宽带城域网中用户接入技术的比较与分析

李云李刚

摘要本文首先介绍了宽带城域网的层次结构，然后详细介绍了接入层的各种技术解决方案和应用，最后对各种接入技术进行了比较和分析，并提出了集成接入的使用要点. 均值作为系统解决方案的观点.

关键字宽带城域网非对称数字用户线系统以太网无源光网络码分多址

1宽带城域网的层次结构

根据城域网功能结构，宽带城域网可以分为核心层，边缘层和接入层. 在实际建设中，通常根据城市规模，用户群范围和业务量来确定网络结构，以决定其是两层结构（即骨干层，接入层）还是三层结构（即骨干）. 层，边缘层和访问层）.

核心层的主要功能是为边缘层网络提供高速数据交换和大容量业务调度. 其网络结构的设计基于网络中业务的流量和流向. 核心层交换技术主要有ip和ATM两种. 主流设备采用千兆或万亿线速路由器和大容量ATM交换设备来提供高速核心交换功能和快速路由功能. 核心层的传输技术主要包括光纤直连，SDH，DWDM等.

边缘层是核心层和访问层之间的桥梁. 其主要功能是改善网络覆盖范围，融合和融合用户服务，执行用户控制和管理以及终止PVC. 边缘层节点通常是大容量路由器，ATM交换机，LAN交换机和宽带访问服务器. 边缘层传输技术的实现方案主要有两种: 光纤直连方案或通过SDH的POS技术组网方案.

访问层的作用是将最终用户连接到宽带城域网，这是网络扩展给用户的“最后一英里”. 接入层使用各种接入技术和线路资源，实现对具有不同业务需求和不同地理分布的用户的覆盖. 为了快速有效地吸收用户，其设备应提供丰富的服务接口（宽带和窄带接入），具有多业务承载能力和QoS保证，并能够为用户节点实现一定的流量控制和其他策略管理功能.

2宽带城域网接入层技术

从传输媒体的角度看，宽带城域网的接入方式可以概括为有线和无线. 当前，宽带有线接入技术主要包括基于双绞线的非对称数字用户线系统（ADSL）技术，基于光纤和同轴电缆混合（HFC）网络的电缆调制解调器（Cable Modem）技术以及基于光纤的（或光传输）技术. ）宽带无线接入技术主要包括多信道微波分配系统（MMDS），本地多点分配服务（LMDS），卫星通信接入技术等.

2.1宽带有线接入技术

2.1.1基于双绞线电缆的ADSL技术

非对称数字用户线路系统（ADSL）是一种充分利用现有电话网络的双绞线资源来实现高速，高带宽数据访问的技术. 它采用FDM频分复用技术和DMT调制技术，在确保不影响正常电话使用的前提下，将原电话双绞线用于高速数据传输. ADSL可以为最终用户提供6Mbit / s的下行链路传输速率和640kbit / s的上行链路速率，这比传统的56kbit / s模拟调制解调器快100倍以上. 这也是ISDN（集成服务数据网络），传输速率为128kbit / s. ）无与伦比.

目前，全球有近7.5亿铜电话线用户. ADSL可以提供宽带服务，而无需更改现有的铜缆网络设施. 由于技术的成熟和产量的大幅提高，ADSL已经开始进入蓬勃发展的阶段. 通过ADSL的扩展而开发的VDSL和SHDSL等技术可以提供更高的传输速率和更丰富的终端接口，并且目前正在进行积极的试验和小规模的商业开发.

2.1.2基于HFC网络的电缆调制解调器技术

基于光纤和同轴电缆混合网络的电缆调制解调器技术是最早成熟的宽带有线接入技术. 它的巨大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产生了极大的吸引力. Cable Modem的前端设备CMTS采用10Base-T，100Base-T等接口，可以直接连接到本地服务器以享受本地服务，也可以通过交换集线器和路由器连接到Internet. 用户端设备CM通过10Base-T接口，与用户计算机连接. Cable Modem由调制解调器，调谐器，加密/解密模块，网桥，网络接口卡，以太网集线器等组成. 它不需要拨号Internet访问，不占用电话线，并且可以为提供全天候服务随时连接，可以为最终用户提供下行传输速率32Mbit / s和上行传输速率10Mbit / s.

