淺談寬帶網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展

淺談寬帶網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展

摘要：提供高速大容量的信息已成為通信技術(shù)的一個重要課題，特別是隨著因特網(wǎng)的高速發(fā)展，人們對寬帶業(yè)務的需求也越來越高。寬帶接入網(wǎng)技術(shù)眾多，各有其特點，文章對現(xiàn)有寬帶網(wǎng)絡技術(shù)的技術(shù)特性進行了述評，并對今后寬帶接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢進行了展望。

關(guān)鍵詞：寬帶接入網(wǎng)；寬帶業(yè)務；寬帶網(wǎng)絡

中圖分類號：TN92文獻標識碼：E文章編號：1008－0510(2008)12081－03

1、引言

寬帶是指在同一傳輸介質(zhì)上，使用特殊的技術(shù)或者設(shè)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(wǎng)絡多媒體視頻數(shù)據(jù)量來計量為256K。

2、寬帶主干網(wǎng)技術(shù)

2．1千兆以太網(wǎng)技術(shù)

最高傳輸速率為1Gbps，與以太網(wǎng)技術(shù)、快速以太網(wǎng)技術(shù)向下兼容。在傳輸介質(zhì)上由絞線發(fā)展為光纖，傳輸距離(在尤巾繼條件下)最遠可達20KM。這樣，在傳輸距離上已不再受傳輸介質(zhì)的限制，可以滿足城域網(wǎng)的需求。而且，因為世界上80％的網(wǎng)絡節(jié)點均為以太網(wǎng)形式，所以光以太網(wǎng)和現(xiàn)有網(wǎng)絡形式有最好的兼容性。以太網(wǎng)具有設(shè)備便宜，組網(wǎng)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(shù)據(jù)業(yè)務。特別適合小型城市的城域網(wǎng)建設(shè)。

2．2IPoverATM

融合了IP和ATM的技術(shù)特點，基本原理為：將IP數(shù)據(jù)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(wǎng)絡中的交換機接收到一個IP數(shù)據(jù)包時，它首先根據(jù)IP數(shù)據(jù)包的IP地址通過某種機制進行路由地址處理，按路由轉(zhuǎn)發(fā)。隨后，按已計算的路由在ATM網(wǎng)上建立虛電路(Vc)。以后的IP數(shù)據(jù)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(shù)，減少處理時延，保障服務質(zhì)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。

2．3IPoverSDH技術(shù)

它使用鏈路及PPP協(xié)議對IP數(shù)據(jù)包進行封裝，把IP分組根據(jù)RFC1662規(guī)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(yè)務適配器把封裝后的IP數(shù)據(jù)包映射到SDH的同步凈荷中，再經(jīng)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(shù)也簡稱為POS技術(shù)，也就是將IP包直接封裝到SDH幀中，提高了傳輸?shù)男省?/p>

3、寬帶接入技術(shù)

3．1銅線接入

3．1．1非對稱數(shù)字用戶環(huán)路(ADSL)

ADSL屬于銅線接入技術(shù)，是以銅電話線為傳輸介質(zhì)的點對點傳輸技術(shù)。它是一種非對稱的數(shù)字用戶環(huán)路，即用戶線的上行速率和下行速率不同，根據(jù)用戶使用各種多媒體業(yè)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(yè)務。

ADSL技術(shù)為家庭和小型業(yè)務提供了增強帶寬的標準方式，國際電信聯(lián)盟公布的G.Lite或ADSLLite標準規(guī)定的下行帶寬為1.5Mbs，上行帶寬為384Kbps，前者大約是現(xiàn)有撥號模擬調(diào)制解調(diào)器的50倍，為此實際上與網(wǎng)絡建立了兩個連接，它們分別用于電話和數(shù)據(jù)業(yè)務，并可同時打開和連續(xù)使用。

3．1．2高比特率數(shù)字用戶線(VDSL)

VDSL是ADSL的升級，是DSL技術(shù)根據(jù)HDTV、視頻會議以及對稱/非對稱業(yè)務的需要而發(fā)展的技術(shù)。該技術(shù)是在94年下半年提出。目的就是為了能在雙絞線上實現(xiàn)比ADSL更高的傳輸速率。VDSL提供了更高的帶寬，滿足更多的業(yè)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(yè)務、MPEG－2圖象等，是真正的全業(yè)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(shù)

CabelModem是一種基于光纖一同軸混合網(wǎng)(HFC)基礎(chǔ)上的一種技術(shù)，可在不影響有線電視廣播的頻帶內(nèi)實現(xiàn)對互聯(lián)網(wǎng)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(shù)的另一個突出的優(yōu)點是，它只占用了有線電視系統(tǒng)可用頻譜中的一小部分，因而用戶上網(wǎng)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(shè)獨立的社區(qū)內(nèi)部網(wǎng)絡平臺。

3．3以太網(wǎng)接入技術(shù)

原本主要應用于計算機網(wǎng)絡的以太網(wǎng)技術(shù)。由于技術(shù)上的發(fā)展，使得以太網(wǎng)的傳輸距離大為擴展，完全可以滿足接入網(wǎng)和城域網(wǎng)數(shù)據(jù)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(shù)正在成為為企事業(yè)用戶提供高速接入的主要手段，目前全球企事業(yè)用戶80％以上都采用以太網(wǎng)接入。

3．4無線接入技術(shù)

無線接入技術(shù)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固定無線接人

(1)本地多點分配業(yè)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(qū)，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(shù)利用高容量點對多點毫米波進行傳輸，它幾乎可以提俱任何種類的業(yè)務，如話音、數(shù)據(jù)及視頻圖像等，能夠?qū)崿F(xiàn)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(shù)。

