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接入网技术的过去现在和未来

学院:计算机科学与技术学院

1题目:接入网技术的过去现在和未来

2摘要:随着社会经济的发展,人们对各种新业务特别是宽带综合业务的需求

日益增加,一系列接入网新技术应运而生,其中包括应用较广泛的以现有双绞

线为基础的铜缆新技术、混合光纤/同轴(HFC)、网技术和混合光纤/无线接入技

术、无线本地环路技术(WLL/DWLL)及以太网到户技术[ETTH(光纤到路边、光纤到大

楼、光纤到Anywhere的统称)+ETT,接入网(AccessNetwork,AN)泛指用户网络接口

(UNI)与业务节点接口(SNI)之间实现传送承载功能的实体网络,其目标是建立一种

标准化的接口方式,以一个可监控的接入网络,使用户能够获得话音、数据多媒体和

有线电视等综合业务。随着通信与计算机整合时代的来到,接入网的数字化、宽带

化和智能化已成为未来通信技术发展的方向之一、

3接入网技术

3.1接入网的定义

接入网(AccessNetwork,AN)泛指用户网络接口(UNI)与业务节点接口(SNI)之

间实现传送承载功能的实体网络,其目标是建立一种标准化的接口方式,以一个可监

控的接入网络,使用户能够获得话音、数据多媒体和有线电视等综合业务。随着通

信与计算机整合时代的来到,接入网的数字化、宽带化和智能化已成为未来通信技

术发展的方向之一。

3.2接入网的大概分类

近几年推出的各类接入网技术和产品归纳起来可以分为以下三类:第一类

是在原有铜缆上采用新的数字解调技术,以提高速率,如以HDSL、ADSL、

VADSL等为代表的xDSL技术,其优势是可充分利用现有的铜缆资源,缺点是带宽较

小,传输速率和距离相互制约。第二类是以光纤为基础的接入网,如SDH、有源光网

络接入(AON)、无源光网络接入(PON)、HFC和可交换的数字图像接入(SDV)等,其中

主要以HFC应用最为广泛,其优势是带宽较大,但成本较高。第三类是无线接入技术,

如微波接入、卫星通信和固定无线接入(FWA)等技术,这类技术目前应用还不广泛。

在实际应用中,这些接入技术往往被结合起来使用,并且与网管系统一起组成一个完

整的接入网系统。

3.2.1铜缆

在传统的线路基础设施中,各地已经铺设了大量的铜线,并且引入到千家万

户。为了继续发挥铜缆的作用,尽可能地向用户提供宽带和高速业务,已经出现了利

用铜缆来提供高传输速率的新技术。目前,研究比较集中、竞争性较强的两个铜缆

新技术是xDSL和电缆调制解调器(CableModem)。

3.2.2xDSL技术

xDSL技术按上行和下行的速率是否相同可分为速率对称型和速率非对称型两

种。速率对称型的xDSL有IDSL、HDSL、SDSL(SinglelineDSL)、HDSL2等多种

形式,HDSL采用2对双绞铜线实现双向速率对称通信。SDSL的功能与HDSL

相同,但仅用一对铜线即可提供速率对称型通信。IDSL(ISDNDSL)提供128

kbit/s双向速率对称型通信业务。非对称型的xDSL有ADSL(AsymmetricDSL)、

SL。另外,VDSL(VeryhighbitrateDSL)技术能够同时提供对称型与非

对称型业务,目前厂家宣布已经制造出在1km距离内能达到双向11Mbit/s速率的

VDSL设备。为推进宽带接入的发展,2001年北京电信已经推出ADSL

