目前推出的产品传输速率为 14Mbps，并将推出100Mbps速率的产品
时间: 2005-1-14 16:22
作者: zjol
宽带接入技术的发展与应用（四）
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本篇将介绍光纤接入技术 。
10.光纤接入技术
所谓光接入网（OAN）就是采用光纤传输技术的接入网，泛指本地交换机或远端模块与用户之间采用光纤通信或部分采用光纤通信的系统。通常，OAN指采用基带数字传输技术并以传输双向交互式业务为目的的接入传输系统，将来应能以数字或模拟技术升级传输宽带广播式和交互式业务。在北美，美国贝尔通信研究所规范了一种称为光纤环路系统（FITL）的概念，其实质和目的与ITU-T所规定的OAN基本一致，只是具体规范稍有差异因而泛指时OAN和FITL两者可以等效使用，不作区分。
光纤由于其大容量、保密性好、不怕干扰和雷击、重量轻等诸多优点，正在得到迅速发展和应用。主干网线路迅速光纤化，光纤在接入网中的广泛应用也是一种必然趋势。光纤接入技术实际就是在接入网中全部或部分采用光纤传输介质，构成光纤用户环路（FITL），或称光纤接入网（OAN），实现用户高性能宽带接入的一种方案。根据ONU所设置的位置，光纤接入网分为光纤到户（FTTH）、光纤到路边（FTTC）、光纤到大楼（FTTB）、光纤到办公室（FTTO）、光纤到楼层（FTTF）、光纤到小区（FTTZ）等几种类型，其中FTTH将是未来宽带接入网发展的最终形式。
10.1光纤接入网的网络结构
从光纤接入网的网络结构看，按接入网室外传输设施中是否含有源设备，OAN又可以划分为无源光网络（PON）和有源光网络（AON），前者采用光分路器分路，后者采用电复用器分路，两者均在发展，但多数国家和国际电联标准部（ITU-T）更注重推动PON的发展，ITU-T第15研究组已于1996年6月通过了第一个有关PON的国际建议G.982，不少国家也已开始或准备开始在接入网中大量引入OAN系统。目前商用的PON系统主要是窄带PON（2Mbit/s以下业务），宽带PON（BPON）尚处于研究试验阶段，但发展势头很猛，值得密切注视。
有源光纤网络（AON）也存在几种形式，其中一种是以光纤替代原有的铜线主干网，从交换局通过光纤用V5接口连接到远端单元，然后经铜线分配到各终端用户，提高了复用率。这种技术本质上还是一种窄带技术，不能适应高速业务的需求。另外一种形式就是有源双星（ADS）光纤接入网结构。采用有源光节点可降低对光器件的要求，采用性能低、价格便宜的光器件，但是初期投资较大，作为有源设备存在电磁信号干扰、雷击以及有源设备固有的维护问题，因而有源光纤接入网不是接入网长远的发展方向。
目前光纤接入网几乎都采用无源光纤网络（PON）结构，PON成为光纤接入网的发展趋势，它采用无源光节点将信号传送给终端用户，初期投资少、维护简单，易于扩展，结构灵活，只是要求采用性能好、带宽宽的光器件，大量的费用将在宽带业务开展后支出。和AON相比，由于无源光节点损耗较大，因此传输距离较短，另外还需解决信号的同步和复用等问题。PON中ONU到OLT的上行信号的传输，多采用时分多址（TDMA）、波分多址（WDMA）或码分多址（CDMA）等先进的多址传输技术。PON中上、下行信号的传输复用技术主要有：传统的时分复用技术（TDM PON），由OLT向ONU发送定时信号，保证OLT和ONU间严格的定时关系；频分复用技术（FDM PON）；波分复用技术（WDMPON），不同信号采用不同波长的光信号传输，对波长的稳定性要求极高，是目前正积极研究应用的复用方法；ATM PON（APON），是一种基于ATM信元的TDM／TDMA技术，由于ATM在实现不同业务的复用以及适应不同带宽方面的灵活性，使APON成为一种结合ATM多业务多比特率支持能力和无源光网络透明宽带传送能力的比较理想的长远解决方案，是未来宽带接入技术的发展方向，其标准遵循ITU－TG.983建议。
