寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究與發(fā)展述評(píng)

范 玲 甘為民

（中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司哈爾濱市分公司，黑龍江 哈爾濱 150001）

寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究與發(fā)展述評(píng)

范 玲 甘為民

（中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司哈爾濱市分公司，黑龍江 哈爾濱 150001）

提供高速大容量的信息己成為通信技術(shù)的一個(gè)重要課題，特別是隨著因特網(wǎng)的高速發(fā)展，人們對(duì)寬帶業(yè)務(wù)的需求也越來越高。寬帶接入網(wǎng)技術(shù)眾多，各有其特點(diǎn)，本文對(duì)現(xiàn)有寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的技術(shù)特性進(jìn)行了述評(píng)，并對(duì)今后寬帶接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

寬帶接入網(wǎng)；寬帶業(yè)務(wù)；寬帶網(wǎng)絡(luò)

1 寬帶主干網(wǎng)技術(shù)

1.1 IP over SDH技術(shù)

它使用鏈路及PPP協(xié)議對(duì)IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行封裝，把IP分組根據(jù)RFC1662規(guī)范簡(jiǎn)單地插入到PPP幀中的信息段中，然后再由SDH通道層的業(yè)務(wù)適配器把封裝后的IP數(shù)據(jù)包映射到SDH的同步凈荷中，再經(jīng)過SDH傳輸層和段層，把凈荷裝入一個(gè)SDH幀中，最后到達(dá)光層，在光纖中傳輸。采用高速光纖傳輸，以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式提供從STM1到STM64甚至更高的傳輸速率。其中IP over SDH技術(shù)也簡(jiǎn)稱為POS技術(shù)，也就是將IP包直接封裝到SDH幀中，提高了傳輸?shù)男省Ｌ攸c(diǎn)為：（1）對(duì)IP路由的支持能力強(qiáng)，具有很高的IP傳輸效率。（2）符合Internet業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，如有利于實(shí)施多路廣播方式。（3）能利用SDH技術(shù)本身的環(huán)路達(dá)到鏈路糾錯(cuò)，提高了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。（4）省略了不必要的ATM層，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低了運(yùn)行費(fèi)用。（5）僅對(duì)IP業(yè)務(wù)提供好的支持，不適于多業(yè)務(wù)平臺(tái)。（6）不能像IP over ATM技術(shù)那樣提供較好的服務(wù)質(zhì)量保障。（7）對(duì)IPX等其它主要網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持有限。

2 寬帶接入技術(shù)

2.1 銅線接入

2.1.1 非對(duì)稱數(shù)字用戶環(huán)路（ADSL）

ADSL屬于銅線接入技術(shù)，是以銅電話線為傳輸介質(zhì)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸技術(shù)。它是一種非對(duì)稱的數(shù)字用戶環(huán)路，即用戶線的上行速率和下行速率不同，根據(jù)用戶使用各種多媒體業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，上行速率較低，下行速率則比較高，特別適合傳輸多媒體信息業(yè)務(wù)。

2.1.2 高比特率數(shù)字用戶線（VDSL）

VDSL是ADSL的升級(jí)，是DSL技術(shù)根據(jù)HDTV、視頻會(huì)議以及對(duì)稱/非對(duì)稱業(yè)務(wù)的需要而發(fā)展的技術(shù)。該技術(shù)是在94年下半年提出，目的就是為了能在雙絞線上實(shí)現(xiàn)比ADSL更高的傳輸速率。VDSL提供了更高的帶寬，滿足更多的業(yè)務(wù)需求，它除了支持與ADSL相同的應(yīng)用外，還支持包括高保真音樂、高清晰度的電視，多通道視頻業(yè)務(wù)、MPEG-2圖象等，是真正的全業(yè)務(wù)接入（FSAN）手段。它的特點(diǎn)是傳輸速率快，有效距離短，速率可變自適應(yīng)，并可以按照要求配制成對(duì)稱和非對(duì)稱兩種傳輸模式。

2.2 光纖同軸（HFC）接入技術(shù)

