
Internet接⼊⽅式
(转载)
接⼊⽹可以⼤概分成两类:拨号上⽹(包括ASDL)与专线上⽹
在接⼊⽹中,⽬前可供选择的接⼊⽅式主要有PSTN、ISDN、DDN、LAN、ADSL、VDSL、Cable-Modem、PON和LMDS9种,它们各有各的优缺点。
PSTN拨号: 使⽤最⼴泛
PSTN(Published Switched Telephone Network,公⽤电话交换⽹)技术是利⽤PSTN通过调制解调器拨号实现⽤户接⼊的⽅式。这种接⼊⽅式是⼤家⾮常熟悉的⼀种接⼊⽅式,⽬前最⾼的速率为56kbps,已经达到仙农定理确定的信道容量极限,这种速率远远不能够满⾜宽带多媒体信息的传输需求; 但由于电话⽹⾮常普及,⽤户终端设备Modem很便宜,⼤约在100~500元之间,⽽且不⽤申请就可开户,只要家⾥有电脑,把电话线接⼊Modem就可以直接上⽹。因此,PSTN拨号接⼊⽅式⽐较经济,⾄今仍是⽹络接⼊的主要⼿段。
PSTN接⼊⽅式如图2所⽰。随着宽带的发展和普及,这种接⼊⽅式将被淘汰。
ISDN拨号:通话上⽹两不误
ISDN(Integrated Service Digital Network,综合业务数字⽹)接⼊技术俗称“⼀线通”,它采⽤数字传输和数字交换技术,将电话、传真、数据、图像等多种业务综合在⼀个统⼀的数字⽹络中进⾏传输和处理。⽤户利⽤⼀条ISDN⽤户线路,可以在上⽹的同时拨打电话、收发传真,就像两条电话线⼀样。ISDN基本速率接⼝有两条64kbps的信息通路和⼀条16kbps的信令通路,简称2B+D,当有电话拨⼊时,它会⾃动释放⼀个B信道来进⾏电话接听。
就像普通拨号上⽹要使⽤Modem⼀样,⽤户使⽤ISDN也需要专⽤的终端设备,主要由⽹络终端NT1和ISDN适配器组成。⽹络终端NT1好像有线电视上的⽤户接⼊盒⼀样必不可少,它为ISDN适配器提供接⼝和接⼊⽅式。ISDN适配器和Modem⼀样⼜分为内置和外置两类,内置的⼀般称为 ISDN内置卡或ISDN适配卡;外置的ISDN适配器则称之为TA。ISDN内置卡价格在300~400元左右,⽽TA则在1000元左右。
ISDN接⼊技术⽰意如图3所⽰。⽤户采⽤ISDN拨号⽅式接⼊需要申请开户,初装费根据地区不同⽽会不同,⼀般开销在⼏百⾄1000元不等。 ISDN的极限带宽为
128kbps,各种测试数据表明,双线上⽹速度并不能翻番,从发展趋势来看,窄带ISDN也不能满⾜⾼质量的VOD等宽带应⽤。
DDN专线: ⾯向集团企业
DDN是英⽂Digital Data Network的缩写,这是随着数据通信业务发展⽽迅速发展起来的⼀种新型⽹络。DDN的主⼲⽹传输媒介有光纤、数字微波、卫星信道等,⽤户端多使⽤普通电缆和双绞线。DDN将数字通信技术、计算机技术、光纤通信技术以及数字交叉连接技术有机地结合在⼀起,提供了⾼速度、⾼质量的通信环境,可以向⽤户提供点对点、点对多点透明传输的数据专线出租电路,为⽤户传输数据、图像、声⾳等信息。DDN的通信速率可根据⽤户需要在N×64kbps(N=1~32)之间进⾏选择,当然速度越快租⽤费⽤也越⾼。
⽤户租⽤DDN业务需要申请开户。DDN的收费⼀般可以采⽤包⽉制和计流量制,这与⼀般⽤户拨号上⽹的按时计费⽅式不同。DDN的租⽤费较贵,普通个⼈⽤户负担不起,DDN主要⾯向集团公司等需要综合运⽤的单位。DDN按照不同的速率带宽收费也不同,例如在中国电信申请⼀条 128kbps的区内DDN专线,⽉租费⼤约为1000元。因此它不适合社区住户的接⼊,只对社区商业⽤户有吸引⼒。