2.1.3基于光纤（或光传输网络）的接入技术

光纤通信具有通信容量大，质量高，性能稳定，抗电磁干扰，保密性强的优点. 在干线通信中，光纤起着重要的作用. 在接入网中，光纤接入方式也将成为发展的重点. 当宽带城域网使用光纤作为传输介质时，接入技术也有很多选择. 目前，主流地位是: 以太网接入技术和无源光网络（PON）技术.

2.1.3.1以太网访问技术

传统的以太网技术不属于访问网络类别，而是属于用户房屋网络（CPN）. 但是，由于其低成本，广泛的应用支持等优点，以太网技术已迅速扩展到接入网领域，并逐渐成为企业针对企业用户的领先接入方法. 目前，全球超过80％的企业用户使用以太网访问.

根据我国大多数居民集中居住的特点，FTTx + LAN接入方式适用于住宅小区，高端住宅楼和商业建筑，即在社区或住宅中内置光纤. 建筑物，然后通过快速以太网连接到用户. 用户侧接入设备（例如宽带和窄带综合接入设备）一般位于住宅区或商业建筑中，可以为用户提供丰富的服务接口，以完成综合业务接入. 其上行接口也应多样化（ATM，IP），可以使用光纤或光传输网络连接到骨干/聚合层网络节点.

有以下特定的访问模式.

模式1: 使用光纤访问，请参见图1.

该模式的特点是: 使用裸光纤接入，可以根据用户需要确定收发速率. 业务发展方便，但消耗光纤资源，安全性差，维护困难. 适用于网络建设初期的高端用户访问.

模式2: 使用FE / E1或V. 已连接35 / E1转换器，如图2所示.

此模式的特点是: 可以使用SDH传输网络资源，节省光纤，可靠性高，需要协议转换，效率降低，带宽利用率低. 当带宽需求激增时，它将对SDH网络产生更大的影响. 适合普通用户.

模式3: 通过集成服务传输节点（MSTP）进行访问，请参见图3.

该模式的特点是: 可以使用SDH传输网络资源，节省光纤，可靠性高，无协议转换，带宽利用率提高. 现有的SDH网络需要修改. 它适合在业务热点密集的地区进行联网.

2.1.3.2无源光网络（PON）技术

无源光网络（PON）是光接入网络的一种形式. 它的特征是，光分布网络（ODN）由无源组件（例如光纤）和无源分光器（Splitter）组成. 有价值的有源电子设备.

典型的PON系统由光线路终端（OLT），光网络单元（ONU）和无源分光器（Splitter）组成. OLT位于中央机房，其主要功能是完成接入网中服务节点接口（SNI）和用户网络接口（UNI）之间相关信令协议的转换. ONU通常放置在网络接口单元附近，并具有光/电功能，例如转换，用户信息分接和多路复用以及向用户终端供电和信令转换. 它的信号处理方法是: 使用TDM点对多点广播模式进行下行传输，以及使用时分多址（TDMA）模式进行上行传输来解决多点对点信道带宽争用的问题. PON的拓扑见图4.

从运营商和服务提供商的角度来看，PON非常有吸引力.

*运营成本低，维护简单；

*光分路器可以灵活分配，多级分配，适应复杂的网络需求；

*可以提供高速带宽和灵活的带宽分配.

为了适应多媒体业务的发展，PON技术得到了不断的发展和完善. 当前用于宽带接入的PON技术主要包括: ATMPON（APON）和以太网PON（EPON）. 两者之间的主要区别是帧结构（包括帧结构格式，帧周期长度，打包方法等）. 无论是APON还是EPON系统，都有一套完整的带宽分配和业务保证系统，可以提供具有不同QoS要求的多业务和多速率接入，并可以适应用户的多样性和业务的不确定性需求. 发展. 因此，无源纯介质光纤分配网络可能是理想的长期解决方案.

3宽带无线接入网技术

光接入网是宽带接入发展的长期解决方案，但目前该方法仍存在工程成本高，施工速度慢的缺点，对于一些网络运营企业来说，还没有局域网. 资源. 在这种情况下，要进入并占领接入市场，宽带无线接入技术是更合适的切入点.

