寬帶終端接入技術

摘要：隨著技術成本持續(xù)下降，電信市場日益開放以及以IP為代表的數(shù)據(jù)業(yè)務的爆炸式增長，網(wǎng)絡的帶寬與容量再次成為熱門話題和緊缺商品。以美國為代表的發(fā)達國家的骨干網(wǎng)正向超高速和超大容量的方向發(fā)展，高達160Gb/s（16×10Gb/s）的波分復用系統(tǒng)已投入應用。用戶側的PC機的速率也在突飛猛進，惟獨中間的接入網(wǎng)仍停留在窄帶水平。為了適應這一新的形勢，接入網(wǎng)的寬帶接入技術也呈現(xiàn)了新的發(fā)展態(tài)勢。本文主要介紹了幾種常見的寬帶終端的接入方式及他們的特點，并簡單闡述了他們各自的應用領域。

關鍵詞：寬帶、接入、HFC、ADSL、無線

前言

　　隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，人們對遠程教學、遠程醫(yī)療、視頻會議等多媒體應用的需求大幅度增加，電子商務更是網(wǎng)絡應用的典型熱點。同時，人們對網(wǎng)絡帶寬及速率也提出了更高的要求，促使網(wǎng)絡由低速向高速、由共享到交換、由窄帶向寬帶方面迅速發(fā)展。目前對于主干網(wǎng)來講，各種寬帶組網(wǎng)技術日臻成熟和完善，可以說網(wǎng)絡的主干已經(jīng)為承載各種寬帶業(yè)務作好了準備。但是位于通信網(wǎng)絡與用戶之間的接入網(wǎng)發(fā)展相對滯后，接入網(wǎng)技術成為制約通信發(fā)展的瓶頸。

　　為了適應新的形式和需要，出現(xiàn)了多種寬帶終端接入技術。包括銅線接入技術、光纖接入技術、混合光纖同軸（HFC）接入技術等多種有線接入技術以及無線接入技術等。

1、xDSL技術

　　DSL代表Digital Subscriber Line（數(shù)字用戶線），是一種在現(xiàn)有銅雙絞線（電話線）上進行高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g，xDSL代表各種DSL技術，如ADSL、IDSL、HDSL、VDSL等。xDSL具有一些共同的特點：

①采用現(xiàn)有的大量電話銅線資源
②提供更高帶寬的接入業(yè)務
③采用工業(yè)標準以確保互通性
④采用特殊的數(shù)字信號處理技術，能有效提高接入質量
⑤提供比撥號Modem接入快得多的鏈路建立時間

　　根據(jù)上傳與下傳速率的不同，我們又將xDSL分為不同的形式

1）非對稱數(shù)字用戶環(huán)路（ADSL）技術

　　用戶線的上行速率和下行速率不同，一般上行速率較低，下行速率則比較高。在信號調制數(shù)字相位均衡、回波抑制等方面采用先進的動態(tài)控制技術，采用正交調幅（QAM）、無線載波幅度相位調制（CAP）、離散多音頻調制（DMT）等調制技術，將原始信息調制到多個載波上，再進行傳輸。傳輸距離一般為3Km--5Km。有關ADSL的標準有DMT（離散多音）和G.Lite（ADSL簡化版）。DMT標準上行速率640K，下行速率8M，要求用話音分離器；G.Lite標準上行速率為512K，下行速率1.5M，無須用話音分離器。

　　ADSL除可提供電話業(yè)務外，還能提供多種寬帶業(yè)務。在未來幾年內(nèi)，將會是終端用戶最主要的寬帶接入方式。

2）超高比特率數(shù)字用戶線（VDSL）技術

　　VDSL和ADSL技術相似，也是一種非對稱的數(shù)字環(huán)路技術，采用頻分復用方式，將POTS、ISDN、VDSL的上、下行信號放在不同的頻段傳播，采用CAP、DMT、DWMT等編碼方式，在一對普通電話雙膠線上提供的速率為上行1.6—2.3M，下行12.96—55.2M，傳輸速率高，但傳輸距離短，一般為0.3-1.5km，特別適合于光纖接入網(wǎng)中與用戶相連的“最后一公里”，并且要求光網(wǎng)絡單元（ONU）盡量與用戶接近，其系統(tǒng)配置圖與ADSL類似，可同時傳送多種寬帶業(yè)務，其國際標準還正在制定。

