宽带接入技术的研究

PAGEPAGEII宽带接入技术的研究摘要宽带接入业务正处于从市场培育期向快速发展期过渡的关键时期，技术发展、业务创新、新价值链的逐步形成、创造性的营销策略等几个因素彼此作用，共同构成了电信运营商宽带竞争的利器，但是如何使之充分发挥效用，不断地满足差异化的客户需求，降低运营、维护和管理的成本是运营商必须应对和思考的问题。关键词：宽带接入技术；现状；前景

目录摘要 I引言 11相关概述 11.1宽带无线接入技术的产生 11.2接入网概述 22常见宽带接入技术 22.1XDSL接入技术 22.2以太网接入技术 22.3HFC接入技术 32.4宽带无线接入技术 32.5光纤接入技术的 32.6电力线接入技术 32.7分组传送网（PTN） 43宽带接入技术现状 53.1传输能力 53.2管控能力 63.3配套设施 64江苏省联通宽带接入系统案例 64.1宽带接入网络现状及存在问题 64.2宽带接入网络优化方案 75宽带接入技术的发展趋势 85.1电力线通信技术 85.2基于无线传输手段的无线接入技术 105.3基于光缆的光纤接入技术 11结语 12参考文献 12致谢 13PAGE1引言随着ADSL技术的发展，ADSL宽带接入已经不仅仅是一种纯粹的接入技术。家庭局域网的普及，中、小型企业电子商务的繁荣，远程办公模式的引入，都呼吁着更经济、更有效的ADSL接入共享方案的出现。如今，市场上用于-ADSL接入共享的产品非常多，如带路由功能的ADSLModem,ADSL共享器、ADSL路由器等等，各ADSL厂商根据实际应用的需求，在ADSL接入设备的多样性、高效性和灵活性上下功夫，进一步扩展了ADSL的应用前景。在国内，宽带接入对固网运营商的业务发展起着举足轻重的作用，已成为固网运营商主要的投资方向和业务收入来源之一。但我国的ADSL网络下行输率一般不超过4MB,宽带接入速度远远落后于世界互联网发达国家，接入速率已经成为宽带发展的瓶颈。1相关概述1.1宽带无线接入技术的产生接入网是将用户设备连接到核心网，使用户设备可以使用通过核心网提供的各种业务的网络。近年来，接入网领域高速发展，需求的刺激、技术的进步以及市场的开放和竞争推动了宽带接入技术的产生。纵观接入网现状，从接入介质来看，主要表现在三大方面的市场竞争:一是铜线介质接入技术;二是光纤介质接入技术;三是无线接入技术。无线接入以其自由度高、开通快、地理环境适应性强、维护简便和维护费用低等有线接入无法替代的优势，在接入网中的地位越来越高，并已成为接入市场上的热点技术。无线域网(WPANWirelessPersona1AreaNetwork)、无线局域网(WLANWirelesspersonalLocalNetwork、无线城域网(WNIANWirelessMetiopolitanAreaNetwork)和无线广域网(WWANWirelessWideAreaNetwork)共同组成了宽带无线接入的网络链架构。宽带无线接入是实现宽带网络接入的一种快捷部署方式。通过它，运营商可以为用户提供更为灵活的接入业务，满足多种带宽需求，并实现语音和数据业务集成。1.2接入网概述现代通信网按功能分为交换网、传送网、接入网三部分，交换网和传送网共同组成通信网络的核心网，核心网随着现代光电技术的不断发展也不停地更换新技术，以支持不同带宽、不同速率，不同方式的需求，尤其是多媒体业务的迅速普及，使核心网最终成为数字化、智能化、宽带化和光纤化的网络;接入网位于通信网络的最末端，是通信网络面向用户提供各类业务服务的窗口，也是语音、数据和图像等全业务综合的主要部分和必经之路。图1.1宽带接入网2常见宽带接入技术2.1XDSL接入技术XDSL即数字用户线，是美国Bellcore为推动VOD业务开发出的用户线高速传输技术。在XDSL技术体系中，目前在中国应用最为)、泛的是基于电话双绞线的第一代ADSL技术。但是，随着运营商网络覆盖的逐步扩大以及用户业务量的逐渐增加，第一代ADSL技术逐渐暴露出一批难以克服的弱点，例如:较低的卜行传输速率难以满足一批高速业务的开展，如媒体业务；难以解决设备的散热问题等。迫于业务发展的需要，为更好地迎合网络运营和信息消费的需求，新一代XDSL技术ADSL2,ADSL2+,VDSL等技术应运而生。2.2以太网接入技术以太网技术是目前应用最)、泛的一种局域网技术，它与IP网的无缝结合和优良的可扩展性而具备很多优势，该技术能够提供高速工Internet服务，分组话音和视频业务，而费用远远低J-XDSL,HFC。