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ZT:宽带网络技术的发展与未来 (这篇文章应该比较早了，但是很客观地比较了各种技术的宽带网络技术优缺点，值得看看)
中山大学电子与通信工程系教授、博士生导师 张光昭
1 宽带网络发展的动力
1.1 Internet用户日益普及1994年以来，Internet的用户数以每年翻一番的速度增长。现在，全球连接到Internet的主机数已超过1亿台，我国也已超过1千万台。
1.2 网络提供的业务日益增加除了传统的数据业务－－Web浏览、E－mail、FTP等以外，还有许多实时的多媒体业务－－如IP电话、视频会议、远程教育、远程医疗、电子商务、远程协同工作和家庭办公等。
1.3 信息技术革命的推动信息化带动现代化已成为大家的共识。
几种典型的多媒体业务的QoS和带宽要求：
2 宽带网络的瓶颈－接入网
2.1 一般的网络模型骨干网接入网驻地网用户主机
2.2 骨干网骨干网都采用宽带光纤网，带宽从2.5Gbps到200Gbps。 密集波分复用（DWDM）技术的发展使目前光纤的带宽起码可以满足未来10年信息技术发展的需要。 随着微电子技术的发展，高端交换机的容量发展很快，现在正向kGbps(Tbps)的方向发展。 因此，骨干网应该能够满足当前发展的需要。
2.3 用户驻地网一般都采用10M/100M以太网，或3M/11M无线局域网，对于一般小规模用户来说，基本上能满足要求。如果要求更高的话，可采用千兆以太网。 因此，用户驻地网的当前技术也能满足带宽的要求。
2.4 接入网接入网是指由用户（或用户驻地网）到骨干网之间的哪一段网络－－也就是信息高速公路的最后一英里问题。 接入网牵涉到千家万户，是网络建设中最复杂、也是最费钱的部分。 接入网的带宽能否满足消费者的要求，它的费用消费者能否承受得起，是限制当前宽带网络发展的最重要因素之一。 因此，接入网是当前宽带网络的瓶颈。
3 几种常用的宽带接入网
3.1 接入网技术的分类
3.2 ADSL的发展状况 –新加坡电信有限公司是对ADSL技术应用最钟情的公司，并在大规模ADSL商业 应用方面进行了投入，使新加坡总人口中的60％的人可以使用这一设备，其设计目标是通过该网络提供广泛的多媒体业务，目前已基本实现全国覆盖。 –香港电信公司通过ADSL和VDSL线路提供ATM业务，目前已有9000多个大楼安装了线路。 –瑞典已经声明将采用大规模的 ADSL接入方式，2004年实现98％的瑞典家庭拥有高速Internet接入。 – –美国和加拿大都提供低资费的高速ADSL服务，月租金与ISDN接入没有什么区别，但用户付同样的费用可获得了15倍的带宽，目前正有一批用户进行试用。
3.2 ADSL（非对称数字用户环路）ADSL是利用现存的电话双绞线作为接入网进行宽带数据通信的一种方法。
ADSL的优缺点如下: –优点 电信公司中心的ADSL设备将数据从公用电话网（PSTN）中切换到数据网中，从而分担了电话交换机的负荷，而交换机负荷过重是目前随着Internet 访问大量增加而造成话音网络阻塞的关键原因； ADSL终端设备的电源由载波解决，当客户端供电中断时系统照样可以工作，这明显优于ISDN； ADSL配有3个信道，其中2个用于数据通信，1个用于话音通信，因此话音通信不会干扰数据通信，这也明显优于ISDN。 一般认为，对大公司或电信公司，在需要高速Intranet/ Internet访问的场合，ADSL是一种理想的连接方式。 ANSI和ETSI已为ADSL制定了标准。
–ADSL的缺点 不支持模拟电视的传输。传输距离受业务速率和铜线本身特点的限制。
VDSL（Very high speed DSL，超高比特率数字用户线）是速率最高的DSL技术。VDSL是ADSL的升级，是DSL技术根据HDTV、视频会议以及对称/非对称业务的需要而发展的技术。。 该技术是在94年下半年提出，目的就是为了能在双绞线上实现比ADSL更高的传输速率。VDSL提供了更高的带宽，满足更多的业务需求，它除了支持与 ADSL相同的应用外，还支持包括高保真音乐、高清晰度的电视，多通道视频业务、 MPEG-2图象等，是真正的全业务接入（FSAN）手段。 它的特点是传输速率快，有效距离短，速率可变自适应，并可以按照要求配制成对称和非对称两种传输模式。VDSL：
