寬帶技術(shù)分析計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

1、寬帶技術(shù)分析摘要：本文對(duì)寬帶網(wǎng)絡(luò)的主干網(wǎng)和接入網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析，并對(duì)目前占有寬帶網(wǎng)絡(luò)主要市場的adsl和lan接入技術(shù)進(jìn)行了比較，最后討論了寬帶技術(shù)的發(fā)展趨勢。 關(guān)鍵詞：綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) 非對(duì)稱數(shù)字線路 寬帶以太網(wǎng) 混合光纖同軸網(wǎng) 1.引言計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展使得網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入千家萬戶，網(wǎng)絡(luò)日益成為人們工作、學(xué)習(xí)、生活的必備工具。在網(wǎng)絡(luò)普及過程中，網(wǎng)速是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營的關(guān)鍵。眾所周知，網(wǎng)絡(luò)帶寬越寬，數(shù)據(jù)傳輸速率就越高，寬帶技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。所謂寬帶網(wǎng)絡(luò)是指傳輸、交換和接入的寬帶化。本文詳細(xì)分析了寬帶網(wǎng)的主干網(wǎng)技術(shù)和接入網(wǎng)技術(shù)，并對(duì)寬帶技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了討論。2.主干網(wǎng)技術(shù)寬帶技術(shù)包括主

2、干網(wǎng)技術(shù)和接入網(wǎng)技術(shù)。在過去的幾年內(nèi)，運(yùn)營商將大量資金注入主干網(wǎng)，主干網(wǎng)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了光纖化，傳輸速率可以達(dá)到千兆。寬帶主干網(wǎng)在物理層使用的是sonet(同步光纖網(wǎng)絡(luò))技術(shù)。itu-t以sonet為基礎(chǔ)，制定出國際標(biāo)準(zhǔn)同步數(shù)字系列sdh。一般可以認(rèn)為sdh和sonet 是同義詞。主干網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)可以大致分成三類：虛電路服務(wù)、數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)和atm技術(shù)。虛電路服務(wù)是一種面向連接服務(wù)，通信過程包括建立連接、數(shù)據(jù)傳輸和釋放連接。x.25協(xié)議和幀中繼都是虛電路服務(wù)。虛電路提供的是可靠服務(wù)，因此，基于x.25協(xié)議和幀中繼等虛電路服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)可靠性較好。但是由于虛電路傳輸效率較低，目前常用網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議是基于另一

3、類數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)的ip協(xié)議。數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)是基于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的無連接服務(wù)，雖然服務(wù)質(zhì)量不可靠，但其最大優(yōu)點(diǎn)是傳輸效率高，這也是ip協(xié)議能夠一統(tǒng)天下的原因。最后一類是atm信元交換技術(shù)，atm是綜合了電路交換和分組交換的特點(diǎn)產(chǎn)生，能夠提供可靠服務(wù)和較高的傳輸速率，美中不足的是其協(xié)議復(fù)雜，交換設(shè)備昂貴，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中使用不多。3.接入網(wǎng)技術(shù)接入網(wǎng)的概念從建立電話網(wǎng)開始就存在，寬帶網(wǎng)的出現(xiàn)使得接入網(wǎng)作用尤為突出。接入網(wǎng)是連接用戶終端設(shè)備和某種業(yè)務(wù)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，即用戶交接設(shè)備之后到用戶引入線之前，僅提供通道而不具備交換功能的通信設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。    如前所述，寬帶主干網(wǎng)已經(jīng)基

4、本實(shí)現(xiàn)光纖化，其帶寬可滿足當(dāng)前的通信需要，但大部分的接入網(wǎng)仍然停留在以電話交換為主的水平上。接入網(wǎng)的傳輸速率普遍比較低，成為制約寬帶網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸。于是，近年來出現(xiàn)了多種接入網(wǎng)技術(shù)。接入網(wǎng)作為網(wǎng)絡(luò)的一部分同樣可以使用主干網(wǎng)的協(xié)議，如有些接入網(wǎng)也才采用幀中繼等技術(shù)。這里主要討論目前發(fā)展比較迅速的幾種寬帶技術(shù)。3.1 isdn（綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)）isdn是在綜合數(shù)字電話網(wǎng)（idn）基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，提供端到端數(shù)字通信。它在用戶和isdn之間建立一條數(shù)字比特管道，使用時(shí)分復(fù)用方式支持多個(gè)獨(dú)立的通路(channel)。窄帶isdn 定義的標(biāo)準(zhǔn)化通路有b通路（64kbit/s的數(shù)字pcm話音或數(shù)據(jù)），d通

