典型宽带接入技术的比较与应用.docx
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典型宽带接入技术的比较与应用
编号
淮安信息职业技术学院
毕业论文
题目
典型宽带接入技术的比较与应用
学生姓名
学号
37011310
系部
计算机与通信工程学院
专业
通信技术
班级
370113
指导教师
顾问教师
二〇一三年十月
摘要
随着社会经济的发展，人们对各种新业务特别是宽带综合业务的需求日益增加，一系列接入网新技术应运而生，其中包括应用较广泛的以现有双绞线为基础的铜缆新技术、混合光纤/同轴（HFC）、网技术和混合光纤/无线接入技术、无线本地环路技术（WLL/DWLL）及以太网到户技术。
宽带接入技术的新的发展趋势，不但建网开通快、维护简单、用户较密时成本低，而且改变了本地电信业务的传统观念，最适于新的电信竞争者开展有效的竞争。
本文叙述ADSL、以太网、光纤、FTTP等当前主流宽带接入技术，分析了每种技术的特点和具体应用场合，并对宽带接入技术发展进行了比较。
关键词：
宽带接入技术各种宽带技术的比较接入技术的应用
Abstract
Withthedevelopmentofsocietyandeconomy,peopleofallkindsofnewbusinessespeciallybroadbandintegratedservicesandincreasingdemand,emergeasthetimesrequireaseriesofnewaccessnetworktechnology,includingthewidelyusedinexistingtwistedpaircopperbasednewtechnology,hybridfiber/coaxial（HFC）networktechnology,andthehybridfiber/wirelessaccesstechnology,wirelesslocalloop（WLL/DWLL）technologyandEthernettothehome[ETTH（fibertothecurb,fibertofibertothebuilding,referredtoasAnywhere）+ETTH].Thenewdevelopmenttrendofbroadbandaccesstechnology,notonlybuildingopenedquickly,simplemaintenance,lowcostwhentheuserisdense,andchangedthetraditionalconceptoflocaltelecommunicationbusiness,themostsuitableforthenewtelecomcompetitorstocarryouteffectivecompetition.Broadbandwirelessaccesstechnologiesincludingwirelesspersonalareanetworks,wirelesslocalareanetwork,wirelessmetropolitanareanetworks,wirelesswideareanetworkoffourkindsofbroadbandwirelessaccesstechnology.ADSL,Ethernet,fiber,FTTPandotherpopularbroadbandaccesstechnology,analyzesthecharacteristicsofeachtechniqueandspecificapplications,andthedevelopmentofbroadbandaccesstechnologyarecompared.
Keywords：
BroadbandAccessTechnologies;AccessTechnologies;
CompariisoofVariousBroadbandTechnologies
Abstract............................................................Ⅱ
第一章宽带接入技术的概述
1.1什么是宽带接入技术
宽带接入技术的发展，光纤光缆被广泛的应用，用户对网络的需求也越来越高，那什么是宽带接入技术呢？
宽带是能够满足人们感观所能感受到的各种媒体在网络上传输所需要的带宽，它也是一个动态的、发展的概念。
