宽带接入技术

HFC(Hybrid Fiber Coaxial，混合光纤同轴网)是指光纤同轴电缆混合网，采用光纤到服务区，"最后一公里"采用同轴电缆。有线电视就是最典型的HFC网，它比较合理地利用了当前的先进成熟技术，提供较高质量和较多频道的传统模拟广播电视节目。但由于是针对模拟电视节目的广播传输，传统的HFC网络并不具备上行回传通道，为了开展数字电视点播和高频宽带接入等业务，必须对原有网络进行双向化改造。

HFC主要由模拟前端、数字前端、光纤传输网络、同轴电缆传输网络、光节点、网络接入单元和用户终端设备等组成。

Cable Modem的通信和普通Modem一样，是数据信号在模拟信道上交互传输的过程，但也存在差异:普通Modem的传输介质在用户与访问服务器之间是独立的，即用户独享传输介质，而Cable Modem的传输介质是HFC，将数据信号调制到某个传输带宽与有线电视信号共享介质;另外，Cable Modem的结构较普通Modem复杂，它由调制解调器、调谐器、加/解密模块、桥接器、网络接口卡、以太网集线器等组成，它无需拨号上网，不占用电话线，可提供全天候随时在线连接的服务。

Cable Modem的技术实现一般是从87~860MHz电视频道中分离出一条6MHz的信道，用于下行数据采用64QAM或256QAM调制方式。上行数据一般通过5~65MHz之间的一段频谱进行传送，为了有效抑制上行噪声积累，一般选用QPSK调制。

前端设备CMTS采用10 Base-T，100 Base-T等接口通过交换型HUB与外界设备相连，通过路由器与Internet连接，或者可以直接连接到本地服务器，享受本地业务。Cable Modem是用户端设备，放在用户家中，通过10 Base-T，100 Base-T接口与用户计算机相连。

HFC的主要优点是基于现有的有线电视网络，提供窄带、宽带及数字视频业务，成本较低，将来可方便地升级到光纤到户(FTTH)。但缺点是必须对现有有线电视网进行双向改造，以提供双向业务传送。

无线接入技术是指接入网的某一部分或全部采用无线传输媒质，向用户提供固定和移动接入服务的技术。特点是:覆盖范围广、扩容方便、可加密等。无线接入技术分为移动接入技术和固定无线接入技术。

移动接入技术主要是为移动用户和固定用户以及在用户之间提供通信服务。具体实现方式有蜂窝移动通信系统、卫星通信系统、无线寻呼、集群调度。

固定无线接入(FWA)技术主要是为位置固定的用户或仅在小范围移动的用户提供通信业务。连接的骨干网是PSTN，可以说FWA是PSTN的无线延伸，目的是为用户提供透明的PSTN业务。

(1)LMDS(Local Multipoint Distribute System，本地多点分配系统)技术

LMDS是一种点对多点的宽带固定无线接入技术，主要使用无线ATM协议，并具有标准化的设备接口和网管协议，工作频段一般为20~40GHz，利用大容量点对多点微波传输，提供双向语音、数据和视频图像业务。但由于工作于毫米波，其受气候影响较大，抗雨衰性能差，工作区域受到一定限制。

LMDS系统通常由基础骨干网、基站、用户终端设备和网管组成，骨干网可由ATM或IP的核心交换平台及因特网、PSTN互连模块等组成。基站实现骨干网与无线信号的转换，可支持多个扇区，以扩充系统容量。一般来说，用户终端都有室外单元和室内单元。LMDS系统可采用的调制方式主要为相移键控(PSK)和正交幅度调制(QAM)。无线双工方式一般为频分双工(FDD)、多址方式为频分多址(FDMA)或时分多址(TDMA)。

(2)MMDS(Multichannel Multipoint Distribute System，多点多信道分配系统)技术

MMDS是服务商向用户提供宽带数据和语音业务的一种固定无线接入方案。MMDS工作频段集中在2~5GHz，可用带宽2´31.5MHz(上、下行)。3.5GHz MMDS频段具有良好的传播特性，传输距离可达10km。MMDS频谱不受雨衰的影响，但可被建筑物衰减。

MMDS可提供点对点面向连接的数据业务、点对多点业务、点对点无连接型网络业务。与LMDS相比，MMDS不受雨衰影响，适用于用户分散、容量较小的场合。MMDS基站与网络侧接入包括T1/E1、100 Base-T和OC-3，用户侧接口包括T1/E1、10 Base-T。因此，MMDS提供的带宽比较有限，MMDS的建设成本相对于LMDS要低些。

