1.3 接入技术的发展

电信网是利用各种通信手段和一定的方式将所有的终端设备、传输设备和交换设备等硬件设备有机地连接起来的通信实体，它是完成各项通信任务的物质基础；此外，还需要一整套的规定及标准和整个电信网的管理规程，才能使由设备组成的静态网络变成一个运转良好的动态体系。

在通信网中，宏观上可以划分为用户驻地网（Customer Premise Network，CPN）、接入网和核心网三大类，通信网的组成如图1-1所示。这种网络划分方法是将公用电信网中的长途网和局间中继合在一起称为核心网（corenetwork）或转接网（transmit network），也就是将市话端局以上的部分称为核心网；而对于核心网而言，将其市话端局以下的网络部分称为用户接入网，它主要负责将电信业务透明传送给用户，也就是说，用户业务通过接入网的复用、传输能灵活地接入到不同的电信业务节点。

在信息社会，信息瞬息万变，信息量大得惊人，使用传统的信息方式和传统的通信设备显得有些力不从心。在我国，以电话业务为基础的电话网经过几十年的高速发展，已经具有较大规模，网络设备的程控化、数字化比例已超过了一些发达国家。但是，城市建设中的地下线管问题影响了其发展，并且过去敷设的用户线（缆）不能提供和解决宽带业务的需求。所以，接入网的技术及其发展受到了各地较大的关注，特别是大城市接入网的建设已经在积极准备之中。

按照接入介质的不同，广义上，接入网可以分为无线接入网和有线接入网。接入技术可以分为有线接入技术和无线接入技术两大类。

1.3.1 无线接入技术的应用和发展

随着Internet的发展及宽带多媒体业务的增长，人们对移动、便携、高速接入Internet提出更大的需求，无线接入技术在提供移动性和便携性的基础上，也不断追求更高的接入速率。近年来，各种无线宽带接入技术（LMDS、MMDS、Bluetooth、GSM、3G、WLAN、Wi-Fi、WiMAX）的发展，使人们能够摆脱电话线的束缚，逐渐从固定走向移动。无线通信技术以其灵活方便的特点，广泛应用于电信网的各个领域。

无线接入技术（Wireless Access Technology）也称无线接续技术或无线本地环路（Wireless Local Loop），主要功能是以无线技术（大部分是移动通信技术）为传输介质向用户提供固定的或移动的终端用户。无线用户环路的宗旨和目标是提供与有线接入网相同的业务种类和更广泛的服务范围，无线用户环路由于具有应用灵活、安装快捷等特点，目前已成为接入技术中最热门的话题，受到各国尤其是电信业务急需普及的发展中国家的重视。

作为现今大力发展的无线接入技术，大体上可分为移动式接入和固定式无线接入两大类。

1. 固定式无线技术

固定式无线接入（Fixed Wireless Access，FWA），是指能把从有线方式传来的信息（语音、数据、图像）用无线方式传送到固定用户终端或实现相反传输的一种通信系统，也有人用FRA（Fixed Radio Access）一词，还有人习惯将其称做无线本地环路（Wireless Local Loop，WLL）。与移动通信相比，固定无线接入系统的用户终端是固定的，或者是在极小范围内的。

由于FWA主要解决用户环路部分，所以国内外各大公司的系统方案各不相同。从覆盖范围看，其覆盖面积的半径从50 m至50km不等。从频率角度看，从几十赫兹到几千赫兹不等；从寻址方式看，有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）等。

虽然各种FWA系统的结构不完全一样，但按照服务对象和覆盖范围的不同，则可以分为三大类。

第一种情况是中心局到用户端机之间全部用无线电传输取代有线连接的方式，称为宏区。这样做在某些场合从经济上说是十分合算的，安装也很方便；但由于这种系统覆盖范围太大，所以在同一频率和同一多址复用技术下其用户数量太少。

第二种情况是FWA系统多使用较低功率的系统，以解决中等范围的通信，称为微区。这种情况下的用户容量比第一种情况多20倍以上，但仍不到微微区容量的1/5。

第三种情况是只用FWA系统。这种情况下使用低功率系统，覆盖范围为微微区，用户区只在一个很小的范围内。这种系统采用的是CT2、CT2+、PACS、DECT、PJS等技术，因此研制费用低，而用户容量是三种情况中最大的。

