導語：寬帶網絡技術述評論文一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：提供高速大容量的信息己成為通信技術的一個重要課題，特別是隨著因特網的高速發展，人們對寬帶業務的需求也越來越高。寬帶接入網技術眾多，各有其特點，本文對現有寬帶網絡技術的技術特性進行了述評，并對今后寬帶接入網的發展趨勢進行了展望。

關鍵詞：寬帶接入網，寬帶業務，寬帶網絡

1引言

寬帶是指在同一傳輸介質上，使用特殊的技術或者設備，可以利用不同的頻道進行多重（并行）傳輸，并且速率在256Kbps以上。至于到底多少速率以上算作寬帶，目前沒有國際標準，這里我們按照約定俗成和網絡多媒體視頻數據量來計量為256K。

2寬帶主干網技術

2.1千兆以太網技術

最高傳輸速率為1Gbps，與以太網技術、快速以太網技術向下兼容。在傳輸介質上由氏叻⒄刮庀耍渚嗬耄ㄔ諼拗屑燙跫攏┳鈐犢紗?20KM。這樣，在傳輸距離上已不再受傳輸介質的限制，可以滿足城域網的需求。而且，因為世界上80％的網絡節點均為以太網形式，所以光以太網和現有網絡形式有最好的兼容性。以太網具有設備便宜，組網成本低，便于運維的特點，所以非常適合傳輸大帶寬、低利潤的數據業務。特別適合小型城市的城域網建設。

2.2IPoverATM

融合了IP和ATM的技術特點，基本原理為：將IP數據包在ATM層全部封裝為ATM信元，以ATM信元形式在信道中傳輸。當網絡中的交換機接收到一個IP數據包時，它首先根據IP數據包的IP地址通過某種機制進行路由地址處理，按路由轉發。隨后，按已計算的路由在ATM網上建立虛電路（VC）。以后的IP數據包將在此虛電路上以直通方式傳輸。采用信元傳輸和交換技術，減少處理時延，保障服務質量，使其端口可以支持從E1(2Mbps)到STM-1(155Mbps)、STM-4(622Mbps)、STM-16(2.4Gbps)的傳輸速率。優點為：1、ATM技術本身能提供QoS保證，因此可利用此特點提高IP業務的服務質量。2、具有良好的流量控制均衡能力以及故障恢復能力，網絡可靠性高。3、適應于多種業務，具有良好的網絡可擴展能力。4、對其它幾種網絡協議如IPX等能提供支持。

缺點為網絡體系結構復雜且重復，ATM與TCP/IP都具尋址、選路和流量控制功能，開銷損失大，因而主要用于網絡邊緣多業務的收集和一般IP骨干網，不太適合超大型IP骨干網應用。

2.3IPoverSDH技術

它使用鏈路及PPP協議對IP數據包進行封裝，把IP分組根據RFC1662規范簡單地插入到PPP幀中的信息段中，然后再由SDH通道層的業務適配器把封裝后的IP數據包映射到SDH的同步凈荷中，再經過SDH傳輸層和段層，把凈荷裝入一個SDH幀中，最后到達光層，在光纖中傳輸。采用高速光纖傳輸，以點對點方式提供從STM1到STM64甚至更高的傳輸速率。其中IPoverSDH技術也簡稱為POS技術，也就是將IP包直接封裝到SDH幀中，提高了傳輸的效率。特點為：1、對IP路由的支持能力強，具有很高的IP傳輸效率。2、符合Internet業務的特點，如有利于實施多路廣播方式。3、能利用SDH技術本身的環路達到鏈路糾錯，提高了網絡的穩定性。4、省略了不必要的ATM層，簡化了網絡結構，降低了運行費用。5、僅對IP業務提供好的支持，不適于多業務平臺。6、不能像IPoverATM技術那樣提供較好的服務質量保障。7、對IPX等其它主要網絡技術支持有限。

這種技術的特點是充分利用光纖的帶寬資源，極大地提高了帶寬和相對的傳輸速率，不僅可以與現有通信網絡兼容，還可以支持未來的寬帶業務網及網絡升級，并具有可推廣性、高度生存性等特點。

