寬帶終端接入技術(shù)

摘要：隨著技術(shù)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(wù)的爆炸式增長，網(wǎng)絡(luò)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(dá)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(dá)160Gb/s（16×10Gb/s）的波分復(fù)用系統(tǒng)已投入應(yīng)用。用戶側(cè)的PC機(jī)的速率也在突飛猛進(jìn)，惟獨(dú)中間的接入網(wǎng)仍停留在窄帶水平。為了適應(yīng)這一新的形勢(shì)，接入網(wǎng)的寬帶接入技術(shù)也呈現(xiàn)了新的發(fā)展態(tài)勢(shì)。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(diǎn)，并簡單闡述了他們各自的應(yīng)用領(lǐng)域。

關(guān)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(duì)遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、視頻會(huì)議等多媒體應(yīng)用的需求大幅度增加，電子商務(wù)更是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的典型熱點(diǎn)。同時(shí)，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬及速率也提出了更高的要求，促使網(wǎng)絡(luò)由低速向高速、由共享到交換、由窄帶向?qū)拵Х矫嫜杆侔l(fā)展。目前對(duì)于主干網(wǎng)來講，各種寬帶組網(wǎng)技術(shù)日臻成熟和完善，可以說網(wǎng)絡(luò)的主干已經(jīng)為承載各種寬帶業(yè)務(wù)作好了準(zhǔn)備。但是位于通信網(wǎng)絡(luò)與用戶之間的接入網(wǎng)發(fā)展相對(duì)滯后，接入網(wǎng)技術(shù)成為制約通信發(fā)展的瓶頸。

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

1、xDSL技術(shù)

　　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(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)，xDSL代表各種DSL技術(shù)，如ADSL、IDSL、HDSL、VDSL等。xDSL具有一些共同的特點(diǎn)：

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(wù)
③采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以確�；ネㄐ�
④采用特殊的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，能有效提高接入質(zhì)量
⑤提供比撥號(hào)Modem接入快得多的鏈路建立時(shí)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(duì)稱數(shù)字用戶環(huán)路（ADSL）技術(shù)

　　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(hào)調(diào)制數(shù)字相位均衡、回波抑制等方面采用先進(jìn)的動(dòng)態(tài)控制技術(shù)，采用正交調(diào)幅（QAM）、無線載波幅度相位調(diào)制（CAP）、離散多音頻調(diào)制（DMT）等調(diào)制技術(shù)，將原始信息調(diào)制到多個(gè)載波上，再進(jìn)行傳輸。傳輸距離一般為3Km--5Km。有關(guān)ADSL的標(biāo)準(zhǔn)有DMT（離散多音）和G.Lite（ADSL簡化版）。DMT標(biāo)準(zhǔn)上行速率640K，下行速率8M，要求用話音分離器；G.Lite標(biāo)準(zhǔn)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(wù)外，還能提供多種寬帶業(yè)務(wù)。在未來幾年內(nèi)，將會(huì)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(shù)

　　VDSL和ADSL技術(shù)相似，也是一種非對(duì)稱的數(shù)字環(huán)路技術(shù)，采用頻分復(fù)用方式，將POTS、ISDN、VDSL的上、下行信號(hào)放在不同的頻段傳播，采用CAP、DMT、DWMT等編碼方式，在一對(duì)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(luò)單元（ONU）盡量與用戶接近，其系統(tǒng)配置圖與ADSL類似，可同時(shí)傳送多種寬帶業(yè)務(wù)，其國際標(biāo)準(zhǔn)還正在制定。

3）高比特率數(shù)字用戶線（HDSL）技術(shù)

　　HDSL是一種對(duì)稱環(huán)路技術(shù)，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(duì)或三對(duì)雙膠線來提供全雙工的T1/E1信號(hào)傳輸，對(duì)于普通0.4—0.6mm線徑的用戶線路來講傳輸距離可達(dá)3—6km，若線徑更粗些，傳輸距離可接近10km。HDSL廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信基站中繼、無線尋呼中繼、視頻會(huì)議、遠(yuǎn)端用戶線單元（RLU）中繼等業(yè)務(wù)，傳輸速率是2M左右。該技術(shù)目前還沒有統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)。

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

　　XDSL技術(shù)當(dāng)前已成為寬帶接入網(wǎng)中非�；钴S、熱門的技術(shù)，在光纖到戶未實(shí)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(shù)