2. 移动式接入技术

此类技术主要指用户终端在较大范围内移动的通信系统的接入技术。这类通信系统主要包括以下几种。

（1）集群移动无线电话系统

它专用于调度指挥无线电通信系统，它在我国得到了较为广泛的应用。集群系统是从一对一的对讲机发展而来的，从单一信道一呼百应的群呼系统，到后来具有选呼功能的系统，现在已是多信道基站、多用户自动拨号系统，它们可以与市话网相连并与该系统外的市话用户通话。

（2）蜂窝移动电话系统

20世纪70年代初由美国贝尔实验室提出的，在给出蜂窝系统的覆盖小区的概念和相关理论之后，该系统得到迅速的发展。其中，第一代蜂窝移动电话系统指陆上模拟蜂窝移动电话系统，主要特征是用无线信道传输模拟信号。第二代则指数字蜂窝移动电话系统，它以直接传输和处理数字信息为主要特征，因此具有一切数字系统所具有的优点，具有代表性的是泛欧蜂窝移动通信系统GSM。

（3）卫星通信系统

采用低轨道卫星通信系统是实现个人通信的重要途径之一，现在有美国Motorola公司的“铱星”计划、日本NTT计划、欧洲RACE计划，整个系统由三部分构成，系统的主要部分是卫星及地面控制设备，另外还包括关口站和终端。卫星无线接入技术适合用户密度低、地面蜂窝和有线网覆盖不到的地方，由卫星提供基本语音服务和数字业务，但其价格昂贵，在接入网中应用不多。

未来的无线接入技术将进一步向数字化、综合化、个人化发展。它应具备开放式的网络结构、先进的数字信号处理技术和动态功率控制技术、能够提供多种电信业务、较高的频谱利用率和抗干扰能力、能纳入本地的网管系统并实现智能化管理和控制。

1.3.2 有线接入技术的应用和发展

有线接入技术是目前通信技术中最活跃的领域之一。在电信网络中，接入网连接用户和业务节点，主要解决传输、复/分接、资源共享等问题。随着带宽要求的提高，光纤不断向用户延伸，FTTB（光纤到大楼）、FTTC（光纤到路边）、FTTCab（光纤到楼阁）和FTTZ（光纤到小区）正在实施，但实现FTTH（光纤到户）目前还比较困难。于是，在技术上有如下两个需要解决的问题：一是ONU（光网络单元）与OLT（光线路终端）之间应采用何种技术来进行信息传输；二是用户终端或局域网络以何种方式接入ONU。解决这两方面问题（特别是后者）的技术比较多，它们在传输特性、市场定位、物理位置及要解决的问题等方面都有所不同，在今后的实际接入网络中很可能是多种技术并存，下面将对一些主要的有线接入技术作介绍。

目前主要的有线接入技术包括：普通MODEM、N-ISDN（窄带综合业务数字网）、Cable MODEM与HFC（混合光纤同轴电缆）、HDSL（高速数字用户环路）与SDSL（对称数字用户环路）、ADSL（不对称数字用户环路）与G．lite（无分路器ADSL）、VDSL（甚高速数字用户环路）、HomePNA（家庭电话线连网联盟）、Ethernet、SDH（同步数字序列）、PON（Passive无源光网络）与APON（ATM无源光网络）等。一般来说，任何接入技术都有相应的CO（局端设备）和RT（用户端设备），但后者更具多样性。

1. 普通MODEM

普通MODEM是目前实现窄带Internet接入的主要方式之一，技术成熟，最高传输速率达56 kbps。在技术上它不依赖光接入网络；在产品上包括用户所用的MODEM和放在电信机房的MODEM池。由于其速率较低，正在逐步被N-ISDN和其他技术所取代。

2.N-ISDN

N-ISDN，又称“一线通”，是一种成熟的、依赖光接入网络的窄带接入的铜线技术，目前主要利用2B+D来实现电话和Internet接入，典型下载速率可达64 kbps，基本上能够满足目前窄带浏览的需要，是广大Internet用户提高上网速率的一种经济而有效的选择。目前已在国内各个城市开通，用户反映良好，渐有取代普通MODOM之势。ISDN设备包括交换机和终端设备，其中终端设备种类很多，但从功能上讲，主要是ISDN网络终端、终端适配器、路由器和可视电话等功能的自由组合，同时提供不同的接口（如ISA、PCI、RS-232、USB、模拟电话口、以太网口等）以适应不同需求。