3寬帶接入技術

3.1銅線接入

3.1.1非對稱數字用戶環路（ADSL）

ADSL屬于銅線接入技術，是以銅電話線為傳輸介質的點對點傳輸技術。它是一種非對稱的數字用戶環路，即用戶線的上行速率和下行速率不同，根據用戶使用各種多媒體業務的特點，上行速率較低，下行速率則比較高，特別適合傳輸多媒體信息業務。

ADSL技術為家庭和小型業務提供了增強帶寬的標準方式，國際電信聯盟公布的G.Lite或ADSLLite標準規定的下行帶寬為1.5Mbs,上行帶寬為384Kbps,前者大約是現有撥號模擬調制解調器的50倍，為此實際上與網絡建立了兩個連接，它們分別用于電話和數據業務，并可同時打開和連續使用。

ADSL除可提供電話業務外，還能提供多種寬帶業務，在未來幾年內，ADSL接入技術將會是終端用戶最主要的寬帶接入方式。

缺點是傳輸距離非常有限，對線路質量要求較高，當線路質量不高時，推廣使用有困難。

3.1.2高比特率數字用戶線（VDSL）

VDSL是ADSL的升級，是DSL技術根據HDTV、視頻會議以及對稱/非對稱業務的需要而發展的技術。該技術是在94年下半年提出，目的就是為了能在雙絞線上實現比ADSL更高的傳輸速率。VDSL提供了更高的帶寬，滿足更多的業務需求，它除了支持與ADSL相同的應用外，還支持包括高保真音樂、高清晰度的電視，多通道視頻業務、MPEG-2圖象等，是真正的全業務接入（FSAN）手段。它的特點是傳輸速率快，有效距離短，速率可變自適應，并可以按照要求配制成對稱和非對稱兩種傳輸模式。

3.2光纖同軸（HFC）接入技術

CabelModem是一種基于光纖-同軸混合網（HFC）基礎上的一種技術，可在不影響有線電視廣播的頻帶內實現對互聯網信息的接入與訪問。它的下行傳輸速率可以達到10Mbps～30Mbps，上行速率可以在512kbps以上。這種技術的另一個突出的優點是，它只占用了有線電視系統可用頻譜中的一小部分，因而用戶上網時不影響收看電視和使用電話。

缺點是需要進行雙向改造，帶寬進一步擴展能力有限，而且無法建設獨立的社區內部網絡平臺。

3.3以太網接入技術

原本主要應用于計算機網絡的以太網技術，由于技術上的發展，使得以太網的傳輸距離大為擴展，完全可以滿足接入網和城域網數據通信的需求。由于具有性能價格比好、可擴展、易安裝的特點，這一技術正在成為為企事業用戶提供高速接入的主要手段，目前全球企事業用戶80%以上都采用以太網接入。

缺點是對已經建成的社區，需重新進行布線和設施改造。

3.4無線接入技術

無線接入技術分為固定無線接入、移動無線接入和蜂窩移動三大系列。

3.4.1固定無線接入

⑴本地多點分配業務（LMDS）

其最大的特點在于寬帶特性，可用頻譜往往達1GHz以上。在不同國家或地區，電信管理部門分配給LMDS的具體工作頻段及頻帶寬度有所不同，其中大部分國家將27.5GHz～29.5GHz定為LMDS頻段。我國則采用26GHz及38GHz。

由于該技術利用高容量點對多點毫米波進行傳輸，它幾乎可以提供任何種類的業務，如話音、數據及視頻圖像等，能夠實現從64Kbps到2Mbps，甚至高達155Mbps的用戶接入速率，并具有很高的可靠性，被認為是一種“無線光纖”技術。

LMDS系統通常由四個部分組成：基礎骨干網絡、基站、用戶端設備以及網管系統。由于LMDS直接支持無線ATM協議，可以使鏈路效率得到提高。

缺點是覆蓋范圍小，覆蓋30平方英里。

⑵多點多信道分布式系統（MMDS）

MMDS不需要本地電信或有線廣播公司的干涉就能夠通過用戶安裝在屋頂上的天線為每位用戶提供服務。

MMDS最初用于單向傳輸的影像廣播服務，包括城市與城市之間的無線網絡系統。現在則可以采用雙向的數據業務傳輸，允許更加靈活地使用MMDS頻譜。而LMDS技術，則屬于區域性的無線技術，可被應用在城市內、郊區等小范圍的通信網絡。

⑶自由空間光通信(FSO)