　　混合光纖同軸（HFC）網(wǎng)是寬帶接入技術(shù)中最先成熟和進(jìn)入市場的，巨大的帶寬和相對(duì)經(jīng)濟(jì)性使其對(duì)有線電視公司和新成立電信公司很具吸引力。HFC網(wǎng)絡(luò)由光纖和同軸電纜組成，采用樹型結(jié)構(gòu)，通過分支器連接到用戶。光分配節(jié)點(diǎn)到頭端為星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用AN—SCM光波技術(shù)通過光纜傳輸信號(hào)，所有連接到光節(jié)點(diǎn)的用戶共享一條光纖線路，在5—50M頻段通過QPSK技術(shù)提供上行非廣播數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，在50—550MHz頻段采用VSB技術(shù)提供普通廣播電視業(yè)務(wù)，在55--750MHz頻段采用QAM和TDMA技術(shù)提供下行數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)。用戶可以通過機(jī)頂盒連接到電視機(jī)，可以連接到電話機(jī)，也可以通過Cable Modem連接到計(jì)算機(jī)。若用戶端采用Cable Modem，它通過分離的信道對(duì)下行和上行通信提供網(wǎng)絡(luò)接入，CM主要由調(diào)制/解調(diào)器、調(diào)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(yuǎn)看，HFC網(wǎng)計(jì)劃提供的是全業(yè)務(wù)網(wǎng)（FSN），將來用戶數(shù)從500戶降到25戶，實(shí)現(xiàn)光纖到路邊。最終用戶數(shù)可望降到一戶，實(shí)現(xiàn)光纖到家，提供一條通向?qū)拵�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(diǎn)方案，用獨(dú)立的光纖來傳雙向業(yè)務(wù)。小型光節(jié)點(diǎn)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(shù)。此時(shí)信號(hào)處理增益可達(dá)21.5dB，干擾大大減少，系統(tǒng)可工作在負(fù)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(shì)是與DWDM相結(jié)合，充分利用DWDM的降價(jià)趨勢(shì)簡化第二樞紐站，將路由器和服務(wù)器等移到前端，消除光-射頻-光變換過程，簡化了系統(tǒng)，進(jìn)一步降低成本。

3、光纖接入技術(shù)

　　光纖接入網(wǎng)（OAN）指采用光纖傳輸技術(shù)的接入網(wǎng)，一般指本地交換機(jī)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(diǎn)：

①容量大：光纖能傳輸?shù)膸�寬很寬，最高可達(dá)106GHz，而電纜最高只達(dá)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(qiáng)
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(luò)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(luò)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(luò)結(jié)構(gòu)看，主要分為有源和無源兩種。
有源光網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(shè)備。目前光纖接入幾乎都采用無源光網(wǎng)絡(luò)這種機(jī)構(gòu)。

　　與AON相比，由于無源光節(jié)點(diǎn)損耗較大，因此傳輸距離較短。

　　APON技術(shù)，是一種基于ATM信元的TDM/TDMA技術(shù)，其標(biāo)準(zhǔn)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(hào)的標(biāo)稱比特率應(yīng)該是8kHz的整倍數(shù)，標(biāo)稱線路速率有兩種：可適用于FTTCab/C/B/H的對(duì)稱155.52Mb/s與適用于FTTCab/C/B的非對(duì)稱速率（下行622.08Mb/s，上行155.52Mb/s與適用于FTTCab/C/B的非對(duì)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(fù)用方式，采用粗波分復(fù)用方式降低成本，即兩個(gè)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(fù)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(shí)分壓縮復(fù)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(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)的復(fù)用以及使用不同帶寬方面的靈活性，使APON成為一種結(jié)合ATM多業(yè)務(wù)多比特率支持能力和無源光網(wǎng)絡(luò)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(shù)有三類，即已經(jīng)投入使用的多路多點(diǎn)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(yàn)的本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)（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(shù)。

　　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(dá)1.3GHz，可為用戶提供達(dá)155Mbps的接入速率，僅次于光纖，它采用分組交換技術(shù)，可以與骨干網(wǎng)無縫集成。

　　典型LMDS由類似蜂窩配置的多個(gè)樞紐發(fā)送機(jī)組成，每個(gè)發(fā)送機(jī)經(jīng)點(diǎn)到多點(diǎn)無線鏈路與服務(wù)區(qū)的固定用戶通信。單個(gè)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(gè)扇區(qū)，根據(jù)用戶需要在該扇區(qū)提供特定業(yè)務(wù)。這種模塊式結(jié)構(gòu)使網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容靈活方便。

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

　　寬帶固定無線接入技術(shù)代表了寬帶接入技術(shù)一種新的不可忽視的發(fā)展趨勢(shì)，它不僅敷設(shè)開通快，維護(hù)簡單，而且改變了本地電信業(yè)務(wù)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(bǔ)充而得到應(yīng)有的發(fā)展。

結(jié)束語

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