實現(xiàn)接入網(wǎng)的幾種方案

方案綜述:



　　文章摘要:


　　本文對目前流行的幾種接入網(wǎng)技術(shù)做了詳細的闡述，并對不同技術(shù)方案之間的優(yōu)劣性進行了分析與比較。


關(guān)鍵詞：接入 xDSL ADSL VDSL Cable Modem LMDS





　　隨著Internet 的迅速普及、網(wǎng)上眾多新業(yè)務的開放，用戶端對數(shù)據(jù)傳輸速率的要求也日益增加。然而目前接入IP 網(wǎng)絡的技術(shù)仍然是以撥號Modem 為主，遠遠滿足不了用戶的需求，于是各種寬帶接入技術(shù)應運而生。





　　1 、 56K Modem 技術(shù)


　　在過去的幾年中，模擬Modem 技術(shù)獲得了很大的發(fā)展，從9600bit/s 發(fā)展14.4kbit/s,28.8kbit/s,33.6kbit/s 直到目前的56kbit/s 。


　　然而，事實上所謂的56k modem，它的上行速率和下行速率是不對稱的，這是由于在56k Modem 中采用的特殊技術(shù)造成的。它將PCM 話音中的8 比特壓縮成7 比特編碼，因此速率變?yōu)?6kbit/s 。其連接的一般思路如下圖。














　　在下行流方向，數(shù)/模轉(zhuǎn)換不受噪聲的影響使56k 的連接速率成為可能。這個方向上的連接是直接的，128PCM 碼字產(chǎn)生一個語音信號音。這個語音信號能被與PC 相連56K Modem 識別。對于上行流卻是另一回事，在這種情況下，模/數(shù)轉(zhuǎn)換噪聲（量化噪聲）相當嚴重，因此56K Modem 的上行連接速率被限制在28.8kbit/s 或33.6kbit/s(這里模/數(shù)必須接入數(shù)字骨干/交換網(wǎng))。


56k Modem 技術(shù)的最大優(yōu)點就在于簡單、費用低，對線路沒有什么特殊要求。





　　2 、xDSL 數(shù)字用戶線技術(shù)


　　目前，用戶環(huán)路依然由模擬雙絞線技術(shù)扮演著重要角色，究其原因不外乎它的經(jīng)濟性，在提供電話業(yè)務時，沒有一種技術(shù)能比它更廉價的了。隨著通信和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代通信網(wǎng)正向著寬帶化演進，然而模擬用戶接入部分的低速率傳輸卻阻礙著這種發(fā)展，形成了"瓶頸"效應。在這種情況下，出現(xiàn)了xDSL 技術(shù)。目前，xDSL 主要指HDSL 、ADSL 和VDSL 三種。


　　2.1 、HDSL 技術(shù)


　　DSL（Digtal Subscriber Line,數(shù)字用戶線技術(shù)）是80 年代后期的產(chǎn)物，主要用于ISDN 的基本速率業(yè)務，在一個雙絞線對上獲得全雙工傳輸，采用的技術(shù)是時間壓縮復接（TCM）和回波消除。但是，當傳輸速率增加到T1（1.544Mb/s）或E1（2.048Mb/s）時，串擾和符號間干擾增加。為了改善通信質(zhì)量，在DSL 技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了高速數(shù)字用戶線（HDSL）技術(shù)，采用的調(diào)制技術(shù)是基帶2BIQ 、QAM/CAP 和DMT（離散多音頻），使普通電話線傳送數(shù)字信號的速率從2B+D（144Kb/s）提高到T1/E1 。HDSL 還可以利用兩個環(huán)路對，但只能限于載波服務區(qū)（CSA）范圍。





　　2.2 、 ADSL 技術(shù)


　　鑒于數(shù)字用戶線上的數(shù)字業(yè)務大多數(shù)是非對稱的，1989 年Bellcore 首先提出了ADSL（Asynchronous DigitalSubscriber Line,非對稱數(shù)字線技術(shù)），一對雙絞銅線上的最高數(shù)字傳輸速率可高達6Mb/s 以上。


　　目前，ADSL 技術(shù)根據(jù)傳輸速率的大小分為通用ADSL 和UADSL 。通用ADSL 的上行通道速率為6Mbit/s,下行通道為512kbit/s;UADSL 即ITU 的G.Lite 標準，上下行速率分別為為1.5Mbit/s 、256kbit/s 。ADSL 將一條雙絞線上的用戶頻譜分為三個頻段：0 ～4kHz 頻段用于電話業(yè)務；20 ～120kHz 左右100kHz 的頻帶用來傳送上或下行的低速數(shù)據(jù)或控制信息；高頻段（約124 ～1000kHz）的近1MHz 帶寬用于傳送下行高速數(shù)據(jù)。


