典型宽带接入技术的比较与应用毕业论文.doc

编号 淮安信息职业技术学院 毕毕业业论论文文 题 目 典型宽带接入技术的比较与 应用 学生姓名张伟 学 号37011310 系 部计算机与通信工程学院 专 业通信技术 班 级370113 指导教师 顾问教师 二 一三年十月 摘要 摘摘 要要 随着社会经济的发展 人们对各种新业务特别是宽带综合业务的需求日益 增加 一系列接入网新技术应运而生 其中包括应用较广泛的以现有双绞线为 基础的铜缆新技术 混合光纤 同轴 HFC 网技术和混合光纤 无线接入技术 无线本地环路技术 WLL DWLL 及以太网到户技术 宽带接入技术的新的发展趋势 不但建网开通快 维护简单 用户较密时 成本低 而且改变了本地电信业务的传统观念 最适于新的电信竞争者开展有 效的竞争 本文叙述 ADSL 以太网 光纤 FTTP 等当前主流宽带接入技术 分析了每种技术的特点和具体应用场合 并对宽带接入技术发展进行了比较 关键词关键词 宽带接入技术 各种宽带技术的比较 接入技术的应用 Abstract A Abstractbstract With the development of society and economy people of all kinds of new business especially broadband integrated services and increasing demand emerge as the times require a series of new access network technology including the widely used in existing twisted pair copper based new technology hybrid fiber coaxial HFC network technology and the hybrid fiber wireless access technology wireless local loop WLL DWLL technology and Ethernet to the home ETTH fiber to the curb fiber to fiber to the building referred to as Anywhere ETTH The new development trend of broadband access technology not only building opened quickly simple maintenance low cost when the user is dense and changed the traditional concept of local telecommunication business the most suitable for the new telecom competitors to carry out effective competition Broadband wireless access technologies including wireless personal area networks wireless local area network wireless metropolitan area networks wireless wide area network of four kinds of broadband wireless access technology ADSL Ethernet fiber FTTP and other popular broadband access technology analyzes the characteristics of each technique and specific applications and the development of broadband access technology are compared Keywords Broadband Access Technologies Access Technologies Compariiso of Various Broadband Technologies 目录 III 目目 录录 摘摘 要要 Abstract 第一章第一章 宽带接入技术的概述宽带接入技术的概述 1 1 1 1 什么是宽带接入技术 1 1 2 宽带接入技术的现状 1 1 3 无线宽带技术体系 1 第二章第二章 ADSLADSL 接入技术接入技术 3 3 2 1 ADSL 的主要特点 3 2 2 ADSL 与其它接入技术的比较 3 2 2 1 ADSL 与普通拨号 Modem 及 ISDN 3 2 2 2 ADSL 与 DDN 4 2 2 3 ADSL 与和 CableModem 4 2 3 ADSL 技术及其应用 4 第三章第三章 FTTFTTX X LAN LAN 接入技术接入技术 7 7 3 1 光接入网 7 3 1 1 光接入网分类 7 3 1 2 光接入网的应用类型 7 3 2 GPON 8 3 3 APON 8 3 3 1 APON 的系统结构 8 3 3 2 APON 技术特点 9 3 4 EPON 9 3 5 FTTX LAN 宽带接入技术 10 3 6 FTTX