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1宽带接入技术研究
目录
摘要：
2
Abstract:
3
1.接入技术综述4
2.主流有线宽带接入技术5
2.1SDH/MSTP技术5
2.2无源光网络（xPON）接入技术6
2.3分组传送网（PTN）7
3.无线宽带接入技术8
3.1标准成熟度9
3.2商用化成熟度10
4.有线、无线接入技术比较分析11
4.1空间设置11
4.2传输质量11
4.3灵活性能11
4.4故障排查11
4.5安全性能12
5.山东省联通宽带接入系统案例12
5.1宽带接入网络现状及存在问题12
5.2宽带接入网络优化方案13
参考文献15
致谢16
宽带接入技术研究
摘要：
伴随现代宽带技术的快速发展，客户对宽带业务的接入要求也随之增加，那么就迫切要求各个运营商去构建一个高速率、稳定安全、可靠的宽带接入网络。
本文通过对现有的主流有线、无线宽带接入技术进行深入细致分析和研究，对它们特点和应用技术进行分析比较，主要是针对有线和无线两种类型宽带接入方式的优缺点，然后以山东省济宁市联通宽带接入案例进行分析研究，总结归纳了现行的网络结构中所存在的问题，进行深入的分析并提出了优化方案。
关键词：
宽带；接入技术；有线；无线
Abstract:
Withtherapiddevelopmentofbroadbandtechnology,accesstotheincreasingdemandforbroadbandservices,buildingasimplestructure,aswellassecureandreliablehigh-speedbroadbandaccessnetworksbecomeurgentneedsofeachoperator.Basedontheabovemainstreamwiredbroadbandaccesstechnologiesandwirelessbroadbandaccesstechnologiesin-depthandmeticulousresearch,theircharacteristicsandapplicationsweresummarizedcomparison,analysisandcomparisonoftheadvantagesanddisadvantagesoftwotypesofbroadbandaccessthroughJining,ShandongProvinceCityUnicombroadbandaccesscasestudiesfortheaccessproblemsinthenetworkstructure,doathoroughanalysis,areasonableoptimization.
Keywords:
Broadband;Accesstechnologies;Wired;Wireless
1.接入技术综述
从2003年开始，我国的宽带业务得到了快速发展，一跃成为电信行业业务迅速增加的主力军，大力发展宽带业务也成为电信行业运营商的重大抉择。
因此，各个运营商也开始将宽带业务接入的网络建设，放到了企业长期发展的战略上来。
最近几年，国内外宽带接入网的工作开展十分很快，然而，到现在为止没有制定一项大家公认的绝对主导的宽带接入技术，其中包含接入网对成本、相关法律法规、宽带接入技术等均很敏感。
从全球来看，以内铜缆接入的ADSL光纤、同轴混合网（HFC）、以太网暂时是三足鼎立。
如图1所示：
图1全球范围内使用宽带接入技术比例图
从图1，我们不难看出现在ADSL的使用这种方法的数量已经超过HFC和以太网成为主流的宽带接入技术。
但是从目前客户发展的需求来看，ADSL在很多技术上仍然改进，例如宽带网管能力的增强等。
从长远的发展上面来看，比较理想的宽带接入方式是：
光纤接入网和无源光网络。
还有就是光纤到户（FTTH）可能成为是最佳的处理方法，另一个刚刚凸显出发展前途的移动无线宽带接入技术（WiMAX），其开发的重点是802.16e在传递速率和而且其比3G更加节约成本，但是移动无线宽带接入技术在移动性和覆盖面这些方面远远不如3G。
