接入網
| 所謂接入網是指骨幹網絡到使用者終端之間的所有裝置。其長度一般為幾百米到幾公裡，因而被形象地稱為"最後一公裡"。由于骨幹網一般采用光纖結構，傳輸速度快，是以，接入網便成為了整個網絡系統的瓶頸。接入網的接入方式包括銅線（普通電話線）接入、光纖接入、光纖同軸電纜（有線電視電纜）混合接入、無線接入和以太網接入等幾種方式。 1. 光纖 網絡 的主流技術 1.1.光纖新技術 光纖制作技術現已基本成熟，現已大量生産，當今普遍采用的是零色散波長λ0=1.3μm 的單模光纖,而零色散波長λ0=1.55μm 的單模光纖已研制成功,并已進入實用階段,它在1.55μm波長的衰減很小,約0.22dB/km,是以更适合于長距離大容量,是長距離 骨幹網 的優選傳輸媒體。目前，為了适應幹線和 區域網路 的不同發展要求，已研制出非零散光纖、低色散斜率光纖、大有效面積光纖、無水峰光纖等新型光纖。而人們對超長波光纖的研究，其傳輸距離理論上可達到數千公裡，可以達到無中繼傳輸距離，但其仍處于一種理論探讨階段。 1.2.光纖 放大器 1550nm摻餌（Er）光纖放大器（EDFA），摻餌光纖放大器為數字、模拟以及相幹 光通信 的中繼器，可傳輸不同的碼率，并可以同時傳輸若幹波長的光信号。在光纖網絡更新中，由模拟信号轉換為數字信号、由低碼率改為高碼率，系統采用光波複用技術擴容時，都不必改變摻餌放大器的線路和裝置。摻餌放大器可作為光接收機的前置放大器，光發射機的後置放大器及光源器件的補償放大器。 1.3. 寬帶接入 針對不同環境下的商業使用者和居民使用者有多種寬帶接入的解決方案。接入系統主要完成三大功能：高速傳輸、複用/路由、網絡延伸。目前，接入系統的主流技術有， ADSL 技術其能在雙絞銅線上經濟地傳輸每秒幾兆比特的資訊，它即支援傳統的話音業務，又支援面向資料的網際網路接入，局端ADSL接入複用裝置将資料流量複用後，選路到分組網絡，将話音流量傳送給 PSTN 、ISDN或其它分組網絡。 Cable modem 能在光纖同軸混合網中提供高速 資料通信 ，它将 同軸電纜 傳輸帶寬劃分為上行通道和下行通道，因而能提供VOC線上娛樂、網際網路接入等業務，同時也能提供PSTN業務。固定 無線接入 系統在 智能天線 和接收機等方面采用了許多高新技術，是接入技術中的一種創新方式，也是目前接入技術中最不确定的一種方式，仍需在今後的實踐中進一步的探索。而 光接入 系統能提供足夠的帶寬，支援目前可預見的各種業務，但目前尚有技術和經濟等問題需進一步的在産品開發及技術上創新，以使其成為21世紀網絡接入系統的主流技術。 1.4.矽技術 光網絡 技術的創新進一步需要從石英光纖維到複合 半導體 裝置等一整套元件，其中包括 雷射 器、 傳感器 、及數據機等。為滿足這些廣泛的功能要求，針對低成本電子裝置發展起來的矽技術正在挺進光電學領域，目前，對光學的矽化處理正沿着兩條分别被稱為矽光實驗室（SIOB）及微電機械系統（MEMS）的道路不斷創新。 SIOB技術是在一個矽晶片上，無源器件與雷射器和傳感器可以內建在活字支撐架上，上面連接配接着各種各樣的元件，對于小型子產品，采用SIOB技術制造的光學內建電路有足夠的密度。SIOB技術已被應用于內建雷射器、光電傳感器、無源波分割器、 WDM 濾波器、無光光纖吸球狀透鏡附加體、旋轉鏡、光學轉向元件，以及電積金屬等。 MEMS是一種微小的堅固機械部件，其尺寸通常小于1毫米。MEMS具有驚人的豐富功能，并可于複雜晶片實作內建，目前MEMS技術仍處于研究階段，科學家試圖利用矽晶片本身制造出用于光學通信的帶有可移動部件的元件，該項技術有着廣闊的發展前景，此技術應用将使光網絡産生質的飛躍。 