LAN 宽带接入技术的应用 11 第四章第四章 无线接入技术无线接入技术 1313 4 1 WIFI技术 13 4 2 WIMAX 技术 13 4 3 接入技术参数比较 14 4 4 WLAN 15 4 4 1 协议 系统结构与主要技术 15 4 4 2 提供业务的应用范围 16 4 4 3 接入应用实例 16 4 5 LMDS MMDS 与 WLAN 比较 16 第五章第五章 各种宽带接入技术的比较各种宽带接入技术的比较 1919 5 1 EPON 和 GPON 的技术比较 19 5 2 EPON 与 GPON 应用中的分析 21 5 3 FTTX LAN ADSL VDSL 接入技术比较 23 5 3 1 ADSL 接入方式 23 目 录 IV 5 3 2 VDSL 接入方式 23 5 3 3 FTTX LAN 接入方式 23 第六章第六章 总结与展望总结与展望 2525 致致 谢谢 2727 参考文献参考文献 2929 第一章 宽带接入技术的概述 1 第一章第一章 宽带接入技术的概述宽带接入技术的概述 1 1 什么是宽带接入技术 宽带接入技术的发展 光纤光缆被广泛的应用 用户对网络的需求也越来 越高 那什么是宽带接入技术呢 宽带是能够满足人们感观所能感受到的各种媒体在网络上传输所需要的带 宽 它也是一个动态的 发展的概念 目前的宽带对家庭用户而言是指传输速 率超过 1M 可以实现 24 小时连接的非拨号接入的网络基础设施及其服务 普通电话线路的非对称数字用户环路技术 ADSL 基于光纤 IP 网的以太网 技术 有线电视的 Cable Modem 技术和基于卫星通信的 Direct PC 技术等都是宽 带技术的典型 目前 四种主要宽带技术较为流行它们分别是 DSL 光缆 卫 星和陆基无线技术 1 2 宽带接入技术的现状 1 从用户需求角度看 现有接入网络需要针对住宅用户 商业用户和酒店用 户的不同特点 通过不同的接入方式 满足不同层次用户的需求 目前仅根据 用户收入对大客户进行划分 一般地对于大规模商业用户和酒店用户采用光纤 直驱的专线接入方式 而对于潜在的大型客户或中小用户缺乏多样化 灵活有 效的服务等级支持 一定程度上限制了对客户增值潜力的充分挖掘 2 从服务能力角度看 语音 数据和视频的综合多业务接入将是未来接入网 络发展的重要目标和演进趋势 对服务等级协议 SLA 的全方位保障是目前实现 电信级运营的重要环节 但是现有接入网络经历了长期的建设 设备制式多 客户端设备种类复杂 对于 CPE 设备缺乏必要的维护能力和管理能力 限制了 端到端服务质量的保证 使得在部分地区开展高带宽 高实时性业务 如视频 会议业务 存在一定的困难 3 从运营维护角度看 传统宽带接入网络由于技术发展水平的局限和已敷设 线路资源的限制 接入侧维护成本已经接近整体宽带接入运营成本的一半 由 于线路和终端的日常维护 故障的定位和排除等辅助功能不足 为运营商带来 了高额的支出 1 3 无线宽带技术体系 无线宽带接入技术主要有两类技术体系 一类是蜂窝移动通信技术 以 3G HSDPA HSUPA LTE AIE 4G 等方向发展 另一类无线技术是以 MMDS WIFI WIBRO WIMAX MCWILL 技术 1 移动蜂窝宽带接入技术 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 2 移动数据业务基本是一个专网 下载速率在 100kbit s 以下 智能手机可以 接入互联网 但是性能不理想没有形成主流应用 3GPP 和 3GPP2 都已认识到他 们目前的系统提供互联网接入业务的局限性 试图在原来的体系框架内 首先 在下行链路中采用分组接入技术 大幅度提高 IP 数据下载和流媒体速率 2 无线宽带接入技术 宽带无线接入 Broadband Wireless Accless BWA 技术目前还没有通用的定 义 一般是指把高效率的无线技术应用于宽带接入网络中 以无线方式向用户 提供宽带接入的技术 IEEE 802 标准组负责制定无限宽带接入 BWA 各种技术 规范 根据覆盖范围将宽带无线接入划分为 无线个域网 WPAN Wireless Personal Area Network 无线局域网 WLAN 无线城域网 WMAN 无线广域网 WWAN 3 两类无线宽带技术的比较 WiMAX 面向的是宽带无线接入市场 3G 移动通信面向的是以手机为主的 蜂窝移动通信系统 一般来说它们之间是互补的关系 但是当 3GPP 面向宽带无 线接入市场发展 HSDPA 尤其是发展 LTE 之后就出现了竞争关系 第二章 ADSL 接入技术 3 第二章第二章 ADSLADSL 接入技术接入技术 ADSL 是英文 Asymmetrical Digital Subscriber Loop 非对称数字用户环路 的英文缩写 ADSL 技术是运行在原有普通电话线上的一种新的高速宽带技术 它利用现有的一对电话铜线 为用户提供上 下行非对称的传输速率 带宽 ADSL 的核心技术实际上就是编码技术 目前我国使用的是基于 DMT Discrete Multitone 离散多音 复用编码方式 2 1 ADSL 的主要特点 DSL Ditigal Subscriber Line 是以铜质电话线为传输介质的传输技术组合 它包括 HDSL SDSL VDSL ADSL 和 RRADSL 等 一般称之为 DSL 其 主要差别表现在信号传输速度 