　　目前的ADSL 產(chǎn)品中主要采用的線路編碼技術(shù)為CAP（無載波幅度/相位調(diào)制）與DMT（離散多音），這兩種編碼方案在影響ADSL 性能和使用場合的不同領(lǐng)域都有一定的實力。通常認為DMT 在速率自適應（依據(jù)線路狀況調(diào)節(jié)速率）、變化環(huán)路狀況、處理噪聲和子載波（話音應用）等方面具有優(yōu)勢；而CAP 的回波抵消設(shè)計簡單、延時�。〒�(jù)稱只有DMT處理時延的25％）、技術(shù)要成熟（基于QAM，已經(jīng)有幾年的歷史），實現(xiàn)簡單等。


　　無論采取何種編碼技術(shù)，在一對雙絞線上進行雙向傳輸時，必需采用上行和下行帶寬的簡單的頻率分割或回波抵消技術(shù)。自適應回波抵消器以減弱雙向傳輸引起的回波干擾。由于 電纜的一個線束中有若干對雙絞線，這就需要采用自適應均衡來減少線對之間的串擾。脈沖 噪聲是ADSL 的主要損害因素，特別是在ADSL 用戶環(huán)路損耗嚴重時，在ADSL 系統(tǒng)設(shè)計時應考慮采用正向糾錯編碼（FEC）和交織編碼等措施來減小其影響。為了對付電子線路電磁耦合射頻干擾（RFI）等產(chǎn)生的背景白噪聲，ADSL 設(shè)備應該有很好的電磁兼容性。既要分開ADSL 信號和POTS 信號，又要做到降低回波和側(cè)音，這需要高品質(zhì)的隔離濾波器。綜合考慮雙絞線的傳輸特性和噪聲環(huán)境，多采用QAM 、CAP 或DMT 等調(diào)制技術(shù)，以提高雙絞線對的頻帶利用效率。


　　ADSL 作為寬帶接入網(wǎng)方案，其優(yōu)勢是很明顯的，它充分利用了現(xiàn)有的雙絞線資源，對運營商來說，不需花太大的投資，在現(xiàn)有網(wǎng)絡上就可以向用戶提供寬帶業(yè)務。但 是，ADSL 技術(shù)目前還未達到完全成熟的地步，還有許多問題需要進一步解決，如這種技術(shù)對線徑有要求，只有介于0.4 ～0.5mm 的線纜才能使用，但是目前世界上鋪設(shè)的銅絞線有相當一部分不符合該要求；而且數(shù)據(jù)業(yè)務會對話帶產(chǎn)生干擾等。





　　2.3 、 VDSL 技術(shù)


　　VDSL（甚高速數(shù)字用戶環(huán)路）技術(shù)能在普通的短距離（0.3 ～1.5Km）雙絞線上提供高達55Mb/s 傳輸速率，它的速度大大高于ADSL 和Cable Modem .


　　目前VDSL 技術(shù)還處于研究階段，統(tǒng)一的國際標準尚未出臺，幾大標準化組織正在制定這方面的規(guī)范。美國的ANSI T1.4 和歐洲的ETSI TM6 標準化小組已經(jīng)確定了VDSL 系統(tǒng)相關(guān)方面的規(guī)定，如數(shù)據(jù)傳輸速率、輻射抑制、功率譜密度等。


　　VDSL 的信道劃分三個頻段：0 ～4kHz 用于傳輸電話業(yè)務；4 ～80kHz 用于傳輸ISDN 業(yè)務；300 ～700kHz 為上行通道，速率分為三檔--1.6Mb/s 、2.3Mb/s 和19.2Mb/s，用于傳輸中低速數(shù)據(jù)；7000kHz 以上為下行通道，傳輸高速數(shù)據(jù)，如VOD 業(yè)務數(shù)據(jù)，速率大小也分為三檔--12.96Mb/s 、25.92Mb/s 和51.84Mb/s 。可見，VDSL 的上下行速率是不對稱的。


