十一种宽带接入技术概述

宽带接入技术是目前通信技术中最为活跃的领域之一。在电信网络中，接入网连接用户和业务节点，主要解决传输、复/分接、资源共享等问题。随着带宽要求的提高，光纤不断向用户延伸，FTTB(光纤到大楼)、FTTC(光纤到路边)、FTTCab (光纤到楼阁)和FTTZ(光纤到小区)已正在实施，但实现FTTH(光纤到户)目前还比较困难。
于是，在技术上有如下两个需要解决的问题：一是 ONU(光网络单元)与OLT(光线路终端)之间应采用何种技术来进行信息的传输;二是用户终端或局域网络以何种方式接入ONU。解决这两个方面问题(特别是后者)的技术都比较多，它们在传输特性、市场定位、物理位置及要解决的问题都有所不同，在今后的实际接入网络中很可能是多种技术并存，本文将对一些主要的有线宽带接入技术作介绍。目前主要的有线宽带接入技术包括：普通Modem、N-ISDN(窄带综合业务数字网)、Cable Modem与HFC(混合光纤同轴电缆)、HDSL(高速数字用户环路)与SDSL (对称数字用户环路)、ADSL(不对称数字用户环路)与G.lite(无分路器ADSL)、VDSL(甚高速数字用户环路)、HomePNA(家庭电话线联网联盟)、Ethernet、SDH(同步数字序列)、PON(Passive无源光网络)与APON(ATM无源光网络)、IM-DSL(反向多路复接数字用户环路)等。一般来说，任何宽带接入技术都有相应的 CO(局端设备)和RT(用户端设备)，但后者更具有多样性。1.普通Modem普通Modem是目前实现窄带Internet接入的主要方式之一，技术成熟，最高传输速率达56kbps。在技术上它不依赖光接入网络;在产品上包括用户所用的Modem和放在电信机房的Modem池。由于其速率较低，正在逐步被N-ISDN和其它技术所取代。2.N-ISDNN-ISDN，又称“一线通”也是一种成熟的、依赖光接入网络的窄带接入的铜线技术，目前主要利用2B+D来实现电话和Internet接入，典型下载速度可达64kbps，基本上能够满足目前窄带浏览的需要，是广大Internet用户提高上网速度的一种经济而有效的选择。目前已在国内各个城市开通，用户反映良好，渐又取代普通Modom之势。ISDN设备包括交换机和终端设备，其中终端设备种类很多，但从功能上讲，主要是ISDN网络终端、终端适配器、路由器和可视电话等功能的自由组合，同时提供不同接口(如：ISA、PCI、 RS232、USB、模拟电话口、以太网口等)以适应不同需求。3.Cable Modem与HFCCable Modem(线缆调制解调器)是利用有线电视网实现用户宽带数据接入的一种方法，也是混合光纤同轴网中的关键技术之一。HFC是宽带接入技术中最早成熟和进入市场的一种，具有宽带和相对的经济性的特点。HFC在一个500 户左右的光节点覆盖区可以提供60路模拟广播电视、每户至少2路电话、速率至少高达10Mbps 的数据业务(目前已有成熟的40Mbps的Cable Modem)。将来利用其550M～750MHz频谱还可以提供至少200路MPEG-2的点播电视业务以及其它双向电信业务。从长远看，HFC网计划提供的是
所谓FSN (Full Service Network, 全业务网)，即以单个网络提供各种类型的模拟和数字业务，并逐步从多用户共享上述带宽过渡到单个用户独享。4.HDSL与SDSLHDSL是在无中继的用户环路网上，用无负载电话线对称地高速传输信息，典型速率2Mbps，距离达3～5km，使用两对或三对双绞铜线，不需选择线对、误码率低、采用线路码，具有良好的频谱兼容性。目前HDSL技术已经发展得比较成熟，主要用于替代传统的T1/E1，解决分散用户宽带接入技术，为用户租用线，传送多路语音、视频和数据。SDSL是HDSL的简化版本，使用单根双绞线，可以提供双向高速可变比特率连接，速率范围从 160Kbps到2.084Mbps，在0.4mm双绞线上，最大传输距离是3公里。HDSL/SDSL可以与FTTB/FTTC相结合。从功能上讲，HDSL设备种类不多，各厂家设备兼容性差;SDSL成熟稍晚，产品类型也不太
丰富。5.ADSL与G.liteADSL是在无中继的用户环路网上，用有负载电话线不对称地高速传输信息，与HDSL/SDSL相比，避免了用户侧干扰问题，提高了传输速率，延长了传输距离。ADSL采用DMT(Discrete Multitone, 离散多音频)线路码，下行通信可以支持的速率为1.5Mbps～8Mbps或更高，上行通信速率为16K～640Kbps或更高，模拟用户话路独立，目前已能在0.5芯径双绞线上将6Mbps信号传送3.6公里之远。G.lite是一种简化的ADSL，以降低成本和方便用户端设备的安装。其下行速率最高 1.5Mbps，上行最高512Kbps，可不用电话分离器，最大传输距离可达5公里。ADSL(包括G.lite)的CO端设备DSLAM(数字用户环路多路复用器)主要实现复/分接的功能，可以放在市话端局或小区，放在小区的目的是提高传输速率并可使更普遍的用户使用ADSL，这时需要光接入网的配合;用户端设备很多，从功能上讲主要包括：不同接口(PCI、USB、以太网) 的ADSL Modem、适应不同需求的ADSL 路由器、同时提供数据和话音的综合网关、分离器或低通滤波器。目前，在终端产品价格上G.lite和ADSL相差不是太大，主要是在DSLAM价格上有差别，
