寬帶接入技術(shù)概覽

基于PSTN的接入技術(shù)



　　傳統(tǒng)銅線接入技術(shù)，即借助電話線路，通過調(diào)制解調(diào)器撥號實(shí)現(xiàn)用戶接入的方式，速率已達(dá)56kbps（通信一方應(yīng)為數(shù)字線路接入），這種速率還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶對寬帶業(yè)務(wù)的需求。目前采用各種先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)和編碼技術(shù)來提高銅線的傳輸速率,主要包括如下幾類：



　　1. DSL（Digital Subscriber Line）技術(shù)



　�、� ADSL（Asymmetrical Digital Subscriber Line）　ADSL利用現(xiàn)有的電話線路，再加上ADSL專用調(diào)制解調(diào)器，將數(shù)字信號的傳輸速率提升到下傳1.5Mbps～9Mbps、上傳64kbps～640kbps。實(shí)現(xiàn)時(shí)的具體差異主要由所采用的調(diào)制解調(diào)器、傳輸方式與和傳輸距離（最主要因素）決定。ADSL將一條雙絞線上用戶頻譜分為三個(gè)頻段:




　　0～4kHz頻段:傳送話音基帶信號實(shí)現(xiàn)電話業(yè)務(wù)



　　20～200kHz頻段:傳送上行或下行的低速數(shù)據(jù)（144-576kbps）



　　250～1000kHz頻段:傳送下行高速數(shù)據(jù)(速率可達(dá)8Mbps)



　　由于ADSL這種上行速率底，下行速率高的不對稱性，因此被稱為“不對稱數(shù)字用戶線”。ADSL的關(guān)鍵在于高速信道的調(diào)制技術(shù)，目前采用三種調(diào)制技術(shù)：QAM（正交幅度調(diào)制）、CAP（無載波幅度相位調(diào)制）、DMT（離散多頻調(diào)制）。CAP與QAM基本相同，是無載波的QAM，而DMT則可提供更高的工作速率。DMT是一種多載波調(diào)制方法，它將電話網(wǎng)中的雙絞線的可用頻帶分為256個(gè)子信道，每個(gè)子信道帶寬為4kHz，它可根據(jù)各子信道的性能來動(dòng)態(tài)分配各信道的數(shù)據(jù)速率。



　　⑵HDSL（High data rate Digital Subscriber Line） HDSL利用兩條雙絞線進(jìn)行數(shù)字資料的傳輸，不過上下傳速度對稱（symmetrical），這是它與ADSL最大的不同點(diǎn)。在一條雙絞線的狀況下，HDSL速率可達(dá)784kbps 至1040kbps，如果以兩條雙絞線傳輸，則可將速率提高到T1（1.544Mbps）或E1（2.048Mbps）的水準(zhǔn)。它采用高速自適應(yīng)數(shù)字濾波技術(shù)和先進(jìn)的信號處理器，進(jìn)行線路均衡，消除線路串音，實(shí)現(xiàn)回波抑制，不需要再生中繼器，適合所有非加感用戶環(huán)路，設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)方便、簡捷。HDSL采用的編碼類型為2B1Q碼或CAP碼，可以利用現(xiàn)有電話線纜用戶線中兩對或三對雙絞線來提供全雙工的T1/E1 信號傳輸，對普通0.4～0.6mm線徑的用戶線路來講，傳輸距離可達(dá)3～6km，比傳統(tǒng)的PCM 技術(shù)要長一倍以上。如果線徑更粗些，傳輸距離可接近10km。



　　HDSL技術(shù)廣泛適用于移動(dòng)通信基站中繼、無線尋呼中繼、視頻會(huì)議、ISDN基群接入、遠(yuǎn)端用戶線單元（RLU）中繼以及計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)互聯(lián)等業(yè)務(wù)，由于它要求傳輸介質(zhì)為2～3對雙絞線，因此常用于中繼線路或?qū)Ｓ脭?shù)字線路，一般終端用戶線路不采用該技術(shù)。



