浅谈宽带接入技术

1、浅谈宽带接入技术谭文娣摘 要 计算机网络技术可以说是当前业界最为热门的技术之一，我们可以把网络划分为两个部分：骨干网和接入网。接入网即是终端用户和骨干网络之间的连接部分。随着骨干网速度的快速提升，接入技术也有了很大的发展。本文综述了三种目前热门的宽带接入技术：电力线通信、IEEE802.11和蓝牙技术，以期对小区通信和办公通信的规划设计有所借鉴。 关 键 词 宽带接入网；电力线通信技术；无线宽带接入技术作者简介 谭文娣，女，柳州运输职业技术学院远程教育中心教师。广西柳州，545007随着电子政府、电子商务、电子社区以及各类Internet相关应用的飞速发展，应用对带宽的需求越来越大，网上流量每

2、69个月就翻一番。再加上由单一信息形式、单一业务向数据、语音、图像“三合一”多媒体信息形式以及综合业务方向发展，也即所谓交互式多媒体信息时代的到来，对网络容量提出了越来越高的要求。目前骨干网速度已经达到了上百Gb ps，并且在很多城市已经实现了光纤到大楼、小区。如何使千家万户上网，便是大家都在谈论的所谓“最后一公里”的接入问题。接入网建设投资约占信息网络基础设施总投资的一半以上，可以说这是宽带网络建设的瓶颈、热点和关键环节。目前，各种宽带接入技术的发展正方兴未艾，竞争激烈。目前国际上主流并且比较成熟的技术包括xDSL技术、以太网技术、光纤接入技术、Cable技术、电力线通信技术以及无线接宽带接

3、入技术等。但xDSL技术覆盖面有限（只能在短距离内提供高速数据传输），并且一般高速传输数据是非对称的，仅仅能单向高速传输数据（通常是网络的下行方向）。因此xDSL技术只适合一部分应用。此外，xDSL技术对铜缆用户线路的质量也有一定要求，因此实践中实施起来有一定难度。以太网的带宽管理能力先天不足，光纤接入技术的价格昂贵，Cable技术在实现双向传输上面临大幅度的改造，并且这三种技术在设置终端接口时都存在极大的不便，必须给各个终端预留相应的接口，这样每个房间都必须预埋线路，对于未预埋线路的楼房来说线路改造工程浩大。最近几年出现了电力线通信和无线宽带接入技术，其中无线部分包括IEEE8002.11和

4、蓝牙技术。与上述几种技术比较，它们具有易建设、见效快等优势，下文将详细介绍这三种技术。1 电力线通信技术1.1电力线通信技术概况电力线通信（Power Line Communication）技术简称为PLC技术，它是采用电力线传送数据和话音信号的一种通信方式。该技术是将载有信息的高频信号加载到电力线上，用电线进行数据传输，通过专用的电力线调制解调器将高频信号从电力线上分离出来，传送到终端设备。它的应用范围主要是在一个变压器范围内进行数据的传输，用电力线调制解调器将电信号从电力线上提取下来。目前，该技术主要应用于水、煤气、电表等的自动抄表系统，同时该技术也是局域网接入很有竞争力的一种接入技术。电

5、力线通信在未来几年有着极其诱人的前景和潜在的巨大市场。2001年6月26日Homeplug电力线联盟颁布了1.0版技术规范，将会对PLC技术的产品和网络化家用电器产生重大的影响。在美国、加拿大、英国和德国，电力线通信技术已经进入了实用阶段，德国RWE电力线通信公司2001年7月1日开始PLC的商用化，2001年5月7日Homeplug电力线联盟结束了为期半年的PLC现场试验，在美国和加拿大进行了500户的室内联网试验和1万次插座至插座的连接测试，并取得了圆满成功。目前，在国内除了自动抄表方面的应用外，该技术在医疗监控和自动报警方面都有很好的应用前景，将集成有电力线收发模块的仪器仪表插在电源插座

6、上，就可以方便的实现通信。PLC技术因为它具有无需新线、覆盖范围广、连接方便的显著特点，被认为是提供“最后一公里”解决方案最具竞争力的技术之一。其接入方法十分简单，用户通过特定的PLC Modem联结到户内电源插座，通过电力线进行互连或者接入相应的PLC主控设备，然后连接到网络。用户只需装设一台PLCModem，不用拨号，就能在线地接收和发送Internet信息。PLC调制解调器主要由接口、调制解调和耦合等三部分组成。接口部分是指电力线调制解调器同用户设备间的双向数据传输的接口，这些接口包括同智能设备之间的RS232接口、同计算机之间的RJ45以太网接口或USB接口、同模拟电话之间的RJ11接

