宽带终端接入技术

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前言
随着互联网的迅猛发展，人们对远程教学、远程医疗、视频会议等多媒体应用的需求大幅度增加，电子商务更是网络应用的典型热点。同时，人们对网络带宽及速率也提出了更高的要求，促使网络由低速向高速、由共享到交换、由窄带向宽带方面迅速发展。目前对于主干网来讲，各种宽带组网技术日臻成熟和完善，可以说网络的主干已经为承载各种宽带业务作好了准备。但是位于通信网络与用户之间的接入网发展相对滞后，接入网技术成为制约通信发展的瓶颈。
为了适应新的形式和需要，出现了多种宽带终端接入技术。包括铜线接入技术、光纤接入技术、混合光纤同轴（HFC）接入技术等多种有线接入技术以及无线接入技术等。
1、xDSL技术
DSL代表DigitalSubscriberLine（数字用户线），是一种在现有铜双绞线（电话线）上进行高速数据传输的技术，xDSL代表各种DSL技术，如ADSL、IDSL、HDSL、VDSL等。xDSL具有一些共同的特点：
①采用现有的大量电话铜线资源
②提供更高带宽的接入业务
③采用工业标准以确保互通性
④采用特殊的数字信号处理技术，能有效提高接入质量
⑤提供比拨号Modem接入快得多的链路建立时间
根据上传与下传速率的不同，我们又将xDSL分为不同的形式
1）非对称数字用户环路（ADSL）技术
用户线的上行速率和下行速率不同，一般上行速率较低，下行速率则比较高。在信号调制数字相位均衡、回波抑制等方面采用先进的动态控制技术，采用正交调幅（QAM）、无线载波幅度相位调制（CAP）、离散多音频调制（DMT）等调制技术，将原始信息调制到多个载波上，再进行传输。传输距离一般为3Km--5Km。有关ADSL的标准有DMT（离散多音）和G.Lite（ADSL简化版）。DMT标准上行速率640K，下行速率8M，要求用话音分离器；G.Lite标准上行速率为512K，下行速率1.5M，无须用话音分离器。
ADSL除可提供电话业务外，还能提供多种宽带业务。在未来几年内，将会是终端用户最主要的宽带接入方式。
2）超高比特率数字用户线（VDSL）技术
VDSL和ADSL技术相似，也是一种非对称的数字环路技术，采用频分复用方式，将POTS、ISDN、VDSL的上、下行信号放在不同的频段传播，采用CAP、DMT、DWMT等编码方式，在一对普通电话双胶线上提供的速率为上行1.6—2.3M，下行12.96—55.2M，传输速率高，但传输距离短，一般为0.3-1.5km，特别适合于光纤接入网中与用户相连的“最后一公里”，并且要求光网络单元（ONU）尽量与用户接近，其系统配置图与ADSL类似，可同时传送多种宽带业务，其国际标准还正在制定。
3）高比特率数字用户线（HDSL）技术
HDSL是一种对称环路技术，采用的编码类型为2B1Q码或CAP码，可以利用现有电话线缆的用户线中两对或三对双胶线来提供全双工的T1/E1信号传输，对于普通0.4—0.6mm线径的用户线路来讲传输距离可达3—6km，若线径更粗些，传输距离可接近10km。HDSL广泛应用于移动通信基站中继、无线寻呼中继、视频会议、远端用户线单元（RLU）中继等业务，传输速率是2M左右。该技术目前还没有统一的国际标准。
对称数字环路技术还有LSDL、IDSL等，与HDSL基本相似，这里不再一一详述。
XDSL技术当前已成为宽带接入网中非常活跃、热门的技术，在光纤到户未实现之前，将是主要的宽带接入方式之一。
2、混合光纤同轴网技术
混合光纤同轴（HFC）网是宽带接入技术中最先成熟和进入市场的，巨大的带宽和相对经济性使其对有线电视公司和新成立电信公司很具吸引力。HFC网络由光纤和同轴电缆组成，采用树型结构，通过分支器连接到用户。光分配节点到头端为星型拓扑结构，采用AN—SCM光波技术通过光缆传输信号，所有连接到光节点的用户共享一条光纤线路，在5—50M频段通过QPSK技术提供上行非广播数据通信业务，在50—550MHz频段采用VSB技术提供普通广播电视业务，在55--750MHz频段采用QAM和TDMA技术提供下行数据通信业务。用户可以通过机顶盒连接到电视机，可以连接到电话机，也可以通过CableModem连接到计算机。若用户端采用CableModem，它通过分离的信道对下行和上行通信提供网络接入，CM主要由调制/解调器、调谐器、网桥/路由模块、网卡、部分Hub模块等组成，HFC在局端采用CMTS(CableModem终接系统，TS:Termination System)，中间用光纤及同轴电缆连接。