光網絡的發展與創新需要從石英纖維到複合半導體裝置等整套元件，而矽技術正在挺進光電學領域，并在這一領域不斷創新，現已形成“矽光電技術”這一交叉科學，為矽光電技術的發展奠定了理論基礎，現已發展成為推動光網絡快速發展動力。 矽技術自80年代中期以來，矽基片及其處理技術已趨于成熟，因矽具有人們渴望得到的許多實體特性，如其折射率穩定，并易于控制，在一個矽晶片上，無源器件與雷射器和傳感器可以內建在活字支撐架上，采用SioB 技術制造的光學內建電路已具有足夠的密度，對于單一晶片進行處理即可生産出大量晶片，多種功能已經內建在晶片上。SioB技術已被廣泛應用于內建雷射器、光電傳感器、無光光纖導分割器、WDM濾波器、無光光纖以及球狀透鏡附加體、旋轉鏡、光學轉向元件以及電積金屬等。 從90年代中期開始，內建光電技術就開始應用于通信網絡，如Dragone 路由器 ，一種在DWDM系統中合并和路由波長信道的光內建電路，現已從8信道發展為72信道，與此同時微電機系統（MEMS）是一種微小的堅固機械部件，微電機系統制造可以通過外延生長，其圖案形成和蝕刻處理等，內建電路制造技術在基片上完成，深信在21世紀微電機系統這一矽光電領域的創新技術，在不久的将來應用于下一代光網絡。 2. 接入網 所謂接入網是指交換局到使用者終端之間的所有機線裝置(接入網的實體位置),其中主幹系統為傳統的 電纜 和 光纜 ,一般長數公裡;配線系統也可能是電纜和光纜,其長度一般為幾百米；而引入線通常長幾米到幾十米。 ITU -T規定,接入網是指由業務接點接口(SNI)和相關使用者網絡接口(UNI)之間的一系列傳送實體(諸如線路設施和傳輸設施)所組成,為傳送資料業務提供所需傳送承受能力的實施系統,它可以經由Q3接口進行配置和管理。傳送實體提供必要的傳送承載能力,對使用者 信令 是透明的,不作處理。它可以被看做與業務和應用無關的傳送網,主要完成交叉連接配接、複用和傳輸功能,一般不含交換功能。 網絡接入方式的結構,統稱為網絡的接入技術,其發生在連接配接網絡與使用者的最後一段路程,網絡的接入部分是目前最有希望大幅提高網絡性能的環節。對本地環路網來說這是一個瓶頸，全球擁有上億條使用者接入線，因其功能有限阻礙着網絡使用者業務的發展，而與使用者線路另一端的高性能裝置形成了鮮明的反差。随着電子技術和光電技術的迅速發展，數字電子系統（從個人 計算機 到網絡 交換機 或路由器）以及資訊傳輸裝置性能都在快速穩步的增長，為解決這一環路瓶頸提供了廣闊的發展前景。由于在本地環路銅線上傳輸的仍然是模拟信号，人們仍然使用着狹窄的無線電頻道穿越擁擠的無線電頻譜。 目前如何大規模拓寬網絡接入的瓶頸為全球現有的7.5億條接入線提供超寬頻帶,已是目前網絡技術發展的焦點,瓶頸是相對的,一對金屬線可以提供支援雙向交談的足夠容量,但傳統的銅線所能提供的帶寬,對高性能的資料網絡和網際網路來說的确有些勉為其難,資料使用者不僅希望與對方交談,而希望通過 視訊會議系統 看到對方的虛拟影像,是以對傳統的接入技術(接入方式、接入 布線 )提出高性能的要求，以突破網絡接入環節的瓶頸。以增加網絡最後一段路程中的帶寬，在大範圍達到并滿足使用者在家庭或小型辦公室的通信要求的基本前提。 而局部環路的瓶頸是由今天提供的較低比特率造成的，事實上，除了本地環路的帶寬限制外，目前的資料網絡技術已足以保證提供運動圖像和其它高帶寬服務。 3.接入技術