根据宽带接入的不同的驱动力量，我们能将其归纳为以下几个方面：
在业务方面上，在业务新收入和新商务方案的驱动；在技术方面上，新技术进步和创新科技的驱动；在竞争方面上，有线电视和其他同行电信公司的竞争压力驱动。
综上所述，现代宽带接入技术多种多样，再次，本文只介绍主要的几种宽带接入技术。
2.主流有线宽带接入技术
现在，许多电信运营商的城域网大多是由IP城域网与城域传送网所组成的，其主要用来解决专线、基站、TDM电路等业务。
下面具体分析以上所提到的几种主流有线接入技术。
2.1SDH/MSTP技术
所谓的SDH/MSTP光纤接入，就是主要以“SDH/MSTP155Mb/s设备＋光纤”的模式对大客户进行专线接入。
MSTP是在SDH技术对传输数据业务的基础上为宽带接入提供保护更好的恢复保护能力和很短的延时功能，同时MSTP实现为第二层和第三层的数据交换提供可靠支持，以构成宽带接入技术的业务层和传送层一体化。
这种SDH/MSTP光纤接入具体有以下的几点优势：
1）SDH/MSTP光纤接入提供不同的物理接口，满足更多新业务更加快捷的接入。
2）在现有SDH传输网络的基础上，能较好地兼容现有宽带接入技术，降低成本投入。
3）MSTP可以采用VC虚级联接技术，能更好利用带宽对了较小颗粒的进行带宽管理。
4）MSTP技术支持多种组网方式，例如星型、多环切接等，能有效地提高网络的扩展性能。
5）MSTP利用LCAS技术，在数据流不中断的情况下，能够保证动态地对虚级联的个数进行快速调整。
6）宽带网络的传输也变得更加可靠，且其自动保护恢复功能更加凸显。
但是，SDH/MSTP光纤接入也存在缺点，例如其带宽可重复利用率很低、提供大带宽时所需要的成本很高等。
但从整体上来说，MSTP技术可以提供多种的接口类型，不同业务处理能力以及安全可靠的网络性能基本上能够满足现在构建城域网所需要的业务。
可以在等到这种接入方式为运营商在取得运营回报之后，可以对网络做进一步的优化升级。
图2MSTP组网结构图
在政府部门这种场合的应用，如OA系统、办公视频会议等，其对带宽要求不高，但其对网络的安全可靠性要求很高，就能使用现的MSTP网络进行构建，可以节省很多成本。
现在的MSTP主要以以环形为主的组网方式。
这种环形的组网方式对用户采用的电源要求很高，应该充分考虑到用户在办公机房电源位置、和电源管理等多方面，也应该考虑到基站不能和集团客户的组环形式，避免其发生故障影响基站业务。
而对于分布较为偏远、零散的集团客户不可纳入组环中来，应该采用支链的方式进行接入。
2.2无源光网络（xPON）接入技术
现在宽带视频及数据业务也得了迅速发展，用户开始对网络带宽和传输的稳定性的需求日益高涨，FTTH也将成为未来宽带接入技术的发展方向。
PON所采用的技术主要包含A/BPON、EPON和GPON三种，其中A/BPON现在基本被淘汰，PON重点的发展对象是EPON和GPON技术，由于这两种技术的协议标准制定组织不同、成熟度等多种因素的制约，而导致其分别发展。
但对于今天的电信行业的运营商来说，GPON更具有竞争力，其主要表现在带宽和投资回报率等优势。
GPON技术被称为“用户最后一公里”的光纤接入技术，在光分支点出不需要采用有源节点设备，只是在靠近用户使用处安装无源光的分路器，这样具备了很多优点，例如，节省光纤资源、节省机房投资成本，维护成本低，带宽资源共享等多种方面，成为FTTH宽带接入技术的最佳选择。
图3PON的组图结构图
GPON部署网络的投资回报率相对于EPON来说，其得到了极大的增加。
在相同的成本基础上，GPON很轻松的支持更高的带宽可用率（高达93%）、提供更大的可用带宽（最低可达2.3bps）以及更多的用户数（支持1:
64的分光比）。
现在，EPON多用于纯以太网业务，其成熟度较高、成本也较低；而GPON更适合于要求更高的业务承，如TDM/IP共存等，但是GPON的成熟度和成本方面与EPON的差距慢慢变小。
GPON系统可以更加适合于家庭、集团用户的宽带接入业务。