　�、� VDSL（Very high data rate Digital Subscriber Line） VDSL為最高速的傳輸方式， VDSL和ADSL技術(shù)相似，也是一種非對稱的數(shù)字用戶環(huán)路技術(shù)。采用頻分復(fù)用方式，將POTS、ISDN以及VDSL的上、下行信號放在不同的頻段傳輸， VDSL采用CAP、DMT和DWMT等編碼方式，在一對普通電話雙絞線上提供的典型速率為上行1.6～2.3Mbps，下行12.96～55.2Mbps（目前最高達(dá)到155Mbps），速率比ADSL高約10倍，但傳輸距離比ADSL也低得多，典型的傳輸距離為0.3～1.5km。



　　當(dāng)前，xDSL技術(shù)成為寬帶接入網(wǎng)中非�；钴S、熱門的技術(shù)，除上述幾種比較典型的技術(shù)以外，目前還存在其他一些數(shù)字用戶環(huán)路技術(shù)，如IDSL、UDSL、CDSL、EDSL等。




　　2. HomePNA(Home Phoneline Network Alliance)



　　HomePNA 系統(tǒng)是用戶線接入多路復(fù)用器(Phoneline Network Alliance)。該系統(tǒng)在現(xiàn)有的銅線和光纖網(wǎng)絡(luò)上提供每個(gè)用戶1Mbps～10Mbps的高速數(shù)據(jù)傳輸。HomePNA技術(shù)能夠分離通過一條電話線傳送的聲音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。聲音傳送的波段在20Hz～3.4kHz之間，而xDSL利用25kHz～1.1MHz這一波段，設(shè)備則利用5.5MHz～9.5MHz波段，因此當(dāng)用戶利用同一條電話線訪問因特網(wǎng)時(shí)可以使用電話或發(fā)傳真，不會(huì)相互影響。它采用頻分復(fù)用技術(shù)。



　　HomePNA 技術(shù)采用2芯的電話線，通過頻率分離聲音和數(shù)據(jù)。



　　voice 20 ～3.4kHz (Telephone)



　　xDSL 25kHz～1.1MHz (ADSL)

　　HomePNA 5.5MHz～9.5 MHz



　　3. BISDN（寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)）



　　BISDN是一個(gè)服務(wù)平臺(tái)。它使用一組限定的網(wǎng)絡(luò)接口和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置，單獨(dú)的BISDN 網(wǎng)絡(luò)能夠支持范圍廣泛的客戶數(shù)據(jù)、話音和視頻通信應(yīng)用。BISDN的設(shè)計(jì)是為了配合未來的同步光網(wǎng)絡(luò)，取得同步光網(wǎng)絡(luò)可用性的優(yōu)點(diǎn)。為了得到高傳輸速率，保證低的延時(shí)特性。它以光纖和無線介質(zhì)的寬帶網(wǎng)進(jìn)行綜合數(shù)字傳輸服務(wù)。BISDN支持從2Mbps 到更大的傳輸速率。BISDN 是寬帶的ISDN, 而ISDN能夠在普通的電話線上以比較小的帶寬為用戶提供數(shù)據(jù)的數(shù)字傳輸。因我國推行窄帶ISDN故本文對BISDN技術(shù)不加以詳細(xì)描述。



　　4. 3DDS



　　3DDS是一種在傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上提供IP網(wǎng)絡(luò)增值業(yè)務(wù)的寬頻帶多媒體應(yīng)用系統(tǒng)。全稱是三維數(shù)字交互寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它可以充分利用現(xiàn)有電話線網(wǎng)絡(luò)向商業(yè)和居民用戶提供寬帶多媒體服務(wù)。3DDS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是通過將3DDS數(shù)字環(huán)路技術(shù)、IP技術(shù)和ATM技術(shù)結(jié)合，采用點(diǎn)對點(diǎn)方式，星形結(jié)構(gòu)在銅質(zhì)雙絞線上實(shí)現(xiàn)真正的高速鏈接，從而建立一種基于公用電話網(wǎng)（PSTN）的寬帶多媒體應(yīng)用系統(tǒng)。