從總的考慮,接入技術可以分為有線接入技術和無線接入技術兩大類,有線接入技術又可分為銅線接入技術和 光纖接入 技術兩類。 3.1銅線接入技術 銅線接入的着眼點主要是考慮如何利用目前通信網中約占總傳輸長度1/3的使用者線部分。目前的銅線接入技術主要有:高速數字使用者線(HDSL)技術、不對稱數字使用者線(ADSL )技術以及甚高比特率數字使用者環線(VDSL)技術等。 HDSL系統采用2B1Q線路碼型,利用回波抵消、自适應濾波、信号處理等多項技術解決了在一對普通使用者線上雙向傳輸1.168Mbps資訊,兩對使用者線上傳輸2.048Mbps資訊的能力。 HDSL的優點是充分利用現有電纜實作擴容,并可以解決少量使用者傳輸384kbps和2048 kbps 寬帶 信号的要求。其缺點是目前還不能傳輸2048kbps以上的資訊,傳輸距離限于6～10千米以内。 ADSL主要用來傳輸不對稱的互動性寬帶業務。和HDSL一樣,ADSL也是力圖提高普通使用者線的高頻傳輸能力。所謂“不對稱”指的是這類系統上行方向(從使用者終端向交換機的發送方向)與下行方向(從交換機向使用者終端的發送方向)的資訊速率不對稱。其上行方向可傳送64kbps～384kbps的數字信号;其下行方向可傳送1.5Mbps～6Mbps的圖像和寬帶圖文信号。 傳輸距離可達3千米～4千米。ADSL的主要用途是提供 視訊點播 ( VOD )業務。每個6 Mbps帶寬的ADSL可傳送2～3套 MPEG -Ⅱ或4套MPEG-I數字圖像信号。ADSL采用離散多頻傳輸編碼和無載波調幅、調相技術。從技術角度看,它解決了交換機到使用者傳輸不對稱的互動式寬帶業務的方法,在光纖接入網建成之前,如果需要發展家庭點播電視、家庭電視教育、遠端醫療等視像業務時,使用ADSL解決散居使用者的寬帶業務需要,隻需利用原有銅線的傳輸能力而不需要改造現有的使用者環路。但ADSL對寬帶業務來說隻能作為一種過度性方法。 VDSL是鑒于現有ADSL技術在提供圖像業務方面的寬帶十分有限以及經濟上的成本偏高的弱點而開發的。普通模拟電話線不需更動,圖像信号由端局的HDT圖像接口經饋線光纖送給遠端,速率可以為STM-4或更高,圖像業務既可以是由 ATM 信元所攜帶的MPEG-Ⅱ信号,又可以是純MPEG-Ⅱ資訊流。在遠端,VDSL的線路卡可以讀取信頭或分組頭并将所要的信元或分組拷貝給下行方向的目的地使用者 雙絞線 。遠端收發機子產品帶一個普通電話業務耦合器(實際為一個異頻雙工器又稱普通電話業務分路器)負責将各種信号耦合進現有雙絞線銅纜。 3.2光纖接入技術 光纖通信 具有通信容量大、品質高、性能穩定、防 電磁幹擾 、保密性強等優點。它在幹線通信方面已有廣泛展現。在接入網中,光纖接入也将成為發展重點。 目前有多種光纖接入方式,即: 3.2.1.FTTR光纖敷設到遠端接點; 3.2.2.FTTB光纖敷設到辦公大樓; 3.2.3.FTTC光纖敷設到路邊; 3.2.4.FTTZ光纖敷設到使用者小區; 3.2.5. FTTH 光纖敷設到每個家庭。 這些光纖接入方式主要以主幹系統和配線系統的交界點——光網絡單元(ONU)的位置來劃分。這裡的ONU相當于目前使用者線中的交接箱。從技術角度來看,FTTR、FTTB、FTTC 、FTTZ基本接近,沒有實質性差別。從營運角度看,目前業務量最大、使用者需求最迫切的是FTTB。目前,FTTH還是成本較高,多數使用者難于接受。 3.3光纖同軸電纜混合接入(HFC) HFC網是以 有線電視 ( CATV )發展起來的。它可以提供CATV業務以及話音、資料和其他互動型業務。HFC網是一種以模拟頻分複用技術為基礎,綜合應用模拟和數字傳輸技術、光纖和同軸電纜技術、 射頻技術 的高度分布式智能寬帶使用者接入網絡,是CATV和 電話網 結合的産物。HFC網絡的覆寫範圍可達100千米,而且傳輸信号的衰減小、噪聲低,是理想的CATV 網絡傳輸技術。 HFC的典型結構采用光纜作為CATV的幹線傳輸網絡,以有線電視台前端為中心星形或環形分布,一直延伸到城市的市内居民和辦公小區以及郊區的縣鄉村,形成許多的光節點。