业务。ADSL是一种新的在一对双绞线上同时传输电话业务与数据信号的技术,

它属于速率非对称型铜线接入网技术,并且可以在一对用户线上进行上行

640kbit/s、下行达1.5~8Mbit/s速率的传输。由于ADSL能够很好地适应

Internet业务非对称性的特点,所以在众多的xDSL技术中是一种最有希望能够解

决高速Internet接入的技术。另外,ADSL采用了先进的数字信号处理技术来减少

线路损伤对传输性能的影响。虽然ADSL采用先进的数字信号处理技术、编码调制

技术和纠错技术,但是在推广ADSL业务时,用户线路的许多特性,包括线路上的背景

噪声、脉冲噪声、线路的插入损耗、线路间的串扰、线径的变化、线路的桥接抽

头、线路接头和线路绝缘等因素将影响高速率传输业务的性能。首先,铜线的插入

损耗将随着线路距离的增加而成比例地增加,并且在同一距离下各子信道的插入损

耗也发生变化,这个因素和线路固有的背景噪声、脉冲噪声、调制解调器的接收灵

敏度一起将限制在单用户线上ADSL所能够传输的最大距离。其次,在同一条电缆中

开多条ADSL业务,或者存在其他高速传输业务,例如HDSL、ISDN时,线路间的串扰

将影响ADSL的业务性能和传输速率,其结果是ADSL传

输速率下降或者其最大传输距离缩短,影响了ADSL的开通率。测试表明,在同

一电缆中,以25对双绞线为一组的基本单位内的线路串扰最大,而一对双绞线对不

同基本单位内的线路串扰较小,所以同一基本单位内线对之间的串扰是影响ADSL业

务开通率的主要因素。第三,线对线径的改变、线路的纵向平衡性、线

路的绝缘性能和线路接头的性能将影响线路的插入损耗、引入附加噪声,从而

降低ADSL的传输速率,影响ADSL的传输性能。第四,线路的桥接抽头将显著地改变

线路插入损耗的频响特性和相频特性,特别是接收端附近的桥接抽头将导致某些子

信道无法使用,所以在使用ADSL时,一定要检测线路上的桥接抽头,并尽可能地去除

桥接抽头。应特别注意的是,在接收端附近不能够有任何形式的桥接抽头。另外,电

话的振铃,摘挂机等引起的脉冲干扰,周围环境温湿度的变化均将影响ADSL的传输

性能。

3.3CableModem技术

CableModem是一种通过CATV网络实现高速数据接入的新技术设备,它可接

收

10~30Mbit/s的下行数据。在国际上是从1995年开始研制试验CableModem,

到目前已形成成熟的产品和技术。由于其具有很高的传输速率,不占用电话线路;并

且它所需要的CATV网的覆盖面积广、费用低廉,因此已成为一种极具竞争力的宽带

接入技术。虽然CableModem与HFC配合,是将CATV网改造成为视频、数据混合通

信网的一种可能选择,但HFC采用副载波频分复用方式,必须进行数模转换才能传输,

所以传输质量将受到影响。第二,因为传统的同轴电缆网是单向分配式网络,为了能

够进行双向数据传输,必须对这个网络进行双向改造。第三,CableModem容易受到

噪声干扰,特别是上行信道易受噪声"漏斗"效应的影响以及由于频带窄而引起信号

间的串扰。在HFC网络中,上行信道采用5~42MHz的频带,虽然这一频带具有良好

的衰减特性,但是因为其他服务也采用这一频带,所以引入噪声成了一个严重的问题,

并且这个噪声将逐步积累,严重地影响CableModem的传输性能。CableModem的

另一个问题是,其总的带宽由所有用户共享,当同时使用的用户的数目增加时,则每

一个用户所能够获得的带宽就减小。