但是由于电信运营商更看中全速率的ADSL DSLAM，而目前的ADSL芯片和设备既支持全速率的ADSL，也支持G.lite，
所以在实际中纯粹的 G.lite产品反而不多见。在国内，已经有广东、上海、福建、武汉等地开通了ADSL实验网。但由于需要交纳昂贵得出装费，使用费，一般家庭用户很难承受。6.VDSL在开发ADSL中发现，适当减少距离会大大提高传输速率，这便出现了VDSL。VDSL系统中的上下信道频谱是利用频分复用技术分开的，编码方式有CAP(无载波幅度相位调制)、DMT和DWMT(离散小波多音频)三种。VDSL上下行速率也是不对称的，其下行速率有3档：13Mbps、 26Mbps和52Mbips，相应传输距离为1500m、1000m和300m;上行速率一般也有3档：1.6Mbps、2.3Mbps和 19.2Mbps。VDSL必须与FTTB、FTTC、FTTCab、FTTZ相结合使用。在产品上，VDSL与ADSL类似，但由于VDSL技术出现比较晚，正式产品不多。7.HomePNAHomePNA是一种利用电话线组建局域网的技术，解决家庭用户的多台设备连接问题，还不能作为一种独立的宽带接入技术
来看待。从频谱来看，HomePNA物理层信号分布在5.5MHz和9.5MHz之间，中心频率是7.5MHz，数据传输速率是1Mbps;在媒体访问控制层上，HomePNA利用现
有的以太网协议;在连接方式上，HomePNA技术可使网络内所有的节点按菊花链的方式连接，无需中央汇接或交换，这种连接方式有助于简化安装，还可巧妙地改变家庭电话布线随机拓扑结构。从产品上讲，HomePNA的终端设备正在从独立的网络接口卡、PC主板上嵌入式网卡向集成到10/100M快速以太网卡上发展;为了解决接入 Internet问题，HomePNA与xDSL和普通调制解调器结合，形成智能住宅网关。8.Ethernet由于10M/100M以太网目前已普及、1000M以太网技术的成熟、价格低廉、目前人们只需要IP业务并对QOS要求并非十分迫切等原因，全以太网接入方案被广泛关注，其基本构想是：建立以1000M以太网为骨干网，实现 1000M以太网到大楼、路边、小区，
然后通过100M以太网到大楼的楼层、或小型楼宇和居民楼，再通过10M以太网到半公室和桌面。 目前，用户使用以太网卡和5类线与楼层内设备相连;楼层内是工作在第二层的交换机(采用VLAN技术)，通过普通Modem实现带外管理，并多采用远程供电;小区设备是更高吞吐量的第二层的交换机(采用VLAN技术)，通过混合光缆和Modem管理楼层内的交换机并为之供电;多个小区通过光纤共享一个千兆路由器和NAT(网络地址映射);骨干网把多个路由器连接起来，构成宽带IP城域网。用户间的访问应通过路由器，用户管理也在路由器所在的节点处完成。9.SDH适用于接入网的SDH具有高可靠性、灵活性、高度紧凑、低功耗和低成本。一般来说，当要求带宽155Mbps或更高时，可以直接用SDH系统以点到点或环形拓扑形式与用户相连;当需要带宽大于34Mbps时，直接将SDH ADM (Add/Drop Multiplexer, 分插复用器)设置在用户处用STM-1通道与STM-N服务节点相连，这种连接既可以是点对点的方式，也可以通过环结构;对于带宽要求远小于34Mbps 的情况，则采用更低速率的复用器或共享ADM的方式更经济有效;对于多数普通企事业用户，设在路边(DP点)的终端复用器可以用来为大量用户提供 2Mbps为基本单元的带宽，需要小于2Mbps带宽业务的用户可以靠业务复用器或后接PON 来解决。使用STM-0子速率连接(Sub STM-0)对于小带宽用户是一种经济有效的方案，同时还能保持全部SDH管理能力和功能， ITU-T G.708就规定了这样的接口。虽然，SDH可以在建设时为不同的节点分配不同的带宽，但无法实现节点总速率的动态调整。目前，适用于接入网的各种SDH 设备(特别是SDH ADM)很多，本文不作详述。10.PON与APON无源光网络(PON)包括窄带的无源光网络和以ATM为基础的宽带无源光网络—APON，前者是用来提供2Mbps及以下速率的数据传输通道，后者则最高可以提供高达622Mbps的下行传输通道。APON多采用无源双星或树型结构，并使用特殊的点对多点多址协议，使得
众多的ONU/ONT(Optical Network termination，光网络终端)共享OLT，众多的用户共享ONU来降低初建成本。目前，已有正式的APON产品，但品种有限，而且元器件的集成度还有待于进一步提高。11.IM-DSLIM-DSL的基本构想是建立多条xDSL链路，通过反向复用技术构成一条高速的物理链路，然后利用ATM的统计复用技术，使众多的用户能够共享这条物理通道。显然，IM-DSL传输距离限制在2公里以内，以解决目前宽带DSL技术因传输距离有限而依赖宽带接入技术与广泛实现FTTB、FTTC 和FTTZ还是有相当难度之间的矛盾。IM-DSL技术充分利用现有的电话线，工程小，容量的可扩展性好，投资少，但目前
缺少工业标准，同时受到来自 HFC和光纤进一步向用户延伸的压力。目前，还很难见到这种技术的成熟正式产品。小结宽带接入技术的研究和开发将会随着数据和多媒体业务的发展，网络的宽带化、光纤化变得越来越明显，进而也就成为目前通信领域的一个热点。从目前的发展看来，三种不同体系的宽带接入技术：xDSL(特别是ADSL)、Cable Modem与HFC、Ethernet会在近几年内三分天下，而作为宽带接入技术的APON和SDH也会在相应的领域内得到发展。