從光節點開始,通過傳統的同軸電纜将有線電視信号送到最終使用者。 3.4無線接入 無線通信 技術有其靈活友善的特點,廣泛應用于通信網的各個領域。下面對無線使用者環路(WLL)作簡要介紹。 無線使用者環路是一種提供基本電話業務的數字無線接入系統,是目前應用最廣泛的一種無線接入技術。其網絡側有标準的有線接入2線模拟接口或2Mbps數字接口,可直接與本地交換機相連;在使用者側與普通電話相連,其主要特點是以無線技術為傳輸媒介向使用者提供固定終端業務服務。無線使用者環路上的使用者基本上是固定終端使用者或移動性有限的終端使用者。無線使用者環路的目标是提供與有線接入網相同的業務種類和更廣闊的服務範圍。 無線使用者環路由三部分組成,即控制中心、 基站 和使用者終端裝置。一般,無線使用者環路與PSTN網相連作為它的一部分。無線使用者環路的接入方式很多,可以是頻分多址( FDMA )、時分多址( TDMA )或碼分多址( CDMA )等。 3.5 以太網 接入 近幾年發展起來的建立在五類線基礎上的以太網接入對傳統的銅線和電纜接入發起了新的挑戰。這種接入方式是通過一般的網絡裝置,例如交換機, 集線器 等将同一幢樓内的使用者連成一個區域網路,再與外界光纖主幹網相連。這種接入方式承襲了Internet的連接配接方式,構架在天然的數字系統的基礎上,與将來 三網合一 的必然趨勢棗 IP 網絡緊密結合,具有很大的發展空間。然而就應用方面來說,以太網接入方式還處于探索階段,覆寫範圍比較小。因為使用者的終端裝置千變萬化,可能是數字的,也可能是模拟的,不僅僅局限于電腦,是以不能夠照搬電腦接入網絡的連接配接方式。 4.接入系統
4.1.AnyMedia接入系統 AnyMedia是一個真正全球化的産品,其支援所有相關的國際标準,該系統綜合了适用北美地區TR303/TR08交換接口以及國際通用的V5.1/V5.2接口。AnyMedia系統內建寬帶容量可以将資料和視訊服務作為 融合 在一起的電話和寬帶系統的一部分或現有的網絡覆寫，進而使服務方案的設計更加友善，并具有更高的性能價格比。 AnyMedia接入系統使光纖的應用得以深入網絡，并在所有配置下可簡化系統的操作，它建立在AIP接入接口平台上支援傳統的銅纜、雙絞線，實作光纖到點、光纖到邊緣。采用ATM無源光纖網（PON0）的光纖到家庭（FTTH），以及無線接入回路等多種接入拓撲結構。 AnyMedia的設計允許随意将一個應用插入應用架構内，并具有以下多種強化接入功能： 4.1.1.内置寬帶容量,允許系統采用ATM技術支援目前的高速資料網和網際網路及視訊接入。 4.1.2.ADSL功能,可将系統配置在現有遠端交換或其它接入系統,提供基于ATM寬帶能力的數字使用者專用線接入 多路複用 器(DSLAM)。 4.1.3.可縮擴性能,使用者可靈活建構從可容20?0網絡單元的小型網絡到可容多達600個單元的大型網絡。 4.1.4.語音内和資料分離,系統可将先融入ATM業務流的語音與ADSL資料分離開來,并在不同的信道上将其路由,以減少網絡的阻塞。 AnyMedia接入系統是面對未來基于ATM寬帶服務提供基礎的同時，又支援低成本窄帶服務，為使用者的應用提供了最大的靈活性。 4.2.PathStar接入 伺服器 PathStar接入伺服器是為AnyMedia接入系統提供的特性與優勢 分組交換 方案需求而開發的技術創新産品，其獨特的設計可在IP網上提供低價可靠的本地和遠端服務。PathStar接入伺服器是建立在AIP接入接口平台上的，将諸如Inferno作業系統和Line Card作業系統等貝爾軟體與 朗訊 的互聯接入技術內建為一體。 