OAN和FITL概念的提出正是为了达到将上述大规模用户接入网投资和花费逐渐转向光纤的目的。总的看，在电信网中引入OAN或FITL的最基本的目标有两条。
首先是为了减少铜缆网的维护运行费用和故障率。其次是为了支持开发新业务，特别是多媒体和宽带新业务，从而加强竞争力，增加新业务收入，补偿建设光用户接入网所需的新投资。近年来由于光器件价格的持续稳定下降而铜缆价格的持续上升，光接入网的初装费用也已经可以与传统铜缆网相比，在传输距离大约为（2～3）km以上时已低于传统铜缆网。
除了上述两个基本目标外，采用光接入网可以满足用户希望较快提供业务，改进业务质量和可用性的要求，也可以节约城市拥挤不堪的地下管道空间，延长传输复盖距离，适应扩大的本地交换区等其他目的，其结果当然也把接入网的数字化进一步推向了用户。简言之，采用光接入网已经成为解决电信发展瓶颈的主要途径，其应用场合，不仅最适合那些新建的用户区，而且也是对需要更新的现有铜缆网的主要代替手段。
10.2 OAN和FITL的设计目标
OAN和FITL的主要设计目标有三条：
10.2.1首先主要是为小企事业单位和居民住宅用户设计的，因而可以看作是一种小型的数字环路载波系统。这一点不仅与传统的大容量点到点光纤传输系统不同，也与数字环路载波系统不同，从而引入了不少新的特点。
10.2.2其次光接入网的引入不应依赖于交换机的类型，既要能与现有模拟交换机或数字交换机兼容，也应能与新的数字交换机兼容，即能工作于多厂家，多类型交换机环境。
10.2.3最后光接入网必须能提供所有原来铜缆网所能提供的业务（主要为2Mbit/S以下速率的业务），将来还应能升级提供图像和数据等新的宽带业务。
综上可知，OAN不是传统的光纤传输系统，而是一种针对接入网环境所设计的特殊的光纤传输系统。尽管有人将之称为小型数字环路载波系统（DLC），其实两者在设计思想、结构、成本和应用环境等方面都有不少差别。
10.3光接入网系统接入方式
从光接入网系统接入方式看，FITL有三类接入方式：
10.3.1综合的FITL系统。这类系统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。由于接口是开放的因而FITL系统与交换机制造厂商无关，可以工作在多厂家环境，有利于将竞争机制引入接入网，从而降低了用户接入网成本。这种方式代表了FITL的主要发展方向。
目前这类标准开放接口有两大类，一类是美国贝尔通信研究所为综合的数字环路载波（IDLC）系统提出的TR-303开放接口。该接口采用嵌入的OAM通路，增加一些为支持FITL系统所需要的功能，以后将成为综合的FITL系统的开放接口。另一类是ITU-T提出的V.5.1和V.5.2开放接口，后者比前者仅多了集中和保护功能。这类接口将成为OAN的标准开放式数字接口。遗憾的是两者间都互不兼容。
10.3.2通用的FITL系统。这类系统在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。由于接口是音频话带接口，因而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。其好处是通用性。
10.3.3专用交换机的FITL系统。这类系统与交换机之间不存在开放的标准接口，而是工厂自行开发的专用内部接口，因而交换机和FITL系统必须由同一制造厂家生产。这不是今后发展方向，将逐渐淘汰。
ITU-T建议G.982提出了一个与业务和应用无关的光接入网功能参考配置示例。尽管参考配置是以无源光网络（PON）为例的，但原则上也适用其他配置结构，例如将参考配置中无源光分路器用电复用器代替就成了有源双星形结构。