3）高比特率數(shù)字用戶線（HDSL）技術

　　HDSL是一種對稱環(huán)路技術，采用的編碼類型為2B1Q碼或CAP碼，可以利用現(xiàn)有電話線纜的用戶線中兩對或三對雙膠線來提供全雙工的T1/E1信號傳輸，對于普通0.4—0.6mm線徑的用戶線路來講傳輸距離可達3—6km，若線徑更粗些，傳輸距離可接近10km。HDSL廣泛應用于移動通信基站中繼、無線尋呼中繼、視頻會議、遠端用戶線單元（RLU）中繼等業(yè)務，傳輸速率是2M左右。該技術目前還沒有統(tǒng)一的國際標準。

　　對稱數(shù)字環(huán)路技術還有LSDL、IDSL等，與HDSL基本相似，這里不再一一詳述。

　　XDSL技術當前已成為寬帶接入網(wǎng)中非�；钴S、熱門的技術，在光纖到戶未實現(xiàn)之前，將是主要的寬帶接入方式之一。

2、混合光纖同軸網(wǎng)技術

　　混合光纖同軸（HFC）網(wǎng)是寬帶接入技術中最先成熟和進入市場的，巨大的帶寬和相對經(jīng)濟性使其對有線電視公司和新成立電信公司很具吸引力。HFC網(wǎng)絡由光纖和同軸電纜組成，采用樹型結構，通過分支器連接到用戶。光分配節(jié)點到頭端為星型拓撲結構，采用AN—SCM光波技術通過光纜傳輸信號，所有連接到光節(jié)點的用戶共享一條光纖線路，在5—50M頻段通過QPSK技術提供上行非廣播數(shù)據(jù)通信業(yè)務，在50—550MHz頻段采用VSB技術提供普通廣播電視業(yè)務，在55--750MHz頻段采用QAM和TDMA技術提供下行數(shù)據(jù)通信業(yè)務。用戶可以通過機頂盒連接到電視機，可以連接到電話機，也可以通過Cable Modem連接到計算機。若用戶端采用Cable Modem，它通過分離的信道對下行和上行通信提供網(wǎng)絡接入，CM主要由調制/解調器、調諧器、網(wǎng)橋/路由模塊、網(wǎng)卡、部分Hub模塊等組成，HFC在局端采用CMTS(Cable Modem終接系統(tǒng)，TS:Termination System)，中間用光纖及同軸電纜連接。

　　從長遠看，HFC網(wǎng)計劃提供的是全業(yè)務網(wǎng)（FSN），將來用戶數(shù)從500戶降到25戶，實現(xiàn)光纖到路邊。最終用戶數(shù)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。但回傳信道的干擾仍需解決。目前有多種解決方案，其中較徹底的是小型光節(jié)點方案，用獨立的光纖來傳雙向業(yè)務。小型光節(jié)點采用低成本激光器（約100元），很靠近用戶，同軸網(wǎng)部分為無源網(wǎng)�；貍餍诺绖t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21.5dB，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，簡化了系統(tǒng)，進一步降低成本。

3、光纖接入技術

　　光纖接入網(wǎng)（OAN）指采用光纖傳輸技術的接入網(wǎng)，一般指本地交換機與用戶之間采用光纖通信或部分采用光纖通信的系統(tǒng)。光纖接入網(wǎng)有以下特點：

①容量大：光纖能傳輸?shù)膸�寬很寬，最高可達106GHz，而電纜最高只達800MHz
②損耗低：光纖的衰減系數(shù)比同軸的低幾十倍
③防電磁能力強
④光纖成本逐步下降，而銅纜成本卻逐步上升

　　光纖接入網(wǎng)一般由局端的光線路終端（OLT）、用戶端的光網(wǎng)絡單元（ONU）、以及光配線網(wǎng)（ODN）和光纖組成。

　　按照用戶端的光網(wǎng)絡單元ONU放置的位置不同，分為光纖到戶（FTTH）、光線到路邊（FTTC）、光線到大樓（FTTB）等幾種類型。根據(jù)網(wǎng)絡結構看，主要分為有源和無源兩種。
有源光網(wǎng)絡AON(Active Optical Network)：指光配線網(wǎng)ODN含有有源器件（電子器件、電子電源）。無源光網(wǎng)絡PON(Passive Optical Network)指ODN不含有任何電子器件及電子電源，ODN全部由光分路器（分支器）等無源器件組成，不需要貴重的有源電子設備。目前光纖接入幾乎都采用無源光網(wǎng)絡這種機構。