距离 上行速率 下行速率 对称性几个方面 ADSL 技术是 1989 年由 Bell Core 提出的一种新兴的标准化调制解调传输技 术 该技术可以在普通电话线上将现有电话线路的频宽经由调制解调技术处理 后扩大 ADSL 将高速数字信号安排在普通电话频段的高频侧 再用滤波器滤除 如环路不连续点和震铃引起的瞬态干扰后即可与传统电话信号在同一对双绞线 共存而不互相影响 ANSIT1 143 标准规定 ADSL 在传输距离为 9000 12000 英尺时 下行速率为 8Mbps 上行速率为 1 5Mbps 在传输距离为 15000 18000 英尺时 数据速率降为下行 1 5Mbps 和上行 641 5Mbps 从 ADSL 的传输速率和传输距离上看 ADSL 都能够较好地满足目前用户接入 Internet 的 要求 而且 ADSL 这种不对称的传输技术符合 Internet 业务下行数据量大 上行 数据量小的特点 RDSL 能够提供的速度范围与 ADSL 基本相同 但它可以根据双绞铜线质量 的优劣和传输距离的远近动态地调整用户的访问速度 正是 RADSL 的这些特点 使 RADSL 成为用于网上高速冲浪 视频点播 远程局域网络访问的理想技术 因为在这些应用中用户下载的信息往往比上载的信息要多很多 2 2 ADSL 与其它接入技术的比较 ADSL 接入服务具有独特的技术优势和较高的性能价格比 它无需另铺电缆 节省投资 渗入能力强 接入快 适合于集中与分散的用户 能为用户提供上 下行不对称的传输带宽 采用点一点的拓扑结构 用户可独享高带宽 可广泛 用于视频业务及高速 Internet 等数据的接入 2 2 1 ADSL 与普通拨号 Modem 及 ISDN 普通拨号 Modem 最高速率 56k ISDN 最高速率 128k ADSL 的速率优势 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 4 是十分明显 ADSL 更为吸引入的地方是 他在同一铜线上分别传送数据和语音 信号 数据信号并不通过电话交换机设备 减轻了电话交换机的负载 打电话 和上网互不干扰 ADSL 的虚拟拨号方式不同于普通拨号 Modem 及 ISDN 的拨 号连接 ADSL 拨的不是具体的 ISP 提供商的电话号码 而是 VPN 虚拟专网 的 接入 IP 地址 所以使用 ADSL 上网并不需要缴付另外的电话费 而只缴纳上网 费或月租费 普通拨号 Modem 及 ISDN 将逐步被淘汰 2 2 2 ADSL 与 DDN 用户在使用万维网时需要的宽带业务主要是从 Internet 网站下载多媒体信息 而向万维网网站发送的信息仅需要很小的带宽 ADSL 为非对称接入方式 上行 最高 1Mb s 下行最高 8Mb s 相对 DDN 对称性的数据传输更适合现代网络的 特点 同时 ADSL 费用较之 DDN 要低廉 接入方式也较灵活 2 2 3 ADSL 与和 Cable Modem Cable Modem 是广电系统普遍采用的接入方式 由于原来铺设的有线电视 网光缆天然就是一个高速宽带网 所以仅对入户线路进行改造 就可以提供理 论上上行 8M 下行 30M 的接入速率 目前美国 50 以上的宽带用户就采用 Cable Modern 方式接入 它的缺点是采用共享结构 随着用户的增多 个人的 接入速率会有所下降 安全保密性也欠佳 与 Cable Modem 相比 ADSL 技术 具有相当大的优势 ADSL 在网络拓扑的选择上采用星型拓扑结构 为每个用户 提供固定 独占的带宽保证 而且可以保证用户发送数据的安全性 而有线电 视视讯网结构上是总线型的 其承诺的 10M 甚至 30M 的信道带宽是一群用户共 享的 一旦用户数增多 每个用户所分配的带宽就会急剧下降 再者 HFC 方 案必需兼顾现有的有线电视节目 而占用了部分带宽 只剩余了一部分可供传 送其它数据信号 所以 Cable Modem 的传输速率只能达到一小半 国外公司实 验表明 其速率减为 1M 2Mbps 更常见的是 400K 500Kbps 2 3 ADSL 技术及其应用 1 单机接入 如果用户家中只有一台计算机准备通过 ADSL 上网 当您向电信部门申请 ADSL 线路后 电信相关部门则会提供分离器和 ADSL Modem 分离器与 ADSL Modem 之间用 1 条 2 芯的电话线连好 ADSL Modem 与计算机的网卡之 间用一条网线连接即可完成硬件安装 再运行一个专门的软件将 TCP IP 协议中 的 IP DNS 和网关参数设置好 就可以进行网上冲浪了 2 家庭双机共享 现在越来越多的家庭有 2 台以上计算机 如果仅有 2 台计算机想通过一部 第二章 ADSL 接入技术 5 电话上网 可选择一台性能较好 并且固定使用的计算机做代理服务器 为其 安装双网卡 一块网卡与 ADSL Modem 的 LAN 口连接 另一块网卡使用交叉 的网线与另一台计算机相连接 需要注意的是交叉网线 网线两端水晶头做法 不相同 一端 TIA EIA 568B 标准 一端 TIA EIA 568A 标准 的制作方法 然 后将配置较好的计算机通过网络管理软件设置成代理服务器 另一台计算机设 置成共享模式 这样这台计算机就可以通过 代理服务器 宽带上网了 当然 那台作为 代理服务器 的计算机要一直开机 3 局域网共享接入 1 用 HUB 构造小型局域网 