从给定网络接口（V接口）到单个用户接口（T接口）之间的传输手段的总和称为无源光接入链路。利用这一概念可以方便地进行功能和规程的描述以及规定网络需要。通常，光接入链路的用户侧和网络侧是不一样的，因而是非对称的。光接入传输系统可以看作是一种使用光纤的具体实现手段，用以支持接入链路。于是，光接入网（OAN）可以定义为共享同样网络侧接口且由光接入传输系统支持的一系列接入链路，由光线路终端（OLT）、光配线网（ODN）、光网络单元（ONU）及适配功能（AF）组成，可能包含若干与同一OLT相连的ODN。
10.4应用类型
按照ONU在光接入网中所处的具体位置不同，可以将OAN划分为三种基本不同的应用类型。下面分别简介各自的优点和缺点以及适用场合。
10.4.1光纤到路边（FTTC）。在FTTC结构中，ONU设置在路边的人孔或电线杆上的分线盒处，即DP点，有时也可能设置在交接箱处，即FP点，但通常为前者。此时从ONU到各个用户之间的部分仍为双绞线铜缆。若要传送宽带图像业务，则这一部分可能会需要同轴电缆。这样FTTC将比传统的DLC系统的光纤化程度更靠近用户，增加了更多的光缆共享部分，有人将之看作一种小型的DLC系统。
FTTC结构主要适用于点到点或点到多点的树形分支拓扑。用户为居民住宅用户和小企事业用户，典型用户数在128个以下，经济用户数正逐渐降低至8～32个乃至4个左右。还有一种称为光纤到远端（FTTR）的结构，实际是FTTC的一种变形，只是将ONU的位置移到远离用户的远端（RT）处，可以服务更多的用户（多于256个），从而降低了成本。其因而特别适用于点到点或环形结构。FTTC结构的主要特点可以概括如下：
在FTTC结构中引入线部分是用户专用的，现有铜缆设施仍能利用，因而可以推迟引入线部分（有时甚至配线部分，取决于ONU位置）的光纤投资，具有较好的经济性。
预先敷设了一条很靠近用户的潜在宽带传输链路，一旦有宽带业务需要，可以很快地将光纤引至用户处，实现光纤到家的战略目标。同样，如果考虑到经济性需要也可以用同轴电缆将宽带业务提供给用户。
由于其光纤化程度已十分靠近用户，因而可以较充分地享受光纤化所带来的一系列优点，诸如节省管道空间，易于维护，传输距离长，带宽大等。
由于FTTC结构是一种光缆/铜缆混合系统，最后一段仍然为铜缆，还有室外有源设备需要维护，从维护运行的观点仍不理想。但是如果综合考虑初始投资和年维护运行费用的话，FTTC结构在提供2Mbit/s以下窄带业务时仍然是OAN中最现实，最经济的。然而对于将来需要同时提供窄带和宽带业务时，这种结构就不够理想了，届时初期对窄带业务合适的光功率预算值对以后的宽带业务就不够了，可能不得不减少节点数和用户数，或者采用1.5μm波长区来传宽带业务。还有一种方案是干脆将宽带业务放在独立的光纤中传输，例如采用HFC结构，此时在HFC上传模拟或数字图像业务，而FTTC主要用来传窄带交互型业务，具有一定灵活性和独立性，但需要有两套基本独立的基础设施。
10.4.2光纤到楼（FTTB）。FTTB也可以看作是FTTC的一种变型，不同处在于将ONU直接放到楼内（通常为居民住宅公寓或小企事业单位办公楼），再经多对双绞线将业务分送给各个用户。FTTB是一种点到多点结构，通常不用于点到点结构。FTTB的光纤化程度比FTTC更进一步，光纤已敷到楼，因而更适于高密度用户区，也更接近于长远发展目标，预计会获得越来越广泛的应用，特别是那些新建工业区或居民楼以及与宽带传输系统共处一地的场合。
需要注意有些文献将FTTB理解为光纤到办公楼或商务楼是不准确的，这里B表示Buliding而非Bisenes，而且Building主要指公寓楼。若为光纤到办公大楼，则称FTTO。
10.4.3光纤到家（FTTH）和光纤到办公室（FTTO）。在原来的FTTC结构中，如果将设置在路边的ONU换成无源光分路器，然后将ONU移到用户家即为FTTH结构。如果将ONU放在大企事业用户（公司、大学、研究所、政府机关等等）终端设备处并能提供一定范围的灵活的业务，则构成所谓的光纤到办公室（FTTO）结构。由于大企事业单位所需业务量大，因而FTTO结构在经济上比较容易成功，发展很快。考虑到FTTO也是一种纯光纤连接网络，因而可以归入与FTTH一类的结构。然而，由于两者的应用场合不同，结构特点也不同。FTTO主要用于大企事业用户，业务量需求大，因而结构上适于点到点或环形结构。而FTTH用于居民住宅用户，业务量需求很小，因而经济的结构必须是点到多点方式。
