淺析寬頻接入技術

寬頻接入技術是目前通訊技術中最為活躍的領域之一。在電信網路中，接入網連線使用者和業務節點，主要解決傳輸、復/分接、資源共享等問題。隨著頻寬要求的提高，光纖不斷向使用者延伸，FTTB(光纖到大樓)、FTTC(光纖到路邊)、FTTCab (光纖到樓閣)和FTTZ(光纖到小區)已正在實施，但實現FTTH(光纖到戶)目前還比較困難。

於是，在技術上有如下兩個需要解決的問題：一是 ONU(光網路單元)與OLT(光線路終端)之間應採用何種技術來進行資訊的傳輸;二是使用者終端或區域網路以何種方式接入ONU。解決這兩個方面問題(特別是後者)的技術都比較多，它們在傳輸特性、市場定位、物理位置及要解決的問題都有所不同，在今後的實際接入網路中很可能是多種技術並存，本文將對一些主要的有線寬頻接入技術作介紹。

目前主要的有線寬頻接入技術包括：普通Modem、N-ISDN(窄帶綜合業務數字網)、Cable Modem與HFC(混合光纖同軸電纜)、HDSL(高速數字使用者環路)與SDSL (對稱數字使用者環路)、ADSL(不對稱數字使用者環路)與G.lite(無分路器ADSL)、VDSL(甚高速數字使用者環路)、HomePNA(家庭電話線聯網聯盟)、Ethernet、SDH(同步數字序列)、PON(Passive無源光網路)與APON(ATM無源光網路)、IM-DSL(反向多路復接數字使用者環路)等。一般來說，任何寬頻接入技術都有相應的 CO(局端裝置)和RT(使用者端裝置)，但後者更具有多樣性。

1.普通Modem

普通Modem是目前實現窄帶Internet接入的主要方式之一，技術成熟，最高傳輸速率達56kbps。在技術上它不依賴光接入網路;在產品上包括使用者所用的Modem和放在電信機房的Modem池。由於其速率較低，正在逐步被N-ISDN和其它技術所取代。

2.N-ISDN

N-ISDN，又稱“一線通”也是一種成熟的、依賴光接入網路的窄帶接入的銅線技術，目前主要利用2B+D來實現電話和Internet接入，典型下載速度可達64kbps，基本上能夠滿足目前窄帶瀏覽的需要，是廣大Internet使用者提高上網速度的一種經濟而有效的選擇。目前已在國內各個城市開通，使用者反映良好，漸又取代普通Modom之勢。ISDN裝置包括交換機和終端裝置，其中終端裝置種類很多，但從功能上講，主要是ISDN網路終端、終端介面卡、路由器和可視電話等功能的自由組合，同時提供不同介面(如：ISA、PCI、 RS232、USB、模擬電話口、乙太網口等)以適應不同需求。

3.Cable Modem與HFC

Cable Modem(線纜調變解調器)是利用有線電視網實現使用者寬頻資料接入的一種方法，也是混合光纖同軸網中的關鍵技術之一。HFC是寬頻接入技術中最早成熟和進入市場的一種，具有寬頻和相對的經濟性的特點。HFC在一個500 戶左右的光節點覆蓋區可以提供60路模擬廣播電視、每戶至少2路電話、速率至少高達10Mbps 的資料業務(目前已有成熟的40Mbps的Cable Modem)。將來利用其550M～750MHz頻譜還可以提供至少200路MPEG-2的點播電視業務以及其它雙向電信業務。從長遠看，HFC網計劃提供的是所謂FSN (Full Service Network, 全業務網)，即以單個網路提供各種型別的模擬和數字業務，並逐步從多使用者共享上述頻寬過渡到單個使用者獨享。