　　困擾VDSL 應用的主要是各種噪聲的影響，有串擾、無線電頻率干擾和脈沖干擾。線纜 的線束中有多對雙絞線，不可能實現(xiàn)完全的相互屏蔽，于是形成了串擾。在VDSL 應用中，串擾有兩種形式：NEXT（近端串擾），是指本地接收機檢測到了一個或多個本地發(fā)送機在其他線路上發(fā)送的信號：FEXT（遠端串擾），是指本地接收機檢測到了在其它頻帶中傳輸?shù)囊粋�或多個遠端發(fā)送機發(fā)送的信號。與VDSL 頻帶重疊的無線電信號耦合到雙絞線上會形成一種類似尖峰噪聲。而脈沖噪聲的干擾則會把信號完全淹沒，為了消除這種噪聲可以采用FEC 編碼技術(shù)。


　　VDSL 的線路編碼技術(shù)主要有兩種選擇：單載波調(diào)制和多載波調(diào)制。單載波調(diào)制包括QAM（正交幅度調(diào)制）和CAP（無載波相位調(diào)制）。典型的多載波調(diào)制是DMT（離散多音頻調(diào)制）。這兩種方案實現(xiàn)時，各有其優(yōu)缺點。一般來說，由于在DMT 中采用了DFT，其復雜度要高于CAP/QAM，但隨著集成度的提高，這種優(yōu)勢會削弱。在頻率的兼容性上，DMT 要做的更好一些。


　　總之，VDSL 同ADSL 相比，仍然是一種尚未成熟的技術(shù)，它面臨著許多難題要解決，但是，VDSL 技術(shù)作為最后一公里的解決方案，其應用前景是十分廣闊的。





　　3 、Cable Modem 電纜調(diào)制解調(diào)技術(shù)


　　目前的有線電視網(wǎng)是HFC（光纖－同軸線混合網(wǎng)）網(wǎng)絡，它與用戶環(huán)路光纖有著相同的帶寬，高達1GHZ，但其成本比用戶光纖環(huán)路要低的多，因此，對于有線電視運營商來說，面臨的是如何充分利用這些帶寬資源向用戶交互式寬帶業(yè)務。


　　Cable modem 技術(shù)的出現(xiàn)可以說解決了這一問題。它是通過頻分復用（FDM）來分享HFC 系統(tǒng)帶寬。在HFC 系統(tǒng)上頻譜資源的劃分尚未形成統(tǒng)一的國際標準，大多數(shù)的系統(tǒng)使用如圖二所示的方案。











　


　　其中，HFC 的上行通道占據(jù)的頻段較窄（5 ～42MHz），但已能滿足用戶的要求，主要用于傳輸?shù)退儆脩艨刂菩畔ⅰ��?shù)據(jù)和電話業(yè)務，采用QPSK 或ð /4DQPSK 技術(shù)傳輸控制信息 等，傳輸速率為768kb/s 或10Mb/s 。另外，也可采用 VSB（殘留邊帶）調(diào)制技術(shù)。


　　下行通道所占的頻段較寬（45 ～750MHz），它又分成兩段，45 ～440MHz 段用于傳輸模擬CATV 業(yè)務，可以傳輸80 個NTSC 制式(每個頻道占有6MHZ)或59 個PAL 制式（每個頻道占有8MHZ）的模擬電視頻道；550 ～750MHz 用于傳輸下行電話、數(shù)據(jù)和壓縮數(shù)字視頻信號，采用64QAM 技術(shù)傳輸高速數(shù)據(jù)（10M ～30Mb/s），還可用SCDMA 或QPSK 調(diào)制技術(shù)。


　　目前，在業(yè)界有兩種相互競爭的Cable Modem 標準，即DOCSIS 和數(shù)字視頻廣播/數(shù)字音頻-會員會（DVB/DAVIC）。DOCSIS 是由美國和加拿大的多家公司作為多媒體電視網(wǎng)絡線纜（MCNS）聯(lián)合組織的一種倡議推出的。參加該組織的比較主要的公司有Cisco 、摩托羅拉、3Com 、Philips 和Sony 等公司。DVB/DAVIC 的主要成員有Alcatel 、休斯網(wǎng)絡系統(tǒng)和湯姆遜公司等。


　　HFC 網(wǎng)具有很好的數(shù)模兼容性，它不僅能滿足市場的近期要求，又能滿足今后的長期要求。同時，HFC 網(wǎng) 的 成本 比 光 纖 用 戶 環(huán) 路 低，具 有 雙 絞 銅 線 無 法比 擬 的 傳 輸 帶 寬，它充分利用現(xiàn)有資源，可大大節(jié)省對原來網(wǎng)絡改造的費用。但是，由于其上行帶寬過窄，只能使用5MHZ ～42MHZ，加上外界的干擾，一般只能用18MHZ ～42MHZ 。困擾Cable Modem 技術(shù)的主要難點在于系統(tǒng)的上行噪聲太大，不能確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸。同時，如前所述Cable Modem 的標準不統(tǒng)一，使得各系統(tǒng)之間的不能很好的互聯(lián)。成本居高不下也是限制其發(fā)展的一個主要因素。