以太网的建设需要单独铺线，初期投资大，施工麻烦，接入可以利用小区、大楼内的综合布线系统，通过FTTx+LAN的方式将用户接入，这种方式设备成本低，可扩展性强。2.3HFC接入技术HFC即HybridFiber-Coaxial的缩写，是光纤和同轴电缆相结合的混合网络。HFC通常由光纤干线、同轴电缆支线和用户配线网络三部分组成，从有线电视台出来的节目信号先变成光信号在干线上传输，到用户区域后把光信号转换成电信号，经分配器分配后通过同轴电缆送到用户。HFC的主要特点是:传输容量大，易实现双向传输。随着高速宽带通信时代的到来，HFC已成为现在和未来一段时期内宽带接入的最佳选择，因而HFC又被赋予新的含义，特指利用混合光纤同轴来进行双向宽带通信的CATV网络。2.4宽带无线接入技术宽带无线接入技术代表了宽带接入技术的一种新的不可忽视的发展趋势，不仅建网开通快、维护简单、用户较密时成本低，而且改变了本地电信业务的传统观念，最适于新的电信竞争者开展有效的竞争，也可以作为电信公司有线接入的重要补充。2.5光纤接入技术的光纤接入技术是面向未来的光纤到路边(FTTC、光纤到大楼（FTTB)和光纤到户(FTTH)的宽带网络接入技术。光纤接入网(OAN}是目前电信网中发展最为快速的接入网技术，除了重点解决电话等窄带业务的有效接入问题外，还可以同时解决调整数据业务、多媒体图像等宽带业务的接入问题。作为光纤接入最有发展前景的宽带PON技术正向临前所未有的机遇。2.6电力线接入技术PLC技术(PowerLineCommunication)，俗称“电力线上网”。PLC利用已有的电力线作为通信载体，加上一些PLC局端和终端调制解调器，将原有电力网变成电力线通信网络，将已有的电源插座变为信息插座的一种宽带接入方式。通过利用传输电流的电力线作为通信载体，使得PLC具有极大的便捷性，只要在房间任何有电源插座的地方，不用拨号，就立即可享受高速网络接入，来浏览网页、拨打电话和观看在线电影。2.7分组传送网（PTN）与传统的以太网相比，传统SDH/MSTP网络的端到端的OAM管理能力在PTN这里得到了非常好的继承，并且PTN可根据不同的QOS的机制，提供差异化服务，在很大传统补充了以太网的缺点。图1中小城域网PTN的组图结构图本文根据网络规模的不同，分为中小型城域网和大型城域网制定组网两种模型。（1）中小型城域网组网模型：如图3所示，其采用核心层、汇聚层、接入层这三层进行分组化。在现阶段其核心层和汇聚层应该采用10GE设备组网，而接入层应该采用GE设备进行组网。（2）大中型城域网组网模型：其也采用核心层、汇聚层、接入层这三层进行分组化。现阶段其核心层采用WDM光纤+分组化设备组网，而汇聚和接入层采用分组化设备组网。就目前的发展来看，解决宽带接入的最有效的办法是光纤宽带接入。但是不同的光纤宽带接入技术都有自己的技术特点，而且需要最佳的使用场合和时机。综上所述，目前应用最为广泛的宽带接入技术是MSTP，技术较为成熟的宽带接入技术是光纤宽带接入技术。而无源光网络PON接入技术凭借其成本、带宽的优势，更加适合住宅小区和普通集团客户。如表1所示：表1GPON与MSTP的比较表接入技术GPON接入MSTP接入技术特点全程采取无源，节约了核心层光纤环形保护功能较好，但不太适合作为接入设备应用带宽性能带宽可达2.5G带宽较低带宽利用率带宽统计复用，利用率高虚级联固定占用带宽，利用率低网络扩展性容易不容易维护难易度较低，较高机房条件较低较高，需要上架和占用机房分光点灵活性分光器可以灵活放置不灵活；所有节点必须需考虑供电，管理方式集中管理局端和用户端设备无法管理下带设备全程无源支持不支持建设成本低高随着PTN宽带接入技术的不断成熟运用，使用PTN来代替MSTP，可以更好地为集团客户服务。各大经营商应该有效地采用不同的技术来满足客户不同的需求，才能更好地适应市场激烈的竞争、使得利润最大化。3宽带接入技术现状从我国当下的宽带接人技术水平来看，其已经取得了相当卓越的成就，这是全国网络人共同努力的结果但是面对全民网络化的发展需求，宽带接人技术仍会遇到多种多样的问题，这是网络需求增大的直接表现，也是推动宽带接人技术发展的主要动力从未来的网络需求角度分析，当下宽带计人技术主要面临的问题有以下几个方面：3.1传输能力传输能力是考验网络宽带接人技术的基本内容，随着用户对于网络速度、服务水平需求的逐渐增大，如何提高网络传输能力，实现对网络传输质量的提升和传输范围的扩大，已经成为了宽带接人技术面临的主要问题虽然目前，我国已经逐渐实现向光纤接人，但是其并没有达到在全面铺开发展程度，其产业链仍需不断的完善与发展在这种情况下，};PON系统架构下的多业务网络基础技术得以应用，但其只是暂时的想要真正的提高网络传输能力，就必须要实现对网络带宽的拓宽，而这正是我国宽带接人技术尚未达到的标准，宽带带宽也就成为了制约网络传输能力的主要因素。