将一台性能较好的计算机配置成代理服务 器 安装双网卡 将一块网卡与 ADSL Modem 的 LAN 口连好 另一块网卡使 用直连线与 HUB 相连 本地局域网上的客户机通过该服务器访问外部信息资源 这样只需申请一个 IP 地址 其他本地客户机可采用保留 IP 地址 2 采用专线方式 为局域网上的每台计算机向电话局申请一个 IP 地址 这样无需设置代理服务器便可实现资源的共享 只是目前电话局所能提供的 IP 地址数是有限 ADSL 作为一种高速接入技术具有很强的生命力 目前世界上许多电信公司 对 ADSL 传输系统进行了成功开发 欧洲和北美已开始规模应用 高速数据接入 用户可以通过 ADSL 宽带接入方式快速地浏览各种互连网 上的信息 进行网上交谈 游戏 动画和收发电子邮件 获得所需要的信息 深圳已提供 ADSL 高速宽带接入 Internet 服务 ADSL 用户访问相应的站点即可 享受多种宽带多媒体服务 视频点播 基于非对称性传输技术的 ADSL 特别适合用户对音乐 影视和 交互式游戏的点播 用户可以根据自己的需要 任意地对上述业务进行随意控 制 而不必象有线电视节目一样受控于电视台 如深圳视聆通宽带网站与广州 视聆通宽带网站上的视频点播 VOD 音乐厅 网上剧场等 并可提供网上游戏 交互电视和网上购物等宽带多媒体服务 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 6 第三章 FTT LAN 接入技术 7 第三章第三章 FTT LANFTT LAN 接入技术接入技术 3 1 光接入网 接入网中部分或全部使用光纤作为传输介质来实现信息传输的网络形式 是针对接入网环境所设计的特定光纤传输结构 即提供宽带 窄带双向交互式 业务的用户入系统 3 1 1 光接入网分类 根据光分配网是采用有源或无源设备 OAN 分 AON 和 PON 1 AON Active Optical Network 有源光网络 特点 1 传输容量大 155Mb s 或 622Mb s 的接入速率 2 传输距离远 不加中继器 距离为 70 多公里 3 技术成熟 无论 PDH 设备还是 SDH 设备 都已广泛应用 4 给有源设备供电比较麻烦 2 PON Passive Optical Network 无源光网络 特点 1 信号在传输过程中无需再生放大 直接由无源光分路器传至用户 2 信号处理全由局端设备和用户设备完成 3 1 2 光接入网的应用类型 根据 ONU 位置 OAN 可分为三种应用类型 1 光纤到路边 FTTC 2 光纤到楼 FTTB 3 光纤到家 办公室 FTTH O 图 3 1 光接入网的应用类型示意图 光缆 铜缆引入线 铜缆 电话 电话 电话 FTTH FTTO FTTC FTTB 用户 分路器 ONU ONU ONU OLT 光 分 路 器 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 8 FTT COUN 设在交接箱处 用户到 OUN 之间 引入线 用双绞铜线连接 或同轴缆 属于点到点和点到多点结构 一个 OUN 可为一个或多个用户提供接 入 是一种介质混合结构 通常采用 FTTC xDSL 技术或 FTTC Cable Modem 技术 FTTB OUN 设在办公楼或居民住宅楼内的某个公共地方 用户到 OUN 之 间 引入线 用 UTP5 类线 或更高等级线 连接 属于点到多点结构 一个 OUN 为多个用户提供接入 通常采用 FTTB Ethernet 技术 FTTH ONU 直接放在用户家里 中心局到用户之间全部为光连接和光传输 接入网无任何有源设备 是一个真正的透明网 是一种真正意义上的宽带接入 技术 是用户接入网的长远目标 3 2 GPON GPON 吉位 PON 提供 1 244 和 2 488Gb s 的下行速率和所有标准的上行速 率 而且支持各种接入服务 OAM P Operation Administration Provisioning 功能以及可升级能力 特别 是非常有效地支持原有格式的数据分组和 TDM 流 是光接入网络一种全新的最 优化最有效的解决方案 GPON 的主要技术特点是采用全新的传输汇聚层协议 通用成帧协议 GFP Generic Framing Protocol 实现多种业务码流的通用成帧规程封装 GFP 采用通用成帧规程为高层用户信号业务流和传输网络提供一种通用的适配 机制 另一方面又保持了 G 983 中与 PON 协议没有直接关系的许多功能特性 如 OAM 管理 DBA 等 GPON 是当前众多解决接入网络瓶颈的技术中唯一可 在单一波长下提供 2 5G 的带宽 同时也可传送多个波长在一条光纤上 3 3 APON 3 3 1 APON 的系统结构 APON 是指采用 ATM 信元传输方式的 PON APON 主要由光线路终端 OLT 光分路器 光网络单元 ONU 和光纤光缆等组成 IFPON 交 换 机 SNI ODN UNI IFPON OLT 光 分 路 器 ONU ATM 第三章 FTT LAN 接入技术 9 图 3 2 APON 系统结构图 传输线路的标称速率有两种 即对称速率 155 52Mbit s 和非对称速率 上行 155 52Mbit s 下行 622 08Mbit s 实现双向传输的方式也有两种 一是 采用单纤波分复用方式 二是采用单向双纤空分复用方式 