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寬帶技術(shù)分析
摘要:本文對寬帶網(wǎng)絡(luò )的主干網(wǎng)和接入網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行了詳細分析,并對目前占有寬帶網(wǎng)絡(luò )主要市場(chǎng)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)數字網(wǎng) 非對稱(chēng)數字線(xiàn)路 寬帶以太網(wǎng) 混合光纖同軸網(wǎng)
1.引言
計算機技術(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(wàn)戶(hù),網(wǎng)絡(luò )日益成為人們工作、學(xué)習、生活的必備工具。在網(wǎng)絡(luò )普及過(guò)程中,網(wǎng)速是網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )經(jīng)營(yíng)的關(guān)鍵。眾所周知,網(wǎng)絡(luò )帶寬越寬,數據傳輸速率就越高,寬帶技術(shù)應運而生。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)包括主干網(wǎng)技術(shù)和接入網(wǎng)技術(shù)。在過(guò)去的幾年內,運營(yíng)商將大量資金注入主干網(wǎng),主干網(wǎng)已經(jīng)基本實(shí)現了光纖化,傳輸速率可以達到千兆。
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,制定出國際標準同步數字系列SDH。一般可以認為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(lèi):虛電路服務(wù)、數據報服務(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(guò)程包括建立連接、數據傳輸和釋放連接。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)議是基于另一類(lèi)數據報服務(wù)的IP協(xié)議。數據報服務(wù)是基于存儲轉發(fā)機制的無(wú)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)議能夠一統天下的原因。最后一類(lèi)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)議復雜,交換設備昂貴,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(huà)網(wǎng)開(kāi)始就存在,寬帶網(wǎng)的出現使得接入網(wǎng)作用尤為突出。接入網(wǎng)是連接用戶(hù)終端設備和某種業(yè)務(wù)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò )設施,即用戶(hù)交接設備之后到用戶(hù)引入線(xiàn)之前,僅提供通道而不具備交換功能的通信設備網(wǎng)絡(luò )。
如前所述,寬帶主干網(wǎng)已經(jīng)基本實(shí)現光纖化,其帶寬可滿(mǎn)足當前的通信需要,但大部分的接入網(wǎng)仍然停留在以電話(huà)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(lái)出現了多種接入網(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)數字網(wǎng))
ISDN是在綜合數字電話(huà)網(wǎng)(IDN)基礎上發(fā)展起來(lái)的,提供端到端數字通信。它在用戶(hù)和ISDN之間建立一條數字比特管道,使用時(shí)分復用方式支持多個(gè)獨立的通路(channel)。窄帶ISDN 定義的標準化通路有B通路(64kbit/s的數字PCM話(huà)音或數據),D通路(16kbit/s或64kbit/s用作帶外信令)。
ITU-T規定的標準化組合有兩種:(1)基本速率2B D=144kbit/s,其中一個(gè)B通路用于傳輸話(huà)音,一個(gè)用于傳輸數據,D通路為16kbit/s。(2)一次群速率23B D或30B D,分別對應T1標準(1.544Mbit/s)和E1標準(2.048Mbit/s)。
由于N-ISDN難以適應寬帶需求,繼而在A(yíng)TM技術(shù)的基礎上出現了寬帶ISDN(B-ISDN)。B-ISDN將話(huà)音、數據、圖像及視頻信號集中在一個(gè)網(wǎng)絡(luò )傳輸,就是通常所說(shuō)的“一線(xiàn)通”。B-ISDN采用ATM技術(shù),用戶(hù)環(huán)路和干線(xiàn)都采用光纜。由于A(yíng)TM技術(shù)沒(méi)有得到廣泛的應用,B-ISDN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),鋪設光纖到服務(wù)區,用戶(hù)的“最后一公里”采用同軸電纜。光纖部分的光分配節點(diǎn)(ODU)到頭端(HEAD)是星型連接,光結點(diǎn)到用戶(hù)這段同軸電纜是樹(shù)型連接,在美國圍繞一個(gè)光結點(diǎn)的同軸網(wǎng)絡(luò )可以連接500個(gè)用戶(hù)。
用戶(hù)使用Cable modem利用同軸電纜連接到光結點(diǎn),接入HFC網(wǎng)絡(luò )。由HFC網(wǎng)接入有線(xiàn)電視網(wǎng)(Cable TV), 最后由有線(xiàn)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將計算機的數據信號調制到某個(gè)頻帶范圍后占用有線(xiàn)電視帶寬傳輸。但是Cable Modem 本身又不是單純的調制解調器,它集Modem、調諧器、加解密設備、橋接器、網(wǎng)絡(luò )接口卡、SNMP代理和以太網(wǎng)集線(xiàn)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10Mbit/s。下行速率一般在3Mbit/s到10Mbit/s,最高可達到36Mbit/s。
同軸電纜帶寬要比電話(huà)線(xiàn)帶寬寬很多,在有線(xiàn)電視網(wǎng)絡(luò )比較發(fā)達的地區,HFC是一種很好的寬帶接入方式。但是傳統有線(xiàn)電視網(wǎng)是單向的,用于上網(wǎng)就要對原有線(xiàn)路進(jìn)行雙向改造,需要一定費用。
3.3 ADSL(非對稱(chēng)數字線(xiàn)路)
xDSL是DSL(數字用戶(hù)線(xiàn)路)的統稱(chēng),是以銅電話(huà)線(xiàn)為傳輸介質(zhì)的點(diǎn)對點(diǎn)傳輸技術(shù)。xDSL包括HDSL(高速數字用戶(hù)線(xiàn))、SDSL(對稱(chēng)數字用戶(hù)線(xiàn))、ADSL(非對稱(chēng)數字用戶(hù)線(xiàn))、VDSL(甚高比特率數字用戶(hù)線(xiàn))等多種類(lèi)型。目前寬帶市場(chǎng)主要使用ADSL技術(shù)。
ADSL使用普通電話(huà)線(xiàn)作為傳輸介質(zhì),利用ADSL Modem 將計算機的數據信號調制到一定的頻帶后再與原有電話(huà)信號復用同一條普通電話(huà)線(xiàn)傳輸。ADSL 利用ADSL Modem將電話(huà)線(xiàn)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A(yíng)DSL控制信號的傳輸和上行信息;一個(gè)普通3k帶寬的電話(huà)通道。這三個(gè)信息通道可以同時(shí)工作。
當前 ADSL調制解調設備一般采用 3種線(xiàn)路編碼技術(shù),抑制載波幅度和相位 (carrier-less amplitude and phase, CAP),離散多音復用 (disc
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