　　目前的上下行帶寬已達(dá)10MHz，并且具有雙向傳輸性，傳輸距離和抗干擾性方面優(yōu)于現(xiàn)有其他技術(shù)。



　　基于光纖的接入技術(shù)



　　1. Ethernet接入



　　Ethernet接入提供的帶寬是：對商業(yè)用戶來說，1G到大樓、100M到樓層、10M到桌面;對住宅用戶來說，1G到社區(qū)、100M到樓、10M到家庭。Ethernet接入技術(shù)借用了以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)和接口，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和工作原理都不同于以太網(wǎng)。Ethernet除了提供高速接入外，還有強(qiáng)大的網(wǎng)管功能和計(jì)費(fèi)功能。造價(jià)也比較低廉。



　　2. FTTH技術(shù)



　　接入瓶頸問題的最終解決方案是光纖接入網(wǎng)（LAN）。寬帶接入的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)從骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)到接入網(wǎng)的全光纖網(wǎng)絡(luò)。因此，采用光纖到戶（FTTH-Fiber To The Home）依然是寬帶互聯(lián)網(wǎng)最終的發(fā)展方向。
　


　　基于無線的接入技術(shù)



　　1. LMDS（Local Multipoint Distribution Services）



　　LMDS中文譯作本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)。這是一種微波的寬帶業(yè)務(wù)，工作在28GHz附近頻段，在較近的距離雙向傳輸話音、數(shù)據(jù)和圖像等信息。LMDS采用一種類似蜂窩的服務(wù)區(qū)結(jié)構(gòu)，將一個(gè)需要提供業(yè)務(wù)的地區(qū)劃分為若干服務(wù)區(qū)，每個(gè)服務(wù)區(qū)內(nèi)設(shè)基站，基站設(shè)備經(jīng)點(diǎn)到多點(diǎn)無線鏈路與服務(wù)區(qū)內(nèi)的用戶端通信。每個(gè)服務(wù)區(qū)覆蓋范圍為幾公里至十幾公里，并可相互重疊。 普通的無線接入系統(tǒng)均是窄帶系統(tǒng)，工作在450M、800M等，針對低速的話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。而LMDS 的寬帶特性，決定它幾乎可以承載任何種類的業(yè)務(wù)，包括話音、數(shù)據(jù)和圖像等。



　　LMDS用戶端設(shè)備包括室外安裝的微波發(fā)射和接收裝置以及室內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)接口單元（NIU），NIU為各種用戶業(yè)務(wù)提供接口，并完成復(fù)用／解復(fù)用功能。P-COM的LMDS系統(tǒng)可提供多種類型的用戶接口，包括電話、交換機(jī)、圖像、幀中繼、以太網(wǎng)等等，速率也非常全：ISDN、N×64K、2M、N×2M等，基本上目前常見的業(yè)務(wù)都可直接接入。



　　2. VSAT（Very Small Aperture Terminal）



　　VSAT直譯為“甚小孔徑終端”，通常指衛(wèi)星天線孔徑小于3米（1.2～2.8米）、具有高度軟件控制功能的地球站。它是1984年至1985年開發(fā)的一種衛(wèi)星通信設(shè)備，并在近幾年得到非常迅速的發(fā)展。VSAT已廣泛應(yīng)用于新聞、氣象、民航、人防、銀行、石油、地震和軍事等部門以及邊遠(yuǎn)地區(qū)通信。VSAT有兩個(gè)主要特點(diǎn)：