　　4 、本地多點分布業(yè)務（LMDS）


　　LMDS 是一種新型的寬帶無線接入技術(shù)，其工作頻段在24 ～31GHZ，可用帶寬為1GHZ 以上，因此有人稱之為"無線光纖"，它的出現(xiàn)大大緩解了目前接入網(wǎng)環(huán)境下帶寬不足的問題。


　　LMDS 將點對多點微波通信（PMP）技術(shù)和ATM 技術(shù)有效結(jié)合，采用快速動態(tài)容量分配（F-DCA）的TDM/TDMA 技術(shù)，可以動態(tài)的為每個用戶提供高達37Mbit/s 的瞬時速率。由于LMDS 采用了基于ATM 平臺的機制，它不僅可以向遠端客戶提供多種靈活的接入類型，如以太網(wǎng)接口、ATM 接口、幀中繼及E1 接口等，而且為多種業(yè)務（語音、視頻以及將來的基于IP 的應用）提供有效的支持。此外，LMDS 還具有一般無線通信系統(tǒng)的優(yōu)點，如造價低、風險小、建設(shè)周期短、維護費用低、靈活等。


　　LMDS 系統(tǒng)一般有基站系統(tǒng)、用戶端設(shè)備和網(wǎng)絡運行中心（NOC）組成。基站系統(tǒng)采用多扇區(qū)技術(shù)進行用戶端的覆蓋，并提供骨干網(wǎng)絡的接口，包括PSTN 、Internet 、Frame Relay 、ATM 、ISDN 等。多扇區(qū)技術(shù)不但可以充分利用無線頻譜資源，而且使系統(tǒng)具有很大的靈活性，只要減小扇區(qū)角度，增大扇區(qū)數(shù)目，就可以使系統(tǒng)容量增加。用戶端設(shè)備包括室外安裝的微波發(fā)射和接收裝置和室內(nèi)的網(wǎng)絡接口單元（NIU），NIU 為各種用戶業(yè)務提供接口，并完成復用/解復用功能。


　　當然，LMDS 也有其缺陷，這是由其本性決定的。因為LMDS 的工作頻段是在毫米波段，必需采用視距傳輸，為了避免視距傳輸中障礙物的阻擋，其傳輸距離一般限制在2 ～4 公里，在某些情況下基站的高度必需達到15 ～20 米。同時，工作在這一頻段的微波很容易受到天氣的影響，信道極不穩(wěn)。此外，LMDS 手持收發(fā)信機中的放大器必需采用基于鎵砷技術(shù)的單毫米波集成電路，使之成本居高不下。





　　5 、各種接入網(wǎng)方案的比較


　　56k Modem 技術(shù)由于其簡單，費用低，目前仍是一般用戶的首選，但是實際上采用56k Modem 技術(shù)，在用戶雙絞線上的傳輸速率并不能達到56kbit/s，這是由于其技術(shù)本身所決定的�，F(xiàn)在，普遍看好的是xDSL 技術(shù)，尤其是ADSL技術(shù)，各大廠商都在開發(fā)、生產(chǎn)自己的產(chǎn)品，但是，依照目前的情況來看，ADSL 的費用依然高昂，而Cable Modem除了費用高昂外，還得采用合理的機制確保數(shù)據(jù)的準確傳輸。LMDS 是目前一種新興的接入手段，它可以為運營商提供一種快速、高效、廉價的系統(tǒng)，為用戶提供高速的無線數(shù)據(jù)業(yè)務。


　　上述的幾種接入技術(shù)都有其適用的市場，因為從某種意義上來說，它們都滿足了用戶某種程度上的需要。在應用中，要根據(jù)實際情況選用合適的產(chǎn)品、技術(shù)。





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產(chǎn)品配置:
56K Modem 技術(shù);xDSL 數(shù)字用戶線技術(shù);Cable Modem 電纜調(diào)制解調(diào)技術(shù);本地多點分布業(yè)務（LMDS）

適用領(lǐng)域及情況:
滿足了用戶某種程度上的需要。在應用中，要根據(jù)實際情況選用合適的產(chǎn)品、技術(shù)

提交人員或單位:

摘自《東方電子集成商務網(wǎng)》