3.Cable MODEM与HFC

Cable MODEM（线缆调制解调器）是利用有线电视网实现用户宽带数据接入的一种方法，也是混合光纤同轴网中的关键技术之一。HFC是宽带接入技术中最早成熟和进入市场的一种，具有宽带和相对的经济性的特点。HFC在一个500户左右的光节点覆盖区可以提供60路模拟广播电视、每户至少2路电话、速率至少高达10 Mbps的数据业务（目前已有成熟的40 Mbps的Cable MODEM）。将来利用其550～750 MHz的频谱还可以提供至少200路MPEG-2的点播电视业务及其他双向电信业务。从长远看，HFC网计划提供的是所谓FSN（Full Service Network，全业务网），即以单个网络提供各种类型的模拟和数字业务，并逐步从多用户共享上述带宽过渡到单个用户独享。

4.HDSL与SDSL

HDSL是在无中继的用户环路网上用无负载电话线对称地高速传输信息，典型数据传输速率为2 Mbps，距离达3～5km，使用两对或三对双绞铜线，不需选择线对、误码率低、采用线路码，具有良好的频谱兼容性。目前，HDSL技术已经发展得比较成熟，主要用于替代传统的T1/E1，解决分散用户接入技术，为用户提供租用线，传送多路语音、视频和数据。SDSL是HDSL的简化版本，使用单根双绞线，可以提供双向高速可变比特率连接，速率范围为160 kbps～2.084 Mbps，在0.4 mm双绞线上，最大传输距离是3 公里。HDSL/SDSL可以与FTTB/FTTC相结合。从功能上讲，HDSL设备种类不多，各厂家的设备兼容性差；SDSL成熟稍晚，产品类型也不太丰富。

5.ADSL与G.lite

ADSL是在无中继的用户环路网上用有负载电话线不对称地高速传输信息，与HDSL/SDSL相比，避免了用户侧干扰问题，提高了传输速率，延长了传输距离。ADSL采用DMT（Discrete Multitone，离散多音频）线路码，下行通信可以支持的速率为1.5～8 Mbps或更高，上行通信速率为16～640 kbps或更高，模拟用户话路独立，目前已能在0.5芯径双绞线上将6 Mbps的信号传送3.6公里。G．lite是一种简化的ADSL，以降低成本和方便用户端设备的安装。其下行速率最高为1.5 Mbps，上行速率最高为512 kbps，可不用电话分离器，最大传输距离可达5公里。

ADSL（包括G．lite）的CO端设备DSLAM（数字用户环路多路复用器）主要实现复/分接的功能，可以放在市话端局或小区，放在小区的目的是提高传输速率并可使更普遍的用户使用ADSL，这时需要光接入网的配合；用户端设备很多，从功能上讲主要包括：不同接口（PCI、USB、以太网）的ADSL MODEM、适应不同需求的ADSL路由器、同时提供数据和语音的综合网关、分离器或低通滤波器。目前，G．lite和ADSL在终端产品价格上相差不太大，主要是在DSLAM价格上有差别，但是由于电信运营商更看中全速率的ADSL DSLAM，而目前的ADSL芯片和设备既支持全速率的ADSL，也支持G．lite，所以在实际中纯粹的G．lite产品反而不多见。在国内，已经有广东、上海、福建、武汉等地开通了ADSL实验网。但由于需要交纳昂贵的初装费、使用费，一般家庭用户很难承受。

6.VDSL

在开发ADSL中发现，适当减短距离会大大提高传输速率，这便出现了VDSL。VDSL系统中的上下信道频谱是利用频分复用技术分开的，编码方式有CAP（无载波幅度相位调制）、DMT和DWMT（离散小波多音频）三种。VDSL上下行速率也是不对称的，其下行速率有3档：13 Mbps、26 Mbps和52 Mbps，相应传输距离为1500 m、1000 m和300 m；上行速率一般也有3档：1.6 Mbps、2.3 Mbps和19.2 Mbps。VDSL必须与FTTB、FTTC、FTTCab、FTTZ结合使用。在产品上，VDSL与ADSL类似，但由于VDSL技术出现比较晚，正式产品不多。

7.HomePNA

HomePNA是一种利用电话线组建局域网的技术，解决家庭用户的多台设备连接问题，还不能作为一种独立的接入技术来看待。从频谱来看，HomePNA物理层信号分布在5.5～9.5 MHz之间，中心频率是7.5 MHz，数据传输速率是1 Mbps；在媒体访问控制层上，HomePNA利用现有的以太网协议；在连接方式上，HomePNA技术可使网络内所有的节点按菊花链的方式连接，无须中央汇接或交换，这种连接方式有助于简化安装，还可巧妙地改变家庭电话布线随机拓扑结构。

