有線寬帶接入網(wǎng)

畢厚杰
(一) 概述


　　從用戶端到交換機(jī)之間的通信網(wǎng)被稱為接入網(wǎng)， 而接入網(wǎng)又大體分成有線和無線接入網(wǎng)兩大類， 這里重點(diǎn)介紹前者。


　　相對(duì)于無線接入網(wǎng)，有線接入網(wǎng)的傳輸環(huán)境穩(wěn)定，干擾較少，這是其優(yōu)勢。有線接入網(wǎng)技術(shù)發(fā)展十分迅速，品種繁多，現(xiàn)有以下幾種：


1. 利用光纖的光纖接入網(wǎng)，包括FTTB.FTTC.FTTH等；


2. 利用銅線的銅纜接入網(wǎng)，包括ADSL.HDSL.VDSL等；


3. 利用有線電視網(wǎng)的混含光纖同軸接入網(wǎng)，即所謂的HFC網(wǎng)；


4. 利用以太網(wǎng)的以太接入網(wǎng)，這是新發(fā)展起來的接入技術(shù)，其特點(diǎn)是成本低廉，技術(shù)成熟。


下面分別予以簡述。


(二) 光纖接入網(wǎng)


1. 什么是光纖接入網(wǎng)？


　　由于光纖上傳輸?shù)氖枪庑盘?hào)，而在局端發(fā)出的是電信號(hào)，在用戶端接收的往往也是電信號(hào)，因此在局端必須將電信號(hào)變成光信號(hào)，在用戶端要將光信號(hào)變成電信號(hào)。這種在用戶端的光電變換設(shè)備被稱為光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)。


　　根據(jù)ONU所設(shè)位置，光纖接入網(wǎng)有光纖到路邊(FTTC)、光纖到大樓(FTTB)、以及光纖到戶(FTTH) 等幾種形式，采用FTTC時(shí)，ONU設(shè)在路邊，F(xiàn)TTB則ONU設(shè)在大樓內(nèi)的配線箱處，這兩者的結(jié)構(gòu)沒有多大區(qū)別。



2. 有源和無源光接入網(wǎng)


　　從光纖接入網(wǎng)是否含有電源，可分成有源雙官(ADS) 和無源光網(wǎng)絡(luò)(PON) 兩大類。 但有源的ADS由于有供電、定位、維護(hù)等問題，目前使用很少。相比之下，PON則不用供電，投資相對(duì)較低、易維護(hù)，一般都采用PON結(jié)構(gòu)。



　　FTTH可為每個(gè)用戶家庭提供寬帶業(yè)務(wù)，而且相互無甚影響，是比較理想的接入方式，但每個(gè)用戶需配置一臺(tái)ONU，因而每戶承擔(dān)的費(fèi)用最昂貴，目前可高達(dá)數(shù)千美元，一般用戶難以承受。


　　FTTB和FTTC由于采用若干用戶共用一個(gè)ONU，每個(gè)用戶分?jǐn)偟馁M(fèi)用相對(duì)就較低，如再采用PON的傳輸方式，則更理想些。


3. 光纖接入網(wǎng)的基本功能塊


　　光纖接入網(wǎng)包括4種基本功能塊：光線路終端(OLT)，用于提供骨干網(wǎng)與配線網(wǎng)之間的接口；光配線網(wǎng)(ODN)，位于ONU和OLT之間，用于光信號(hào)的功率分配；光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)；以及適配功能塊，為ONU和用戶設(shè)備提供適配功能。


4.APON


　　在PON上，如能采用ATM技術(shù)進(jìn)行信號(hào)傳輸、復(fù)用，即所謂的APON方式，使其具有多業(yè)務(wù)、多比特率支持能力，這時(shí)帶寬可統(tǒng)計(jì)復(fù)用，多個(gè)用戶可興共享帶寬，動(dòng)態(tài)分配帶寬，因而信道資源利用率高。由于PON是共用的，OLT是共用的，加上采用ATM后帶寬是共享的，因此APON的突出優(yōu)點(diǎn)是成本較低。


　　APON系統(tǒng)的核心是在PON上采用TDM/TDMA方式傳輸ATM信元，即每個(gè)時(shí)隙中放入1個(gè)ATM信元。


5.IP over DWDM接入網(wǎng)


　　骨干網(wǎng)中DWDM后單纖容量已可達(dá)320Gb/s，但接入網(wǎng)容量仍只是幾個(gè)Mb/s，相比之下，接入網(wǎng)容量亟需大大增加�，F(xiàn)有一些研究機(jī)構(gòu)正在從事這方面的工作。據(jù)報(bào)導(dǎo)，國外某些用戶如商業(yè)用戶路由器和高速工作站等已需要Gb/s級(jí)的接入速率。其中IP over DWDM的接入技術(shù)可能是非常有效的方式之一。
　


(三) 銅纜接入技術(shù)