3 3 2 APON 技术特点 APON 技术具有如下优点 1 宽带化并支持所有种类和各种比特率的业务 2 能够全动态分配带宽 充分利用网络资源 满足用户各种需要 3 无源点到多点的网络结构 简单 可靠 易于维护管理 4 标准化程度高 使得大规模生产时可降低成本 5 安全性高 6 时延小 然而也存在一些问题 如系统成本太高 系统容量和覆盖范围有限 未考 虑对窄带业务的支持及与其他技术相结合时需解决引入线的宽带化等一系列问 题 3 4 EPON 1 EPON 的网络结构 一个典型的 EPON 系统由 OLT ONU POS 组成 基本网络结构如图 6 14 所示 由业务网络接口到用户网络接口部分为 EPON 网络 EPON 通过 SNI 接 口与业务节点相连 通过 NUI 接口与用户设备相连 图 3 3 EPON 技术的基本网络结构 OLT 放在中心机房 ONU 放在网络接口单元附近或与其合为一体 POS 是 下行信号 上行信号 SNI UNI EPON OLT ONU ONT ONT 1 2 3 3 2 1 光 分 路 器 1 2 3 1 1 2 3 1 2 3 2 3 1 1 2 2 3 3 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 10 无源光纤分路器 是一个连接 OLT 和 ONU 的无源设备 它的功能是分发下行 数据并集中上行数据 OLT 既是一个交换机或路由器 又是一个多业务提供平台 它提供面向无 源光纤网络的光纤接口 OLT 根据 IEEE 802 3 协议 将数据封装为可变长度的数据包 以广播方式 传输给所有 ONU 2 EPON 技术的优势 1 相对成本低 维护简单 容易扩展 易于升级 2 提供非常高的带宽 3 服务范围大 4 带宽分配灵活 服务有保证 5 易于在 EPON 结构上开发更宽范围和更灵活的业务 从而增加收入 如可以提供诸如可管理的防火墙 语音业务的支持 VPN 和互联网接入等增值 业务 在当前的情况下 EPON 技术大多会以一种与其他技术相结合的姿态进入市 场 如 FTTB FTTC DSL FTTB FTTC LAN 等 3 5 FTTX LAN 宽带接入技术 FTTX LAN 宽带接入主要是采用高速 IP 路由交换技术和千兆以太网光纤传 输技术 充分利用光纤带宽资源 配合综合布线系统 实现宽带多媒体多业务 信息网络的高速接入 FTTX LAN 宽带接入网由中心接入设备和边缘接入设备组成 如图 3 4 图 3 4 FTTX LAN 宽带接入网网络结构 边缘接入设备主要完成链路层帧的复用和解复用功能 中心接入设备负责 汇聚用户流量 实现 IP 包转发 过滤及各种 IP 层协议 中心接入设备与边缘接 入设备推荐采用星形拓扑结构 中心接入设备与 IP 骨干网设备之间的拓扑结构 网络管理平台 IP 骨干网 用户管 理平台 业务管 理平台 中 心 接 入 设 备 边 缘 接 入 设 备 用户驻地网 用户终端 第三章 FTT LAN 接入技术 11 可以是星型 也可以是环型 在以太网接入系统中 中心接入设备一般为 2 层交换机 2 层交换机 宽带 接入服务器 3 层交换机 3 层交换机 宽带接入服务器以及专为以太网接入开 发的以太接入业务网关等 边缘接入设备一般为 2 层交换机 3 6 FTTX LAN 宽带接入技术的应用 1 高速数据接入 用户可以通过 FTTX LAN 宽带接入方式快速地浏览各种互连网上的信息 进行网上交谈 收发电子邮件等 2 视频点播 由于 FTTX LAN 方式高带宽的接入 特别适合用户对音乐 影视和交互式 游戏点播的需求 还可根据用户的个性化需要进行随意控制 3 家庭办公 实现家庭办公 用户只需通过高速接入方式 在网上查阅本自己企业 单 位 信息库中您所需要的信息 甚至可以面对面地和同事进行交谈 完成工作 任务 4 远程教学 远程医疗等 通过宽带接入方式 用户可以在网上获得图文并茂的多媒体信息 或与老 师 医生进行随意交流 探讨 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 12 第四章 无线接入技术 13 第四章第四章 无线接入技术无线接入技术 4 1 WIFI 技术 WIFI WLAN 主要包括 802 11b 802 11a 和 802 11g 协议组 802 11b 采用 2 4GHz 的频段 可支持 11Mbps 的共享接入速率 802 11a 采用 5GHz 的频段 其速率高达 54Mbps 采用 OFDM 正交频分 复用 技术 但无障碍的接入距离降到 30 50 米 802 11g 其实是一种混合标准 既能适应 802 11b 标准 又符合 802 11a 标 准 它比 802 11b 速率快 5 倍 并和 802 11b 兼容 表 4 1 WiFi 与 3G 的比较 3GWiFi 标准3GPP 3GPP2 ITUIEEE 多址方式CDMA FDD TDDCKK OFDM 频带2GHZ 许可证2 4GHZ 不要许可证 最高速率2Mbps54Mbps 业务话音与数据数据与话音 覆盖宏蜂窝微蜂窝 移动性静止 步行 车载静止 步行 频谱利用率 bps Hz 1 670Mbps 无线载频FDD 5MHz TDD 1 6MHz FDD 1 5 20MHz 业务话音与数据话音与数据 视频图像 覆盖宏蜂窝 7Km 宏蜂窝 50Km 