从产品上讲，HomePNA的终端设备正在从独立的网络接口卡、PC主板上嵌入式网卡向集成到10/100 Mbps快速以太网卡上发展；为了解决接入Internet的问题，HomePNA与xDSL和普通调制解调器结合，形成智能住宅网关。

8.Ethernet

由于10/100 Mbps以太网目前已普及、1000 Mbps以太网技术的成熟、价格低廉、目前人们只需要IP业务并对QoS要求并非十分迫切等原因，全以太网接入方案被广泛关注，其基本构想是：建立以1000 Mbps以太网为骨干网，实现1000 Mbps以太网到大楼、路边、小区，然后通过100 Mbps以太网到大楼的楼层或小型楼宇和居民楼，再通过10 Mbps以太网到办公室和桌面。目前，用户使用以太网卡和5类线与楼层内设备相连；楼层内是工作在第二层的交换机（采用VLAN技术），通过普通MODEM实现带外管理，并多采用远程供电；小区设备是有更大吞吐量的第二层的交换机（采用VLAN技术），通过混合光缆和MODEM管理楼层内的交换机并为之供电；多个小区通过光纤共享一个千兆位路由器和NAT（网络地址映射）；骨干网把多个路由器连接起来，构成宽带IP城域网。用户间的访问应通过路由器，用户管理也在路由器所在的节点处完成。

9.SDH

适用于接入网的SDH具有高可靠性、灵活性、高度紧凑、低功耗和低成本等特点。一般来说，当要求带宽为155 Mbps或更高时，可以直接用SDH系统以点到点或环形拓扑形式与用户相连；当需要带宽大于34 Mbps时，可直接将SDH ADM（Add/Drop Multiplexer，分插复用器）设置在用户处用STM-1通道与STM-N服务节点相连，这种连接既可以通过点对点的方式，也可以通过环结构；对于带宽要求远小于34 Mbps的情况，采用更低速率的复用器或共享ADM的方式更经济有效；对于多数普通企事业用户，设在路边（DP点）的终端复用器可以用来为大量用户提供以2 Mbps为基本单元的带宽，需要小于2 Mbps带宽业务的用户可以靠业务复用器或后接PON来解决。使用STM-0子速率连接（Sub STM-0）对于小带宽用户是一种经济有效的方案，同时还能保持全部SDH的管理能力和功能，ITU-T G.708就规定了这样的接口。

虽然SDH可以在建设时为不同的节点分配不同的带宽，但无法实现节点总速率的动态调整。目前，适用于接入网的各种SDH设备（特别是SDH ADM）很多，本书不再详述。

10.PON与APON

无源光网络（PON）包括窄带的无源光网络和以ATM为基础的宽带无源光网络（APON），前者是用来提供2 Mbps及以下速率的数据传输通道，后者则可以提供高达622 Mbps的下行传输通道。APON多采用无源双星或树型结构，并使用特殊的点对多点多址协议，使得众多的ONU/ONT（Optical Network termination，光网络终端）共享OLT，众多的用户共享ONU来降低初建成本。目前，已有正式的APON产品，但品种有限，而且元器件的集成度还有待进一步提高。

1.3.3 接入网的融合演进

目前，接入网作为电信网络直接面对最终用户的神经末梢，无论在设备选型还是组网方式上均具有“百花齐放”的多样性。因此，在竞争市场发展用户接入的过程中面临多种选择。其中，“有线+无线”的混合型接入网络是一种省时、省力、省钱的选择。

以庞大、稳定的有线网络作为基础，结合灵活、高效的无线网络，“有线+无线”的混合型接入网络能够为用户提供灵活性、便利性，并能显著地提高工作效率。尤其在减轻上网压力、改善生活水平乃至提高用户社会地位等方面，更具有得天独厚的优势。

无线接入作为有线连网方式的一种有力补充和扩展的同时，可实现与有线网络的无缝融合，使网上的计算机具有可移动性，能快速、方便地解决使用有线方式不易实现的网络连通问题。

从目前的发展情况来看，有线和无线接入方式的融合作为一种新的接入方式，是“最后一公里”发展的必然趋势。无线接入作为有线连网方式强有力的补充和扩展，正在受到越来越多用户的喜爱。