ADSL: 个⼈宽带流⾏风
ADSL(Asymmetrical Digital Subscriber Line,⾮对称数字⽤户环路)是⼀种能够通过普通电话线提供宽带数据业务的技术,也是⽬前极具发展前景的⼀种接⼊技术。ADSL素有“⽹络快车”之美誉,因其下⾏速率⾼、频带宽、性能优、安装⽅便、不需交纳电话费等特点⽽深受⼴⼤⽤户喜爱,成为继Modem、ISDN之后的⼜⼀种全新的⾼效接⼊⽅式。
ADSL接⼊技术⽰意如图4所⽰。ADSL⽅案的最⼤特点是不需要改造信号传输线路,完全可以利⽤普通铜质电话线作为传输介质,配上专⽤的Modem即可实现数据⾼速传输。ADSL⽀持上⾏速率640kbps~1Mbps,下⾏速率1Mbps~8Mbps,其有效的传输距离在3~5公⾥范围以内。在ADSL接⼊⽅案中,每个⽤户都有单独的⼀条线路与ADSL局端相连,它的结构可以看作是星形结构,数据传输带宽是由每⼀个⽤户独享的。
VDSL: 更⾼速的宽带接⼊
VDSL⽐ADSL还要快。使⽤VDSL,短距离内的最⼤下传速率可达55Mbps,上传速率可达2.3Mbps(将来可达19.2Mbps,甚⾄更⾼)。VDSL使⽤的介质是⼀对铜线,有效传输距离可超过1000⽶。但VDSL技术仍处于发展初期,长距离应⽤仍需测试,端点设备的普及也需要时间。
⽬前有⼀种基于以太⽹⽅式的VDSL,接⼊技术使⽤QAM调制⽅式,它的传输介质也是⼀对铜线,在1.5公⾥的范围之内能够达到双向对称的 10Mbps传输,即达到以太⽹的速率。如果这种技术⽤于宽带运营商社区的接⼊,可以⼤⼤降低成本。基于以太⽹的VDSL接⼊⽅式⽰意图见图5,⽅案是在机房端增加VDSL交换机,在⽤户端放置⽤户端CPE,⼆者之间通过室外五类线连接,每栋楼只放置⼀个CPE,⽽室内部分采⽤如图6所⽰的综合布线⽅案。这样做的原因是: 近两年宽带建设牵引的社区⽤户上⽹率较低,⼀般在5%~10%左右,为了节省接⼊设备和提⾼端⼝利⽤率,故采⽤此⽅案。
我们分别测算过采⽤VDSL技术与LAN技术的社区建设成本,发现对于⼀个 1000户的社区⽽⾔,如果上⽹率为8%,采⽤VDSL⽅案要⽐LAN⽅案节省5万元左右投资。虽然表⾯上看VDSL⽅案增加了VDSL⽤户端和局端设备,但它⽐LAN⽅案省去了光电模块,并⽤室外双绞线替代光缆,从⽽减少了建设成本。
Cable-modem: ⽤于有线⽹络
Cable-Modem(线缆调制解调器)是近两年开始试⽤的⼀种超⾼速Modem,它利⽤现成的有线电视(CATV)⽹进⾏数据传输,已是⽐较成熟的⼀种技术。随着有线电视⽹的发展壮⼤和⼈们⽣活质量的不断提⾼,通过Cable Modem利⽤有线电视⽹访问Internet已成为越来越受业界关注的⼀种⾼速接⼊⽅式。
由于有线电视⽹采⽤的是模拟传输协议,因此⽹络需要⽤⼀个Modem来协助完成数字数据的转化。Cable-Modem与以往的Modem在原理上都是将数据进⾏调制后在Cable(电缆)的⼀个频率范围内传输,接收时进⾏解调,传输机理与普通Modem相同,不同之处在于它是通过有线电视CATV的某个传输频带进⾏调制解调的。
Cable Modem连接⽅式可分为两种:即对称速率型和⾮对称速率型。前者的Data Upload(数据上传)速率和Data Download(数据下载)速率相同,都在500kbps~2Mbps 之间;后者的数据上传速率在500
kbps~10Mbps之间,数据下载速率为 2Mbps~40Mbps。