4.HDSL與SDSL

HDSL是在無中繼的使用者環路網上，用無負載電話線對稱地高速傳輸資訊，典型速率2Mbps，距離達3～5km，使用兩對或三對雙絞銅線，不需選擇線對、誤位元速率低、採用線路碼，具有良好的頻譜相容性。目前HDSL技術已經發展得比較成熟，主要用於替代傳統的T1/E1，解決分散使用者寬頻接入技術，為使用者租用線，傳送多路語音、影片和資料。SDSL是HDSL的簡化版本，使用單根雙絞線，可以提供雙向高速可變位元率連線，速率範圍從 160Kbps到2.084Mbps，在0.4mm雙絞線上，最大傳輸距離是3公里。HDSL/SDSL可以與FTTB/FTTC相結合。從功能上講，HDSL裝置種類不多，各廠裝潢置相容性差;SDSL成熟稍晚，產品型別也不太豐富。

5.ADSL與G.lite

ADSL是在無中繼的使用者環路網上，用有負載電話線不對稱地高速傳輸資訊，與HDSL/SDSL相比，避免了使用者側干擾問題，提高了傳輸速率，延長了傳輸距離。ADSL採用DMT(Discrete Multitone, 離散多音訊)線路碼，下行通訊可以支援的速率為1.5Mbps～8Mbps或更高，上行通訊速率為16K～640Kbps或更高，模擬使用者話路獨立，目前已能在0.5芯徑雙絞線上將6Mbps訊號傳送3.6公里之遠。G.lite是一種簡化的ADSL，以降低成本和方便使用者端裝置的安裝。其下行速率最高 1.5Mbps，上行最高512Kbps，可不用電話分離器，最大傳輸距離可達5公里。
ADSL(包括G.lite)的CO端裝置DSLAM(數字使用者環路多路複用器)主要實現復/分接的功能，可以放在市話端局或小區，放在小區的目的是提高傳輸速率並可使更普遍的使用者使用ADSL，這時需要光接入網的配合;使用者端裝置很多，從功能上講主要包括：不同介面(PCI、USB、乙太網) 的ADSL Modem、適應不同需求的ADSL 路由器、同時提供資料和話音的綜合閘道器、分離器或低通濾波器。目前，在終端產品價格上G.lite和ADSL相差不是太大，主要是在DSLAM價格上有差別，但是由於電信運營商更看中全速率的ADSL DSLAM，而目前的ADSL晶片和裝置既支援全速率的ADSL，也支援G.lite，所以在實際中純粹的 G.lite產品反而不多見。在國內，已經有廣東、上海、福建、武漢等地開通了ADSL實驗網。但由於需要交納昂貴得出裝費，使用費，一般家庭使用者很難承受。

6.VDSL

在開發ADSL中發現，適當減少距離會大大提高傳輸速率，這便出現了VDSL。VDSL系統中的上下通道頻譜是利用分頻多工技術分開的，編碼方式有CAP(無載波幅度相位調製)、DMT和DWMT(離散小波多音訊)三種。VDSL上下行速率也是不對稱的，其下行速率有3檔：13Mbps、 26Mbps和52Mbips，相應傳輸距離為1500m、1000m和300m;上行速率一般也有3檔：1.6Mbps、2.3Mbps和 19.2Mbps。VDSL必須與FTTB、FTTC、FTTCab、FTTZ相結合使用。在產品上，VDSL與ADSL類似，但由於VDSL技術出現比較晚，正式產品不多。

7.HomePNA

HomePNA是一種利用電話線組建區域網的技術，解決家庭使用者的多臺裝置連線問題，還不能作為一種獨立的寬頻接入技術來看待。從頻譜來看，HomePNA物理層訊號分佈在5.5MHz和9.5MHz之間，中心頻率是7.5MHz，資料傳輸速率是1Mbps;在媒體訪問控制層上，HomePNA利用現有的乙太網協議;在連線方式上，HomePNA技術可使網路內所有的節點按菊花鏈的方式連線，無需中央匯接或交換，這種連線方式有助於簡化安裝，還可巧妙地改變家庭電話佈線隨機拓撲結構。
從產品上講，HomePNA的終端裝置正在從獨立的網路介面卡、PC主機板上嵌入式網路卡向整合到10/100M快速乙太網卡上發展;為了解決接入 Internet問題，HomePNA與xDSL和普通調變解調器結合，形成智慧住宅閘道器。