3.2管控能力在宽带接人技术当中，足够强大的控制、管理能力是保证宽带业务质量的基础，也是构建商业网络模式的关键从宽带接人技术的各方角度考虑，其管理内容主要包括网络管理、业务管理、用户管理等，如何做到统筹与协调，以保证宽带接人技术管理有效性，已经成为了影响国内网络行业的关键由于宽带接人技术本身并不具备计费机制，所以如何做好对宽带接人的网络计费已经成为了运营商所要研究的重要问题虽然各类网络代理商已经逐步发展，减轻了运营商的网络计费压力，但运营商仍需做好对代理商的管理另外，代理商所减轻的管理压力是否与运营商付出效益成正比，也是运营商需要考虑的重要问题。3.3配套设施宽带接人网的建设与发展，不仅需要运营商和设备制造商为此付出，各级政府的大力支持也是必不可少的从宽带接人技术的发展现状来看，其已经成为了百姓社会生活当中必不可少的一部分，为了保证百姓能够获得更好的网络体验，政府部门必须要加大对宽带接人网的参与和支持在政策法规、产业引导、市政建设等方面来给予宽带接人行业充分的支持，实现宽带接人技术在配套设施方面的壮大与技术方面的完善但从目前来看，我国政府部门对网络宽带接人建设方面的投人与支持力度很难与百姓的社会需求成正比，这在无形之中就影响了宽带接人技术的发展与进步。4江苏省联通宽带接入系统案例4.1宽带接入网络现状及存在问题经过近十年的发展，江苏联通宽带接入网建设得到了快速发展，其用户规模也逐年增大，其网络结构也越来越复杂，在很多新业务的运行过程中突显了诸多问题。由于江苏省宽带网络结构基本相同，本文就以南京为例进行分析。目前，南京宽带城域网以两台设备型号为Ciscol2016的GSR做出口用；两台SE800设备做BRAS，用作于个人上网业务的控制节点；四台NE80设备做为县乡汇聚设备上联设备；五台6509设备，作为个人上网业务的二层汇聚层的设备，同时也用作于DHCP业务的第三层网关。现在南京市对于接入网层面主要暴露的问题是：一、宽带汇聚交换机处理能力差，对数据转发性能较弱，而且用户接入铜缆线路的信号传输质量受距离干扰较为严重等。二、随着PON技术的进步，其整个接入层的汇聚设备对OLT的接入发生不兼容现象。三、很多网络的用户采取DHCP机制的认证也造成了网络在实际运营中发生诸多问题，例如，网络调整时易造成用户大面积网络掉线，这对网络施工优化带来较大的影响，而且容易受到非法的DHCP服务器的入侵，使得用户易受ARP等病毒攻击。综上所述，目前的江苏省得骨干网络构架在实际的运营依然存在技术问题等，必须得到快速优化解决。4.2宽带接入网络优化方案南京市的联通宽带网络的核心骨干层的Ciscol2016交换容量仅有80Gbps，只能15个OC一48C／STM_16C接口，现在已经不能满足网络用户对宽带接入的需求，南京联通公司可以通过更换交换矩阵的方法，来实现对硬件系统的升级至Cisc012416。因为Cisc012416有五个交换模块320G的交换容量和15个业务槽位，能够同时支持15个OC—192C／STM-64C接口，基本能满足最近年来需求。对于南京的县市接入层面的汇聚层交换机也应该从S8505升级为S7806，增交换机设备的交换、转发处理能力，增加出口带宽。随着现在PPPoE技术的日益成熟，其产品线也越来越丰富，而BRAS设备的价格也开始大幅降低，性能也得到极大提高，与DHCP+机制存在的问题相比较而言具有一定优势，可以在各县部署华为ME60做为BRAS，主要用与对用户的上网的接入认证。PPPoE协议是点到点协议，当用户在线时，它都会都与BRAS之间有一个专门的PPP链路，并通过该PPP链路途径二层设备进行传输数据。例如，视频业务的发展就需求PPoE能够在组播业务上有所支持。就目前来看，基本都是通常二层组播协议IMGPproxy来进行的，对视频组播的数据包进行分组传送。但是在组播业务方面仍与DHCP机制相比较弱。现在，原来的设备即可完成对于IPTV等视频业务，这样就可以很好的保护原有设备投资。对于用户接入层面，也应该随着核心层和汇聚层的优化而进行改进。用户接入层面的改进会更加有利于快速组网，形成更强的覆盖支撑能力。