采⽤Cable-Modem上⽹的缺点是由于Cable Modem模式采⽤的是相对落后的总线型⽹络结构,这就意味着⽹络⽤户共同分享有限带宽; 另外,购买Cable-Modem和初装费也都不算很便宜,这些都阻碍了Cable-Modem接⼊⽅式在国内的普及。但是,它的市场潜⼒是很⼤的,毕竟中国CATV⽹已成为世界第⼀⼤有线电视⽹,其⽤户已达到8000多万。
另外,Cable-Modem技术主要是在⼴电部门原有线电视线路上进⾏改造时采⽤,此种⽅案与新兴宽带运营商的社区建设进⾏成本⽐较没有意义。
⽆源光⽹络接⼊: 光纤⼊户
PON(⽆源光⽹络)技术是⼀种点对多点的光纤传输和接⼊技术,下⾏采⽤⼴播⽅式,上⾏采⽤时分多址⽅式,可以灵活地组成树形、星形、总线形等拓扑结构,在光分⽀点不需要节点设备,只需要安装⼀个简单的光分⽀器即可,具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性⾼、建⽹速度快、综合建⽹成本低等优点。
PON包括ATM-PON(APON,即基于ATM的⽆源光⽹络)和Ethernet-PON(EPON,即基于以太⽹的⽆源光⽹络)两种。APON技术发展得⽐较早,它还具有综合业务接⼊、QoS服务质量保证等独有
的特点,ITU-T的G.983建议规范了ATM-PON的⽹络结构、基本组成和物理层接⼝,我国信息产业部也已制定了完善的APON技术标准。
PON接⼊设备主要由OLT、ONT、ONU组成,由⽆源光分路器件将OLT的光信号分到树形⽹络的各个ONU。⼀个OLT可接32个ONT或ONU,⼀个ONT可接8个⽤户,⽽ONU可接32个⽤户,因此,⼀个OLT最⼤可负载1024个⽤户。PON技术的传输介质采⽤单芯光纤,局端到⽤户端最⼤距离为20公⾥,接⼊系统总的传输容量为上⾏和下⾏各155Mbps,每个⽤户使⽤的带宽可以从64kbps到155Mbps灵活划分,⼀个OLT上所接的⽤户共享155Mbps带宽。例如富⼠通EPON产品OLT设备有 A550,ONT设备有A501、A550最⼤有12个PON⼝,每个PON中下⾏⾄每个A501是100M带宽; ⽽每个PON⼝上所接的A501上⾏带宽是共享的。PON接⼊技术见图7所⽰。
我们分别测算过采⽤EPON技术与LAN技术的社区成本投⼊,发现对于⼀个1000户的社区,如果上⽹率为8%,采⽤EPON⽅案相⽐LAN⽅案(室内布线进⾏了优化)在成本上没有优势,但在以后的维护上会节省维护费⽤。⽽室内布线采⽤优化和没有采⽤优化的两种LAN⽅案在建设成本上差距较⼤。出现这种差距的原因是: 优化⽅案节省了室内布线的材料,相对施⼯费也降低了,另外,由于采⽤集中管理⽅式,交换机的端⼝利⽤率⼤⼤增加,从⽽减少了楼道交换机的数量,相应也就降低了在设备上的投资。
LMDS接⼊: ⽆线通信
这是⽬前可⽤于社区宽带接⼊的⼀种⽆线接⼊技术,它的⽰意图见图8。
在该接⼊⽅式中,⼀个基站可以覆盖直径20公⾥的区域,每个基站可以负载2.4万⽤户,每个终端⽤户的带宽可达到25Mbps。但是,它的带宽总容量为 600Mbps,每基站下的⽤户共享带宽,因此⼀个基站如果负载⽤户较多,那么每个⽤户所分到带宽就很⼩了。故这种技术对于社区⽤户的接⼊是不合适的,但它的⽤户端设备可以捆绑在⼀起,可⽤于宽带运营商的城域⽹互联。其具体做法是: 在汇聚点机房建⼀个基站,⽽汇聚机房周边的社区机房可作为基站的⽤户端,社区机房如果捆绑四个⽤户端,汇聚机房与社区机房的带宽就可以达到 100Mbps。