　　銅纜接入也稱為XDSL接入，這是利用雙絞銅線實(shí)現(xiàn)寬帶接入的技術(shù)，被稱為近年來最有發(fā)展前途的主流接入技術(shù)，因?yàn)槁裨诘叵碌你~纜是一個(gè)巨大財(cái)富，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球有近9億對(duì)雙絞銅線，應(yīng)該充分利用這些豐富的銅線資源實(shí)現(xiàn)寬帶接入。


　　XDSL中的X是一種泛指的數(shù)字用戶線(DSL) 技術(shù)，其中X可以是A，即ADSL；是H即HDSL；是V即VDSL等。
1. HDSL(高速數(shù)字用戶線)


　　HDSL使用3對(duì)、2對(duì)甚至1對(duì)雙絞銅線，可無中繼傳送2Mb/s速率的寬帶信號(hào)，這是一種雙向?qū)ΨQ的傳輸方式，傳送距離3-5公里，主要采用2B1Q和CAP的線路編碼技術(shù)。


　　由于采用2對(duì)線的HDSL技術(shù)已有不少文章介紹，下面著重介紹HDSL2，它是HDSL的升級(jí)產(chǎn)品，只用1對(duì)線仍能達(dá)到HDSL原定設(shè)計(jì)目標(biāo)。


　　HDSL2采用了所謂的頻譜互鎖重疊脈沖幅度調(diào)制技術(shù)(OPTIS)，已被采納為美國國家標(biāo)準(zhǔn)，至于E1系統(tǒng)采用何種技術(shù)，ETSI尚在研究中。OPTIS技術(shù)大體包含以下各點(diǎn)：


a. 16電平脈沖振幅調(diào)制(16-PAM)；


b. 一維512狀態(tài)格柵編碼(TCM)，維特比譯碼；


c. 回波抵消技術(shù)(EC)，以消除上下行信號(hào)之間的干擾；


d. OPTIS頻譜成形技術(shù)，以改善頻譜兼容牲，降低近端串音的危害。


2. ADSL(不對(duì)稱數(shù)字用戶線)


　　ADSL是一種利用電話銅線的高速不對(duì)稱用戶環(huán)路傳輸技術(shù)。由于上行和下行的傳輸碼率不相等，即所謂的不對(duì)稱，避免了用戶側(cè)的近端干擾問題，從而得以提高了傳輸碼率，延長了傳輸距離。


　　ADSL的業(yè)務(wù)能力可同時(shí)提供以下傳輸通道：


　　(1) 高速單工通道可提供4個(gè)1536Kb|s的A通道，每全A通道能傳送MPEG-1貢質(zhì)量的圖像，相當(dāng)于VCD質(zhì)量的視頻圖像。


　　(2) 64Kb/s雙工數(shù)據(jù)傳輸通道。


　　(3) 160Kb/|s和576K/s的全雙工通道可用干中等質(zhì)量的電視會(huì)議系統(tǒng)。


　　ADSL技術(shù)現(xiàn)已成熟。由于損耗和干擾的原因，一般認(rèn)為每條雙絞電纜可采用ADSL技術(shù)的比例為10-65%，與距離、線徑、橋接及噪聲有關(guān)。


　　ADSL常采用離散多音(DMT) 調(diào)制進(jìn)行線路編碼，下行可支持1.5-8Mb/S數(shù)碼率，上行速率為16-640Kb/S，與此同時(shí)可進(jìn)行電話通信，目前在0.5mm線徑上可將6Mb|S信號(hào)傳送3.6公里。為了簡化 ADSL技術(shù)，使其碼率降為1.5Mb/s，采用一種G.lIte的技術(shù)，這時(shí)不用裝電話分路器，用戶可即插即用，因而成本下降，用戶安裝方便。
ITU-TG.992.2規(guī)定其下行速率降到64Kb/s-1.5Mb/s，上行為32-512Kb/s，線路碼仍用DMT調(diào)制，主要用于1.5Mb/s以下的業(yè)務(wù)，如Internet接入、Web瀏覽.IP電話、遠(yuǎn)程教育、在家辦公、可視電話等。


3. VDSL(甚高速數(shù)字用戶線)


　　VDSL是在ADSL基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，可在300米以下傳送比ADSL更高的速率，其最大的下行速率為51-55Mb/s；當(dāng)傳輸速率降為13Mb/s以下時(shí)，傳輸距離可達(dá)1500米；上行速率為1.6Mb/s以上。VDSL系統(tǒng)的上行和下行頻譜是利用頻分復(fù)用技術(shù)分開的。線路碼可采用DMT、CAP(無載波幅度相位調(diào)制) 和DWMT(離散小波多音調(diào)制) 三種編碼方式。其下行速率有52Mb/s、26Mb/s、13Mb/s三檔；上行也有三檔：19.2Mb/s、2.3Mb/s、1.6Mb/s。VDSL是一種傳輸距離很短的寬帶接入技術(shù)，當(dāng)ONU離終端用戶很近時(shí)，可與FTTC、FTTB等
結(jié)合使用。