目前的宽带对家庭用户而言是指传输速率超过1M，可以实现24小时连接的非拨号接入的网络基础设施及其服务。
普通电话线路的非对称数字用户环路技术（ADSL）、基于光纤IP网的以太网技术、有线电视的CableModem技术和基于卫星通信的DirectPC技术等都是宽带技术的典型。
目前，四种主要宽带技术较为流行它们分别是DSL、光缆、卫星和陆基无线技术。
1.2宽带接入技术的现状
1.从用户需求角度看：
现有接入网络需要针对住宅用户、商业用户和酒店用户的不同特点，通过不同的接入方式，满足不同层次用户的需求。
目前仅根据用户收入对大客户进行划分，一般地对于大规模商业用户和酒店用户采用光纤直驱的专线接入方式，而对于潜在的大型客户或中小用户缺乏多样化、灵活有效的服务等级支持，一定程度上限制了对客户增值潜力的充分挖掘。
2.从服务能力角度看：
语音、数据和视频的综合多业务接入将是未来接入网络发展的重要目标和演进趋势，对服务等级协议（SLA）的全方位保障是目前实现电信级运营的重要环节。
但是现有接入网络经历了长期的建设，设备制式多，客户端设备种类复杂，对于CPE设备缺乏必要的维护能力和管理能力，限制了端到端服务质量的保证，使得在部分地区开展高带宽、高实时性业务（如视频会议业务）存在一定的困难。
3.从运营维护角度看：
传统宽带接入网络由于技术发展水平的局限和已敷设线路资源的限制，接入侧维护成本已经接近整体宽带接入运营成本的一半，由于线路和终端的日常维护、故障的定位和排除等辅助功能不足，为运营商带来了高额的支出。
1.3无线宽带技术体系
无线宽带接入技术主要有两类技术体系，一类是蜂窝移动通信技术，以3G、HSDPA、HSUPA、LTE、AIE、4G等方向发展;另一类无线技术是以MMDS、WIFI、WIBRO、WIMAX、MCWILL技术。
1.移动蜂窝宽带接入技术
移动数据业务基本是一个专网，下载速率在100kbit/s以下。
智能手机可以接入互联网，但是性能不理想没有形成主流应用。
3GPP和3GPP2都已认识到他们目前的系统提供互联网接入业务的局限性，试图在原来的体系框架内，首先在下行链路中采用分组接入技术，大幅度提高IP数据下载和流媒体速率。
2.无线宽带接入技术
宽带无线接入（BroadbandWirelessAccless，BWA）技术目前还没有通用的定义，一般是指把高效率的无线技术应用于宽带接入网络中，以无线方式向用户提供宽带接入的技术。
IEEE802标准组负责制定无限宽带接入BWA各种技术规范，根据覆盖范围将宽带无线接入划分为：
无线个域网WPAN（WirelessPersonalAreaNetwork）、无线局域网WLAN、无线城域网WMAN、无线广域网WWAN。
3.两类无线宽带技术的比较
WiMAX面向的是宽带无线接入市场，3G移动通信面向的是以手机为主的蜂窝移动通信系统，一般来说它们之间是互补的关系。
但是当3GPP面向宽带无线接入市场发展HSDPA，尤其是发展LTE之后就出现了竞争关系。
第二章ADSL接入技术
ADSL是英文AsymmetricalDigitalSubscriberLoop（非对称数字用户环路）的英文缩写，ADSL技术是运行在原有普通电话线上的一种新的高速宽带技术，它利用现有的一对电话铜线，为用户提供上、下行非对称的传输速率（带宽）。
ADSL的核心技术实际上就是编码技术，目前我国使用的是基于DMT（DiscreteMultitone：
离散多音）复用编码方式。
2.1ADSL的主要特点
DSL（DitigalSubscriberLine）是以铜质电话线为传输介质的传输技术组合，它包括HDSL、SDSL、VDSL、ADSL和RRADSL等，一般称之为ｘDSL。
其主要差别表现在信号传输速度、距离、上行速率、下行速率、对称性几个方面。
ADSL技术是1989年由BellCore提出的一种新兴的标准化调制解调传输技术，该技术可以在普通电话线上将现有电话线路的频宽经由调制解调技术处理后扩大，ADSL将高速数字信号安排在普通电话频段的高频侧，再用滤波器滤除如环路不连续点和震铃引起的瞬态干扰后即可与传统电话信号在同一对双绞线共存而不互相影响；ANSIT1．143标准规定ADSL在传输距离为9000～12000英尺时，下行速率为8Mbps，上行速率为1.5Mbps；在传输距离为15000～18000英尺时，数据速率降为下行1.5Mbps和上行641.5Mbps。
从ADSL的传输速率和传输距离上看，ADSL都能够较好地满足目前用户接入Internet的要求；而且ADSL这种不对称的传输技术符合Internet业务下行数据量大，上行数据量小的特点。