　　⑴地球站通信設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊牢固，全固態(tài)化，尺寸小、功耗低，安裝方便。VSAT通常只有戶外單元和戶內(nèi)單元兩個(gè)機(jī)箱，占地面積小，對安裝環(huán)境要求低，可以直接安裝在用戶處（如安裝在樓頂，甚至居家陽臺(tái)上）。由于設(shè)備輕巧、機(jī)動(dòng)性好，尤其便于移動(dòng)衛(wèi)星通信。按照國際慣例，衛(wèi)星通信系統(tǒng)分為空間段（無線電波傳輸通信及通信衛(wèi)星）和地面段兩部分。地面段包括地面收發(fā)系統(tǒng)及地面延伸電路。由于VSAT能夠安裝在用戶終端地，不必匯接中轉(zhuǎn)，可直接與通信終端相連，并由用戶自選控制，不再需要地面延伸電路。這樣，大大方便了用戶，并且價(jià)格便宜，因而具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。



　�、平M網(wǎng)方式靈活、多樣。在VSAT系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式通常分為星形式、網(wǎng)狀式和混合式三類。



　　VSAT系統(tǒng)綜合了諸如分組信息傳輸與交換、多址協(xié)議、頻譜擴(kuò)展等多種先進(jìn)技術(shù)，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)、語音、視頻圖像、圖文傳真等多種信息的傳輸。通常情況下，星形網(wǎng)以數(shù)據(jù)通信為主兼容話音業(yè)務(wù)，網(wǎng)狀網(wǎng)和混合網(wǎng)以話音通信為主兼容數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。 與一般衛(wèi)星通信一樣，VSAT的一個(gè)基本優(yōu)點(diǎn)是可利用共同的衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)多個(gè)地球站之間的同時(shí)通信，這稱做“多址聯(lián)接”。實(shí)現(xiàn)多址聯(lián)接的關(guān)鍵，是各地球站所發(fā)信號經(jīng)過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器混合與轉(zhuǎn)發(fā)后，能為相應(yīng)的對方所識(shí)別，同時(shí)各站信號之間的干擾要盡量地小。實(shí)現(xiàn)多址聯(lián)接的技術(shù)基礎(chǔ)是信號分割。只要各信號之間在某一參量上有差別（如信號頻率不同、信號出現(xiàn)的時(shí)間不同，或所處的空間不同等），就可以將它們分割開來。為達(dá)到此目的，需要采用一定的多址聯(lián)接方式。



　　VSAT接入方式



　　基于同軸電纜的接入技術(shù)HFC



　　1. HFC網(wǎng)與Cable Modem



　　HFC由光纖干線和同軸電纜分配網(wǎng)通過光節(jié)點(diǎn)站結(jié)合而成。HFC網(wǎng)絡(luò)是寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)，一般采用上、下行不對稱的頻率分割。在前端，各種業(yè)務(wù)信號如模擬電視信號、數(shù)字視頻信號、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號、電話信號和各種控制信號等通過副載波復(fù)用（SCM）方式調(diào)制到下行頻段的不同頻道，經(jīng)電光轉(zhuǎn)換后用光纖傳送到光節(jié)點(diǎn)，在光節(jié)點(diǎn)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后用同軸電纜廣播方式傳送至用戶。用戶的上行信號采用多址技術(shù)（如TDMA、FDMA、CDMA或它們的組合）復(fù)用到上行信道，由同軸電纜傳送到光節(jié)點(diǎn)進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)光纖傳至前端。雖然從整個(gè)網(wǎng)絡(luò)來看，HFC網(wǎng)是頻分復(fù)用的，但某一頻率上的信道則是被數(shù)以百計(jì)的用戶共享，因此向同軸電纜網(wǎng)上的用戶分配帶寬和對信道爭用進(jìn)行仲裁就成為Cable Modem系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。從這個(gè)意義上講，Cable Modem是一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，物理層（PHY）和數(shù)據(jù)鏈路層的媒質(zhì)訪問控制子層（MAC）協(xié)議是它的關(guān)鍵部分。物理層的功能主要是數(shù)字信號的調(diào)制解調(diào)、前向糾錯(cuò)（FEC）編解碼等。調(diào)制方式主要有QPSK、16/64/256QAM等。通過對數(shù)據(jù)流進(jìn)行FEC編解碼，實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤校驗(yàn)。最常用的FEC碼是Reed Solomon碼。MAC層主要功能是在共享的單一信道中向多個(gè)競爭站點(diǎn)分配帶寬。