采⽤这种⽅案的好处是可以使已建好的宽带社区迅速开通运营,缩短建设周期。但是⽬前采⽤这种技术的产品在中国还没有形成商品市场,⽆法进⾏成本评估。LAN:技术成熟成本低
LAN⽅式接⼊是利⽤以太⽹技术,采⽤光缆+双绞线的⽅式对社区进⾏综合布线。具体实施⽅案是: 从社区机房敷设光缆⾄住户单元楼,楼内布线采⽤五类双绞线敷设⾄⽤户家⾥,双绞线总长度⼀般不超过100⽶,⽤户家⾥的电脑通过五类跳线接⼊墙上的五类模块就可以实现上⽹。社区机房的出⼝是通过光缆或其他介质接⼊城域⽹。LAN⽅式接⼊⽰意图见图9所⽰。
采⽤LAN⽅式接⼊可以充分利⽤⼩区局域⽹的资源优势,为居民提供10M以上的共享带宽,这⽐现在拨号上⽹速度快180多倍,并可根据⽤户的需求升级到100M以上。
以太⽹技术成熟、成本低、结构简单、稳定性、可扩充性好; 便于⽹络升级,同时可实现实时监控、智能化物业管理、⼩区/⼤楼/家庭保安、家庭⾃动化(如远程遥控家电、可视门铃等)、远程抄表等,可提供智能化、信息化的办公与家居环境,满⾜不同层次的⼈们对信息化的需求。根据统计,社区采⽤以太⽹⽅式接⼊,每户的线路成本可以控制在200~300元之间;⽽对于⽤户来说,开户费为500元,每⽉的上⽹费则在100~150元,这⽐其他的⼊⽹⽅式要经济许多。
宽带接⼊技术
⽬前,较为流⾏的宽带技术主要是DSL、光缆、卫星和陆基⽆线技术。这四种技术各有优劣。在DSL技术中,不对称DSL(ADSL)⽬前世界很多地⽅都有采⽤,这种宽带技术在现有的电话线路上使⽤新的数据压缩⽅式,这是该技术的主要优势所在。光缆的优势在于它巨⼤的可载信息量,10Mbps的速度意味着下载和上传数据⾮常轻。卫星系统可以把信号覆盖全球,但这是⼀个单向系统,也就是说只能下载。为了把数据传回去,⽤户必须使⽤电话或者有线调制解调器。⽆线技术是⼀些分析家认为的对于家庭和办公室⽽⾔最实⽤的技术。不需要任何连接,你就可以在任何时间任何地点⽤你的⼿提电脑享受11Mbps的速度。
⼀ .宽带主⼲⽹技术
1. 以太⽹
千兆以太⽹技术最⾼传输速率为1Gbps,与以太⽹技术、快速以太⽹技术向下兼容。这样,在传输距离上已不再受传输介质的限制,可以满⾜城域⽹的需求。⽽且,因为世界上80%的⽹络节点均为以太⽹形式,所以光以太⽹和现有⽹络形式有最好的兼容性。以太⽹具有设备便宜,组⽹成本低,便于运维的特点。⽬前,千兆以太⽹已经发展成为主流⽹络技术。⼤到成千上万⼈的⼤型企业,⼩到⼏⼗⼈的中⼩型企业,在建设企业局域⽹时都会把千兆以太⽹技术作为⾸选的⾼速⽹络技术。千兆以太⽹技术甚⾄正在取代ATM(异步传输模式)技术,成为城域⽹建设的主⼒军。
2. IP over ATM
IETF于1990年开始定义IP over ATM, ATM(异步转移模式)论坛也着⼿开始在ATM上运⾏不同的第⼆层和第三层协议,特别是在LAN⽅⾯。IP over ATM融合了IP和ATM的技术特点,基本原理为:将IP数据包在ATM层全部封装为ATM信元,以ATM信元形式在信道中传输。当⽹络中的交换机接收到⼀个IP数据包时,它⾸先根据数据包的IP地址通过某种机制进⾏路由地址处理,按路由转发。然后按已计算的路由在ATM⽹上建⽴虚电路(VC)。以后的IP数据包将在此虚电路上以直通⽅式传输。该⽅法采⽤信元传输和交换技术,减少处理时延,保障服务质量,使其端⼝可以⽀持从E1(2Mbps)到 STM-1(155Mbps)、STM-4(622Mbps)、STM-16(2.4Gbps)的传输速率。ATM技术本⾝能提供服务质量保证,因此可利⽤此特点提⾼IP业务的服务质量。并且具有良好的流量控制均衡能⼒以及故障恢复能⼒,⽹络可靠性⾼。