激光無線通信與以往的利用電磁波(radio)的無線通信相比，具有容量大、發射裝置和功率小、不用政府特許證、對人體無影響等優點。但容易受到天氣和障礙物的影響，一般用于近距離室內通信，如各種遙控信號的傳遞、微機間和手機間的數據通信等。現在開始應用到室外通信，但需要使用抗天氣劣化的自適應技術。自由空間光通信(FSO)使用光脈沖調制信號，按照FSO聯盟的規定可以采用兩個紅外線波長：長波長1550nm和短波長800nm。以提供100、155和622Mbps的數據速率。

3.4.2移動無線接入

⑴寬帶無線局域網絡(WLAN)

無線局域網絡是便攜式移動通信的產物，終端多為便攜式微機。其構成包括無線網卡、無線接入點（AP）和無線路由器等。目前最流行的是IEEE802.11系列標準，它們主要用于解決辦公室、校園、機場、車站及購物中心等處用戶終端的無線接入。

在802.11的基礎上，IEEE相繼推出了802.11b和802.11a兩個標準。三者之間技術上的主要差別在于MAC子層和物理層。802.11b使用動態速率漂移，可因環境變化，在11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps之間切換，且在2Mbps、1Mbps速率時與802.11兼容。802.11a工作在5GHz頻段，物理層速率可達54Mbps，傳輸層可達25Mbps。可提供25Mbps的無線ATM接口和10Mbps的以太網無線幀結構接口，以及TDD/TDMA的空中接口。

⑵藍牙技術

藍牙是一種短距離無線連接技術，用于提供一個低成本的短距離無線連接解決方案。家庭信息網絡由于距離短，可以利用藍牙技術。

藍牙采用2.4GHz的ISM(工業、科研和醫療)頻段，不受各國頻率分配不統一的

影響；采用FM調制方式，降低了設備成本；采用快速跳頻、正向糾錯(FEC)和短分組技術，可減少同頻干擾和隨機噪聲，使無線通信質量有所提高。藍牙的傳輸速率為1Mb/s，傳輸距離約10米，加大功率后可達100米。

⑶無線ATM網絡

由于無線ATM網絡采用的無線傳輸信道與ATM骨干網所采用的光纖傳輸信道具有很大的差異，一些新的問題，如介質共享性、廣播性、較長的傳輸延時、較高的信道誤比特率以及信道衰落的影響等等，必須加以解決。因而無線ATM除了具有與ATM相同的ATM層、AAL層以及信令部分外，還要增加與無線通信有關的無線物理層(PHY)、介質訪問控制層(MAC)、數據鏈路控制層(DLC)，以及相應的無線控制功能，這樣才能在無線網絡中實現ATM服務。為支持對各種業務的服務質量控制，DLC協議常常針對不同的業務采用不同的差錯控制方式；MAC協議則一般采用信道動態分配算法來支持業務速率的可變。

另外，無線ATM通信網要支持移動用戶，因此網絡應具有移動管理功能。當無線ATM通信網采用微蜂窩小區形式的網絡結構時，越區切換控制就是移動管理的一項關鍵技術。無線ATM網和現有的移動通信系統(如GSM)相比具有一些不同的特點。例如，無線ATM網可支持多種類型的業務及多速率業務的通信，越區切換時需保證各種業務的服務質量(信元丟失率、延時等)不惡化；ATM信元字頭沒有序號字段，越區切換時可能出現信元次序混亂，造成信元丟失；現有的ATM網絡采用固定VP／VC連接方式(即固定路由)，而越區切換需更新原來的連接、重建路由。這就必須研究適用于無線ATM網絡的切換控制方案。

關于無線ATM的無線接口方面和移動管理方面的標準分別由ETSI和ATM論壇負責制定。依據這些標準，許多無線ATM系統被推出，如下表所示。

移動無線寬帶接入還包括歐洲ACTS項目中著名的AWACS、SAMBA及MEDLAN系統，其工作頻段分別使用19GHz、40GHz、61GHz等，MEDIAN為室內慢速移動，AWACS及SAMBA可用于室外較高移動速度的情況，覆蓋范圍一般較小，為數十米至200米左右。它們的目標是實現155Mbps乃至速率更高的移動或半移動環境下高速優質多媒體個人通信服務。