7、口。1.2 电力线通信技术的优势1.2.1实现成本低因为有效的利用了已有的配电网作为传输线路，不用铺设额外的线路，从而大大减少线路投资，节约了成本，而且避免了因铺设网络线路带来的一些问题，如住宅打孔，带来的对住宅的破坏作用。1.2.2数据传输速率高PLC的传输速率目前可以达到4.5M45Mbps，比采用ADSL、ISDN和拨号上网的速率都快。目前已经有不少电力线载波芯片研制成功，Intellon的PowerPackket产品可以达到14Mbps，并且已被Homeplug所采用。1.2.3永远在线以电力线作为通信信道，可以灵活的实现“即插即用”，不用繁琐的拨号过程，接入电源就等于接入了网络，只要

8、插上电源就永远在线。1.2.4范围广民用电力线是世界上最普及的网络，这是电话和有线电视都不能比拟的优势。PLC可以轻松的渗透到每个家庭，为现代家庭智能化和互联网的发展提供广阔的发展空间。1.3 电力线通信技术的应用前景在国内，电力线通信技术最成功的应用是远程集中抄表系统，即抄表系统将电表、水表、气表与管理部门的中心站计算机联网，通过公用电话网、Internet和低压配电网传输数据，自动完成抄读用户三表的数据，自动的进行查询、分析和监视用户的水、电、气的使用情况，方便的完成计费、收费工作。以电力线为传输媒质，很容易在集中式居民区、厂矿企业、医院等地方建立起小范围的电力线网络，而不用额外的投资就可

9、实现网络化管理。这几年在国外，电力线作为一种家庭总线，主要应用于家庭智能化和网络服务的接入。利用已有电力线网络，可以在医院或家庭建立起医疗监控网，实现重症监护功能，病人的血压、心率、症状等信息可以在家里通过电力线监控网传送至小区控制中心，再通过公共电话网或Internet传送到较大的医疗单位，进行分析、处理和监护。同样，医院可以将治疗或注意事项等信息通过网络传送至小区控制中心，再传送到病人家里，对病人进行远程诊疗。在医院，不仅可以用电力线通信实现病人的监护功能，而且可以配合医疗器械智能化，实现智能医疗监控、报警、自动化管理和集中会诊等功能。例如，可以用电力线通信网监视输液液面，当达到一定的液面

10、，需要断开时，可以及时的向监护中心的护士发出警报，而不用护士不断的去观察，这个事例在大医院里是很有实际意义的。因此，用电力线载波来实现一些需要经常在线的报警、防盗以及监护等应用，每一个方面都有广阔的发展前景和巨大的市场机遇。2 IEEE802.11无线接入技术2.1无线接入技术概况无线接入技术（Wireless Access Technology）也称无线接续技术，或称无线本地环路（Wireless Local Loop），主要功能是以无线技术（大部分是移动通信技术）为传输媒介向用户提供固定的或移动的终端用户。无线用户环路的宗旨和目标是提供与有线接入网相同的业务种类和更广泛的服务范围，无线用户

11、环路由于具有应用灵活，安装快捷等特点，目前已也是接入技术中热门的话题。IEEE802.11和蓝牙技术是针对小的或者更小（微）的无线网络而发展的技术。802.11是IEEE最初制定的一个无线局域网标准，主要用于解决办公室局域网和校园网中，用户与用户终端的无线接入，业务主要限于数据存取，速率最高只能达到2Mbps。目前，3Com等公司都有基于该标准的无线网卡。由于802.11在速率和传输距离上都不能满足人们的需要，因此，802.11工作组相继推出了802.11b和802.11a两个标准。802.11b规范指定在2.4GHz通信频带，物理层采用高速直接序列扩频技术（HRDSSS），保持与最初802.

12、11DSSS标准的兼容性。调制方式有两种：第一种是高效率的“补码键控”（CCK）调制方案，从而达到了11Mbps的顶端数据速率。第二种调制方案是“信息包二进制回旋式编码”（PBCCTM），凭借其能够提供3dB的编码增益，延伸了通信的距离。因此作为在5.5和11Mbps速率的范围内获得更高性能的一个选择。802.11a工作在5GHzUN频带，并被指定高达54Mbps的数据速率。与单个载波系统载波调制技术。由于802.11a运用5GHz射频频谱，因此它与802.11b或最初的802.11WLAN标准均不能进行互操作。为了提高802.11b的性能，802.11工作组进而提出了802.11g标准，这一

13、初步标准是T1公司、美国Intersil等数家公司提出的妥协方案，在确保与IEEE802.11b相互兼容的情况下，实现2.4GHz频带下的多种数据传输速度（最大54Mbps）。调制方式遵循CCKOFDM与T1公司的“PBCC22”，PBCC22技术使得22Mbps与现有支持11Mbps的IEEE802.11b产品间相互兼容。2.2 无线接入技术的特点无线局域网(WLAN)是采用无线传输媒介的计算机局域网。其特点是成本低，灵活性、移动性强，吞吐量高(1EEE 802.1lb传输速率最高达11Mb/s，IEEE 80211a传输速率最高达54Mb/s)，通信可靠(因为具有扩频抗干扰能力)。