3.IP over SDH
由于SDH(同步数字体系)环提供路由器之间的点对点连接,因此IP包必须映射到点对点的链路上,最常⽤的技术是采⽤IETF的点对点协议(PPP)封装。IP over SDH也被称为 Packet over SDH(POS)技术, IP over SDH技术使⽤链路及PPP协议对IP(⽹络之间互连的协议)数据包进⾏封装,把IP分组根据RFC1662规范简单地插⼊到PPP帧中的信息段中,然后再由SDH通道层的业务适配器把封装后的IP数据包映射到SDH的同步净荷中,再经过SDH传输层和段层,把净荷装⼊⼀个SDH帧中,最后到达光层,在光纤中传输,也就是将IP包直接封装到SDH帧中,以提⾼传输的效率。采⽤⾼速光纤传输,以点对点⽅式可提供从STM1到STM64甚⾄更⾼的传输速率。
这种技术的最⼤优点是充分利⽤光纤的带宽资源,极⼤地提⾼了传输速率,不仅可以与现有通信⽹络兼容,还可以⽀持未来的宽带业务⽹及⽹络升级,并具有可推⼴性、⾼度⽣存性等优势。
⼆ .宽带接⼊技术
1.⾮对称数字⽤户环路(ADSL)
ADSL属于铜线接⼊技术,是以铜电话线为传输介质的点对点传输技术。它是⼀种⾮对称的数字⽤户环路,即⽤户线的上⾏速率和下⾏速率不同,根据⽤户使⽤各种多媒体业务的特点,上⾏速率较低,
下⾏速率则⽐较⾼,特别适合传输多媒体信息业务。ADSL技术为家庭和⼩型业务提供了增强带宽的标准⽅式,国际电信联盟公布的G.Lite或ADSL Lite标准规定的下⾏带宽为1.5Mbs,上⾏带宽为384Kbps,前者⼤约是现有拨号模拟调制解调器的50倍,为此实际上与⽹络建⽴了两个连接,它们分别⽤于电话和数据业务,并可同时打开和连续使⽤。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,ADSL接⼊技术将会是终端⽤户最主要的宽带接⼊⽅式。缺点是传输距离⾮常有限,对线路质量要求较⾼,当线路质量不⾼时,推⼴使⽤有困难。
2. ⾼速数字⽤户环路(VDSL)
简单地说,VDSL就是ADSL的快速版本。使⽤VDSL,短距离内的最⼤下传速率可达55Mbps,上传速率可达19.2Mbps,甚⾄更⾼。VDSL提供了更⾼的带宽,满⾜更多的业务需求,它除了⽀持与ADSL相同的应⽤外,还⽀持包括⾼保真⾳乐、⾼清晰度的电视,多通道视频业务、MPEG-2图象等,是真正的全业务接⼊(FSAN)⼿段。它的特点是传输速率快,有效距离短,速率可变⾃适应,并可以按照要求配制成对称和⾮对称两种传输模式。
3. Cabel Modem
Cabel Modem(电缆调制解调器)其本⾝不单纯是调制解调器,它集MODEM、调谐器、加/解密设备、桥接器、⽹络接⼝卡、SNMP代理和以太⽹集线器的功能于⼀⾝。它⽆须拨号上⽹,不占⽤电话
线,可永久连接。⽬前Cabel Modem还技术是有线电视进⼊Internet(互联⽹)接⼊市场的唯⼀法宝。⾃从1993年12⽉,美国时代华纳公司在佛罗⾥达州奥兰多市的有线电视⽹上进⾏模拟和数字电视、数据的双向传输试验获得成功后,Cable技术就已经成为最被看好的接⼊技术
4.以太⽹接⼊技术
原本主要应⽤于计算机⽹络的以太⽹技术,由于技术上的发展,使得以太⽹的传输距离⼤为扩展,完全可以满⾜接⼊⽹和城域⽹数据通信的需求。由于具有性能价格⽐好、可扩展、易安装的特点,这⼀技术正在成为为企事业⽤户提供⾼速接⼊的主要⼿段,⽬前全球企事业⽤户80%以上都采⽤以太⽹接⼊。