–VDSL技术是电话网络发展的一个方向，随着VDSL的标准化及其技术不断发展与成熟，将有利促进VDSL的广泛应用，具有十分广阔的发展前景。 –VDSL技术现在已经成为国外各大电信厂商关注的焦点。来自3COM公司的一份调查分析报告表明，2003年全美DSL用户将达到9,900,000，其中VDSL用户将接近4,500,000；相信在中国的VDSL用户也将突破百万。一旦标准确定，相信VDSL将很快推向市场，届时它将更好地满足人们各种各样的通信业务要求，有效地缓解最后一英里的瓶颈问题。
3.3 HFC（光纤－同轴混合网）HFC是由CATV网发展起来的，馈线网采用光纤，配线网采用同轴线，双向不对称。
HFC的主要特点：
传输频带较宽 HFC具有双绞铜线对无法比拟的传输带宽，其分配网络的主干部分采用光纤，其间可以用光分路器将光信号分配到各个服务区，在光节点处完成光／电变换，再用同轴电缆将信号分送到各用户家中，这种方式兼顾到提供宽带业务所需带宽及节省建立网络开支两个方面的因素。
与目前的用户设备兼容 HFC网的最后一段是同轴网，它本身就是一个CATV网，因而视频信号可以直接进入用户的电视机，以保证现在大量的模拟终端可以使用。
支持宽带业务 HFC网支持现有的和发展的窄带及宽带业务，可以很方便地将话音、高速数据及视频信号经调制后送出，从而提供了简单的、能直接过渡到FTTH的演变方式。
成本较低 HFC网的建设可以在原有网络基础上改造，根据各类业务的需求逐渐将网络升级。例如若想在原有CATV业务基础上，增设电话业务，只需安装一个设备前端，以分离CATV和电话信号；而且何时需要何时安装，十分方便与简捷，成本也较低。 全业务网 HFC网的目标是能够提供各种类型的模拟和数字通信业务，包括有线和无线，数据和话音，多媒体业务等等，并称之为全业务网（FSN）。
数字业务 HFC应能开通的数字业务主要包括： 普通电话业务（POTS）； Nx64 kbit/s租用线业务； E1（成帧与不成帧）信号； ISDN基本速率接口（ISDN-BRI），一次群速率接口（ISDN-PRI）； 数字视频业务（如VOD）； 高速数据通道； 个人通信业务（PCS）。 l模拟业务 HFC能够开通的模拟业务主要包括模拟广播电视和调频广播节目。
HFC网络是建立在模拟频分复用基础上的，从技术发展趋势看，未来的通信一定是朝着数字化方向发展，因此HFC网络将对未来的网络产生一定的影响，另外要想在原有单向CATV网络基础上改变为双向多业务网络，其难度也是相当大的，并存在着以下几点受限因素： –上行信道拥挤 一般情况下，上行信道频带容量约为480个64kbit/s信道，而HFC网络是在基本不改变原有CATV频道划分基础上，将5～42MHz作为各种业务的上行信息传送频带，当其信息增加到一定程度时，上行信道就会显得拥挤不堪。
－安全问题 由于HFC网络同轴电缆的树状结构决定了其频带资源对所有用户都是开放的，因此必须注意传送数据业务时的安全性与保密性。 HFC的局限性：
–敷设问题 目前的CATV网络受到同轴电缆质量以及放大器带宽的限制，其工作频带为40～300MHz或45～550MHz，这一频带对于HFC网络实现多业务综合传输所需的750MHZ带宽尚有差距，若为此目的而更换现有CATV网络中的设施（如电缆，放大器等），有一定的经济困难。 –模拟传输方式 由于HFC系统是基于模拟信号传输，因此在目前网络发展要求为数字化的情况下，它与未来的数字网并不能完全适应，必 须加以改进与升级。
根据光网络单元（ONU）与用户位置的远近，光接入网（ OAN）又可分成若干种专门的传输结构，主要包括： 光纤到户FTTH（Fiber To The Home）
光纤到大楼FTTB（Fiber To The Building）
光纤到办公室FTTO（Fiber To The Office）
