浅谈接入网技术

现代通信系统学习报告
报告题目：浅谈接入网技术
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报告时间：2011年11月
浅谈接入网技术
摘要
现代通信网络水平划分为用户驻地网，接入网与核心网。

本文就现有的各种接入网技术进行分类叙述，旨在对各种接入网技术有初步了解，通过分类区分各种接入网概念，避免混淆。

关键词：接入网接入网技术分类
近年来，以互联网为代表的新技术革命正在深刻地改变传统的电信概念和体系结构，随着各国接入网市场的逐渐开放，电信管制政策的放松，竞争的日益加剧和扩大，新业务需求的迅速出现，有线技术（包括光纤技术）和无线技术的发展，接入网开始成为人们关注的焦点。

在巨大的市场潜力驱动下，产生了各种各样的接入网技术，但是至今尚无一种接入技术可以满足所有应用的需要，接入技术的多元化是接入网的一个基本特征。

接入技术可以分为有线接入技术和无线接入技术两大类。

一、接入网的定义
接入网是指骨干网络到用户终端之间的所有设备。

其长度一般为几百米到几公里，因而被形象地称为"最后一公里"。

其具体位置如图1所示：
图1 接入网的位置
ITU-T规定，接入网是指业务结点（SNI）和相关用户网络接口（UNI）之间的一系列传送实体所组成，为传送电信业务提供所需传送承载能力的实施系统，它可以经由电信网标准Q3接口进行配置和管理，如图2所示：
图2 接入网的接口
二、接入网技术分类
接入网技术主要可以分为2个大类：有线接入与无线接入。

有线接入可以按使用的媒体分为：铜线接入、光纤同轴混合接入、光纤接入和电力线接入。

无线接入按用户终端的移动性分为：固定接入、半移动接入和移动接入。

在此基础上对各种接入技术进行归类，其中不免有相互交叉的技术，这里不予详细讨论。

有线接入技术与无线接入技术分类如图3和图4：
图3 有线接入网分类图
图4 无线接入网分类图
三、有线接入技术概述
有线接入技术已经从传统的接入过渡到现在的宽带接入。

传统的接入包括拨号接入与ISDN接入，都是以电话线为基础的接入技术。

宽带接入包括电信的基
于双绞线的ADSL接入，以太网FTTx+LAN接入方式，光纤PON接入以及广电的基于同轴电缆的HFC接入。

下面分别介绍各类有线接入技术。

1、铜线接入
1.1、ISDN接入
ISDN（Integrated Services Digital Network的缩写），只是在原有电话线路上增加了控制信道，和数据信道分开传输，可以在两条数据信道中同时传输计算机数据信号和电话线的语音信号。

ISDN主要提供两种用户接口：基本速率2B+D 和基群速率30B+D。

所谓B信道是64Kb/s的话音或数据信道，而D信道是
16Kb/s的信令信道。

所以家庭一般使用2B+D的144Kb/s信道，商业用户一般使用30B+D接近的2.048Mb/s的信道。

1.2、xDSL接入
DSL（Digital Subscriber Line的缩写）技术是基于双绞线的宽带接入技术，可以在一根铜线上分别传送数据和语音信号，其中数据信号并不通过电话交换设备，属于一直在线的专线上网方式。

DSL有许多模式，如表1所示。

表1 xDSL接入系统
频段划分成256个频宽为4.3khz的子频带。

其中，4khz以下频段人用于传送POTS（传统电话业务），20KhZ到138KhZ的频段用来传送上行信号，138KhZ 到1.1MHZ的频段用来传送下行信号。

实现语音与数据分离如图5所示。

远端用户模块ATU-R中央局端模块ATU-C
图5 DSL的接入模型
1.3、高速以太网接入
传统以太网技术不属于接入网范畴，而属于用户驻地网（CPN）领域。

然而其应用领域却正在向包括接入网在内的其它公用网领域扩展。

基于以太网技术的宽带接入网由局侧设备和用户侧设备组成。

局侧设备一般位于小区内，用户侧设备一般位于居民楼内；或者局侧设备位于商业大楼内，而用户侧设备位于楼层内。

局侧设备提供与IP骨干网的接口，用户侧设备提供与用户终端计算机相接的10/100BASE-T接口。

局侧设备具有汇聚用户侧设备网管信息的功能。

实现高速以太网的宽带接入常用方式是FTTx+LAN，即光纤+局域网。

如图6所示。

带有普通网卡的PC机100Base-T 100Base-T 家庭用户
图6 FTTx+LAN用户接入方式
1.4、CATV接入
CATV是以宽带道同轴电缆来连接电视台及电视机。