总的看，FTTH结构是一种全光纤网，即从本地交换机一直到用户全部为光连接，中间没有任何铜缆，也没有有源电子设备，是真正全透明的网络。其主要特点可以总结如下：
由于整个用户接入网是全透明光网络，因而对传输制式（例如POH或SDH，数字或模拟等）、带宽、波长和传输技术没有任何限制，适于引入新业务，是一种最理想的业务透明网络，是用户接入网发展的长远目标。
由于本地交换机与用户之间没有任何有源电子设备，ONU安装在住户处，因而环境条件比户外不可控条件大为改善，可以采用低成本元器件。同时，ONU可以本地供电，不仅供电成本比网络远供方式可以降低约一个量级，而且故障率也大大减少。最后，维护安装测试工作也得以简化，维护成本可以降低，是网络运营者长期以来一直追求的理想网络目标。
综上所述，一个全光纤的FTTH网在战略上具有十分重要的位置。然而主要由于经济的原因目前尚不能立即实现光纤到家，影响这一目标实现的因素很复杂，有系统成本的因素、竞争的需要、政策法规的影响以及新技术的推动等。随着时间的推移，光纤光缆和光元器件成本在稳步下降；各种宽带业务的需求正在逐步呈现；现有铜缆网的维护运行负担的增加在不断推动网络运营者转向光纤网；各国电信政策法规管制的逐渐放开越来越有利于FTTH的实施；各种新技术，诸如新型环路用激光器的出现，平面光波电路（PLC）的发展，光纤放大器的问世，波分复用和频分复用以及数字集成和压缩技术的进展都在积极推动FTTH的实现。有理由相信，在接入网中较大规模引入FTTH的时机已不太遥远了
时间: 2005-1-14 16:24
作者: zjol
宽带接入技术的发展与应用（五）
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本篇将介绍以太网宽带接入技术以及各种接入方式的比较 。
11.以太网宽带接入技术
以太网是在20世纪80年代发展起来的一种局域网技术，由于其具有使用简便、价格低、速率高等优点，很快成为局域网的主流。随着千兆以太网（GbE）的成熟和万兆以太网（10GbE）的出现，以及低成本地在光纤上直接架构GbE和10GbE技术的成熟，以太网开始进入城域网和广域网领域。如果接入网也采用以太网将形成从局域网、接入网、城域网到广域网全部是以太网的结构。采用与IP一致的统一的以太网帧结构，各网之间无缝连接，中间不需要任何格式转换，将可以提高运行效率、方便管理、降低成本。
基于以太网技术的宽带接入网由局端设备和用户端设备组成，局端设备一般位于小区内或商业大楼内，用户端设备一般位于居民楼内；局端设备提供与IP骨干网的接口，用户端设备提供与用户终端计算机相接的10,100BASｅ-T接口。用户端设备不同于以太网交换机，以太网交换机隔离单播数据帧，不隔离广播地址的数据帧，而用户端设备的功能仅仅是以太网帧的复用和解复用；局端设备不同于路由器，路由器维护的是端口－网络地址映射表，而局端设备维护的是端口－主机地址映射表。用户端设备只有链路层功能，工作在复用器方式下，各用户之间在物理层和链路层相互隔离，从而保证用户数据的安全性；局端设备支持对用户的认证、授权和计费以及用户IP地址的动态分配，还具有汇聚用户端设备网管信息的功能。
以太网是目前使用最广泛的局域网技术。由于其简单、低成本、可扩展性强、与IP网能够很好结合等特点，以太网技术的应用正从企业内部网络，向公用电信网领域迈进。以太网接入是指将以太网技术与综合布线相结合，作为公用电信网的接入网，直接向用户提供基于IP的多种业务的传送通道。
以太网技术的实质是一种二层的媒质访问控制技术，可以在五类线上传送，也可以与其它接入媒质相结合，形成多种宽带接入技术。以太网与电话铜缆上的VDSL相结合，形成EoVDSL技术；与无源光网络向结合，产生EPON技术；在无线环境中，发展为WLAN技术。