2.3分组传送网（PTN）
与传统的以太网相比，传统SDH/MSTP网络的端到端的OAM管理能力在PTN这里得到了非常好的继承，并且PTN可根据不同的QOS的机制，提供差异化服务，在很大传统补充了以太网的缺点。
图4中小城域网PTN的组图结构图
本文根据网络规模的不同，分为中小型城域网和大型城域网制定组网两种模型。
1）中小型城域网组网模型：
如图3所示，其采用核心层、汇聚层、接入层这三层进行分组化。
在现阶段其核心层和汇聚层应该采用10GE设备组网，而接入层应该采用GE设备进行组网。
2）大中型城域网组网模型：
其也采用核心层、汇聚层、接入层这三层进行分组化。
现阶段其核心层采用WDM光纤+分组化设备组网，而汇聚和接入层采用分组化设备组网。
就目前的发展来看，解决宽带接入的最有效的办法是光纤宽带接入。
但是不同的光纤宽带接入技术都有自己的技术特点，而且需要最佳的使用场合和时机。
综上所述，目前应用最为广泛的宽带接入技术是MSTP，技术较为成熟的宽带接入技术是光纤宽带接入技术。
而无源光网络PON接入技术凭借其成本、带宽的优势，更加适合住宅小区和普通集团客户。
如表1所示：
表1GPON与MSTP的比较表
接入技术
GPON接入
MSTP接入
技术特点
全程采取无源，节约了核心层光纤
环形保护功能较好，但不太适合作为接入设备应用
带宽性能
带宽可达2.5G
带宽较低
带宽利用率
带宽统计复用，利用率高
虚级联固定占用带宽，利用率低
网络扩展性
容易
不容易
维护难易度
较低，
较高
机房条件
较低
较高，需要上架和占用机房
分光点灵活性
分光器可以灵活放置
不灵活；所有节点必须需考虑供电，
管理方式
集中管理局端和用户端设备
无法管理下带设备
全程无源
支持
不支持
建设成本
低
高
随着PTN宽带接入技术的不断成熟运用，使用PTN来代替MSTP，可以更好地为集团客户服务。
各大经营商应该有效地采用不同的技术来满足客户不同的需求，才能更好地适应市场激烈的竞争、使得利润最大化。
3.无线宽带接入技术
现代的无线宽带接入技术主要包含无线局域网和无线城域网两大技术。
但从现在的市场和业务定位看来，宽带无线接入将会和移动蜂窝网会出现重叠和竞争。
虽然Wi—Fi、WiMAX、McWiLL和3G这些都是宽带无线技术，但是它们存在很大差异。
如表2所示：
表2宽带无线技术指标对比
Wi-Fi
WiMAX
McWill
3G增强型（HSDPA）技术
传输速率（Mbit/s）
11~54
15
15
14.4
覆盖范围（km）
0.05~0.3
城区：
2~3
开阔地区：
几十公里
城区：
2~3
开阔地区：
5~20
城区：
2~3
开阔地区：
几十公里
信道带宽（MHz）
20
5
5
5
移动性（km/h）
-
120
100
350（高速移动）
通过表2对比，我们不难看出传输速率方面Wi—Fi是很强，但是其在覆盖范围方面比较差；而在移动性方面3G技术则表现最为突出。
就目前市场的需求来看，各种的无线技术都有自身的优缺点，对于未来发展方向应该有所侧重。
但是总体来看，宽带无线接人技术正在朝着两个方向发展：
移动化和宽带化。
例如，Wi—Fi在移动性和覆盖范围这些方面表现的较差，因此，其应该扬长避短，通过不断加大自身懂得传输速率以保持自己竞争优势；而WiMAX、McWiLL虽然在诸多方面与Wi—Fi和3G都不能突出太过明显的优势，则应该兼顾宽带化和移动化的共同发展。
现在无线宽带接入技术的不断升级和市场需求的增长，不同的无线宽带接入技术都需要不断地区扩大自己业务。
例如，Wi—Fi在传统市场上是只支持的终笔记本这类产品，也应当逐步向手机和平板电脑这块电子产品应用领域发展，尤其不断的发挥自己传输性能较强这一优速，充分在“无线城市”领域发挥作用；而3G增强型（HSDPA）技术将立在3G在手机终端领域的基础上，发挥自己传统的移动性能优势，逐步从车速移动领域高速移动领域发展。
3.1标准成熟度