(3)无线局域网

一般来说，凡是采用无线传输媒质的计算机局域网都可称为无线局域网。这里的无线媒体可以是无线电波、红外线或激光。无线局域网的基础还是传统的有线局域网，是有线局域网的无线扩展和替换。它是在有线局域网的基础上通过无线HUB、无线访问节点(AP)、无线网桥、无线网卡等设备使无线通信得以实现。

无线局域网的组网方式包括有中心和无中心两种模式。当采用有中心模式时，由接入点AP对无线信道进行集中式管理，当采用无中心的方式时，各移动终端分布式地随机访问信道。

无线局域网为移动终端提供一种访问广域网的方式，也可由多个移动终端自由组网，共享资源。它主要支持数据业务的传送，也可提供语音和图像业务的传送。

无线局域网的主要优点是投资少，移动终端可以动态、临时组网，支持移动终端的漫游。缺点是覆盖范围有限，带宽相对较小，且存在潜在的安全风险。

铜线宽带接入技术也就是DSL技术，主要包括高比特率的用户数字环路(HDSL)、非对称用户数字环路(ADSL)和甚高比特率的用户数字环路(VDSL)。传统的铜线接入技术，即通过调制解调器拨号实现用户的接入，速率为56kbit/s(通信一方为数字线路接入)，但是这种速率远远不能满足用户对宽带业务的需求。虽然铜线的传输带宽非常有限，但是由于现在电话网非常普及，电话线占据着全世界用户线的90%以上。充分利用这些宝贵资源，需要先进的调制技术和编码技术。

全铜线接入网在双绞线上采用时间压缩复接(TCM)和回波消除技术来提高传输速率。但是，当传输速率增加到T1(1554kbit/s)和E1(2048kbit/s)时，串扰和符号间干扰迅速增加。为了改善通信质量，采用非对称用户线(ADSL)和超高速数字用户线(VDSL)。

(1)ADSL用户线

1989年，美国Bellcore首先提出ADSL技术。在实现FTTH比较困难的情况下，ADSL考虑了用户线上传输视频信号和多媒体信号时上、下行带宽的不对称性。美国国家标准协会(ANSI)的TIE研究组制订了第一个ADSL标准(即T1.413)，其单工下行最高传输速率为6.144Mbit/s。中国将8.192Mbit/s速率作为ADSL最高传送等级速率。

双绞线上ADSL的用户频谱的分配如下:0~4kHz频段传送语音基带信号，实现电话业务;20~120kHz频段用来传送上下行低速数据或控制信息，控制信息速率在16~64kbit/s;高频段(124~1000kHz)的带宽用于传送下行高速数据;最新的ADSL2+将频段扩展到2.208MHz。

(2)超高速数字用户线(VDSL)

另一种数字用户线技术是VDSL，这是一种在双绞线上能够提供最高传输速率达55Mbit/s，传输距离为0.3~1.5km的技术。VDSL的信道划分如下:0~4kHz为用户传输电话业务;4~8kHz为上行通道，用于传输中低速数据，速率可达1.6Mbit/s;7000kHz以上为下行通道，传输高速数据业务，最大下行速率分为3档:1.5km时为12.96~13.8Mbit/s，1.0km时为25.92~27.6Mbit/s，0.3km时为51.84~55.2Mbit/s。由于技术等因素，最初的VDSL产品采用较低的上行速率。

VDSL中，上下行信道均使用FDM(频分复用)技术，并与POTS和ISDN信号分开。上行也可采用TDMA(时分多址)技术，此时上行信道相应采用QPSK(正交相移键控)调制技术或SLC(简单线路编码)技术。

VDSL所要达到的目的是要在更短的距离上传输更多的信息，因此VDSL采用先进的编码技术，如CAP、DMT、DWMT(离散小波多音频调制)和SLC等。为使传输误码率与压缩的视频信号相适应，VDSL必须采用前向误码纠错方案，并采用交织技术，以纠正由于脉冲噪声产生的误码。

(3)ADSL2/ADSL2+

ITU于2002年完成ADSL2(G.992.3，G.992.4)，它延长了传输距离，引入了无缝数据适配技术，实现线路实时改变和两端平滑同步，支持多线对端口绑定，支持智能管理及实时测试等功能。另外，ITU在2003年完成ADSL2+(G.992.5)，频谱宽度从1.1Mbit/s提高到2.2Mbit/s，下行速率在0.9km之内可达24Mbit/s，1.2km之内可达20Mbit/s，1.5km之内可达16Mbit/s。