PathStar接入伺服器滿足了對內建化的語音及資料網的使用者接入的需求,将傳統 電路交換 的功能和特點與進階分組路由技術互相內建,使端對端資料解決方案與IP上的語音解決方案( VOIP )同時得以實作。PathStar接入伺服器是一種完全的多功能裝置，它可終止本地使用者回路，處理呼叫、路由，包括語音和資料的TCP/IP分組，提供路由與交換功能，互動連接配接資料和語音網絡。 PathStar使純IP語音資料網的建造成為可能，它同樣可以應用于架構一個語音網絡，以提供與ATM網絡及PSTN網絡的互聯，這樣應用的靈活性為具有電路交換基礎結構的部門提供了一條遷移途徑，同時為通常使用IP的使用者提供一個自如切換PSTN性能。同時可提供諸如POTS和ISDN等窄帶接口，但其重點在于最新ADSL服務所需的寬帶接口上。它支援過去的PSTN接口，包括DS1基本速率接口及信道化的DS3。并為資料網的通信提供了大量的區域網路（ LAN ）和 廣域網 （WAN）互聯方式，作為一種邊緣工具，它支援在基于TCP/IP分組網上融合語音和資料所需的全部配置，也能作為一種IAESS變換複位應用于正常網絡。随着向基于分組的結構演進，其PathStar接入伺服器是一種非常經濟的解決方案，也是一種很自然的進步。PathStar的應用推廣将有助于推進目前的電路交換網，以更有效的傳輸增長的信号量負載，并創新綜合語音資料網。 5.接入技術展望
接入網市場是多種新舊技術共存競争、多種傳輸手段共存競争、多種傳輸體制共存競争的領域,其中還受到政策和法規的影響。采用何種類型的接入網應該根據具體情況而定。 就 電信網 絡而言,它已經積累了幾十年,具備了龐大的雙絞線網絡,采用ADSL技術将是較好的選擇。ADSL已經是成熟的技術,在北美地區已經得到廣泛的應用,正在提供着良好的服務。 就有線電視系統而言,主要靠電纜接入使用者。有線電視在我國雖然起步較晚,然而發展迅速,目前我國已經有8000萬有線電視使用者,高達1Gbps的帶寬是電纜系統最大的優勢。基于光纖棗銅纜構架上的HFC網絡将是有線電視接入網的最佳選擇。然而要提供互動式資料通信,HFC網絡就面臨着雙向改造。國内密集的居住人群以及電纜老化等問題使回傳系統産生棘手的漏鬥噪聲問題,使雙向改造不易進行,使用者群隻能限于較小的範圍内。人們已經想了各種方法來解決這些問題。無線接入網将在低密度的分散小使用者群領域、急需電話使用者線的地區以及有地理障礙的地區占有日益重要的地位。對于正在建設固定有線接入網的地區,無線接入可作為過渡手段迅速提供新使用者線,一旦有線接入網建成後,無線接入系統可以移往别處使用。農村網環境下則無線一點多址技術具有經濟性和靈活性。 接入網的共同趨勢都是逐漸将光纖化推向使用者。FTTC将逐漸向FTTH方向發展,而HFC 将逐漸從較大的節點向較小的節點發展,然後逐漸将光纖推進至分支點(FTTT)甚至實作F TTH。光纖到戶後,就消除了FTTC中的金屬引入線和HFC中的同軸電纜,避免了金屬腐蝕等問題,接入網的瓶頸也随之消失。然而光纖到戶将是一個漫長的過程,需要投入大量的資金和人力。是以多采用混合Access模式,例如HFC是一種混合模式,将FTTC與VDSL技術相結合提供了光纖敷設成本、電子裝置成本和提供的帶寬能力方面的最佳平衡,也是一種比較現實理想的寬帶混合接入方案。 總之,随着接入網業務的不斷增多,例如視訊點播(VOD)、遠端教育、遠端醫療、互動式圖像遊戲等業務的興起,所需的網絡帶寬将會越來越寬,互動性越來越強,接入網的寬帶化将是不可避免的趨勢。接入網市場将會成為未來幾年資訊産業中最炙手可熱的市場之一,人們的生活也将因之而改變。 |
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