表2無線ATM系統比較

3.4.3蜂窩移動無線通信系統

蜂窩移動無線通信系統是當前移動通信的主力軍，它采用蜂窩結構，頻率可重復利用，實現了大區域覆蓋；并支持漫游和越區切換，實現了高速移動環境下的不間斷通信。從70年代起，它已經歷了第一代(1G)、第二代(2G)并開始進入第三代(3G)，未來向超（Beyond）3G過渡。

目前，國內外的主流系統是2G，它采用TDMA/CDMA和數字調制，提高了系統容量和通話質量。但1G/2G主要提供語音服務，為了提供自由的移動多媒體接入，例如話音、可視電話和高速數據傳輸，則需要發展3G和超3G移動通信系統。

在1999年10月的ITU芬蘭會議上，3G（即IMT－2000）的無線接口技術規范（如圖4）獲得通過，標志著第三代技術的格局最終確定。它分為CDMA和TDMA兩大類共五種技術，其中主流技術為三種CDMA技術：CDMA－DS（直接擴頻）即歐洲和日本共同提出的WCDMA技術；CDMA－MC（多載波）即美國提出的cdma2000技術；CDMA-TDD（時分雙工）包括我國提出的TD－SCDMA和歐洲提出的UTRATDD。這些標準的制定主要靠3GPP和3GPP2兩個國際組織。

3.5衛星接入

相對較少的上行數據（如對網站的信息請求）可以通過現有的Modem和ISDN等任何方式傳輸，大量的下行數據（如圖片、動態圖像）則通過54M寬帶衛星轉發器直接發送到用戶端，用戶可以享受高達400kbps的瀏覽和下載速度。

3.5.1IPover衛星

這里的衛星主要指現階段的C或Ku波段靜止軌道衛星，可用于作為地面網中繼的大型衛星關口站或VSAT衛星通信網。這種方式主要是采用協議網關來實現。協議網絡既可以是單獨的設備，也可以將功能集成到衛星調制解調器中。它截取來自客戶機的TCP連接，將數據轉換成適合衛星傳輸的衛星協議（衛星協議是根據前面所述的針對衛星特點對TCP的改進），然后在衛星線路的另一端將數據還原成TCP，實現與服務器的通信。整個過程中，協議網關將端到端的TCP連接分成三個獨立的部分：一是客戶機與網關間的遠程TCP連接；二是兩個網關間的衛星協議連接；三是服務器方網關與服務器問的TCP連接。

這一結構采取分解端到瑞連接的方式，既保持了對最終用戶的全部透明，又改進了性能。客戶機和服務器不需做任何改動，TCP避免擁塞裝置可繼續保留地面連接部分，以保持地面網段的穩定性。同時通過在兩個網關間采用大窗口和改進的數據確認算法，減弱了窗口大小對吞吐量的限制，避免了將分組丟失引起的傳輸超時誤認為是擁塞所致。

3.5.2IPover衛星ATM

為了滿足多媒體通信業務的需求，許多寬帶衛星計劃正在快速發展中，采用星上處理和ATM技術是其主要特點。IPover衛星ATM使寬帶衛星能夠無縫傳輸Internet業務，因而這種方式的衛星IP網將更好地滿足未來人們對數據傳輸的需求。在衛星ATM網絡中，衛星被設計為能支持幾千個地面終端。地面終端通過星上交換機建立VC（VirtualChannel），與另一個地面終端之間傳輸ATM信元。由于星上交換機有限的能力，每個地面終端能用于TCP／IP數據傳輸的VC數量有限。當路由選擇IP業務進出ATM網時，這些地面終端成為IP與ATM間的邊緣設備（路由器）。這些路由器必須能夠將多個IP流聚集到單個VC中。除了流量和VC管理之外，地面終端還提供在IP和ATM網間擁塞控制的方法。衛星上ATM交換機必須在信元和VC級完成業務管理。此外，為了有效利用網絡帶寬，TCP主機實現各種TCP流量和擁塞控制機制。IPover衛星ATM可以利用前面討論的衛星知P改進和協議網關等技術，地面網中IPoverATM的一些技術也適用。

4寬帶網絡技術發展趨式

4.1寬帶網絡主干技術發展趨式

光以太網技術是現有兩大主流通信技術的融合和發展：以太網和光網絡。它集中了以太網和光網絡的優點，如以太網應用普遍、價格低廉、組網靈活、管理簡單，光網絡可靠性高、容量大。光以太網的高速率、大容量消除了存在于局域網和廣域網之間的帶寬瓶頸，將成為未來融合話音、數據和視頻的單一網絡結構。