11.1以太网接入中的主要技术问题
但由于接入网是一个公用的网络环境，因此其要求与局域网这样一个私有网络环境会有很大不同，它仅借用了用于局域以太网的帧结构和接口，网络结构和工作原理完全不一样，由于以太网从本质上说仍是一种局域网技术，采用这种技术提供公用电信网的接入，建设可运营、可管理的宽带接入网络，需要妥善解决一系列技术问题，包括认证计费和用户管理、用户和网络安全、服务质量控制、网络管理等。
11.1.1认证计费；以太网作为一种局域网技术，没有认证、计费等机制，但要利用这种技术作为可运营、可管理的用户接入方式，必须考虑用户认证授权计费(AAA)。
AAA一般包括用户终端、AAA Client、AAA Server和计费软件四个环节。AAA Client与AAA Server之间的通信采用RADIUS协议。AAA Server和计费软件之间的通信为内部协议。计费上可根据经营方式的需要，考虑按时长、流量、次数、应用、带宽等多种方式。 用户终端与AAA Client之间的通信方式通常称为“认证方式”，目前的主要技术有以下三种
①PPPoE方式的标准、设备成熟；承载数据与认证数据都需通过PPPoE封装，对用户控制能力强，但网络性能和设备处理效率低，容易形成流量瓶颈；设备价格高。
②DHCP+WEB方式无特殊封装，认证通过后承载数据可直接转发，网络性能和设备处理效率较高，但对用户控制能力相对较弱；不论是否通过认证，均占用IP地址；另外，认证层次过高会影响认证效率，也会对某些网络资源的安全性带来一定隐患。
③近来IEEE 802.1x技术发展很快，这种方式中承载数据通道与认证通道分开，网络性能和设备处理效率较高；认证通过后分配IP地址；认证效率较高；更重要的是，它基于以太网内核，实现比较简单，与以太网设备能够很好融合，设备成本低。
总之，三种方式各有特点，应根据具体应用情况合理选择。
11.1.2用户和网络安全；用户和网络安全对于整个电信网、特别是数据通信网来说都是一个重大课题，在以太网接入网络中，主要体现在用户通信信息的保密、用户帐号和密码的安全、用户IP地址防盗用、重要网络设备(如DHCP服务器)的安全等方面。
以太网技术用于企业内部时，不同用户之间需要互传信息，反映在设备上，传统的二层以太网交换机中，单播帧和广播帧在不同端口间是能够互通的。当以太网技术用于提供公用电信网接入时，由于不同用户间互不信任的关系，必须实现用户之间的二层隔离和三层受控互通。这就要求以太网交换机实现端口隔离，目前的主要方法有划分基于802.1q的VLAN，采用端口隔离的芯片，或通过其它私有技术实现(如利用仅在本交换机上有效的VLAN或其它设置达到端口隔离的目的，但不改变802.1q的VLAN标记)。
用户帐号和密码的安全依靠相应信息的加密传送实现。用户IP地址防盗用可通过绑定机制实现，例如IP地址与MAC地址、用户端口的绑定。对于DHCP服务器的安全，应防止用户通过改变MAC地址申请IP地址而耗尽地址资源。
11.1.3服务质量控制；在服务质量(QoS)方面，以太网技术只有流量控制、CoS(802.1p)等比较简单的机制。为提高服务质量，一方面，应保证网络上足够的带宽，另一方面，可借鉴Diffserv的一些方法，如整形(shaping)、管制(policing)、分类、队列调度(如采用WFQ等算法)、拥塞控制(如采用WRED等算法)等。如何通过以太网技术保证服务质量是一个比较复杂的问题，还需要进一步研究，目前这方面的基本要求是能够对用户的最高接入带宽进行限制。
11.1.4网络管理；由于传统的以太网主要用于企业内部，因此以太网交换机的网管功能一般较弱。为了满足电信网络运行、维护、管理的需要，应当对设备的网管功能提出比较全面的要求。当前，以太网接入网络中的设备应支持基于SNMPv2的网元级管理。
11.2发展以太网接入技术的主要原则