Cabel Modem是一種基于光纖-同軸混合網(wǎng)（HFC）基礎(chǔ)上的一種技術(shù)，可在不影響有線電視廣播的頻帶內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)信息的接入與訪問。它的下行傳輸速率可以達(dá)到10Mbps～30Mbps，上行速率可以在512kbps以上。這種技術(shù)的另一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)是，它只占用了有線電視系統(tǒng)可用頻譜中的一小部分，因而用戶上網(wǎng)時(shí)不影響收看電視和使用電話。

2.3 以太網(wǎng)接入技術(shù)

原本主要應(yīng)用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)技術(shù)，由于技術(shù)上的發(fā)展，使得以太網(wǎng)的傳輸距離大為擴(kuò)展，完全可以滿足接入網(wǎng)和城域網(wǎng)數(shù)據(jù)通信的需求。由于具有性能價(jià)格比好、可擴(kuò)展、易安裝的特點(diǎn)，這一技術(shù)正在成為為企事業(yè)用戶提供高速接入的主要手段，目前全球企事業(yè)用戶80%以上都采用以太網(wǎng)接入。

2.3.1 固定無線接入

2.3.1.1 多點(diǎn)多信道分布式系統(tǒng)（MMDS）

MMDS最初用于單向傳輸?shù)挠跋駨V播服務(wù)，包括城市與城市之間的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。現(xiàn)在則可以采用雙向的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸，允許更加靈活地使用MMDS頻譜。而LMDS技術(shù)，則屬于區(qū)域性的無線技術(shù)，可被應(yīng)用在城市內(nèi)、郊區(qū)等小范圍的通信網(wǎng)絡(luò)。

2.3.1.2 自由空間光通信（FSO）

激光無線通信與以往的利用電磁波（radio）的無線通信相比，具有容量大、發(fā)射裝置和功率小、不用政府特許證、對(duì)人體無影響等優(yōu)點(diǎn)。但容易受到天氣和障礙物的影響，一般用于近距離室內(nèi)通信，如各種遙控信號(hào)的傳遞、微機(jī)間和手機(jī)間的數(shù)據(jù)通信等。現(xiàn)在開始應(yīng)用到室外通信，但需要使用抗天氣劣化的自適應(yīng)技術(shù)。自由空間光通信（FSO）使用光脈沖調(diào)制信號(hào)，按照FSO聯(lián)盟的規(guī)定可以采用兩個(gè)紅外線波長(zhǎng)：長(zhǎng)波長(zhǎng)1550nm和短波長(zhǎng)800nm。以提供100、155和622Mbps的數(shù)據(jù)速率。

2.4 移動(dòng)無線接入

2.4.1 寬帶無線局域網(wǎng)絡(luò)（WLAN）

無線局域網(wǎng)絡(luò)是便攜式移動(dòng)通信的產(chǎn)物，終端多為便攜式微機(jī)。其構(gòu)成包括無線網(wǎng)卡、無線接入點(diǎn)（AP）和無線路由器等。目前最流行的是IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)，它們主要用于解決辦公室、校園、機(jī)場(chǎng)、車站及購(gòu)物中心等處用戶終端的無線接入。

2.4.2 藍(lán)牙技術(shù)

藍(lán)牙采用2.4GHz的ISM（工業(yè)、科研和醫(yī)療）頻段，不受各國(guó)頻率分配不統(tǒng)一的影響；采用FM調(diào)制方式，降低了設(shè)備成本；采用快速跳頻、正向糾錯(cuò)（FEC）和短分組技術(shù)，可減少同頻干擾和隨機(jī)噪聲，使無線通信質(zhì)量有所提高。藍(lán)牙的傳輸速率為1Mb/s，傳輸距離約10米，加大功率后可達(dá)100米。

2.4.3 無線ATM網(wǎng)絡(luò)