总的说来，xDSL技术允许多种格式的数据、语音和视频信号通过铜线从局端传给远端用户，可以支持丰富的业务类型。其主要优点是能在现有90%铜线资源上传输高速业务，解决光纤不能完全取代铜线"最后一公里"的问题。但DSL技术也有其不足之处:它们的覆盖范围有限(只能在短距离内提供高速数据传输)，且一般是非对称的(通常下行带宽较高)。因此，这些技术只适用于一部分应用场景，可作为宽带接入的过渡技术-从发展的角度来看，基于铜质双绞线和同轴电缆的各种宽带接入技术都只是一种过渡性措施，可以暂时满足一部分比较有需求的新业务，但如果要真正解决宽带多媒体业务的接入，就必须将光纤引入接入网。

(4)VDSL2

VDSL2是第二代VDSL，与VDSL不同，ITU 制定了VDSL2+互联互通标准，使VDSL2+实现了不同厂家的兼容。

与VDSL相比，VDSL2有更高的传输速率:在300m的短距离内，可以实现双向的100Mbit/s数据传送速率;在300~1500m中等距离内，通过采用栅格编码技术和交织技术，传输速率也高于第一代VDSL。VDSL2有更远的传输距离，通过增强发射功率(20.5dBm)，并配合U0频段和回波抑制的使用，传输距离最远可达4.5km左右。VDSL2摒弃了QAM调制方式，采用与ADSL2+同样的DMT作为唯一的调制方式，能够兼容ADSL2+技术。VDSL2由于融合了ADSL2+和第一代VDSL技术的优点，因此在短距离内，可以达到100Mbit/s传输速率，超过一定距离后，直接切换到ADSL2+模式，继续提供中远距离的数据传输。这为ADSL2+向VDSL2过渡提供了良好的解决方案，运营商可以根据需要逐步更新设备，既保护了原有的投资，又减少了技术选择风险。

VDSL2具有完善的PSD控制能力，采用频谱开槽、上行功率削减(UPBO)、MIB控制PSD等技术来完成功率谱的管理，消除或减小干扰对传输性能的影响，提高对接入环境的适应能力。同时也具有良好的视频业务支持能力。充分考虑了视频业务对分组丢失或误码敏感的特点，在脉冲噪声保护、动态改变交织深度以及双延迟通道等方面做了大量的工作，以降低脉冲噪声造成的误码、分组丢失的概率。

除此之外，VDSL2还具有多种模板(Profile)配置、环路诊断以及在线重配置(OLR)等技术优点。

(1)宽带点到点有源光纤数字环路

宽带点到点有源光纤数字环路支持DSL等宽带接入业务，集成IP语音媒体网关功能，是推动接入网在灵活点(交接箱处)宽带化演进的理想平台，适合网络从传统电话端局向软交换统一控制的宽带网过渡，适用于过渡和改建的用户地区使用，光传输技术目前采用以太网光纤直连或者MSTP。采用内置MSTP技术，在接入网设备中提供综合承载与组网能力，同时具有统一管理能力，也是一个经济的选择。

(2)宽带点到点有源光纤系统

宽带点到点有源光纤系统包括宽带点到点以太网技术和新一代MSTP技术。

宽带点到点有源以太网技术，对用户采用专线接入，每用户带宽可达100Mbit/s，局端设备简单，传输距离长，成本随用户数的实际增长线性增加，适合于用户分散的低密度区域。缺点是光纤设施专用，当需求快速增长且用户很密集时，空间需求和成本随之迅速增加，因此不太适合高密集用户区域。

新一代MSTP技术集成了VC级联、通用成帧协议(GFP)和链路容量调整(LCAS)等新功能，可以提供较好的网络性能和业务可靠性，适于企事业用户的光接入。

点对点直接光纤连接具有容易管理、没有复杂的上行同步技术和终端自动识别等优点。但其专线式的网络结构对于降低网络成本没有好处。另外，上行的全部带宽可被一个终端所用，这非常有利于带宽的扩展。但需要综合考虑局端设备的容量、出线密度、配线机房占用等不利因素。

(3)宽带点到多点无源光纤系统

在点对多点系统中，由于光发送机和光纤由用户共享，线路成本和核心设备成本得到有效分担，而且避免了有源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，提高了系统的可靠性，同时节省了维护成本。此外，PON的树形-分支拓扑结构，使其适合用做居民用户的接入技术，在这样的场合下，如果部署保护功能，尤其是全保护功能，则会导致用户接入成本升高，所以，一般采用无保护或者干线光纤保护。