5.⽆线接⼊技术
⽆线接⼊技术分为固定⽆线接⼊、移动⽆线接⼊和蜂窝移动三⼤系列。
5.1固定⽆线接⼊
(1)本地多点分配业务(LMDS)
本地多点分配业务(LMDS)其最⼤的特点在于宽带特性,可⽤频谱往往达1GHz以上。在不同国家或
地区,电信管理部门分配给LMDS的具体⼯作频段及频带宽度有所不同,其中⼤部分国家将27.5GHz~29.5GHz定为LMDS频段。我国则采⽤26GHz及38GHz。
由于该技术利⽤⾼容量点对多点毫⽶波进⾏传输,它⼏乎可以提供任何种类的业务,如话⾳、数据及视频图像等,能够实现从64Kbps到2Mbps,甚⾄⾼达155Mbps的⽤户接⼊速率,并具有很⾼的可靠性,被认为是⼀种“⽆线光纤”技术。LMDS系统通常由四个部分组成:基础⾻⼲⽹络、基站、⽤户端设备以及⽹管系统。由于LMDS直接⽀持⽆线ATM协议,可以使链路效率得到提⾼。缺点是覆盖范围⼩,覆盖30平⽅英⾥。
(2)多波段多点分发服务(MMDS)
多波段多点分发服务(MMDS)不需要本地电信或有线⼴播公司的⼲涉就能够通过⽤户安装在屋顶上的天线为每位⽤户提供服务。MMDS最初⽤于单向传输的影像⼴播服务,包括城市与城市之间的⽆线⽹络系统。现在则可以采⽤双向的数据业务传输,允许更加灵活地使⽤MMDS频谱。
(3)⾃由空间光通信(FSO)
⾃由空间光通信(FSO)使⽤光脉冲调制信号,按照FSO联盟的规定可以采⽤两个红外线波长:长波长1550nm和短波长800nm。以提供100、155和622Mbps的数据速率。激光⽆线通信与以往的利⽤电磁
波(radio)的⽆线通信相⽐,具有容量⼤、发射装置和功率⼩、不⽤政府特许证、对⼈体⽆影响等优点。但容易受到天⽓和障碍物的影响,⼀般⽤于近距离室内通信,如各种遥控信号的传递、微机间和⼿机间的数据通信等。
5.2.移动⽆线接⼊
(1)宽带⽆线局域⽹络(WLAN)
⽆线局域⽹络是便携式移动通信的产物,终端多为便携式微机。其构成包括⽆线⽹卡、⽆线接⼊点(AP)和⽆线路由器等。⽬前最流⾏的是IEEE802.11系列标准,它们主要⽤于解决办公室、校园、机场、车站及购物中⼼等处⽤户终端的⽆线接⼊。在802.11的基础上,IEEE相继推出了802.11b和802.11a两个标准。三者之间技术上的主要差别在于MAC⼦层和物理层。802.11b使⽤动态速率漂移,可因环境变化,在11 Mbps、5.5 Mbps、2 Mbps、1 Mbps之间切换,且在2Mbps、1Mbps速率时与802.11兼容。802.11a⼯作在5GHz频段,物理层速率可达54Mbps,传输层可达25Mbps。可提供25Mbps的⽆线ATM接⼝和10Mbps的以太⽹⽆线帧结构接⼝,以及TDD/TDMA的空中接⼝。
(2)蓝⽛技术
蓝⽛是⼀种短距离⽆线连接技术,⽤于提供⼀个低成本的短距离⽆线连接解决⽅案。家庭信息⽹络由
于距离短,可以利⽤蓝⽛技术。蓝⽛采⽤2.4GHz的ISM(⼯业、科研和医疗)频段,不受各国频率分配不统⼀的影响;采⽤FM调制⽅式,降低了设备成本;采⽤快速跳频、正向纠错(FEC)和短分组技术,可减少同频⼲扰和随机噪声,使⽆线通信质量有所提⾼。蓝⽛的传输速率为1Mb/s,传输距离约10⽶,加⼤功率后可达100⽶。
(3)⽆线ATM