3.4铜线传输技术目前主要只的是xDSL和电缆调制解调器(CableModem)两

种。但是本文主要针对的时ADSL,虽然它采用数字编码调试技术,但是由于

线路固有的背景噪音和脉冲噪音。严重影响了他的性能。接下来介绍了

CableModem,通过CableModem技术速数据接入的新技术设备,它可接收

10~30Mbit/s的下行数据,他的特点有,调试的上下行采用不同的调制技术,但是他

受噪声的影响也明显,尤其是在HFC网络中,噪声积累。

3.5光纤接入技术

光纤作为传输媒质的宽带接入网一般可以分为宽带有源光网络、宽带无源光

网络(APON)和光纤/同轴电缆混合网络(HFC)。宽带无源光网络(APON)APON是在无

源光网络中采用ATM传送技术,利用SDH帧结构传送各种宽具备一

定的移动性管理等蜂窝移动通信系统所具有的功能。如果在价格上有所突破,

移动终端会更受用户及运营商的欢迎。近一时期,服务提供商一直在兜售高密度光

纤骨干网,企业用户也在等待这类高速服务的提交。尽管保证提供海量可用带宽的

高密度光纤网已经建成,但对网络服务的需求却被封闭在基于时分复用(TDM)的本地

环路接入技术的框框之内。对带宽需求不断变化的企业用户由于

为增加一条T-1线路需要等待数周或因升级到T-3线路而等上几个月而感到

不满。一种非常具有发展前景的解决方案将使现在正在部署的光纤带宽,能够利用

软件来取代穿过僵化的基础设施的硬连线网络接入来配置多种服务,并且每种服务

可以具有不同的服务水平以及软件命令远程调节的速度保证。这类以满足对多种服

务额外带宽需要为目标的软件可调服务,只需几天而不是数周的时间,并且无需高昂

的工程费用或现场升级就可以完成配置,在需要时可以立即精确地提供所需带宽容

量。以太网可以实现这一目标。以太网非常适于从光纤网络提交软件可调节的带宽,

它具有普遍的可用性并且价格低廉,可以很容易达到1Gbps的速度,并且不久可以达

到10Gbps的速度。如果目前连接到家门口的光纤支持以太网技术的话,一条连接线

路可以达到从每秒64K到数千兆位的任何速度,并可以用于访问所有的广域网服

务。如此灵活提供的服务代表着目前DSL和基于有线电缆宽带服务之后的下一个高

速技术,它们将使企业用户最终可以利用传输基础设施核心中的光纤部署。提交基

于以太网的服务所需的条件是智能的光纤接入平台,这种平台使服务提供商可以从

传统的基于TDM的服务迁移到优化的数据包服务,并使用户可以在提供带宽保证的

多服务光纤连接上传送如IP语音这类多服务、广域传输流。随着电信行业垄断市

场消失和电信网业务市场的开放,电信业务功能、接入技术的不断提高,接入网也伴

随着发展,不同的接入技术间的竞争与综合使用,以及要求对大量电信业务的支持等

4入技术的发展现状

电信网发展到今天,正在进入一个新的转折点,展现了宽带化、IP化以及业

务融合化的趋势。电信网宽带化首当其冲的就是接入网的宽带化,然而由于种

种原因,接入网的宽带化将是电信网宽带化最难实现的部分。接入网可由三个接口

界定,即网络侧经由SNI与业务节点相连,用户侧由UNI与用户相连,管理方面则经

Q接口与电信管理网(TMN)相连。接入网的引入给通信网带来新的变革,使整个通信

网络结构发生了根本的变化。接入网的重要特征可以归纳为如下几点:(1)接入网对

于所接入的业务提供承载能力,实现业务的透明传送。(2)接入网对用户信令是透明

的,除了一些用户信令格式转换外,信令和业务处理的功能依然在业务节点中。(3)