RDSL能够提供的速度范围与ADSL基本相同，但它可以根据双绞铜线质量的优劣和传输距离的远近动态地调整用户的访问速度。
正是RADSL的这些特点使RADSL成为用于网上高速冲浪、视频点播、远程局域网络访问的理想技术，因为在这些应用中用户下载的信息往往比上载的信息要多很多。
2.2ADSL与其它接入技术的比较
ADSL接入服务具有独特的技术优势和较高的性能价格比，它无需另铺电缆，节省投资；渗入能力强，接入快，适合于集中与分散的用户；能为用户提供上、下行不对称的传输带宽；采用点一点的拓扑结构，用户可独享高带宽；可广泛用于视频业务及高速Internet等数据的接入。
2.2.1ADSL与普通拨号Modem及ISDN
普通拨号Modem最高速率56k，ISDN最高速率128k，ADSL的速率优势是十分明显。
ADSL更为吸引入的地方是：
他在同一铜线上分别传送数据和语音信号，数据信号并不通过电话交换机设备，减轻了电话交换机的负载，打电话和上网互不干扰，ADSL的虚拟拨号方式不同于普通拨号Modem及ISDN的拨号连接，ADSL拨的不是具体的ISP提供商的电话号码，而是VPN（虚拟专网）的接入IP地址，所以使用ADSL上网并不需要缴付另外的电话费，而只缴纳上网费或月租费。
普通拨号Modem及ISDN将逐步被淘汰。
2.2.2ADSL与DDN
用户在使用万维网时需要的宽带业务主要是从Internet网站下载多媒体信息，而向万维网网站发送的信息仅需要很小的带宽，ADSL为非对称接入方式，上行最高1Mb/s，下行最高8Mb/s，相对DDN对称性的数据传输更适合现代网络的特点。
同时ADSL费用较之DDN要低廉，接入方式也较灵活。
2.2.3ADSL与和CableModem
CableModem是广电系统普遍采用的接入方式，由于原来铺设的有线电视网光缆天然就是一个高速宽带网，所以仅对入户线路进行改造，就可以提供理论上上行8M、下行30M的接入速率，目前美国50%以上的宽带用户就采用CableModern方式接入，它的缺点是采用共享结构，随着用户的增多，个人的接入速率会有所下降，安全保密性也欠佳。
与CableModem相比，ADSL技术具有相当大的优势。
ADSL在网络拓扑的选择上采用星型拓扑结构，为每个用户提供固定、独占的带宽保证，而且可以保证用户发送数据的安全性，而有线电视视讯网结构上是总线型的，其承诺的10M甚至30M的信道带宽是一群用户共享的，一旦用户数增多，每个用户所分配的带宽就会急剧下降。
再者，HFC方案必需兼顾现有的有线电视节目，而占用了部分带宽，只剩余了一部分可供传送其它数据信号，所以CableModem的传输速率只能达到一小半。
国外公司实验表明，其速率减为1M~2Mbps，更常见的是400K~500Kbps。
2.3ADSL技术及其应用
1.单机接入
如果用户家中只有一台计算机准备通过ADSL上网。
当您向电信部门申请ADSL线路后，电信相关部门则会提供分离器和ADSLModem，分离器与ADSLModem之间用1条2芯的电话线连好，ADSLModem与计算机的网卡之间用一条网线连接即可完成硬件安装。
再运行一个专门的软件将TCP/IP协议中的IP，DNS和网关参数设置好，就可以进行网上冲浪了。
2.家庭双机共享
现在越来越多的家庭有2台以上计算机，如果仅有2台计算机想通过一部电话上网，可选择一台性能较好，并且固定使用的计算机做代理服务器，为其安装双网卡，一块网卡与ADSLModem的LAN口连接，另一块网卡使用交叉的网线与另一台计算机相连接，需要注意的是交叉网线（网线两端水晶头做法不相同，一端TIA/EIA-568B标准，一端TIA/EIA-568A标准）的制作方法。
然后将配置较好的计算机通过网络管理软件设置成代理服务器，另一台计算机设置成共享模式，这样这台计算机就可以通过“代理服务器”宽带上网了。
当然那台作为“代理服务器”的计算机要一直开机。
3.局域网共享接入
（1）用HUB构造小型局域网，将一台性能较好的计算机配置成代理服务器，安装双网卡，将一块网卡与ADSLModem的LAN口连好，另一块网卡使用直连线与HUB相连。
本地局域网上的客户机通过该服务器访问外部信息资源。
这样只需申请一个IP地址，其他本地客户机可采用保留IP地址。
（2）采用专线方式，为局域网上的每台计算机向电话局申请一个IP地址，这样无需设置代理服务器便可实现资源的共享。
只是目前电话局所能提供的IP地址数是有限。