⽹络由于⽆线ATM⽹络采⽤的⽆线传输信道与ATM⾻⼲⽹所采⽤的光纤传输信道具有很⼤的差异,⼀些新的问题,如介质共享性、⼴播性、较长的传输延时、较⾼的信道误⽐特率以及信道衰落的影响等等,必须加以解决。因⽽⽆线ATM除了具有与ATM相同的ATM层、AAL层以及信令部分外,还要增加与⽆线通信有关的⽆线物理层(PHY)、介质访问控制层(MAC)、数据链路控制层(DLC),以及相应的⽆线控制功能,这样才能在⽆线⽹络中实现ATM服务。为⽀持对各种业务的服务质量控制,DLC协议常常针对不同的业务采⽤不同的差错控制⽅式;MAC协议则⼀般采⽤信道动态分配算法来⽀持业务速率的可变。
另外,⽆线ATM通信⽹要⽀持移动⽤户,因此⽹络应具有移动管理功能。当⽆线ATM通信⽹采⽤微蜂窝⼩区形式的⽹络结构时,越区切换控制就是移动管理的⼀项关键技术。⽆线ATM⽹和现有的移动通信系统(如GSM)相⽐具有⼀些不同的特点。例如,⽆线ATM⽹可⽀持多种类型的业务及多速率业务的
通信,越区切换时需保证各种业务的服务质量 (信元丢失率、延时等)不恶化;ATM信元字头没有序号字段,越区切换时可能出现信元次序混乱,造成信元丢失;现有的ATM⽹络采⽤固定VP/VC连接⽅式(即固定路由),⽽越区切换需更新原来的连接、重建路由。这就必须研究适⽤于⽆线ATM⽹络的切换控制⽅案。关于⽆线ATM的⽆线接⼝⽅⾯和移动管理⽅⾯的标准分别由ETSI和ATM论坛负责制定。依据这些标准,许多⽆线ATM系统被推出,如下表所⽰。移动⽆线宽带接⼊还包括欧洲ACTS项⽬中著名的AWACS、SAMBA及MEDLAN系统,其⼯作频段分别使⽤19GHz、40GHz、61GHz等,MEDIAN为室内慢速移动,AWACS及SAMBA可⽤于室外较⾼移动速度的情况,覆盖范围⼀般较⼩,为数⼗⽶⾄200⽶左右。它们的⽬标是实现155Mbps乃⾄速率更⾼的移动或半移动环境下⾼速优质多媒体个⼈通信服务。
5.3.蜂窝移动⽆线通信系统
蜂窝移动⽆线通信系统是当前移动通信的主⼒军,它采⽤蜂窝结构,频率可重复利⽤,实现了⼤区域覆盖;并⽀持漫游和越区切换,实现了⾼速移动环境下的不间断通信。从70年代起,它已经历了第⼀代(1G)、第⼆代(2G)并开始进⼊第三代(3G),未来向超3G过渡。
在1999年10⽉的ITU芬兰会议上,3G(即IMT-2000)的⽆线接⼝技术规范(如图4)获得通过,标志着第三代技术的格局最终确定。它分为CDMA和TDMA两⼤类共五种技术,其中主流技术为三种CD
MA技术:CDMA-DS(直接扩频)即欧洲和⽇本共同提出的WCDMA技术;CDMA-MC(多载波)即美国提出的cdma2000技术;CDMA-TDD(时分双⼯)包括我国提出的TD-SCDMA。这些标准的制定主要靠3GPP和3GPP2两个国际组织。
6.卫星接⼊
与地⾯通信系统相⽐,宽带卫星接⼊系统虽然有延时较长等缺点,但却具有⼀些地⾯⽹络⽆法⽐拟的优点,譬如:覆盖⾯⼴,具有极佳的⼴播性能;传输不受地理条件的限制,组⽹灵活;⽹络建设速度快,成本低;能够灵活⾼效地利⽤和扩展带宽;链路性能好,利于推⼴多元化的多媒体应⽤;技术成熟,标准稳定等等。作为地⾯⽹络的补充,宽带卫星接⼊系统对于地⾯⽹络不能到达的不发达地区来说是⼀种有效的通信⽅式。⽬前应⽤最⼴的卫星宽带接⼊系统是DirecPC系统,除此之外较为流⾏的卫星宽带接⼊系统还有IP over DVB及⽤于Internet⼲线传输的双向卫星系统IPSat和Comtier等。具体的卫星宽带接⼊的解决⽅案有三种,卫星与传统的Modem或专线相结合接⼊Internet;卫星与有线电视⽹相结合接⼊Internet;卫星与VSAT系统结合的双向传输⽹络。
三.宽带⽹络技术发展趋式