所谓宽带道同轴电缆就是由圆筒形的外部导体及通过中心的中心导体而构成直径不到2公分的电缆。

同轴电缆具有传送宽带带域讯号的特性，一般常用的同轴电缆约可传送70至270百万赫芝(MHz)的频率，因此可以同时传送许多频道。

2、光纤同轴混合接入
2.1、HFC接入
HFC（Hybrid Fiber-Coax的缩写），是把光缆铺设到小区，利用有线电视CATV的总线式同轴电缆网连结到用户。

CATV和HFC的根本区别是：CATV 只传送单向电视信号，而HFC提供双向的宽带传输。

HFC可提供综合业务，表2是HFC网络频谱的划分情况。

表2 HFC网络频谱划分
Cabel Modem即电缆调制解调器，是一种可以通过有线电视HFC网络实现高速数据接入设备，属于用户端设备，放在用户家中。

Cabel Modem通常至少有两个接口，一个用来接墙上的有线电视端口，另
一个与计算机相连，其作用是对数据进行调制，在一定的频率范围内，利用有线电视网线缆将信号传输出去，接收方再对这一信号进行解调，还原数据。

Cabel Modem集Modem，加/解密设备、桥接器、网络接口卡、虚拟专网代理和以太网集线器功能于一身，无须拨号上网，提供随时在线的永久连接。

3、光纤接入
3.1、有源光网络AON
有源光网络又可分为基于SDH的AON和基于PDH的AON，有源光网络的局端设备（CE）和远端设备（RE）通过有源光传输设备相连，传输技术是骨干网中已大量采用的SDH和PDH技术，但以SDH技术为主。

远端设备主要完成业务的收集、接口适配、复用和传输功能。

局端设备主要完成接口适配、复用和传输功能。

在接入网中应用SDH（同步光网络）的主要优势在于：SDH可以提供理想的网络性能和业务可靠性；SDH固有的灵活性使对于发展极其迅速的蜂窝通信系统采用SDH系统尤其适合。

3.2、无源光网络PON
无源光网络（PON）是一种纯介质网络，避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少了线路和外部设备的故障率，提高了系统可靠性，同时节省了维护成本，是电信维护部门长期期待的技术。

无源光网络可以分为APON，EPON
和GPON，如表3所示。

建议大力发展，仅满足某些特定区域的接入需求
EPON简单、高速、成本低、用户面广，技术、产品相对GPON成熟，是中近期可以大力发展的无源技术。

GPON透明传输、高速高效、电信级服务，是发展的趋势，但成本相对高，商业化程度低，是中远期大力发展的无源技术。

3.3、FTTx（光纤到远端接点）
根据光网络单元的位置，而非从接入技术角度出发，光纤接入方式可分为如下几种：FTTB（光纤到大楼）；FTTC（光纤到路边）；FTTZ（光纤到小区）；FTTH（光纤到用户）。

光网络单元具有光/电转换、用户信息分接和复接，以及向用户终端馈电和信令转换等功能。

当用户终端为模拟终端时，光网络单元与用户终端之间还有数模和模数的转换器。

4、电力线接入
PLC技术按应用的配电网电压等级划分为低压PLC和中压PLC。

低压PLC 利用低压(220V/380V)电力线作为传输媒介，为用户提供Internet接入、家庭局域网、远程抄表等应用。

中压PLC利用中压（10KV）电力线作为通信链路，为接入骨干网、配电网自动化、用户需求侧管理及农村电话等应用提供传输通道。

该技术在网络覆盖，资源利用上有明显优势，但是噪声影响严重，多个用户共享传输介质降低其安全性。

当前还无法利用该种技术。

四、无线接入技术概述
宽带无线接入(Broadband Wireless Access，BWA)是指从交换节点到用户终端采用无线通信，并能实现宽带业务接入的技术，它实际上是核心网络的无线延伸。

按用户终端的移动性，大致可以将无线接入分为：固定接入，半移动接入和移动接入。

1、固定接入
1.1、LMDS接入技术
LMDS (Local Multipoint Distribution Service的缩写) 即本地多点分配业务，工作在20~40GHz频带上，传输带宽达1.3Gb/s可与光纤比拟。

采用蜂窝通信系统结构，将一个住宅小区设为一个或多个服务区，在每个服务区内建通讯基站，
图7 固定宽带无线接入
1.2、MMDS接入技术
MMDS(Multichannel Microwave Distribution System的缩写)即多路微波分配系统已成为有线电视系统的重要组成部分，MMDS是以传送电视节目为目的，模拟MMDS只能传8套节目，随着数字图像/声音技术和对高速数据的社会需求的出现，模拟MMDS正在向数字MMDS过渡。