移动性静止 步行 车载静止 步行 容量 每扇区 数十以上数百以上 QoS4 类固定带宽 承诺带宽 尽力带 宽 频谱利用率 1 6bps Hz 3 75bps Hz 成熟度较好差 终端手机 PDA PC 卡智能信息设备 PC 卡等 商用超过 9000 万用户2005 年开始产品上市 4 3 接入技术参数比较 以 WIFI WIMAX 等技术为代表的宽带无线接入技术是宽带接入领域的一 支生力军 与有线接入方式相比 这类技术具备启动资金少 初期投入少 建 设周期短 提供服务快速 发展具备很大灵活性 可按用户需求动态分配系统 资源 系统维护成本低等诸多优势 而其高速接入速率 甚至令一些有线接入 技术也难以企及 为发展宽带数据综合业务提供了可能 第四章 无线接入技术 15 表 4 3 各种宽带接入技术参数比较 技术标准使用吞吐率 最高 范围频率 WIMAX802 16d 802 16d无 线城域网 75Mbit s 20MHz BW 视距50km 非视距7 10 英里 低于11GHz WIMAX802 16e30Mbit s 10MHz BW 2 5 英里2 6GHz Wi Fi802 11a b g 无线局域网 11 54Mbit s 2 0MHz BW 100m 2 4 5GHz WCDMA UMTS 3G 无线广域网2 Mbit s 采 用HSDPA 技术 可达 10Mbit s 1 5 英里1800 1900 2100MHz CDMA20 001x EV DO 3G 无线广域网 2 4 Mbit s 通常 300 600Kbit s 1 5 英里400 800 90 0 1700 180 0 1900 2100MHz DSL 有线接入最高达 58Mbit s 1 5 3 6 公里 Cable 有线接入下行速率为 51Mbit s 上 行速率为 500Kbit s 31Mbit s 下行频率 54 860MHz 上行频率 5 65MHz 4 4 WLAN 4 4 1 协议 系统结构与主要技术 IEEE 802 11 是在 1997 年由大量的局域网以及计算机专家审定通过的标准 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 16 IEEE 802 11 规定了无线局域网在 2 4GHz 波段进行操作 这一波段被全球无线 电法规实体定义为扩频使用波段 另一种是 802 11b 标准 在 2 4GHz 频带 采用直接序列扩频 DSSS 技术 和补偿编码键控 CCK 调制方式 该标准可提供 11Mb s 的数据速率 还能够根 据情况的变化 在 11 Mbps 5 5 Mbps 2 Mbps 1 Mbps 的不同速率之间自动切 换 它从根本上改变无线局域网设计和应用现状 扩大了无线局域网的应用领 域 现在 大多数厂商生产的无线局域网产品都基于 802 11b 标准 4 4 2 提供业务的应用范围 WLAN 业务运用了先进的 Wirless LAN 无线局域网技术 是对有线宽带接 入的延伸和补充 是对固定宽带业务的补充和延伸 能深入地为热点地区 企业 和家庭提供个性化的服务 让无线宽带的便捷 高效真正体现在世人的眼前 让人们真正感受无线宽带的自由 时尚 它比较适合于以下应用范围 1 家庭无线宽带上网 特别适合 SOHO 2 客流量大的高级场所 如机场 会展中心 高级商务宾馆 大型体育 场馆 休闲中心 咖啡吧等 3 对带宽有更高需求的高端社区用户和现代企业用户 如进出口贸易公 司 证券公司 会计师事务所 合资企业等 4 临时性需要快速组网的场合 4 4 3 接入应用实例 中国电信凭借高速的中国宽带互联网 CHINANET 和各地的城域网 中国 电信已率先推出宽带无线局域网业务 WLAN 无线局域网 全国统一业务品牌 包括 WLAN 天翼通 和 无线网络快车 WLAN 天翼通 指用户在 WLAN 覆盖 的公众区进行无线上网的方式 无线网络快车 指用户在家庭 公司等固定场 所进行无线上网的方式 4 5 LMDS MMDS 与 WLAN 比较 LMDS MMDS 代表目前主流无线宽带固定接入技术 WLAN 代表目前 主流无线宽带移动接入技术 固定宽带无线接入系统与移动宽带无线接入系统在网络与设备配置上有差 异 固定宽带无线接入系统一般由固定终端设备 基站 控制器和操作维护中 心这四部分组成 而移动宽带无线接入系统一般由用户设备 相当于基站功能 的 NodeB 无线资源管理控制器 移动交换机 交换机 网络管理子系统 网 关设备等组成 显然移动宽带无线接入系统相比固定宽带无线接入系统多了一 第四章 无线接入技术 17 些设备 技术上也复杂一些 如需要进行移动性管理的支持等 这两种接入系 统在系统组成和结构方面也存在很大的不同点 终端的移动性 移动台作为移动宽带无线接入系统的用户端设备 具有很 强的移动性 只要用户处于蜂窝状小区的服务范围内 不论移动台在基站 天线 天线 的视距范围内 还是移动台与基站天线间有着高大建筑物的阻挡 用户都 可以进行通信 而固定宽带无线接入系统就不行 它要求用户端设备为保持通 信必须固定 或准固定 不动 空中接口系统 移动宽带接入系统中的空中接口是开放统一的 各厂家的 设备互通性好 而固定宽带无线接入系统的空中接口是不开放的 各厂家的设 备暂没有互通性 基站系统与天线 由于在移动宽带接入系统中 移动台具有移动性 其收 发天线是全向天线 