(四) 以太網(wǎng)接入技術(shù)


1. 以太接入網(wǎng)的背景


　　以上各種寬帶接入技術(shù)能滿足不同場合接入網(wǎng)的需要，但成本較高，能否利用一些較廉價(jià)、又比較成熟的傳統(tǒng)技術(shù)呢？人們自然想到了以太網(wǎng)技術(shù)。
　　但傳統(tǒng)的以太網(wǎng)并不是接入網(wǎng)，它只是局域網(wǎng)的一種形式，只是一個(gè)企業(yè)或一個(gè)單位內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)，它不是公用的接入網(wǎng)，兩者在用戶管理、安全管理、業(yè)務(wù)管理、計(jì)費(fèi)管理等都有所不同。 它也采用TCP/IP協(xié)議，也利用以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)和接口，但它應(yīng)具有網(wǎng)管功能，能進(jìn)行用戶管該、安全管理、故障管理以及計(jì)費(fèi)管理等功能。由于它給用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)接口，能兼容所有帶有標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接口的終端，用戶不需另配任何新的接口卡或協(xié)議軟件，因而是一種較廉價(jià)的寬帶接入技術(shù)，現(xiàn)在不少城域網(wǎng)的接入部分都選用了以太網(wǎng)技術(shù)。



2. 局域網(wǎng)交換機(jī)


　　局域網(wǎng)正向?qū)拵Щ�發(fā)展，目前出現(xiàn)了許多高速局域網(wǎng)，包括FDDI(光纖分布接口).LAN SWITCH(交換式局域網(wǎng))、高速以太網(wǎng).ATM局域網(wǎng)等。局域網(wǎng)集線器(HUB) 與服務(wù)器、工作站(WS)、路由器等相連，組成了若干子局域網(wǎng)，通過HUB交換機(jī)又把這些子局域網(wǎng)連起來，就組成了交換式局域網(wǎng)。這時(shí)的交換原理類似于電話網(wǎng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。


　　這個(gè)交換機(jī)類似于一個(gè)多端口網(wǎng)橋，數(shù)據(jù)輸入交換構(gòu)厲，它把數(shù)據(jù)送往目的地址，這種數(shù)據(jù)只在源和目的地址的用戶之間傳送，它對(duì)其它用戶的信息傳送不發(fā)生任何影響，這時(shí)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)解決沖突的(CSMA/CD) 機(jī)制不再存在。


3. 協(xié)議與幀格式


在IEEE802.3的基礎(chǔ)上，經(jīng)重大改進(jìn)開發(fā)出一項(xiàng)高速局域網(wǎng)技術(shù)，即IEEE802.12，它與IEEE802.3組成的100Base-T局域網(wǎng)的主要區(qū)別在于：不采用傳統(tǒng)的CSMA/CD技術(shù)，而采用需求優(yōu)先權(quán)輪詢的介質(zhì)訪問方式，使網(wǎng)絡(luò)延時(shí)明顯減少，帶寬利用率大大提高。




4. 吉比特(千兆位) 以太網(wǎng)


　　千兆位以太網(wǎng)是10Mb/s(10Base-T) 以太網(wǎng)和100Mb/s(100Base-T) 快速以太網(wǎng)的延伸，它和已經(jīng)大量按裝的以太網(wǎng)。快速以太網(wǎng)是完全兼容的，但速度比快速以太網(wǎng)快了10倍。千兆位以太網(wǎng)用于交換機(jī)與交換機(jī)之間的連接，作為骨干網(wǎng)用，可用于交換機(jī)與服務(wù)器的連接，以提高訪問服務(wù)器資源的速度。隨著用戶對(duì)速度需求的壇長，也可逐步應(yīng)用于接入網(wǎng)。2000年9月，已發(fā)表了10吉比特以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)草案，估計(jì)于2002年上半年可完成正式標(biāo)準(zhǔn)，人們估計(jì)10吉比特以太網(wǎng)會(huì)有廣泛的應(yīng)用前景。由于利用CATV網(wǎng)的混合光纖同軸接入技術(shù)已有大量報(bào)導(dǎo)，不再贅述。


(五) 結(jié)束語


　　有線寬帶接入技術(shù)發(fā)展很快， 種類很多， 很難用某一種技術(shù)來代替其他所有的接入技術(shù)， 不同場合可采用不同的接入方案，但大體上講，電信運(yùn)營商由于擁有大量銅纜資源，ADSL、VDSL不失為一種目前的首選的接入技術(shù)；有線電視部門由于擁有豐富的CATV網(wǎng)絡(luò)，采用HFC接入技術(shù)比較適宜；城域網(wǎng)中可采用以太網(wǎng)技術(shù)供接入網(wǎng)用，成本較低；光纖接入可作為長期的發(fā)展目標(biāo)。


摘自《通信市場》