5、路（16kbit/s或64kbit/s用作帶外信令）。itu-t規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)化組合有兩種：（1）基本速率2b+d=144kbit/s，其中一個(gè)b通路用于傳輸話音，一個(gè)用于傳輸數(shù)據(jù)，d通路為16kbit/s。（2）一次群速率23b+d或30b+d,分別對(duì)應(yīng)t1標(biāo)準(zhǔn)（1.544mbit/s）和e1標(biāo)準(zhǔn)（2.048mbit/s）。由于n-isdn難以適應(yīng)寬帶需求，繼而在atm技術(shù)的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了寬帶isdn(b-isdn)。b-isdn將話音、數(shù)據(jù)、圖像及視頻信號(hào)集中在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸，就是通常所說的“一線通”。b-isdn采用atm技術(shù)，用戶環(huán)路和干線都采用光纜。由于atm技術(shù)沒有得到廣泛的應(yīng)用，b-is

6、dn使用的也很少。3.2 hfc（混合光纖同軸網(wǎng)）hfc利用具有巨大帶寬的廣播電視網(wǎng)，鋪設(shè)光纖到服務(wù)區(qū)，用戶的“最后一公里”采用同軸電纜。光纖部分的光分配節(jié)點(diǎn)（odu）到頭端（head）是星型連接，光結(jié)點(diǎn)到用戶這段同軸電纜是樹型連接，在美國圍繞一個(gè)光結(jié)點(diǎn)的同軸網(wǎng)絡(luò)可以連接500個(gè)用戶。用戶使用cable modem利用同軸電纜連接到光結(jié)點(diǎn)，接入hfc網(wǎng)絡(luò)。由hfc網(wǎng)接入有線電視網(wǎng)（cable tv）, 最后由有線電視網(wǎng)和internet高速相連。cable modem 和一般modem原理相似，都是進(jìn)行頻譜搬移。cable modem將計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制到某個(gè)頻帶范圍后占用有線電視帶寬傳輸。

7、但是cable modem 本身又不是單純的調(diào)制解調(diào)器，它集modem、調(diào)諧器、加解密設(shè)備、橋接器、網(wǎng)絡(luò)接口卡、snmp代理和以太網(wǎng)集線器等功能為一身。hfc的上行速率一般在200kbit/s到2mbit/s之間，最高可達(dá)10mbit/s。下行速率一般在3mbit/s到10mbit/s,最高可達(dá)到36mbit/s。同軸電纜帶寬要比電話線帶寬寬很多，在有線電視網(wǎng)絡(luò)比較發(fā)達(dá)的地區(qū)，hfc是一種很好的寬帶接入方式。但是傳統(tǒng)有線電視網(wǎng)是單向的，用于上網(wǎng)就要對(duì)原有線路進(jìn)行雙向改造，需要一定費(fèi)用。3.3 adsl(非對(duì)稱數(shù)字線路)xdsl是dsl(數(shù)字用戶線路)的統(tǒng)稱，是以銅電話線為傳輸介質(zhì)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸技

8、術(shù)。xdsl包括hdsl（高速數(shù)字用戶線）、sdsl（對(duì)稱數(shù)字用戶線）、adsl（非對(duì)稱數(shù)字用戶線）、vdsl（甚高比特率數(shù)字用戶線）等多種類型。目前寬帶市場主要使用adsl技術(shù)。adsl使用普通電話線作為傳輸介質(zhì)，利用adsl modem 將計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制到一定的頻帶后再與原有電話信號(hào)復(fù)用同一條普通電話線傳輸。adsl 利用adsl modem將電話線分成三個(gè)信息通道：一個(gè)速率為1 mbps到9mbps的高速下行通道；一個(gè)速率為16kbps到1mbps的中速雙工通道，用于adsl控制信號(hào)的傳輸和上行信息；一個(gè)普通3k帶寬的電話通道。這三個(gè)信息通道可以同時(shí)工作。 當(dāng)前 adsl調(diào)制解調(diào)設(shè)

9、備一般采用 3種線路編碼技術(shù)，抑制載波幅度和相位 (carrier-less amplitude and phase, cap),離散多音復(fù)用 (discrete multitone, dmt)，以及離散小波多音復(fù)用 (discrete wavelet multitone, dwmt)。其中 cap的基礎(chǔ)是正交幅度調(diào)制 (qam)。在 cap中，數(shù)據(jù)被調(diào)制到單一的載波上；而在 dmt中，數(shù)據(jù)被調(diào)制到多個(gè)載波上，每個(gè)載波上的數(shù)據(jù)都使用 qam調(diào)制。dmt中使用快速傅里葉變換進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，而在 dwmt中使用小波變換。adsl技術(shù)目前還存在一些問題，如電纜中不同線路信號(hào)之間相互串?dāng)_及線路質(zhì)量問