蜂窝状小区中基站的收发天线可采用全向天线 也可采用 定向天线 在固定宽带无线接入系统中 用户终端则采用定向天线 中心站采 用定向天线用扇区方式覆盖 以利用频谱 扩大系统容量 在用户数不太多的 情况下也可采用全向天线 移动宽带无线接入系统一般有自己的交换设备 而固定宽带无线接入系统 则通过网络侧的业务节点接口直接接入到 PSTN 的交换机 移动宽带无线接入 系统与固定宽带无线接入系统在结构与设备配置上还有一些细节差异 如移动 宽带无线接入的终端集成度高 体积小 固定宽带无线接入的终端设备结构复 杂 体积大等 固定与移动宽带接入技术在工作频段方面也存在明显差异 移 动宽带无线接入系统的工作频率较低 现在 ITU 规定的 3G 3G 的最高工作频 率在 2GHz 左右 而对于固定宽带无线接入系统 它的工作频段现阶段最低的也 达到 3 5GHz 而且正向着更高的频段发展 在双工方式 编码技术 信道分配等技术上 固定宽带无线接入系统和移 动宽带无线接入系统也不一样 固定宽带无线接入与移动宽带无线接入的根本 区别是能否支持用户对象的移动性管理 移动宽带无线接入的用户对象是移动 的 能支持用户移动性管理 而固定宽带无线接入的用户对象是固定的 暂不 能支持用户移动性管理 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 18 第四章 无线接入技术 19 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 20 第五章第五章 各种宽带接入技术的比较各种宽带接入技术的比较 5 1 EPON 和 GPON 的技术比较 1 EPON 与 GPON 特点概览 根据标准定义和目前大部分设备的实现情况 EPON 和 GPON 从总体角度 比较如下表 表 5 1 EPON 与 GPON 特点一览表 TDM QoS T CONT802 1P IP QoSQoS支支持持 GEM适配 效率高直接适配 简单 数数据据业业务务 直接适配 较好PWE3或VoIP 差语语音音业业务务 ATM TDM IPIP TDM 业业务务类类型型 GFP GEM ATM以太网 基基础础协协议议 业业务务 1 16 1 32 1 64 1 1281 16 1 32 光光分分路路比比 最大60km最大20km 传传输输距距离离 155 622M 1 25 2 5G1 25G 下下行行速速率率 1 25 2 5G1 25G 上上行行速速率率 125ms可变长 成成帧帧长长度度 扰码型NRZ8B 10B 线线路路编编码码 性性能能 G 984 x802 3ah 标标准准系系列列 2004 62004 6 标标准准时时间间 ITU T FSAN IEEE EMFA 标标准准机机构构 标标准准化化 GPONEPON TDM QoS T CONT802 1P IP QoSQoS支支持持 GEM适配 效率高直接适配 简单 数数据据业业务务 直接适配 较好PWE3或VoIP 差语语音音业业务务 ATM TDM IPIP TDM 业业务务类类型型 GFP GEM ATM以太网 基基础础协协议议 业业务务 1 16 1 32 1 64 1 1281 16 1 32 光光分分路路比比 最大60km最大20km 传传输输距距离离 155 622M 1 25 2 5G1 25G 下下行行速速率率 1 25 2 5G1 25G 上上行行速速率率 125ms可变长 成成帧帧长长度度 扰码型NRZ8B 10B 线线路路编编码码 性性能能 G 984 x802 3ah 标标准准系系列列 2004 62004 6 标标准准时时间间 ITU T FSAN IEEE EMFA 标标准准机机构构 标标准准化化 GPONEPON 2 EPON 与 GPON 协议比较 图 5 1 是 EPON 和 GPON 业务协议栈比较 EPON 则以 Ethernet 协议为基础 效率较低 但能直接支持 IP 协议 而 GPON 则同时以 GEM ATM 协议为基础 提供高效率 多业务封装模式 但协议较复杂 第五章 各种宽带接入技术的比较 21 GTC GFP Ethernet ATM Ethernet IP TCP UDP Video Data POTS E1 T1 ATM VoIP Ethernet IP TCP UDP Video Data POTS E1 T1 VoIP PWE3 L1 L2 L3 L4 L7 L6 L5 EPONGPON PON PHY IEEE 802 3G 984 GTC Framing Sub Layer MPCP GEM 图 5 1 EPON 和 GPON 业务协议栈比较 3 关键技术特点比较 1 突发模式光收发器技术 由于上行传输采用 TDMA 的方式 EPON 和 GPON 均要求支持突发模式光 收发器技术 相比较而言 由于 GPON 的光模块要满足很高的突发同步指标 对模块中 的驱动和前后放大器芯片的要求很高 还要满足三类 ODN 的功率预算 对 ONU 发射机功率和 OLT 接收机的灵敏度也有很高要求 只能采用 DFB 发射机 和 APD 的接收机 而 EPON 系统可以使用的传统 FP 发射机和 PIN 接收机 所 以 GPON 光模块的成本显然要高于 EPON 光模块 但据估计在两者同样大规 模 100 万量 级 使用后这个差异可以逐渐忽略 2 速率 带宽与带宽效率 EPON 系统标准定义上下行对称 