ADSL作为一种高速接入技术具有很强的生命力，目前世界上许多电信公司对ADSL传输系统进行了成功开发，欧洲和北美已开始规模应用。
高速数据接入。
用户可以通过ADSL宽带接入方式快速地浏览各种互连网上的信息，进行网上交谈、游戏、动画和收发电子邮件，获得所需要的信息。
深圳已提供ADSL高速宽带接入Internet服务，ADSL用户访问相应的站点即可享受多种宽带多媒体服务。
视频点播。
基于非对称性传输技术的ADSL特别适合用户对音乐、影视和交互式游戏的点播，用户可以根据自己的需要，任意地对上述业务进行随意控制，而不必象有线电视节目一样受控于电视台。
如深圳视聆通宽带网站与广州视聆通宽带网站上的视频点播VOD、音乐厅、网上剧场等；并可提供网上游戏、交互电视和网上购物等宽带多媒体服务。
第三章FTT+LAN接入技术
3.1光接入网
接入网中部分或全部使用光纤作为传输介质来实现信息传输的网络形式，是针对接入网环境所设计的特定光纤传输结构，即提供宽带、窄带双向交互式业务的用户入系统。
3.1.1光接入网分类
根据光分配网是采用有源或无源设备，OAN分：
AON和PON
1.AON：
ActiveOpticalNetwork，有源光网络
特点：
（1）传输容量大：
155Mb/s或622Mb/s的接入速率
（2）传输距离远：
不加中继器，距离为70多公里
（3）技术成熟：
无论PDH设备还是SDH设备，都已广泛应用
（4）给有源设备供电比较麻烦
2.PON：
PassiveOpticalNetwork，无源光网络
特点：
（1）信号在传输过程中无需再生放大，直接由无源光分路器传至用户。
（2）信号处理全由局端设备和用户设备完成。
3.1.2光接入网的应用类型
根据ONU位置，OAN可分为三种应用类型
1.光纤到路边FTTC
2.光纤到楼FTTB
3.光纤到家/办公室FTTH/O
图3-1光接入网的应用类型示意图
FTT：
COUN设在交接箱处，用户到OUN之间（引入线）用双绞铜线连接或同轴缆，属于点到点和点到多点结构。
一个OUN可为一个或多个用户提供接入，是一种介质混合结构。
通常采用FTTC+xDSL技术或FTTC+CableModem技术。
FTTB：
OUN设在办公楼或居民住宅楼内的某个公共地方，用户到OUN之间（引入线）用UTP5类线（或更高等级线）连接，属于点到多点结构。
一个OUN为多个用户提供接入，通常采用FTTB+Ethernet技术。
FTTH：
ONU直接放在用户家里，中心局到用户之间全部为光连接和光传输。
接入网无任何有源设备，是一个真正的透明网；是一种真正意义上的宽带接入技术；是用户接入网的长远目标。
3.2GPON
GPON（吉位PON）提供1.244和2.488Gb/s的下行速率和所有标准的上行速率，而且支持各种接入服务，OAM&P（Operation、Administration、Provisioning）功能以及可升级能力，特别是非常有效地支持原有格式的数据分组和TDM流，是光接入网络一种全新的最优化最有效的解决方案。
GPON的主要技术特点是采用全新的传输汇聚层协议“通用成帧协议” （GFP：
Generic Framing Protocol ），实现多种业务码流的通用成帧规程封装，GFP采用通用成帧规程为高层用户信号业务流和传输网络提供一种通用的适配机制；另一方面又保持了G.983中与PON协议没有直接关系的许多功能特性，如OAM管理、DBA等。
GPON是当前众多解决接入网络瓶颈的技术中唯一可在单一波长下提供2.5G的带宽，同时也可传送多个波长在一条光纤上。
3.3APON
3.3.1APON的系统结构
APON是指采用ATM信元传输方式的PON。
APON主要由光线路终端（OLT）、光分路器、光网络单元（ONU）和光纤光缆等组成。
图3-2APON系统结构图
传输线路的标称速率有两种，即对称速率（155.52Mbit/s）和非对称速率（上行155.52Mbit/s，下行622.08Mbit/s）。
实现双向传输的方式也有两种，一是采用单纤波分复用方式，二是采用单向双纤空分复用方式。
3.3.2APON技术特点
APON技术具有如下优点：
（1）宽带化并支持所有种类和各种比特率的业务；
（2）能够全动态分配带宽，充分利用网络资源，满足用户各种需要；
（3）无源点到多点的网络结构，简单、可靠、易于维护管理；
（4）标准化程度高，使得大规模生产时可降低成本；
（5）安全性高；
（6）时延小。
然而也存在一些问题，如系统成本太高；系统容量和覆盖范围有限，未考虑对窄带业务的支持及与其他技术相结合时需解决引入线的宽带化等一系列问题。