对于用户接入方案的改进，首先要确定用户使用的Modem是否有多PVC功能：如果不具备，那么在改造后用户在接入方面依旧保持不变，可以采用单PVC模式；如果具备多PVC功能，那么能采用双PVC模式，该模式只要求Modem为多口，而且Modem支持端口与PVC的绑定。图4.1优化后宽带网络结构图整体的优化后宽带网络结构图如图4.1所示，这种采取各种宽带接入技术在整个宽带网络中的混合使用方法，能够让不同的宽带接入技术扬长避短，充分发挥出各自优势。经过多种细致分析比较，我们不难以发现优化后网格结构更为合理，而且在整个部署时候更加快捷、方便、安全性更高，有利于保护既有资金成本，也支持宽带接入业务的丰富性。同时在兼顾用户的业务需求和推动相应业务的开发。5宽带接入技术的发展趋势5.1电力线通信技术电力线通信((PowerLineCommunication)技术简称为PLC技术，是利用配电网低压线路传输高速数据、话音、图像等多媒体业务信号的一种通信方式。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。其接人方法十分简单，用户通过特定的PLCModem联结到户内电源插座，通过电力线进行互连或者接人相应的PLC主控设备，然后连接到网络。用户只需装设一台PLC—Modem，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、调制解调等3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RS—232接口、同计算机之间的用—45以太网接口或USB接口、同模拟电话之间的用—H接口。采用高速的PLC技术具有很多的优点：首先，PLC充分利用现有的低压配电网络基础设施，无需任何布线，是一种无需布置新线路的技术，节约了资源。无需挖沟和穿墙打洞，避免了对建筑物和公用设备的破坏，同时也节省了人力。PLC可以为用户提供高速因特网访问服务、话音服务，从而为用户上网和打电话增加了新的选择。另外，PLC对家庭联网也提供支持，使人们可以尽享由PLC技术带来的家庭音、视频网络，多人对抗游戏等娱乐。同时，PLC技术是家居自动化的生力军，通过遍布各个房间的墙上插座将智能家电联网，提前享用数字化家庭和舒适和便利;利用PLC技术进行远程自动读出水、电、气表数据，可以用一张收费单解决用户生活的所有收费项目，节省大量人力、物力，也极大地方便了用户;并且，可以为电力公司提供负荷控制、需求管理的新手段，提高电力公司管理水平。为此，国际上有众多的公司先后投资这个领域，如美国的Intellon、InariIntelogis,TI'RAN等公司，韩国的Xelin讼司，欧洲的ASCOM、Polytrax等公司，PLC芯片的传输速率从1Mbps发展到2、14、45Mbps。目前PLC技术已经形成两种发展模式:其一为以美国为代表的家庭联网模式，这种模式的PLC只提供家庭内部联网，户外访问使用其它传统的通信方式，支持该模式的国际组织为Home-Plug，是一个为高速家用电力线通信网络产品和服务提供开放规模而成立的论坛。另一种模式是面向欧洲和亚洲市场的，提供自配电变压器或楼边至用户家庭的全面PLC解决方案。该模式的国际组织为国际电力线通信论坛。5.2基于无线传输手段的无线接入技术（1）固定无线接入技术固定无线接人技术因其无须敷设线路、建设速度快、受环境制约少、初期投资省、安装灵活、维护方便等特点而成为接人网领域的新军。主要的宽带固定无线接人技术有3类：已经投人使用的多路多点分配业务(MMDS)、直播卫星系统(DBS)以及正在做现场试验的本地多点分配业务(LMDS)。LMDS工作在毫米波波段，可用频带至少1GHz。典型LMDS由类似蜂窝配置的多个发送机组成，单个蜂窝的覆盖区为2-SkmoLMDS不仅可以提供因特网接人，而且可以用来互连局域网。LMDS几乎可提供任何种类的业务，如话音、数据、图像等，还支持TCP/IP以及MPEG2等标准。总的来看，宽带固定无线接人技术代表了宽带接人技术的一种新的不可忽视的发展趋势，敷设开通快，维护简单，用户较密时成本低，可以作为电信公司有线接人的重要补充。