接入网的引入不应限制现有的各种接入类型和业务,接入网应通过有限的标准化的

接口与业务节点相连。(4)接入网有独立于业务节点的网络管理系统,该系统通过标

准化的接口连接TMN,TMN实施对接入网的操作、维护和管理。传统的用户接入同

采用的是钢缆,80年代中后期因具有Z接口的光纤环路载波系统(SLC)以及远端交

换模RSU

的实用化,使光纤传输设备引入到接入网领域,但这些都不是真正意义上的接

入网设备。到90年代中期,先进的VS接口光接入系统问世,才进入接入网的正式发

展阶段。VS接口可实现不同厂家接入网设备与交换机的互通,接入网具有较强的

业务支持能力,除支持PSTN、ISDN业务外,还支持NX64kb/S、64kb/S以下各类

速率、Internet、X.25、CATV等业务。到1998年8月初,全国建设规模已近270

万线,超过世界其它国家。此外电信部门还积极推进公众多媒体通信接入系统,并正

在试验先进的ATM接入和VOD系统。

4.1线接入技术有线接入技术包括:基于双绞线的ADSL技术、基于HFC网(光

纤和同轴电缆混合网)的CableModem技术、基于五类线的以太网接入技术以及光

纤接入技术。(1)基于双绞线的ADSL技术

2非对称数字用户线系统(ADSL)是充分利用现有电话网络的双绞线资源,实现

高速、高带宽的数据接入的一种技术。ADSL是DSL的一种非对称版本,它采

用FDM(频分复用)技术和DMT调制技术,在保证不影响正常电话使用的前提下,

利用原有的电话双绞线进行高速数据传输。(2)基于HFC网的CableModem技术基

于HFC网(光纤和同轴电缆混合网)的CableModem技术是宽带接入技术中最先成熟

和进入市场的,其巨大的带宽和相对经济性使其对有线电视网络公司和新成立的电

信公司很具吸引力。CableModem的通信和普通Modem一样,是数据信号在模拟信

道上交互传输的过程,但也存在差异,普通Modem的传输介质在用户与访问服务器之

间是独立的,即用户独享传输介质,而CableModem的传输介质是HFC网,将数据信

号调制到某个传输带宽与有线电视信号共享介质;另外,CableModem的结构较普

通Modem复杂,它由调制解调器、调谐器、加/解密模块、桥接器、网络接口卡、以

太网集线器等组成,它无须拨号上网,不占用电话线,可提供随时在线连接的全天候

服务。(3)基于五类线的以太网接入技术

从二十世纪八十年代开始以太网就成为最普遍采用的网络技术,根据IDC的统

计,以太网的端口数约为所有网络端口数的85%。1998年以太网卡的销售是4800万

端口,而令牌网、FDDI网和ATM等网卡的销售量总共才是500万端口,只是整

个销售量的10%。而以太网的这种优势仍然有继续保持下去的势头。传统以

太网技术不属于接入网范畴,而属于用户驻地网(CPN)领域。然而其应用领域却正在

向包括接入网在内的其它公用网领域扩展。历史上,对于企事业用户,以太网技术一

直是最流行的方法,利用以太网作为接入手段的主要原因是:(1)以太网已有巨大的

网络基础和长期的经验知识;(2)目前所有流行的操作系统和应用都与以太网兼

容;(3)性能价格比好、可扩展性强、容易安装开通以及可靠性高;(4)以太网接入方

式与IP网很适应,同时以太网技术已有重大突破,容量分为10/100/1000Mb/s三级,

可按需升级,10Gb/s以太网系统也即将问世。1.2无线接入技术传统的窄带无线接

入是速率小于2Mbit/s的接入,可以提供话音和低速数据业务,上端一般连接PSTN

交换机。在众多窄带无线接入技术中,空中接口采用PHS制式的无线市话系统得到

的应用最多,规模也最大。从2003

年开始,SCDMA制式的无线接入应用也呈上升趋势,特别是在我国广大农村电

信服务中被广泛推荐使用。与传统的仅提供窄带话音业务的无线接入技术不同,宽

带无线接入技术(BWA)

3源于Internet的发展和对宽带IP数据业务的不断增长,主要面向的是

IP数据业务。宽带无线接入方式的主流技术除包括已经发展成熟的3.5GHz、

5.8GHz固定无线接入和本地多点分配系统(LMDS)等传统的固定宽带无线接入

技术外,也包括新兴的IEEE802.16固定/移动宽带无线接入技术。随着宽带技

术的发展,宽带无线接入系统的传输能力在不断增强,空中接口也更加开放,被逐步

成为缺乏本地网资源的新兴运营商争夺市场份额的有效手段。在固定宽带无线接入

网中,3.5GHz的固定无线接入网络在全球部署得最多。由于其工作频

段低,传播特性好,覆盖范围大,受到了运营商们的普遍青睐。而LMDS尽管工

作频率较高(26GHz),可用的频率较多,带宽也宽,但由于要求视距传播且高频段无线

传输容易受降雨的影响,限制了传输的距离,同时,在网络规划时对基站和远端站的

选址要求也比较高等等,因此对它的应用远不如3.5GHz固定无线接入网广泛。对于

5.8GHz频段,实际上大量使用的依然是点对点的扩频微波设备,用以解决2M传输的

问题。但由于该频段有很多非通信设备在使用,如雷达、无线电定位设备等等,存在

着潜在的干扰,因此对5.8GHz固定无线接入设备的应用也不够广泛。目前被广泛关

注并被逐步应用的是IEEE提出的802.16技术。这是一种新兴的宽带无线接入技术,

主要用于城域网,有固定、游牧、便携、简单移动和自由移动五类业务应用场景。

随着802.16技术从固定无线接入发展到移动无线接入,其应用的场景也会从固定接

入发展到自由移动。802.16

技术具有较高的频谱利用率和传输速率,非常适合提供宽带上网和移动视频业

务[1],因此很有优势。无线局域网(WLAN)也是一种被广泛关注和应用的无线接