8.Ethernet

由於10M/100M乙太網目前已普及、1000M乙太網技術的成熟、價格低廉、目前人們只需要IP業務並對QOS要求並非十分迫切等原因，全乙太網接入方案被廣泛關注，其基本構想是：建立以1000M乙太網為骨幹網，實現 1000M乙太網到大樓、路邊、小區，然後透過100M乙太網到大樓的樓層、或小型樓宇和居民樓，再透過10M乙太網到半公室和桌面。 目前，使用者使用乙太網卡和5類線與樓層內裝置相連;樓層內是工作在第二層的交換機(採用VLAN技術)，透過普通Modem實現帶外管理，並多采用遠端供電;小區裝置是更高吞吐量的第二層的交換機(採用VLAN技術)，透過混合光纜和Modem管理樓層內的交換機併為之供電;多個小區透過光纖共享一個千兆路由器和NAT(網路地址對映);骨幹網把多個路由器連線起來，構成寬頻IP都會網路。使用者間的訪問應透過路由器，使用者管理也在路由器所在的節點處完成。

9.SDH

適用於接入網的SDH具有高可靠性、靈活性、高度緊湊、低功耗和低成本。一般來說，當要求頻寬155Mbps或更高時，可以直接用SDH系統以點到點或環形拓撲形式與使用者相連;當需要頻寬大於34Mbps時，直接將SDH ADM (Add/Drop Multiplexer, 分插複用器)設定在使用者處用STM-1通道與STM-N服務節點相連，這種連線既可以是點對點的方式，也可以透過環結構;對於頻寬要求遠小於34Mbps 的情況，則採用更低速率的複用器或共享ADM的方式更經濟有效;對於多數普通企事業使用者，設在路邊(DP點)的終端複用器可以用來為大量使用者提供 2Mbps為基本單元的頻寬，需要小於2Mbps頻寬業務的使用者可以靠業務複用器或後接PON 來解決。使用STM-0子速率連線(Sub STM-0)對於小頻寬使用者是一種經濟有效的方案，同時還能保持全部SDH管理能力和功能， ITU-T G.708就規定了這樣的介面。
雖然，SDH可以在建設時為不同的節點分配不同的頻寬，但無法實現節點總速率的動態調整。目前，適用於接入網的各種SDH 裝置(特別是SDH ADM)很多，本文不作詳述。

10.PON與APON

無源光網路(PON)包括窄帶的無源光網路和以ATM為基礎的寬頻無源光網路—APON，前者是用來提供2Mbps及以下速率的資料傳輸通道，後者則最高可以提供高達622Mbps的下行傳輸通道。APON多采用無源雙星或樹型結構，並使用特殊的點對多點多址協議，使得眾多的ONU/ONT(Optical Network termination，光網路終端)共享OLT，眾多的使用者共享ONU來降低初建成本。目前，已有正式的APON產品，但品種有限，而且元器件的整合度還有待於進一步提高。

11.IM-DSL

IM-DSL的基本構想是建立多條xDSL鏈路，透過反向複用技術構成一條高速的物理鏈路，然後利用ATM的統計複用技術，使眾多的使用者能夠共享這條物理通道。顯然，IM-DSL傳輸距離限制在2公里以內，以解決目前寬頻DSL技術因傳輸距離有限而依賴寬頻接入技術與廣泛實現FTTB、FTTC 和FTTZ還是有相當難度之間的矛盾。IM-DSL技術充分利用現有的電話線，工程小，容量的可擴充套件性好，投資少，但目前缺少工業標準，同時受到來自 HFC和光纖進一步向使用者延伸的壓力。目前，還很難見到這種技術的成熟正式產品。
小結
寬頻接入技術的研究和開發將會隨著資料和多媒體業務的發展，網路的寬頻化、光纖化變得越來越明顯，進而也就成為目前通訊領域的一個熱點。從目前的發展看來，三種不同體系的寬頻接入技術：xDSL(特別是ADSL)、Cable Modem與HFC、Ethernet會在近幾年內三分天下，而作為寬頻接入技術的APON和SDH也會在相應的領域內得到發展。