10、題等。目前，adsl 的主要應(yīng)用方式有兩種：（1）交換局端到用戶間直接使用adsl。這種方式直接使用原有電話線路，成本比較低。利用adsl modem可以有效的將話音與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量分離，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)直接分流到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中，緩解了用戶上網(wǎng)負(fù)荷對(duì)電話交換網(wǎng)的壓力。但是這種方式的數(shù)據(jù)傳輸率不是很高，一般提供512kbps和284kbps 兩種。（2）fttx+adsl方式。這種方式的銅電話線比較短，其他線路采用光纖，可以達(dá)到較高的傳輸速率。adsl接入模型3.4 lan（寬帶以太網(wǎng)方式)以太網(wǎng)是目前廣泛被采用的一種局域網(wǎng)技術(shù)，其技術(shù)成熟、安裝簡單、設(shè)備便宜。隨著千兆以太網(wǎng)和萬兆以太網(wǎng)技術(shù)的逐漸成熟，以太網(wǎng)

11、已經(jīng)占有了80%的局域網(wǎng)市場。寬帶以太接入網(wǎng)一般采用光纜雙絞線的方式對(duì)社區(qū)進(jìn)行綜合布線。小區(qū)內(nèi)用戶先用集線器組成一個(gè)簡單的以太網(wǎng)，然后接入光纖干線。雙絞線總長度一般不超過100米，線路距離短，因而線路質(zhì)量可以得到更好保障。lan方式的寬帶服務(wù)一般是吉比特光纖進(jìn)小區(qū)，百兆光纖到樓，10/100m到戶的模式，雖然實(shí)際傳輸速度不能達(dá)到那么高，但傳輸速率基本可以滿足用戶的各種需求。由于接入網(wǎng)是一個(gè)公用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，其要求與一般局域網(wǎng)的私有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境有很大不同，它僅借用了以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)和接口，與一般局域網(wǎng)的差別主要在用戶管理、安全管理、業(yè)務(wù)管理、計(jì)費(fèi)管理及安全管理等方面。目前主要占有寬帶接入網(wǎng)市場的是adsl

12、和lan接入技術(shù)。這兩種技術(shù)各有利弊。從速度上來說，lan方式用戶組成的以太網(wǎng)采用爭用信道協(xié)議，上網(wǎng)速度受到集線器和用戶數(shù)量的影響。集線器所連用戶越多，上網(wǎng)速度就越慢?？梢钥闯觯€器和交換設(shè)備也是制約網(wǎng)速的一個(gè)瓶頸。但總的來說，lan方式是目前幾種寬帶接入方式中速度最快的一種。adsl的速度比lan方式要慢，在傳輸視頻信息時(shí)（如觀看網(wǎng)絡(luò)電視等）質(zhì)量不好。從安裝的角度來說,adsl建立在原有普通電話線基礎(chǔ)上，安裝方便，比較適合家庭或小型業(yè)務(wù)單位使用。以太網(wǎng)方式適合于用戶比較密集的小區(qū)或單位，使用前需要重新鋪設(shè)線路。在抗干擾方面，由于采用光纖接入，lan方式比普通電話線上傳輸數(shù)據(jù)的adsl方式干擾要小。從費(fèi)用上說，以太網(wǎng)方式的初裝費(fèi)一般高于adsl,而且以太網(wǎng)一般采用包月方式，adsl一般按照若干小時(shí)為單位計(jì)費(fèi)。因此，adsl更適合那些偶爾上網(wǎng)的用戶。4.發(fā)展方向近年來，寬帶主干網(wǎng)基本實(shí)現(xiàn)了光纖化，其速度可以承載任何服務(wù)。接入網(wǎng)的速度就成了網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸。今后幾年內(nèi)，接入網(wǎng)建設(shè)是寬帶網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重點(diǎn)。盡管每一個(gè)寬帶服務(wù)商都強(qiáng)調(diào)自己的寬帶接入方式最先進(jìn)、最便捷，但實(shí)際各種接入方式理論上所能達(dá)到的數(shù)值和用戶的實(shí)際使用效果存在巨大差距。因此，進(jìn)一步增加接入帶寬，降低上網(wǎng)費(fèi)用，提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量是一個(gè)重要發(fā)展方向。對(duì)于寬帶接入網(wǎng)來說，實(shí)現(xiàn)光纖到戶是最終的目標(biāo)，以上討論的各種接入方式