以IP、Ethernet为代表的计算机网络技术和以PSTN、ATM为代表的传统电信网络技术具有不同的特点，对其网络性能的要求也应当有所区别。
对制造商和运营商来说，不能为技术而技术，而应以市场、效益为中心。只有满足用户需求，适应市场需要，低成本，高效益的技术才有生命力。因此，发展以太网接入技术应在保持以太网原有优点的基础上对设备进行改进，在不过多地增加成本、降低性能的条件下扩展功能，努力寻找技术、市场与效益，功能、性能与成本的平衡点。
11.3以太网技术应用的新进展
以太网技术作为数据链路层的一种简单、高效的技术，以其为核心，与其它物理层技术相结合，形成以太网技术接入体系。EoVDSL方式结合了以太网技术和VDSL技术的特点，与ADSL和(五类线上的)以太网技术相比，具有一定的潜在优势。WLAN技术的应用不断推广，EPON技术的研究开发正取得积极进展。随着 “可运营、可管理”相关关键技术问题的逐步解决，以太网技术接入体系将在宽带接入领域得到更加广泛的应用。
同时，以太网技术的应用正在向城域网领域扩展。IEEE802.17 RPR技术在保持以太网原有优点的基础上，引入或增强了自愈保护、优先级和公平算法、OAM等功能，是以太网技术的重要创新。
总之，以太网技术由于其简单、低成本、易扩展的优势，在用户桌面系统和企业内部网络已非常普及，随着技术的发展创新，其应用领域正逐步向接入网、城域网、甚至广域网/骨干网方面拓展，形成基于IP/Ethernet的端到端无缝连接。
12.接入方式比较
当初，计算机是通过数据通信网络实现数据的通信和共享;此时的计算机网络，基本上以电信网作为信息的载体。例如，因特网都是通过电信网络中的X.25网、DDN网、数据帧中继网等传输IP数据包的。如今，以IP技术为核心的信息网络将成为网络的主体，信息传输、数据传输将成为网络的主要业务，一些传统的电信业务也将在信息网络上开通，但其业务量只占信息业务的很小一部分。作为宽带综合信息业务的承载平台，电信网络、计算机网络、有线电视网络在接入方式、用户负担的成本、可以提供的服务内容等方面不尽相同，适用范围也不大一样，因此，几种接入网在技术上也存在着显著的区别。
12.1电信网
传统的电信网络已有百年以上的历史，它有一个庞大而良好的用户群体，它所运用的传输技术已从原来的公众电话网络的Modem、DDN、ISDN转换到ADSL。尽管如此，电信网现在普遍应用于用户的接入方式仍为Modem，Modem的最大传输速率只有56kb/s，它不是一种宽带接入方式，远远不能够满足网络用户的需求。为了在传统的电信网络平台上传输宽带业务，提高数据流量，电信公司先后在网络上应用了DDN、ISDN等技术，然而这些技术的传输速率也远远达不到用户的需求，因此，近来ADSL技术被广泛地应用在电信网络平台上，以提高数据流量，为电信部门今后开展宽带多功能业务铺垫好物理网络基础。ADSL技术可以提供基于ATM的各种应用业务。而对宽带IP接入的需求却迅速增长，ADSL接入转而成为宽带因特网接入的一种新方法。由于ADSL仍然保持原来的体制和结构，其前端设备DSLAM提供的是ATM接口，故最终它还需要通过路由器连接因特网，实现因特网接入。
ADSL接入的优点是：可以利用现有的市内电话网和电话交换局的机房，不需要对网络进行大规模改造，从而大大降低了施工和维护成本，而且电话业务不会受到任何影响，因此使用ADSL可以一直联网而不影响电话的使用。
ADSL接入的缺点是：它对线路质量要求较高，当线路质量不高时，推广使用有困难。ADSL的实际速度还受到用户和电话分局之间的电话线长度和电话线路质量的影响; 而且ADSL系统楼内楼外使用的都是非屏蔽双绞线，所以抵抗天气干扰的能力较差; 其带宽可扩展的潜力也不大。因此，ADSL不能满足今后日益增长的接入速率的需求，只能成为一种过渡性产品，应用于要求不高的旧社区单用户的宽带接入改造上。
12.2计算机网