由于無線ATM網(wǎng)絡(luò)采用的無線傳輸信道與ATM骨干網(wǎng)所采用的光纖傳輸信道具有很大的差異，一些新的問題，如介質(zhì)共享性、廣播性、較長(zhǎng)的傳輸延時(shí)、較高的信道誤比特率以及信道衰落的影響等等，必須加以解決。因而無線ATM除了具有與ATM相同的ATM層、AAL層以及信令部分外，還要增加與無線通信有關(guān)的無線物理層（PHY）、介質(zhì)訪問控制層（MAC）、數(shù)據(jù)鏈路控制層（DLC），以及相應(yīng)的無線控制功能，這樣才能在無線網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)ATM服務(wù)。為支持對(duì)各種業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量控制，DLC協(xié)議常常針對(duì)不同的業(yè)務(wù)采用不同的差錯(cuò)控制方式；MAC協(xié)議則一般采用信道動(dòng)態(tài)分配算法來支持業(yè)務(wù)速率的可變。

2.4.4 蜂窩移動(dòng)無線通信系統(tǒng)

目前，國(guó)內(nèi)外的主流系統(tǒng)是2G，它采用TDMA/CDMA和數(shù)字調(diào)制，提高了系統(tǒng)容量和通話質(zhì)量。但1G/2G主要提供語(yǔ)音服務(wù)，為了提供自由的移動(dòng)多媒體接入，例如話音、可視電話和高速數(shù)據(jù)傳輸，則需要發(fā)展3G和超3G移動(dòng)通信系統(tǒng)。

3 寬帶網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)發(fā)展趨式

3.1 無線接入

3.1.1 高業(yè)務(wù)量

2010年，在3G系統(tǒng)中將廣泛采用多媒體業(yè)務(wù)，上下行鏈路的話音和多媒體業(yè)務(wù)量之間的比率預(yù)計(jì)約為1:2。到2010后，假若多媒體業(yè)務(wù)量年增長(zhǎng)率為40%，那么它將是目前水平的23倍，多媒體和話音業(yè)務(wù)量的比率將是10:1。為了適應(yīng)業(yè)務(wù)量的高速增長(zhǎng)，到2010年，頻寬將增加160MHz。因此，對(duì)4G系統(tǒng)的研究包含提供頻譜利用率和開發(fā)新的頻段，以適應(yīng)用戶業(yè)務(wù)量的增長(zhǎng)。

3.1.2 高機(jī)動(dòng)性

4G 蜂窩系統(tǒng)將對(duì)移動(dòng)用戶提供至少2Mbps的數(shù)據(jù)率。盡管高數(shù)據(jù)率系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高機(jī)動(dòng)性相當(dāng)困難，但5.8GHz的智能傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)這一要求是可能的。上述是專用于運(yùn)輸車輛的通信系統(tǒng)，但它將向通用系統(tǒng)發(fā)展，將在毫米波頻段提供50～200Mbps的數(shù)據(jù)率。

3.1.3 覆蓋地域廣和不同系統(tǒng)之間的無縫隙漫游

由于未來系統(tǒng)的目標(biāo)數(shù)據(jù)率將比目前系統(tǒng)高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，蜂窩半徑將縮小；但是，利用距地面高20公里的同溫層平臺(tái)（HAPS）可以實(shí)現(xiàn)廣域覆蓋。同時(shí)，對(duì)戶內(nèi)WLAN、戶外寬帶接入系統(tǒng)和ITS等其他系統(tǒng)的平滑切換，是未來系統(tǒng)的極其重要的功能。實(shí)現(xiàn)這種漫游功能的第一步是構(gòu)造基于IP技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)，支持下一代Internet。

3.1.4 低成本

鑒于到2010年，4G系統(tǒng)的每單位面積的容量將是3G蜂窩系統(tǒng)的10倍，而傳輸信息的成本將大幅度下降。

3.1.5 無線QoS資源控制

無線系統(tǒng)使用有限的資源（頻率和發(fā)射功率），而且易于受擁塞的影響，因此無線QoS資源控制對(duì)于保證服務(wù)質(zhì)量、支持各種應(yīng)用和不同類型的服務(wù)將發(fā)揮重要作用，同時(shí)也是擴(kuò)大用戶數(shù)量的重要保證。

[1]王志立，歐曉鷗，劉莉.寬帶網(wǎng)絡(luò)流媒體技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展.電子工程師，2006-12-15.

[2]石亞平.《寬帶網(wǎng)絡(luò)實(shí)用技術(shù)系列》簡(jiǎn)介.微計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2001-08-15.

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