光網絡正在向智能化方向發展，如現在興起的自動交換光網絡技術ASON，假如未來的ASON節點設備(如大容量的OXC)可以實現全光域上的恢復保護(電信級)，實現多波長動態分配和路由，靈活的波長上/下路，SDH體系和產品也會逐步向電信網絡的邊緣轉移，演變為一種客戶層信號或標準接口，網絡形態將更為簡單。

4.2寬帶網絡接入技術發展趨式

4.2.1無線接入

⑴高業務量

2010年，在3G系統中將廣泛采用多媒體業務，上下行鏈路的話音和多媒體業務量之間的比率預計約為1∶2。到2010后，假若多媒體業務量年增長率為40%，那么它將是目前水平的23倍，多媒體和話音業務量的比率將是10∶1。為了適應業務量的高速增長，到2010年，頻寬將增加160MHz。因此，對4G系統的研究包含提供頻譜利用率和開發新的頻段，以適應用戶業務量的增長。

⑵高機動性

4G蜂窩系統將對移動用戶提供至少2Mbps的數據率。盡管高數據率系統實現高機動性相當困難，但5.8GHz的智能傳輸系統實現這一要求是可能的。上述是專用于運輸車輛的通信系統，但它將向通用系統發展，將在毫米波頻段提供50～200Mbps的數據率。

⑶覆蓋地域廣和不同系統之間的無縫隙漫游

由于未來系統的目標數據率將比目前系統高兩個數量級，蜂窩半徑將縮小；但是，利用距地面高20公里的同溫層平臺(HAPS)可以實現廣域覆蓋。同時，對戶內WLAN、戶外寬帶接入系統和ITS等其他系統的平滑切換，是未來系統的極其重要的功能。實現這種漫游功能的第一步是構造基于IP技術的網絡，支持下一代Internet。

⑷低成本

鑒于到2010年，4G系統的每單位面積的容量將是3G蜂窩系統的10倍，而傳輸信息的成本將大幅度下降。

⑸無線QoS資源控制

無線系統使用有限的資源(頻率和發射功率)，而且易于受擁塞的影響，因此無線QoS資源控制對于保證服務質量、支持各種應用和不同類型的服務將發揮重要作用，同時也是擴大用戶數量的重要保證。

4.2.2光纖接入

隨著IP技術的不斷完善，大多數的運營商已經將IP技術作為數據網絡的主要承載技術。由此也衍生出大量以以太網技術為基礎的接入技術。同時由于以太技術的高速發展，使得ATM技術完全退出了局域網。因此把簡單經濟的以太技術與無源光網絡（EPON）的傳輸結構結合起來的EthernetoverPON概念，自2000年開始引起技術界和網絡運營商的廣泛重視。在IEEE802.3EFM（EthernetfortheFirstMile）會議上，加速了EPON的標準化工作。但是EPON產品在嚴格意義上還沒有標準，另外還存在諸如測距、同步等一些技術難點以及突發性光器件成本等問題。

EPON寬帶光纖接入技術正成為主要的開發方向和應用重點。隨著寬帶應用越來越多，尤其是視頻和端到端應用的興起，人們對帶寬的需求越來越強烈。在北美，每個用戶的帶寬需求在5年內將達到20～50Mb/s，而在10年內將達到70Mb/s。在如此高的帶寬需求下，傳統的技術將無法勝任，而PON技術卻可以大顯身手。

參考文獻：

[1]NordbottenALMDSsystemsandtheirapplication.IEEECommunicationsMagazine,2002;38(6):150–154

[2]VaccaJR.WirelessBroadbandNetworksHandbook3G,LMDS&WirelessIntemet.TheMcGraw-HillCompanies,Inc.2001

[3]鄧永紅.寬帶固定無線接入技術及其比較[DB/OL].http:∥,2003.

[4]毛京麗,孫學康.SDH技術[M].北京:北京郵電大學出版社,2002.

[5]高文龍,劉力編著.寬帶無線接入技術-LMDS.北京:電子工業出版社,2001

[6]李昕,何越,劉溯.充滿前景的PON技術[DB/OL].http:∥,2002.09.23.

[7]孫華明,周正。超寬帶無線技術現狀分析及展望。自動化與儀器儀表，2004（2）：1-3