　　與AON相比，由于無源光節(jié)點損耗較大，因此傳輸距離較短。

　　APON技術，是一種基于ATM信元的TDM/TDMA技術，其標準遵循ITU-TG.983建議。目前的G.983建議草案規(guī)定ATM-PON中數(shù)字信號的標稱比特率應該是8kHz的整倍數(shù)，標稱線路速率有兩種：可適用于FTTCab/C/B/H的對稱155.52Mb/s與適用于FTTCab/C/B的非對稱速率（下行622.08Mb/s，上行155.52Mb/s與適用于FTTCab/C/B的非對稱速率（下行622.08Mb/s，上行155.52Mb/s）。雙向傳輸方法主要有兩種，第一種采用單纖波分復用方式，采用粗波分復用方式降低成本，即兩個波長分別工作在1310nm區(qū)和1550nm區(qū)；第二種方法采用單向雙纖空分復用，工作在1310nm區(qū)以便充分利用低成本的光源。與窄帶PON不同之處在于不采用單纖雙向時分壓縮復用（TCM）方式，主要是考慮集成電路的速率和成本的限制因素所致。由于ATM在實現(xiàn)不同業(yè)務的復用以及使用不同帶寬方面的靈活性，使APON成為一種結合ATM多業(yè)務多比特率支持能力和無源光網(wǎng)絡透明寬帶傳送能力的比較理想的解決方案。

4、寬帶固定無線接入

　　主要的寬帶固定無線接入技術有三類，即已經(jīng)投入使用的多路多點分配業(yè)（MMDS）和直播衛(wèi)星系統(tǒng)（DBS）以及正在做現(xiàn)場試驗的本地多點分配業(yè)務（LMDS）。前兩者已為熟知，而LMDS則是剛剛興起，近來才成為新興寬帶無線接入技術。

　　LMDS工作在毫米波波段，其工作頻段為20－40GHz，目前一般用28GHz，帶寬達1.3GHz，可為用戶提供達155Mbps的接入速率，僅次于光纖，它采用分組交換技術，可以與骨干網(wǎng)無縫集成。

　　典型LMDS由類似蜂窩配置的多個樞紐發(fā)送機組成，每個發(fā)送機經(jīng)點到多點無線鏈路與服務區(qū)的固定用戶通信。單個蜂窩的覆蓋區(qū)為二至五公里，覆蓋區(qū)相互重疊。每一蜂窩的覆蓋區(qū)又可劃分為多個扇區(qū)，根據(jù)用戶需要在該扇區(qū)提供特定業(yè)務。這種模塊式結構使網(wǎng)絡擴容靈活方便。

　　MMDS代表Multichannel Multipoint Distribution Service（多信道多點分配業(yè)務），它主要使用2－4GHz頻帶，MMDS與LMDS類似。

　　寬帶固定無線接入技術代表了寬帶接入技術一種新的不可忽視的發(fā)展趨勢，它不僅敷設開通快，維護簡單，而且改變了本地電信業(yè)務的傳統(tǒng)觀念，最適于新的本地網(wǎng)競爭者跟傳統(tǒng)電信公司與有線電視公司展開有效競爭，也可以作為電信公司有線接入的重要補充而得到應有的發(fā)展。

結束語

　　當前，寬帶接入網(wǎng)成為開展各種新業(yè)務必須盡快解決的瓶頸，鑒于目前的實際情況，數(shù)字用戶線技術xDSL應成為電信部門現(xiàn)階段最經(jīng)濟有效的寬帶終端接入方式，隨著政策的開放，以CATV網(wǎng)絡為基礎的HFC接入技術將成為現(xiàn)階段有線電視部門參與數(shù)據(jù)業(yè)務經(jīng)營的最佳寬帶接入技術。而無線接入技術雖然本身還有 許多尚待解決的問題，但以其特有的優(yōu)點，將會作為有線接入方式的有效補充長久存在下去，甚至在特定的地區(qū)會超過有線接入。