1 25G 设备已经完全实现 理论上 EPON 系统由于线路采用 8B10B 编码 并且固有以太网帧的帧间空隙 传输效 率相对较低 可实现 1 64 分支的标准 EPON 芯片主流厂商将在 2006 年中期 提供商用芯片 GPON 系统标准定义下行 2 5G 1 25G 可选 上行 2 5G 1 25G 622M 155M 可 选 目前设备大多实现下行 1 25G 2 5G 上行 1 25G 理论计算带宽效率更高 下行可达 1 2G 2 4G 上行可达 960M 3 ODN 网络要求 EPON 只支持 Class A 和 B 的 ODN 等级 而 GPON 可支持 Class A B 和 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 22 C 因此 GPON 可支持高达 128 的分路比和长达 20km 的传输距离 4 业务 Qos 能力 EPON 系统支持 IEEE802 1p 采用 SP WRR SP WRR 队列调度算法 支 持端口 CAR 在应用中 802 1p 端口 CAR 适应 IP 城域网 Qos 要求 第 2 层 的 Qos 技术 满足目前业务需求 GPON 系统提供基于 T CONT 的四种服务质量的传送业务 fixed bandwidth 固定带宽 assured bandwidth 保证带宽 non assured bandwidth 非保证带宽 best effort bandwidth 尽力而为带宽 也支持端口 CAR 理论上 可看作 1 5 层的 Qos 技术 比 EPON 更具优势 同时 GPON 可以通过 T CONT Port ID 以及 802 1p 等各种丰富的标识实现对用户和业务的 控制和管理 5 TDM 业务支持能力 对于 EPON 系统而言 TDM 业务的封装和传输由高层协议支持 目前可选 采用以下几种协议 PWE3 Pseudo Wire Emulation Edge to Edge 效率较低 TDM over Ethernet 标准不成熟 效率较低 源模式 完全无标准 会影响 EPON 系统本身的互通性 效率高 GPON 系统对 TDM 业务采用源模式传输 以 TDM over GEM 的方式承载 由于系统传输采用 125 s 固定长度的帧结构 TDM 信号的时延 时延抖动指标 较容易控制 承载 TDM 业务具有天然的优势 6 运行维护管理 OAM 功能 EPON 系统支持 Remote Failure Indication 远端故障指示 Remote Loopbak 远端环回 Link Monitoring 链路监视 不定义支持和单条链路不 相关的管理功能 比如保护倒换和设备管理以及设置 写远端 MIB 变量的能力 规范定义管理能力较弱 无法满足电信级运营要求 GPON 系统 OAM 功能由三部分组成 嵌入的 OAM PLOAM 和 OMCI ONU 管理控制接口 OAM 和 PLOAM 管理物理层和 TC 传输汇聚 层的功能 OMCI 提供对高层 与承载业务相关 的统一管理 从标准定义开始 就考虑了运营商的要求 具有一定的技术优势 5 2 EPON 与 GPON 应用中的分析 1 速率 带宽与带宽效率 对于 EPON 系统 实际测试表明 系统下行和上行带宽分别可达 980M 和 930M 按照目前成熟的 1 32 分支 每用户可保障最大 31M 29M 均分 第五章 各种宽带接入技术的比较 23 对于 GPON 系统 研究和初步测试发现 GPON 系统下行和上行带宽分别 可达 2 4G 和 1 2G 按照 1 64 分支 每用户可保障最大 38M 19M 均分 分析 EPON 和 GPON 的实际带宽能力 目前 EPON 和 GPON 均可实现 30M 以上的接入带宽 端口利用率较高的前提下 均可满足将来大带宽接入需 求下的 FTTH 应用 但是 就现有的宽带业务运营模式和接入业务开放方式 38M 和 31M 可能很难体现出区别 2 ODN 网络要求 A B 类型 ODN 网络已经基本足够满足大部分宽带接入网的需要 如果在 特殊情况下有 C 类 ODN 的要求 则可采用其他的方式来解决 仅仅为极少数的 应用要求设备支持 C 类 ODN 将会得不偿失 3 安全与加密 在国内宽带接入网的应用中 由于受国家完全局限制 EPON 和 GPON 将 均不能采用 AES128 机制 中国国内所有标准均要求支持 Churning 和 Triple Churning 4 业务 Qos 能力 宽带接入网的 Qos 与城域网 Qos 密切相关 目前 接入网汇聚网络 L2 的业务 Qos 主要依靠 8021 p 实现 接入段本身的 Qos 能力对于开放业务而言需 受限于 L2 汇聚网络的 Qos 水平 因此 EPON 和 GPON 网络上连到城域网 在整个网络开放业务能实现的 Qos 能力无本质区别 GPON 理论上 Qos 能力较好 但目前实用意义不大 结合将来下一代承载 网的发展需求以及运营商对用户和业务的控制要求 真正实现可管可控可运营 GPON 仍具有潜在的优势 5 TDM 业务支持能力 GPON 标准天然支持 GEM 承载 TDM 业务的优势不言而喻 但从目前已 有的少量 GPON 设备来看 GPON 源模式 TDM 传输实现复杂 厂家处于观望态 度 仍可能采用 PWE3 TDM over IP 的方式