从长远看，HFC网计划提供的是全业务网（FSN），将来用户数从500户降到25户，实现光纤到路边。最终用户数可望降到一户，实现光纤到家，提供一条通向宽带通信的新途径。但回传信道的干扰仍需解决。目前有多种解决方案，其中较彻底的是小型光节点方案，用独立的光纤来传双向业务。小型光节点采用低成本激光器（约100元），很靠近用户，同轴网部分为无源网。回传信道则安排在高频端，彻底避免回传信道的干扰问题。第二种比较好的是采用同步码分多址（S-CDMA）技术。此时信号处理增益可达21.5dB，干扰大大减少，系统可工作在负信噪比条件，较好解决回传信道的噪声和干扰问题。HFC的最新发展趋势是与DWDM相结合，充分利用DWDM的降价趋势简化第二枢纽站，将路由器和服务器等移到前端，消除光-射频-光变换过程，简化了系统，进一步降低成本。
3、光纤接入技术
光纤接入网（OAN）指采用光纤传输技术的接入网，一般指本地交换机与用户之间采用光纤通信或部分采用光纤通信的系统。光纤接入网有以下特点：
①容量大：光纤能传输的带宽很宽，最高可达106GHz，而电缆最高只达800MHz
②损耗低：光纤的衰减系数比同轴的低几十倍
③防电磁能力强
④光纤成本逐步下降，而铜缆成本却逐步上升
光纤接入网一般由局端的光线路终端（OLT）、用户端的光网络单元（ONU）、以及光配线网（ODN）和光纤组成。
按照用户端的光网络单元ONU放置的位置不同，分为光纤到户（FTTH）、光线到路边（FTTC）、光线到大楼（FTTB）等几种类型。根据网络结构看，主要分为有源和无源两种。
有源光网络AON(ActiveOpticalNetwork)：指光配线网ODN含有有源器件（电子器件、电子电源）。无源光网络PON(PassiveOptical Network)指ODN不含有任何电子器件及电子电源，ODN全部由光分路器（分支器）等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。目前光纤接入几乎都采用无源光网络这种机构。
与AON相比，由于无源光节点损耗较大，因此传输距离较短。
APON技术，是一种基于ATM信元的TDM/TDMA技术，其标准遵循ITU-TG.983建议。目前的G.983建议草案规定ATM-PON中数字信号的标称比特率应该是8kHz的整倍数，标称线路速率有两种：可适用于FTTCab/C/B/H的对称155.52Mb/s与适用于FTTCab/C/B的非对称速率（下行622.08Mb/s，上行155.52Mb/s与适用于FTTCab/C/B的非对称速率（下行622.08Mb/s，上行155.52Mb/s）。双向传输方法主要有两种，第一种采用单纤波分复用方式，采用粗波分复用方式降低成本，即两个波长分别工作在1310nm区和1550nm区；第二种方法采用单向双纤空分复用，工作在1310nm区以便充分利用低成本的光源。与窄带PON不同之处在于不采用单纤双向时分压缩复用（TCM）方式，主要是考虑集成电路的速率和成本的限制因素所致。由于ATM在实现不同业务的复用以及使用不同带宽方面的灵活性，使APON成为一种结合ATM多业务多比特率支持能力和无源光网络透明宽带传送能力的比较理想的解决方案。
4、宽带固定无线接入
主要的宽带固定无线接入技术有三类，即已经投入使用的多路多点分配业（MMDS）和直播卫星系统（DBS）以及正在做现场试验的本地多点分配业务（LMDS）。前两者已为熟知，而LMDS则是刚刚兴起，近来才成为新兴宽带无线接入技术。
LMDS工作在毫米波波段，其工作频段为20－40GHz，目前一般用28GHz，带宽达1.3GHz，可为用户提供达155Mbps的接入速率，仅次于光纤，它采用分组交换技术，可以与骨干网无缝集成。
典型LMDS由类似蜂窝配置的多个枢纽发送机组成，每个发送机经点到多点无线链路与服务区的固定用户通信。单个蜂窝的覆盖区为二至五公里，覆盖区相互重叠。每一蜂窝的覆盖区又可划分为多个扇区，根据用户需要在该扇区提供特定业务。这种模块式结构使网络扩容灵活方便。
MMDS代表MultichannelMultipointDistributionService（多信道多点分配业务），它主要使用2－4GHz频带，MMDS与LMDS类似。
宽带固定无线接入技术代表了宽带接入技术一种新的不可忽视的发展趋势，它不仅敷设开通快，维护简单，而且改变了本地电信业务的传统观念，最适于新的本地网竞争者跟传统电信公司与有线电视公司展开有效竞争，也可以作为电信公司有线接入的重要补充而得到应有的发展。
结束语
当前，宽带接入网成为开展各种新业务必须尽快解决的瓶颈，鉴于目前的实际情况，数字用户线技术xDSL应成为电信部门现阶段最经济有效的宽带终端接入方式，随着政策的开放，以CATV网络为基础的HFC接入技术将成为现阶段有线电视部门参与数据业务经营的最佳宽带接入技术。而无线接入技术虽然本身还有许多尚待解决的问题，但以其特有的优点，将会作为有线接入方式的有效补充长久存在下去，甚至在特定的地区会超过有线接入。