　　2. HFC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)



　　與傳統(tǒng)CATV網(wǎng)相比，HFC的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無論從物理上還是邏輯拓?fù)渖隙加兄卮笞兓�。現(xiàn)代HFC網(wǎng)基本上是星形/總線結(jié)構(gòu)(如下圖)，由三部分組成，即饋線網(wǎng)、配線網(wǎng)和用戶引入線，其結(jié)構(gòu)很像電話網(wǎng)中的DLC(數(shù)字環(huán)路載波)，其服務(wù)區(qū)類似于電話網(wǎng)中的配線區(qū)，區(qū)別在于HFC網(wǎng)服務(wù)區(qū)內(nèi)仍基本保留著傳統(tǒng)CATV網(wǎng)的樹形-分支型同軸電纜網(wǎng)(總線式)，而不是星形的雙絞線銅纜網(wǎng)。



　�、� 饋線網(wǎng)



　　HFC的饋線網(wǎng)指前端至服務(wù)區(qū)(SA)的光纖節(jié)點(diǎn)之間的部分，大致對應(yīng)CATV網(wǎng)的干線段。但區(qū)別在于從前端至每一服務(wù)區(qū)的光纖節(jié)點(diǎn)都有一專用的直接的無源光連接，即用一根單模光纖代替了傳統(tǒng)的粗大干線電纜和一連串幾十個(gè)有源干線放大器。從結(jié)構(gòu)上則相當(dāng)于用星形結(jié)構(gòu)代替了傳統(tǒng)的樹形-分支結(jié)構(gòu)。由于服務(wù)區(qū)又稱光纖服務(wù)區(qū)，因此這種結(jié)構(gòu)又稱光纖到服務(wù)區(qū) (FSA)。



　　HFC接入方式



　�、� 配線網(wǎng)



　　配線網(wǎng)指服務(wù)區(qū)光纖節(jié)點(diǎn)與分支點(diǎn)之間的部分，大至相當(dāng)電話網(wǎng)中遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)與分線盒之間的部分。在HFC網(wǎng)中，配線網(wǎng)部分采用與傳統(tǒng)CATV網(wǎng)基本相同的同軸電纜網(wǎng)，很多情況常為簡單的總線結(jié)構(gòu)，但其覆蓋范圍則已大大擴(kuò)展，可達(dá)5至10公里左右，因而仍須保留幾個(gè)干線/橋接放大器。這一部分的好壞往往決定了整個(gè)HFC網(wǎng)的業(yè)務(wù)量和業(yè)務(wù)類型。



　�、� 用戶引入線



　　用戶引入線指分支點(diǎn)至用戶之間的線路，與傳統(tǒng)CATV網(wǎng)完全相同。



　　3. HFC網(wǎng)頻譜安排



　　HFC采用副載波頻分復(fù)用方式，各種圖像，數(shù)據(jù)和語音信號通過調(diào)制解調(diào)器同時(shí)在同軸電纜上傳輸，合理的頻譜安排非常重要，既要考慮原有和現(xiàn)在的應(yīng)用需求，又要考慮未來的發(fā)展。有關(guān)同軸電纜中各種信號的頻譜安排尚無正式國際標(biāo)準(zhǔn)。



　　4.HFC的應(yīng)用



　　由于HFC具有經(jīng)濟(jì)地提供雙向通信業(yè)務(wù)的能力，因而不僅對住宅用戶有吸引力，而且對企事業(yè)用戶也有吸引力，例如HFC可以使得Internet接入速度和成本優(yōu)于普通電話線，可以提供家庭辦公、遠(yuǎn)程教學(xué)、電視會(huì)議和VOD等各種雙向通信業(yè)務(wù)，甚至可以提供高達(dá)40/10Mbps的雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和個(gè)人通信服務(wù)。


摘自《 計(jì)算機(jī)世界》