1.宽带⽹络主⼲技术发展趋式
光以太⽹技术是现有两⼤主流通信技术的融合和发展:以太⽹和光⽹络。它集中了以太⽹和光⽹络的优点,如以太⽹应⽤普遍、价格低廉、组⽹灵活、管理简单,光⽹络可靠性⾼、容量⼤。光以太⽹的⾼速率、⼤容量消除了存在于局域⽹和⼴域⽹之间的带宽瓶颈,将成为未来融合话⾳、数据和视频的单⼀⽹络结构。
光⽹络正在向智能化⽅向发展,如现在兴起的⾃动交换光⽹络技术ASON,假如未来的ASON节点设备(如⼤容量的OXC)可以实现全光域上的恢复保护(电信级),实现多波长动态分配和路由,灵活的波长上/下路,SDH体系和产品也会逐步向电信⽹络的边缘转移,演变为⼀种客户层信号或标准接⼝,⽹络形态将更为简单。
2.宽带⽹络接⼊技术发展趋式
2.1.⽆线接⼊
(1)⾼业务量
2010年,在3G系统中将⼴泛采⽤多媒体业务,上下⾏链路的话⾳和多媒体业务量之间的⽐率预计约为1∶2。到2010后,假若多媒体业务量年增长率为40%,那么它将是⽬前⽔平的23倍,多媒体和话⾳业务量的⽐率将是10∶1。为了适应业务量的⾼速增长,到2010年,频宽将增加160MHz。因此,对4G系统的研究包含提供频谱利⽤率和开发新的频段,以适应⽤户业务量的增长。
(2)⾼机动性
4G蜂窝系统将对移动⽤户提供⾄少2Mbps的数据率。尽管⾼数据率系统实现⾼机动性相当困难,但5.8GHz的智能传输系统实现这⼀要求是可能的。上述是专⽤于运输车辆的通信系统,但它将向通⽤系统发展,将在毫⽶波频段提供50~200Mbps的数据率。
(3)覆盖地域⼴和不同系统之间的⽆缝隙漫游
由于未来系统的⽬标数据率将⽐⽬前系统⾼两个数量级,蜂窝半径将缩⼩;但是,利⽤距地⾯⾼20公⾥的同温层平台(HAPS)可以实现⼴域覆盖。同时,对户内WLAN、户外宽带接⼊系统和ITS等其他系统的平滑切换,是未来系统的极其重要的功能。实现这种漫游功能的第⼀步是构造基于IP技术的⽹络,⽀持下⼀代Internet。
(4)低成本
鉴于到2010年,4G系统的每单位⾯积的容量将是3G蜂窝系统的10倍,⽽传输信息的成本将⼤幅度下降。
(5)⽆线QoS资源控制
⽆线系统使⽤有限的资源(频率和发射功率),⽽且易于受拥塞的影响,因此⽆线QoS资源控制对于保证服务质量、⽀持各种应⽤和不同类型的服务将发挥重要作⽤,同时也是扩⼤⽤户数量的重要保证。
2.2.光纤通信
随着IP技术的不断完善,⼤多数的运营商已经将IP技术作为数据⽹络的主要承载技术。由此也衍⽣出⼤量以以太⽹技术为基础的接⼊技术。同时由于以太技术的⾼速发展,使得ATM技术完全退出了局域⽹。因此把简单经济的以太技术与⽆源光⽹络(EPON)的传输结构结合起来的Ethernet over PON概念,⾃2000年开始引起技术界和⽹络运营商的⼴泛重视。在IEEE802.3 EFM(Ethernet for the First Mile)会议上,加速了EPON的标准化⼯作。但是EPON产品在严格意义上还没有标准,另外还存在诸如测距、同步等⼀些技术难点以及突发性光器件成本等问题。
EPON宽带光纤接⼊技术正成为主要的开发⽅向和应⽤重点。随着宽带应⽤越来越多,尤其是视频和端到端应⽤的兴起,⼈们对带宽的需求越来越强烈。在北美,每个⽤户的带宽需求在5年内将达到20~50Mb/s,⽽在10年内将达到70Mb/s。在如此⾼的带宽需求下,传统的技术将⽆法胜任,⽽PON技术却可以⼤显⾝⼿。
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