无线访问分为移动无线访问和固定无线访问. 在移动无线访问中，用户是移动的，通常只需要语音和窄带数据服务. 在固定无线访问中，用户基本上是固定的或在室内小范围内移动，通常需要全面的宽带服务.

3.1移动无线接入网技术

随着用户对移动通信的需求的增加和移动通信用户的快速发展，移动通信服务已成为通信运营商中最具竞争力的业务，无线移动通信技术已成为主流通信技术之一. 当前，更成熟和常用的无线移动通信技术包括GSM，GPRS，CDMA和各种无线本地电话技术.

其中，无线本地呼叫技术将以其简化的投资规模，出色的语音质量和高速数据传输，使新兴的通信运营商能够快速有效地切入市场. 无线本地呼叫系统的典型联网技术包括数字无绳技术和CDMA-WLL技术.

同时，随着3G技术的发展和成熟，3G技术将为移动终端提供144kbit / s至2Mbit / s的传输速率，从而为用户提供语音，数据和视频等多种服务. . 当前的3G技术标准主要包括WCDMA，cdma 2000和TD-SCDMA.

3.2固定无线访问网络技术

固定无线接入网技术主要包括3.5G无线接入系统，MMDS，LMDS，卫星通信接入技术； WLAN，fso等

3.2.1 3.5g无线访问系统

3.5G无线访问系统工作在3.5GHz附近，是带宽为30MHz×2的单点到多点无线系统. 大多数系统的单用户访问速率为1到2 2Mbit / s. 3.5G固定无线接入系统主要面向基站传输，中继传输，中小企业访问，楼宇无线和IP电话. 3.5G固定无线接入系统的信号衰减小于0.1dB / km，覆盖范围一般可达10km，属于准视距传输，对障碍物的影响较小.

3.2.2 MMD鞋进入技术

多频道微波分发系统（MMDS，多频道微波分发系统）最初旨在传输电视节目. 随着MMDS系统从模拟到数字的发展，数字MMDS不仅传输了电视节目，而且同时传输了高速数据，从而提供了数字业务服务. MMDS的工作频率为2.5〜2.7GHa，可以为用户提供数字业务服务，其数据流在50km范围内为500kbit / s〜1Mbit / s.

3.2.3 LMD访问技术

本地多点分发服务（LMDS，本地多点分发服务）的特点是其宽带特性. LMDS工作于24-38 GHz频带，可用频谱通常达到1 GHz以上. 由于该技术使用高容量的点对多点微波传输，因此它可以提供几乎任何类型的服务，支持双向语音，数据和视频图像服务，并可以实现用户从64kbit / s到2Mbit / s的访问. ，甚至高达155Mbit / s. 它具有很高的可靠性，被称为“无线光纤”技术.

3.2.4卫星通信接入技术

在我国复杂的地理条件下，使用卫星通信技术是一种有效的解决方案. 当前，现有网络利用卫星通信的VSAT技术充分发挥其非对称特性，即上行检索使用地面电话线或数据电路，而下行检索使用卫星通信高速传输，可用于提供ISP 2. 传输.

4宽带城域网接入层技术的比较与选择

用户需求多样化. 用户驻地网络使用的传输媒体不同，用户的带宽需求也不同，用户的业务流量模型也不同. 用一种访问技术不可能解决所有问题. 技术有其特点和适用领域. 因此，应根据最终用户的服务类型和线路资源情况选择最合适的接入方式.

在有线接入模式下，ADSL适用于分散的用户或不打算翻新现有双绞线布线计划的社区和建筑物中的用户； HFC主要适合家庭用户使用后的现有有线电视电缆的双向和扩频重建；光纤（或光传输网）接入技术主要适用于用户密集，业务量大的企事业单位，商业办公楼和智能社区. 在无线访问方法中，MMDS和LMDS系统在容量和传播距离方面各有优缺点. MMDS系统适用于用户分布分散，业务需求低的用户业务模型: LMDS系统适用于用户分布集中，业务需求大的用户业务模型. 卫星通信技术适合在复杂的地理条件下实现宽带IP多媒体广播. 如果用户分散且带宽需求较小，还可以选择WLAN和CDMA等访问模式.

应该指出，作为宽带城域网接入层的系统解决方案，使用一种技术来解决所有服务是不现实的. 因此，有时需要结合上述技术来提供集成的访问方式.

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