(2)多點多信道分布式系統(tǒng)(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。

(3)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(fā)射裝置和功率小、不用政府特許證、對人體無影響等優(yōu)點。但容易受到天氣和障礙物的影響，一般用于近距離室內(nèi)通信，如各種遙控信號的傳遞、微機間和手機間的數(shù)據(jù)通信等?，F(xiàn)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(shù)。自由空間光通信(Fs0)使用光脈沖調(diào)制信號，按照FSO聯(lián)盟的規(guī)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(shù)據(jù)速率。

3．4．2移動無線接人

(1)寬帶無線局域網(wǎng)絡(WLAN)

無線局域網(wǎng)絡是便攜式移動通信的產(chǎn)物，終端多為便攜式微機。其構(gòu)成包括無線網(wǎng)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。(2)藍牙技術(shù)

藍牙是一種短距離無線連接技術(shù)，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(wǎng)絡由于距離短，可以利用藍牙技術(shù)。

(3)無線ATM網(wǎng)絡

由于無線ATM網(wǎng)絡采用的無線傳輸信道與ATM骨干網(wǎng)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(zhì)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(guān)的無線物理層(PHY)、介質(zhì)訪問控制層(MAC)、數(shù)據(jù)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(wǎng)絡中實現(xiàn)ATM服務。為支持對各種業(yè)務的服務質(zhì)量控制，DLC協(xié)議常常針對不同的業(yè)務采用不同的差錯控制方式；MAC協(xié)議則一般采用信道動態(tài)分配算法來支持業(yè)務速率的可變。

3．4．3蜂窩移動無線通信系統(tǒng)

蜂窩移動無線通信系統(tǒng)是當前移動通信的主力軍。它采用蜂窩結(jié)構(gòu)，頻率可重復利用，實現(xiàn)了大區(qū)域覆蓋；并支持漫游和越區(qū)切換，實現(xiàn)了高速移動環(huán)境下的不間斷通信。從70年代起。它已經(jīng)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。

3．5衛(wèi)星接人

相對較少的上行數(shù)據(jù)(如對網(wǎng)站的信息請求)可以通過現(xiàn)有的Modem和ISDN等任何方式傳輸，大量的下行數(shù)據(jù)(如圖片、動態(tài)圖像)則通過54M寬帶衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器直接發(fā)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(wèi)星

這里的衛(wèi)星主要指現(xiàn)階段的c或Ku波段靜止軌道衛(wèi)星，可用于作為地面網(wǎng)中繼的大型衛(wèi)星關(guān)口站或VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)。這種方式主要是采用協(xié)議網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn)。協(xié)議網(wǎng)絡既可以是單獨的設(shè)備，也可以將功能集成到衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器中。它截取來自客戶機的TCP連接，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合衛(wèi)星傳輸?shù)男l(wèi)星協(xié)議(衛(wèi)星協(xié)議是根據(jù)前面所述的針對衛(wèi)星特點對TCP的改進)，然后在衛(wèi)星線路的另一端將數(shù)據(jù)還原成TCP，實現(xiàn)與服務器的通信。整個過程中，協(xié)議網(wǎng)關(guān)將端到端的TCP連接分成三個獨立的部分：一是客戶機與網(wǎng)關(guān)間的遠程TCP連接；二是兩個網(wǎng)關(guān)間的衛(wèi)星協(xié)議連接；三是服務器方網(wǎng)關(guān)與服務器問的TCP連接。

這一結(jié)構(gòu)采取分箭端到瑞連接的方式，既保持了對最終用戶的全部透明，又改進了性能?？蛻魴C和服務器不需做任何改動，TCP避免擁塞裝置可繼續(xù)保留地面連接部分，以保持地面網(wǎng)段的穩(wěn)定性。同時通過在兩個網(wǎng)關(guān)間采用大窗口和改進的數(shù)據(jù)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(wèi)星ATM

為了滿足多媒體通信業(yè)務的需求，許多寬帶衛(wèi)星計劃正在快速發(fā)展中，采用星上處理和ATM技術(shù)是其主要特點。IPover衛(wèi)星ATM使寬帶衛(wèi)星能夠無縫傳輸Internet業(yè)務，因而這種方式的衛(wèi)星IP網(wǎng)將更好地滿足未來人們對數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。在衛(wèi)星ATM網(wǎng)絡中，衛(wèi)星被設(shè)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(shù)據(jù)傳輸?shù)腣C數(shù)量有限。當路由選擇IP業(yè)務進出ATM網(wǎng)時，這些地面終端成為IP與ATM間的邊緣設(shè)備(路由器)。這些路由器必須能夠?qū)⒍鄠€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(wǎng)間擁塞控制的方法。衛(wèi)星上ATM交換機必須在信jL和VC級完成業(yè)務管理。此外，為了有效利用網(wǎng)絡帶寬，TCP主機實現(xiàn)各種TCP流量和擁塞控制機制。IPover衛(wèi)星ATM可以利用前面討論的衛(wèi)星知P改進和協(xié)議網(wǎng)關(guān)等技術(shù)，地面網(wǎng)中IPoverATM的一些技術(shù)也適用。

4、寬帶網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展趨式

光以太網(wǎng)技術(shù)是現(xiàn)有兩大主流通信技術(shù)的融合和發(fā)展：以太網(wǎng)和光網(wǎng)絡。它集中了以太網(wǎng)和光網(wǎng)絡的優(yōu)點，如以太網(wǎng)應用