目前，在标准成熟度方面只有3G增强型（HSDPA）技术、Wi—Fi标准技术相对来说比较成熟，都已经形成了自己完善的标准体系；WiMAX标准的制定相对3G增强型（HSDPA）技术、Wi—Fi标准比较落后，于2004年才开始正式推出802．16d为标准。
现在，下一代的WiMAX标准802．16m是按照ITU—RIMT—Advanced的要求进行制定的，现在也得到了启动；但是McWiLL标准至今未进行制定，还处于企业标准的运行阶段。
3.2商用化成熟度
全球应用的范围最广的无线宽带接入技术是Wi—Fi，其商用化程度很成熟。
Wi—Fi的热点已经遍布全球，替代了固有的局域网。
近年来，Wi—Fi技术已经开展了话音业务。
目前，Wi—Fi领域的热点主要是VoWLAN和“无线城市”等。
到2007年上半年，在全球将近有600多个城市已经建设了“无线城市”，如图4全球“无线城市”分布比例图所示，72%的“无线城市”建立在美国、欧洲和亚太，也有部分发展中国家的“无线城市”也开始建立了“无线城市”。
图5全球“无线城市”分布比例图
3G增强型（HSDPA）技术仅次于Wi—Fi，现在也步入全球规模的发展时期。
从2006年开始，HSDPA商用网络开始步入大规模发展时期，现在全球正在进入一个3G网络时代。
到2013年6月底，全球共构建有324张HSDPA商用网络，占有85％全球WCDMA网络。
从商用部署的角度来看，现在WiMAX已在全球70多个国家的270多个运营商的网络上进行多方位测试。
其市场规模相对来说比较小，大多数集中在欧美地区。
因为对移动WiMAX的设备认证还进行，其相应的移动WiMAX设备尚且不可以批量上市，也还没有得到真正的规模商用的原因。
McWiLL现在还处于企业私有技术，不必和其他厂家进行互通测试，所以其商用化进展速度很快。
在2007年的时候，McWiLR5版本设备就完成了商用化进程，McWiLL系统设备和终端都进入规模商用阶段。
而且在国内外许多应用领域都得到了推广应用。
4.有线、无线接入技术比较分析
4.1空间设置
在成本和工程周期方面：
由于有线宽带必须需要架设电缆，通常使用挖掘电缆沟、架设架空明线等施工手段；而无线宽带则不需要诸多复杂的施工手段，其只要在不同的范围内建立发射基站即可，其开通速度快。
综上比较，无线宽带的无论在时间和成本上是最为合算的。
在地势影响方面：
有线宽带必须因地制宜，不能任意铺设，如遇到山、河等复杂地理环境时候，要充分考虑架设的安全性等；而对无线宽带技术来说，正是其覆盖范围大，基本上不受地理环境的制约。
4.2传输质量
通常我们所使用的有线宽带的传输网络质量会随着线路的分节而急剧下降，例如，在线路中间设立电话转接局，那么信号质量下降会更快，一般在到4.5公里左右的时候，已经就不能传输高速率的网络信号，所产生的误码率也会变高；而对于无线宽带接入这种方式，在50公里左右的范围内基本不会有影响，可以很好地提供11M以内的网络信号传输速率，误码率极小。
4.3灵活性能
在很多方面，无线宽带接入技术都优先于有限宽带接入技术。
例如，对于有线宽带接入的架设，除电信部门之外，其它个人或政府单位无权在城区内进行挖沟铺设通信系统电缆；但是，对于无线通信这种快捷方式就能依据客户需求进行灵活的定制专网。
4.4故障排查
在宽带故障排查方面：
有线宽带的维护就需工人对沿线路进行一一检查，一旦出现故障，通常很难快速找出故障点；而对于无线通信来说，只需维护基站的扩频电台，即使出现故障时，其也能通过基站电台快速找出故障原因，恢复宽带线路的正常运行。
在临时、应急通信方面：
对于建设宽带线路时通常要做备份应急，而且主备通道一般都是有线线路，往往会存在诸多的相关故障点。
如果其中一条有线线路中断，那么其余线路也很可能受到外界因素的制约而中断，例如配线架损坏、转接局断电等因素。
那么有线宽带线路就可以利用无线宽带进行扩频备份，一旦线线路出现中断状况时，就立即将通信链路转接至无线链路上，就能保障通信线路的畅通。
因此，我们不难得出无线宽带在临时、应急、抗灾等情况的发生时，可以起到很大的作用，而有线宽带的恢复就需要较长的时间了。
4.5安全性能