计算机以太网是目前应用最为广泛的局域网络传输方式，普遍实用的协议已经从IEEE802.3的10Base-T转向快速以太网100Base-T，它采用基带传输，通过双绞线和传输设备(路由器、交换机等)，实现10M/100M/1Gb/s的网络传输，应用非常广泛，技术成熟。从最初同轴电缆上的共享10Mb/s，发展到现在的双绞线和光纤上的100Mb/s甚至1Gb/s的传输技术、交换技术等。以太网技术成熟，结构简单，稳定性、可扩充性好，便于网络升级。同时可以比较容易地实现实时监控、智能化物业管理，提供智能化、信息化的办公、家居环境，满足不同层次的人们对信息化的需求。目前，全球企事业用户的80～90%都采用以太网接入，已成为企事业用户的主导接入方式。采用以太网作为企事业用户接入手段的主要原因是已有的网络基础和长期的经验知识，而且目前所有流行的操作系统和应用也都与以太网兼容。由于计费、质量、寻址、管理、安全、接入成本以及私有性等多种因素，以太网作为公用网接入方式尚需进一步改进。以太网技术的固有机制不能够提供端到端的包延时、包丢失率以及带宽控制能力，难以支持实时业务的服务质量; 同时，目前以太网也不能提供故障定位以及多用户共享节点和网络所必须的计费统计能力; 而且，由于家庭住宅一般较分散，以太网接入方式成本较高，家庭的宽带接入一般也很少采用构建以太网的方式。对于城区，如果采用以太网接入解决方案，则需要重新进行数据网络结构化布线，这对于城区的普通用户是无法接受的。因此，传统以太网必须经过改造后才能顺利地应用于公用接入网。
12.3有线电视网
在我国，由于同轴电缆入户率很高，因此充分利用该资源开展Internet接入服务是有线电视运营的发展方向，利用电缆调制解调器技术在HFC上传输IP数据业务将会迅速发展起来，成为Internet接入的一个强有力的竞争者。HFC上传输IP数据的主要设备有电缆调制解调器终端系统CMTS和电缆调制解调器CM。其中，CMTS一般位于有线电视网前端的位置，提供与公网节点机如ATM交换机或路由器的接口，CM位于用户家中，提供与用户计算机的接口。CMTS与CM之间的通信与普通Modem、以太网有所不同。普通Modem之间的通信是点到点，一一对应的，以太网卡之间的通信是共享总线、半双工的，CMTS与CM之间的通信是点到多点、全双工的，任何CM之间的通信都必须通过CMTS才能完成。在HFC上，传输IP数据的点到多点系统存在多址接入的问题，解决的方法多是采用时分多址接入(TDMA)。
目前，CMTS与CM之间的信息传输方式为:下行是广播方式，上行是TDMA方式。在下行方向，CMTS发送给特定的CM数据帧含有标识CM的信息，因此只有符合标识的CM会继续处理该数据帧，其他CM会丢失该数据帧，在上行方向，信道被分割成连续的时间片断，CMTS在下行信道中通知所有CM哪个上行信道的时间片断可以由哪个CM发送数据帧，于是CM就按照CMTS的规定在可用的时间段发送数据帧。目前，在HFC上传输数据的设备所采用的标准大多是MCNS/DOCSIS 1.0/1.1，一部分采用DVB/DAVIC ETS300 800，使得不同生产厂家的CMTS与CM之间不能够互通。从发展趋势看，厂家专用标准将逐渐消亡，DOCSIS标准可以为不同的电缆调制解调器提供互操作性，将成为主导的标准。
13.结语
接入网网络规模巨大、需求旺盛、新技术不断涌现，其发展包含了无数的机遇，而且市场之大前所未有，吸引了制造商、运营企业和业务提供者的广泛参与。无论采用何种接入技术，只有最大程度地满足用户的需求，才能有效占领市场。而且毋庸置疑的是，现行的各种技术方案终将过渡到一个理想的阶段——光纤到户。【完】
时间: 2005-1-14 16:25
作者: zjol
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时间: 2005-1-21 09:24
作者: 叫花子
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