3.4EPON
1.EPON的网络结构
一个典型的EPON系统由OLT、ONU、POS组成。
基本网络结构如图6-14所示。
由业务网络接口到用户网络接口部分为EPON网络，EPON通过SNI接口与业务节点相连，通过NUI接口与用户设备相连。
图3-3EPON技术的基本网络结构
OLT放在中心机房，ONU放在网络接口单元附近或与其合为一体。
POS是无源光纤分路器，是一个连接OLT和ONU的无源设备，它的功能是分发下行数据并集中上行数据。
OLT既是一个交换机或路由器，又是一个多业务提供平台，它提供面向无源光纤网络的光纤接口。
OLT根据IEEE802.3协议，将数据封装为可变长度的数据包，以广播方式传输给所有ONU。
2.EPON技术的优势
（1）相对成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。
（2）提供非常高的带宽。
（3）服务范围大。
（4）带宽分配灵活，服务有保证。
（5）易于在EPON结构上开发更宽范围和更灵活的业务，从而增加收入，如可以提供诸如可管理的防火墙、语音业务的支持、VPN和互联网接入等增值业务。
在当前的情况下，EPON技术大多会以一种与其他技术相结合的姿态进入市场，如FTTB/FTTC+DSL、FTTB/FTTC+LAN等。
3.5FTTX+LAN宽带接入技术
FTTX+LAN宽带接入主要是采用高速IP路由交换技术和千兆以太网光纤传输技术，充分利用光纤带宽资源，配合综合布线系统，实现宽带多媒体多业务信息网络的高速接入。
FTTX+LAN宽带接入网由中心接入设备和边缘接入设备组成，如图3-4
图3-4FTTX+LAN宽带接入网网络结构
边缘接入设备主要完成链路层帧的复用和解复用功能，中心接入设备负责汇聚用户流量，实现IP包转发、过滤及各种IP层协议。
中心接入设备与边缘接入设备推荐采用星形拓扑结构，中心接入设备与IP骨干网设备之间的拓扑结构可以是星型，也可以是环型。
在以太网接入系统中，中心接入设备一般为2层交换机、2层交换机+宽带接入服务器、3层交换机、3层交换机+宽带接入服务器以及专为以太网接入开发的以太接入业务网关等，边缘接入设备一般为2层交换机。
3.6FTTX+LAN宽带接入技术的应用
1.高速数据接入
用户可以通过FTTX+LAN宽带接入方式快速地浏览各种互连网上的信息、进行网上交谈、收发电子邮件等。
2.视频点播
由于FTTX+LAN方式高带宽的接入，特别适合用户对音乐、影视和交互式游戏点播的需求，还可根据用户的个性化需要进行随意控制。
3.家庭办公
实现家庭办公，用户只需通过高速接入方式，在网上查阅本自己企业（单位）信息库中您所需要的信息，甚至可以面对面地和同事进行交谈，完成工作任务。
4.远程教学、远程医疗等
通过宽带接入方式，用户可以在网上获得图文并茂的多媒体信息，或与老师、医生进行随意交流、探讨。
第四章无线接入技术
4.1WIFI技术
WIFI（WLAN）主要包括802.11b、802.11a和802.11g协议组
802.11b采用2.4GHz的频段，可支持11Mbps的共享接入速率；
802.11a采用5GHz的频段，其速率高达54Mbps，采用OFDM（正交频分复用）技术，但无障碍的接入距离降到30－50米；
802.11g其实是一种混合标准，既能适应802.11b标准，又符合802.11a标准，它比802.11b速率快5倍，并和802.11b兼容。
表4.1WiFi与3G的比较
3G
WiFi
标准
3GPP、3GPP2、ITU
IEEE
多址方式
CDMA/FDD、TDD
CKK、OFDM
频带
2GHZ，许可证
2.4GHZ，不要许可证
最高速率
2Mbps
54Mbps
业务
话音与数据
数据与话音
覆盖
宏蜂窝
微蜂窝
移动性
静止、步行、车载
静止、步行
频谱利用率（bps/Hz）
<1.6
<2.7
成熟度
较好
很好
终端
手机、PDA、PC卡
PC卡
商用
大量，世界范围
大量，世界范围
4.2WIMAX技术
WIMAX是一种线缆和xDSL的无线扩展技术。
这是一种全新的宽带FWA技术，是为解决宽带接入"最后一公里"的问题而设计的。
WIMAX采用802.16a标准，该标准于2003年1月29日被IEEE通过。
目前INTEL公司是该技术的倡导者和支持者。
从目前来看，WIMAX技术将成为3G移动通信的最大的威胁。
表4.2WIMAX与3G的比
3G
WIMAX
标准
3GPP、3GPP2、ITU
IE
升级会员 