（2）IEEE802.11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人，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802.1lb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(HR—DSSS)，保持与最初802.11DSSS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。802.1la工作在SGHzU—NII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802.1la运用SGHz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802.116的性能，802.11工作组进而提出了802.11g标准，这一初步标准是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CCK—OFDM与T1公司的“PBCC—22",PBCC—22技术使得22Mbps与现有支持11Mbps的IEEE802.11b产品间相互兼容。（3）蓝牙技术蓝牙(IEEE802.15)取自10世纪丹麦国王哈拉尔德的别名。蓝牙技术是一种用于替代便携或固定电子设备上使用的电缆或连线的短距离无线连接技术。其设备使用全球通行的、无需申请许可的2.4GHz频段，可实时进行数据和语音传输，传输速率可达到IOMbps，在支持3个话音频道的同时还支持高达723.2Kbps的数据传输速率。也就是说，在办公室、家庭和旅途中，无需在任何电子设备间布设专用线缆和连接器，通过蓝牙遥控装置可以形成一点到多点的连接，即在该装置周围组成一个“微网”，网内任何蓝牙收发器都可与该装置互通信号。而且，这种连接无需复杂的软件支持。蓝牙收发器的一般有效通信范围为lOm，强的可达到100m左右。正如爱立信蓝牙组负责人所说，设计蓝牙的最初想法是“结束线缆噩梦”。对于802.11来说，蓝牙的出现不是为了竞争而是相互补充。由于它和IEEE802.11b采用相同的工作频率，造成了相互之间的干扰，并且由于其芯片价格相对昂贵，所以在蓝牙技术发展的初期，其前景并不光明。随着技术的发展，一种新设置的芯片和编制的软件可以让蓝牙无线网络避免与其他使用相同频率的无线网络发生干涉，而且在802.11a(工作在5GHz)迅速发展的情况下，蓝牙技术又重新获得了新生。5.3基于光缆的光纤接入技术（1）有源光纤接人在各种宽带光纤接人网技术中，采用了SDH技术的接人网系统是应用最普遍的。这种系统可称之为有源光纤接人，主要是为了与基于无源光纤网络(PON)的接人系统相对比。SDH技术是一种成熟、标准的技术，在骨干网中被广泛采用。在接人网中应用SDH技术，可以将SDH技术在核心网中的巨大带宽优势和技术优势带人接入网领域，充分利用SDH同步复用、标准化的光接口、强大的网管能力、灵活网络拓扑能力和高可靠性带来的好处，在接人网的建设发展中长期受益。SDH技术在接人网中的应用虽然已经很普遍，但仍只是FTTC以光纤到路边)、FTTB光纤到楼)的程度，光纤的巨大带宽仍然没有到户。因此，要真正向用户提供宽带业务能力，单单采用SDH技术解决馈线、配线段的宽带化是不够)的，在引入线部分可分别采用FTTB/C+xDSL、FTTB/C+CableModem、FTTB/C+局域网接人等方式提供业务。（2）无源光纤接入基于ATM的无源光网络(ATMPON)是既能提供传统业务，又能够提供先进多媒体业务的宽带平台。PON的业务透明性较好，原则上可适用于任何制式和速率的信号。APON下行采用TDM，而上行采用TDMA技术，其下行速率为622Mbps或155Mbps，上行速率为155Mbps，可给用户提供灵活的高速接人。ATMPON最重要的特点就是其无源点到多点式的网络结构。光分配网络中没有有源器件，比有源的光网络和铜线网络简单，更加可靠，易于维护。特别是如果FTTH大量使用，有源器件和电源备份系统从室外转移到了室内，对器件和设备的环境要求可以大大降低，维护周期可以加长。APON的标准化程度很高，使得大规模生产和降低成本成为可能。此外，ATM统计复用的特点也使ATMPON能比，M方式的PON服务于更多的用户，ATM的QoS优势也得以继承。采用波分复用技术是扩大光纤传输容量的一种有效手段。以波分复用技术为基础的无源光纤网络(WDMPON)用于接入网有着广阔的发展前景。结语综上所述，宽带接人技术作为网络事业当中的典型代表，其未来发展水平会对我国网络事业发展产生直接性影响目前，我国宽带接人技术正在向高带宽、可管理、更经济方向发