其系统为点对多点分布，即以一个基站向大范围的多个用户传输数据，提供宽带无线接入业务。

MMDS的频率是2.5～2.7MHz。

它的优点是：雨衰可以忽略不计；器件成熟；设备成本低。

它的不足是带宽有限，仅200MHz。

许多通信公司看中用LMDS 技术来作为数据、话音和视频的双向无线高速接入网。

但由于MMDS的成本远低于LMDS，技术也更成熟，因而通信公司愿意从MMDS入手。

它们正在通过数字MMDS开展无线双向高速数据业务，主要是双向无线高速英特网业务。

2、半移动接入
2.1、WPAN无线个域网
WPAN是以个人使用者为中心的无线个人区域网，把属于个人使用的电子设备用无线技术连接起来。

覆盖范围约10m，2.4GHz 的ISM 频段（没有使用授权的限制）。

低功率、小范围、低速率和低价格的电缆替代技术无需AP （AP，即Access Point，也就是无线接入点）的自组网络。

Bluetooth即蓝牙技术，使用IEEE802.15.1标准，工作在2.4GHz 频带，数据率为720～1000kb/s，通信范围10 米左右。

其特点为随时随地用无线接口来代替有线电缆连接。

功耗低，对人体危害小。

应用简单，成本低廉，实现容易，便于推广
ZigBee属于低速WPAN ，使用IEEE 802.15.4标准，同样工作在2.4 GHz 频带，速率2~250kb/s，通信距离10~80米。

主要用于工业监控组网、办公自动化与控制等领域，起特点为功耗非常低，网络容量大。

2.2、WLAN无线局域网
无线局域网WLAN为小范围内固定或移动站点提供无线数据通信服务，采用IEEE802.11x标准，工作在2.4GHz或5.8GHz频段，其网络结构分为
Ad-hoc （无中心-对等结构）和AP（有中心-AP接入结构）。

Wi-Fi(wireless Fidelity)技术属于在办公室和家庭中使用的无线局域网通信技术。

Wi-Fi根据产品性能以及传播环境的不同可以覆盖几十米至几百米的范围。

目前正在使用的通信标准为IEEE802.lla/b/g。

为了推广IEEE802.11标准，国际上成立了Wi-Fi联盟，旨在保证不同设备商的IEEE802.11产品的兼容性和互操作性。

2.3、WMAN无线城域网
无线城域网(WMAN)主要用于解决城域网的接入问题，覆盖范围为几千米到几十千米，固定无线接入LMDS和MMDS也属于该范畴、因其起具有的移动接入能力故归纳在这里。

WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access的缩写），中文译为“微波存取全球互通”，能提供面向互联网的高速连接。

该技术是基于IEEE802.16标准的城域无线宽带接入技术，该标准可以应用于2~11GHz非视距传输和10~66GHz视距传输，具有代表性的标准包括802.16a/d固定无线接入和802.16e移动无线接入标准。

按照目前的技术发展情况，802.16a/d主要定位于企业用户，提供长距离传输的手段，而IEEE802.16e的用户群则定位于个人用户，支持用户在移动状态下宽带接入网络，为了支持移动特性，在IEEE802.16d的基础上加入了切换、QoS、安全等新的特性。

为了推广IEEE802.16标准，国际上成立了WiMAX联盟。

作为推动IEEE802.16标准和产品发展的国际组织，WiMAX在宽带无线接入领域的影响逐渐增强。

如今，WiMAX也等同于IEEE802.16的意思。

3、移动接入
移动接入亦属于广域网（WWAN）范畴，小至一个城市，大至大至一个国家，乃至整个地球范围。

用户终端用一个身份或帐号在广域范围和快速移动下的无线接入。

其特点有：
（1）终端在大范围内快速移动
（2）支持切换和漫游
（3）实现时需要借助于基础网络
（4）接入速率目前还不高
3.1、陆基接入
陆基接入即基于陆地移动通信系统的接入，采用交叠蜂窝结构，每个蜂窝一个基站，位置固定，每基站负责所辖用户的接入，基站之间通过网络互连，实现互连互通。

典型的接入系统如表4所示。

表4 移动通信的接入系统
空基接入即基于移动卫星系统的接入，是微波接力通信向太空的延伸，利用人造地球卫星作为中继站来转发或反射无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信，其架构如图8所示。

其主要的技术要求有：
（1）采用先进的空间技术；
（2）需要应对较大的信号传播时延，尤其对实时性业务； （3）还须解决星蚀、地面微波系统与卫星系统的干扰等问题。

图8 卫星通信系统的架构
对各种无线接入方式按数据传输速率与覆盖范围排布，如图9所示。

图9 各类无线通信系统分布
参考文献
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