由于现在我们所使用的无线扩频通信本身就是起源于军事上的防窃听技术，所以在很大程度上已经对其安全性能有着严密的保护作用；而有线链路沿线均机会被不法分子进行搭线窃听或破坏等。
综上所述，无线通信在空间设置、传输质量、灵活性能、故障排查和安全性能等诸多方面优越于传统的有线宽带方式。
当然，无论是哪种的宽带接入方式都应该做到因地制宜。
5.山东省联通宽带接入系统案例
5.1宽带接入网络现状及存在问题
经过近十年的发展，山东联通宽带接入网建设得到了快速发展，其用户规模也逐年增大，其网络结构也越来越复杂，在很多新业务的运行过程中突显了诸多问题。
由于山东省宽带网络结构基本相同，本文就以济宁为例进行分析。
目前，济宁宽带城域网以两台设备型号为Ciscol2016的GSR做出口用；两台SE800设备做BRAS，用作于个人上网业务的控制节点；四台NE80设备做为县乡汇聚设备上联设备；五台6509设备，作为个人上网业务的二层汇聚层的设备，同时也用作于DHCP业务的第三层网关。
现在济宁市对于接入网层面主要暴露的问题是：
一、宽带汇聚交换机处理能力差，对数据转发性能较弱，而且用户接入铜缆线路的信号传输质量受距离干扰较为严重等。
二、随着PON技术的进步，其整个接入层的汇聚设备对OLT的接入发生不兼容现象。
三、很多网络的用户采取DHCP机制的认证也造成了网络在实际运营中发生诸多问题，例如，网络调整时易造成用户大面积网络掉线，这对网络施工优化带来较大的影响，而且容易受到非法的DHCP服务器的入侵，使得用户易受ARP等病毒攻击。
综上所述，目前的山东省得骨干网络构架在实际的运营依然存在技术问题等，必须得到快速优化解决。
5.2宽带接入网络优化方案
济宁市的联通宽带网络的核心骨干层的Ciscol2016交换容量仅有80Gbps，只能15个OC一48C／STM_16C接口，现在已经不能满足网络用户对宽带接入的需求，济宁联通公司可以通过更换交换矩阵的方法，来实现对硬件系统的升级至Cisc012416。
因为Cisc012416有五个交换模块320G的交换容量和15个业务槽位，能够同时支持15个OC—192C／STM-64C接口，基本能满足最近年来需求。
对于济宁的县市接入层面的汇聚层交换机也应该从S8505升级为S7806，增交换机设备的交换、转发处理能力，增加出口带宽。
随着现在PPPoE技术的日益成熟，其产品线也越来越丰富，而BRAS设备的价格也开始大幅降低，性能也得到极大提高，与DHCP+机制存在的问题相比较而言具有一定优势，可以在各县部署华为ME60做为BRAS，主要用与对用户的上网的接入认证。
PPPoE协议是点到点协议，当用户在线时，它都会都与BRAS之间有一个专门的PPP链路，并通过该PPP链路途径二层设备进行传输数据。
例如，视频业务的发展就需求PPoE能够在组播业务上有所支持。
就目前来看，基本都是通常二层组播协议IMGPproxy来进行的，对视频组播的数据包进行分组传送。
但是在组播业务方面仍与DHCP机制相比较弱。
现在，原来的设备即可完成对于IPTV等视频业务，这样就可以很好的保护原有设备投资。
对于用户接入层面，也应该随着核心层和汇聚层的优化而进行改进。
用户接入层面的改进会更加有利于快速组网，形成更强的覆盖支撑能力。
对于用户接入方案的改进，首先要确定用户使用的Modem是否有多PVC功能：
如果不具备，那么在改造后用户在接入方面依旧保持不变，可以采用单PVC模式；如果具备多PVC功能，那么能采用双PVC模式，该模式只要求Modem为多口，而且Modem支持端口与PVC的绑定。
图6优化后宽带网络结构图
整体的优化后宽带网络结构图如图5所示，这种采取各种宽带接入技术在整个宽带网络中的混合使用方法，能够让不同的宽带接入技术扬长避短，充分发挥出各自优势。
经过多种细致分析比较，我们不难以发现优化后网格结构更为合理，而且在整个部署时候更加快捷、方便、安全性更高，有利于保护既有资金成本，也支持宽带接入业务的丰富性。
同时在兼顾用户的业务需求和推动相应业务的开发。
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