14、60;从网络层次结构来看，IEEE 802.11无线局域网包括物理层和MAC层两个层次的内容，而MAC层以上的层次并未涉及。IEEE 80211无线局域网的MAC层对所有类型的IEEE80211无线局域网物理层均适用。IEEE 80211无线局域网的MAC层协议结合了CSMA/CA物理载波侦听多址访问与碰撞退避机制以及基于控制分组RTS，CTS握手对话的虚拟载波侦听多址访问与碰撞退避机制，前者是面向发送方的，后者是面向接收方的。因此，IEEE 80211 无线局域网的MAC层协议是同时从发送方和接收方来解决无线媒介上分组传输碰撞问题的。迄今为止，学术界仍然认为IEEE 802.11无线局域网的

15、MAC层协议解决了无线网络通信中令人头痛的“隐含终端”问题。IEEE80211无线局域网的MAC层协议是一个性能优良的无线媒介访问控制协议。2.3 802.11组网方式80211一种组网方式为adhoe组网方式，也称为对等网络方式，它覆盖的服务区称为IBSS独立基本服务区。在这种组网方式中，以一台WLAN终端与另外一台或多台WLAN终端直接通信。但是，由于在这种组网方式中，没有AP站点，故而无法接人有线网络，只能独立使用。需要说明的是，在对等网络组网方式中，必须有一个WLAN终端能够同时看到网络中所有其他WLAN终端，否则网络中断。80211另一种组网方式为infrastruture-base

16、d组网方式，也即基于AP的组网方式。在这种组网方式中，由一个AP和多个WLAN终端组成一个BSS基本服务区，在一个基本服务区内各个WLAN终端需要通过AP来进行通信。当有多个BSS时，可以通过Ds(Distributed System)互连讲多个BSS的AP互连，形成一个ESS扩展服务区。在ESS中，WLAN终端既可以与其它的WLAN终端进行通信，也可以在同一ESS的不同BSS之间进行漫游。此外，ESS扩展服务区可以通过Portal与其他外部网络相连。3 蓝牙技术3.1 蓝牙技术简介蓝牙的英文名称为“Bluetooth”，关于蓝牙这个名称的由来也是众说纷纭，有的说狼牙在黑夜里会发出蓝光，因此得

17、名“蓝牙”。但权威版本的解释是说，蓝牙是丹麦国王Viking(940-981年)的“绰号”，他统一了丹麦和挪威，因为他爱吃蓝梅，牙齿被染蓝，因此而得这一“绰号”。而蓝牙技术也在计算机行业和通信行业得到普遍认可，因此命名为“蓝牙”。其实蓝牙技术是由移动通信公司与移动计算公司联合起来开发的传输范围约为10米左右的短距离无线通信标准，用来设计在便携式计算机、移动电话以及其他的移动设备之间建立起一种小型、经济、短距离的无线链路。蓝牙协议能使包括蜂窝电话、掌上电脑、笔记本电脑、相关外设和家庭Hub等包括家庭RF的众多设备之间进行信息交换。蓝牙应用于手机与计算机的相连，可节省手机费用，实现数据共享、因特网

18、接入、无线免提、同步资料、影像传递等。3.2 蓝牙技术的特点蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性标准，它以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接。如果把蓝牙技术引入到移动电话和便携型电脑中，就可以去掉移动电话与便携型电脑之间令人讨厌的连接电缆而通过无线使其建立通信。打印机、PDI、桌上型电脑、传真机、键盘、游戏操纵杆及所有其它的数字设备都可以成为“蓝牙”技术系统的一部分。除此之外，蓝牙无线技术还为已存在的数字网络和外设提供通用接口以组建一个远离固定网络的个人特别连接设备群。蓝牙技术在全球通用的2.4GHZ ISM（工业、科学、医学）频段，蓝牙的数据速率为1Mb/s。从理论上来讲，以2.4GHZISM波段运行的技术能够使相距30以内的设备互相连接，传输速率可达到2Mb/s，但实际上很难达到。应用了蓝牙技术plonkand play的概念，有点类似“即插即用”的概念，任意蓝牙技术设备一旦搜寻到另一个蓝牙技术设备，马上就可以建立联系，而无须用户进行任何设置，可以解释成“即连即用”。这在无线电环境非常嘈杂的环境下，它的优势就更加明显了。蓝牙技术的另一大优势是它应用了全球统一的频率设定，这就消除了“国界”的障碍