光纤到路边FTTC（Fiber To The Curb）。
根据目前的技术条件，无论采用哪一种方法，要实现光纤到家代价都过于高昂，用户尚不能接受。因此只能根据实际情况，尽量使光纤接近住户，在未端仍用铜线接入家庭。 目前各国较为普遍的策略是应用PON技术实现FTTC或FTTB，未来最终目标是FTTH。
在1550nm光窗口传输模拟视频信号。 在1300nm光窗口支持各种网络业务，如POTS、NISDN，帧中继以及VOD等，信息传输的形式是ATM信元。上行方向传输比特率为 155Mbit／s，下行方向传输速率可以为622 Mbit/s s或155M Mbit/s，具体速率的选取决定于期望传输的业务。 用户通过光网络终端ONT（Optical Network Terminal）传输和接收信息， ONT的成本很大程度上决定系统的总的成本。安装在用户基地的用户单元可以配备多个用户要求的业务适配器，即线路接口模块LIM（Line Interface Module），用户可以随着业务需求的增加添加相应的LIM单元。
APON的在国内外的情况
在国外，美国南方贝尔、法国电信、英国电信、 CNET、日本NTT、德国电信、KPN、 SwissCom、 SBC、Telecom Italia／CSELT等国际机构在全业务接入网的研究方面已经取得了阶段性成果，均已作出基于 ITU—T G．983建议的系统级 APON实验或商用产品。
在国内，我国在光宽带网络的研究、开发方面起步较晚，在芯片工艺、微电子、元器件方面与国际先进水平有较大差距。
3.5 LMDS（局域多点分布式系统）频率范围： 20GHz--40GHz 可用带宽： >1GHz 传播方式： 点-多点广播（下行） 点-点通信（上行）
1986年，美国Bernard Bossard提出可以在28GHz频段进行点-多点视频广播，并自筹资金进行试验。 1992年由Bernard Bossard等人组织的美国CV公司首次在纽约用28GHz频段试播模拟电视节目。 CV公司花了6年的时间，用蜂窝结构（每个蜂窝半径3-5公里）复盖了约1/3纽约。用FM调制，每个频道需20MHz带宽，共可播出48套电视节目。 1998.2.18美国联邦通信委员会（FCC）正式公布LMDS的频谱，并将全美国划分为500多块，在网络上招标频谱经营权。在一个多月时间内招标收入达6亿多美元。 现在，在美国、加拿大、韩国、俄国、德国、法国、中国（包括台湾、香港）等国家和地区都先后开展了LMDS的试验和开发。
LMDS的应用前景
LMDS的特点：用频带很宽（1GHz以上）；传输范围有限，频率可反复使用；无线连接，安装易、维护易，建设周期短；单位带宽成本低于其它接入方式。
LMDS的应用
多频道视频广播；视频点播（VOD）；视频会议；视像电话；高速Internet接入；高速专用数据网；
LMDS产品
全向大功率模拟电视发射机（30W，50频道）；全向大功率模-数混合发射机（30W，1GHz带宽)；
用户单向电视接收设备（50频道，低成本）；用户双向模-数收发设备（模拟接收+MODEM)；点-点双向数字收发设备（36Mbps，10kM)；其它中继设备。
产品价格比较昂贵，但这两年有迅速下降的趋势。
LMDS存在问题
在我国LMDS的可用频谱还没有划定；视距传输，阴影问题难解决；无线信道噪声大，传输受气候影响大；传输距离较短。
这些问题正在研究解决，有的已成为LMDS系统的特点。
结语
（1）宽带网络的发展是必然趋势，它是与市场的需要相适应的。 （2）发展宽带业务作为一个经济的新增长点是很值得重视的，但必须注意市场的需要，不可“一窝蜂”上。 （3）宽带接入是当前宽带业务应用的瓶颈，目前的各种宽带接入方案各有优缺点，相信在很长一段时间内都会并存。它们之间的竞争是价格和服务质量的竞争。 |
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七种武器--铁齿铜牙 (2007-9-26) 葵花 
楼主:000567
发表于 2010-8-23 17:10
