Internet接入方式
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接入网可以大概分成两类:拨号上网(包括ASDL)与专线上网
在接入网中,目前可供选择的接入方式主要有PSTN、ISDN、DDN、LAN、ADSL、VDSL、Cable-Modem、PON和LMDS9种,它们各有各的优缺点。
PSTN(Published Switched Telephone Network,公用电话交换网)技术是利用PSTN通过调制解调器拨号实现用户接入的方式。这种接入方式是大家非常熟悉的一种接入方式,目前最高的速率 为56kbps,已经达到仙农定理确定的信道容量极限,这种速率远远不能够满足宽带多媒体信息的传输需求; 但由于电话网非常普及,用户终端设备Modem很便宜,大约在100~500元之间,而且不用申请就可开户,只要家里有电脑,把电话线接入Modem就可 以直接上网。因此,PSTN拨号接入方式比较经济,至今仍是网络接入的主要手段。
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ISDN(Integrated Service Digital Network,综合业务数字网)接入技术俗称“一线通”,它采用数字传输和数字交换技术,将电话、传真、数据、图像等多种业务综合在一个统一的数字网络 中进行传输和处理。用户利用一条ISDN用户线路,可以在上网的同时拨打电话、收发传真,就像两条电话线一样。ISDN基本速率接口有两条64kbps的 信息通路和一条16kbps的信令通路,简称2B+D,当有电话拨入时,它会自动释放一个B信道来进行电话接听。
就像普通拨号上网要使用Modem一样,用户使用ISDN也需要专用的终端设备,主要由网络终端NT1和ISDN适配器组成。网络终端NT1好 像有线电视上的用户接入盒一样必不可少,它为ISDN适配器提供接口和接入方式。ISDN适配器和Modem一样又分为内置和外置两类,内置的一般称为 ISDN内置卡或ISDN适配卡;外置的ISDN适配器则称之为TA。ISDN内置卡价格在300~400元左右,而TA则在1000元左右。
ISDN接入技术示意如图3所示。用户采用ISDN拨号方式接入需要申请开户,初装费根据地区不同而会不同,一般开销在几百至1000元不等。 ISDN的极限带宽为128kbps,各种测试数据表明,双线上网速度并不能翻番,从发展趋势来看,窄带ISDN也不能满足高质量的VOD等宽带应用。
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DDN是英文Digital Data Network的缩写,这是随着数据通信业务发展而迅速发展起来的一种新型网络。DDN的主干网传输媒介有光纤、数字微波、卫星信道等,用户端多使用普通电缆和双绞线。DDN将数字通信技术、计算机技术、光纤通信技术以及数字交叉连接技术有机地结合在一起,提供了高速度、高质量的通信环境,可以向用户提供 点对点、点对多点透明传输的数据专线出租电路,为用户传输数据、图像、声音等信息。DDN的通信速率可根据用户需要在N×64kbps(N=1~32)之 间进行选择,当然速度越快租用费用也越高。
用户租用DDN业务需要申请开户。DDN的收费一般可以采用包月制和计流量制,这与一般用户拨号上网的按时计费方式不同。DDN的租用 费较贵,普通个人用户负担不起,DDN主要面向集团公司等需要综合运用的单位。DDN按照不同的速率带宽收费也不同,例如在中国电信申请一条 128kbps的区内DDN专线,月租费大约为1000元。因此它不适合社区住户的接入,只对社区商业用户有吸引力。
ADSL(Asymmetrical Digital Subscriber Line,非对称数字用户环路)是一种能够通过普通电话线提供宽带数据业务的技术,也是目前极具发展前景的一种接入技术。ADSL素有“网络快车”之美 誉,因其下行速率高、频带宽、性能优、安装方便、不需交纳电话费等特点而深受广大用户喜爱,成为继Modem、ISDN之后的又一种全新的高效接入方式。
ADSL接入技术示意如图4所示。ADSL方案的最大特点是不需要改造信号传输线路,完全可以利用普通铜质电话线作为传输介质,配上专 用的Modem即可实现数据高速传输。ADSL支持上行速率640kbps~1Mbps,下行速率1Mbps~8Mbps,其有效的传输距离在3~5公里 范围以内。在ADSL接入方案中,每个用户都有单独的一条线路与ADSL局端相连,它的结构可以看作是星形结构,数据传输带宽是由每一个用户独享的。
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VDSL比ADSL还要快。使用VDSL,短距离内的最大下传速率可达55Mbps,上传速率可达2.3Mbps(将来可达19.2Mbps, 甚至更高)。VDSL使用的介质是一对铜线,有效传输距离可超过1000米。但VDSL技术仍处于发展初期,长距离应用仍需测试,端点设备的普及也需要时 间。
目前有一种基于以太网方式的VDSL,接入技术使用QAM调制方式,它的传输介质也是一对铜线,在1.5公里的范围之内能够达到双向对称的 10Mbps传输,即达到以太网的速率。如果这种技术用于宽带运营商社区的接入,可以大大降低成本。基于以太网的VDSL接入方式示意图见图5,方案是在 机房端增加VDSL交换机,在用户端放置用户端CPE,二者之间通过室外五类线连接,每栋楼只放置一个CPE,而室内部分采用如图6所示的综合布线方案。 这样做的原因是: 近两年宽带建设牵引的社区用户上网率较低,一般在5%~10%左右,为了节省接入设备和提高端口利用率,故采用此方案。
我们分别测算过采用VDSL技术与LAN技术的社区建设成本,发现对于一个 1000户的社区而言,如果上网率为8%,采用VDSL方案要比LAN方案节省5万元左右投资。虽然表面上看VDSL方案增加了VDSL用户端和局端设备,但它比LAN方案省去了光电模块,并用室外双绞线替代光缆,从而减少了建设成本。
Cable-modem: 用于有线网络
Cable-Modem(线缆调制解调器)是近两年开始试用的一种超高速Modem,它利 用现成的有线电视(CATV)网进行数据传输,已是比较成熟的一种技术。随着有线电视网的发展壮大和人们生活质量的不断提高,通过Cable Modem利用有线电视网访问Internet已成为越来越受业界关注的一种高速接入方式。
由于有线电视网采用的是模拟传输协议, 因此网络需要用一个Modem来协助完成数字数据的转化。Cable-Modem与以往的Modem在原理上都是将数据进行调制后在Cable(电缆)的 一个频率范围内传输,接收时进行解调,传输机理与普通Modem相同,不同之处在于它是通过有线电视CATV的某个传输频带进行调制解调的。
Cable Modem连接方式可分为两种:即对称速率型和非对称速率型。前者的Data Upload(数据上传)速率和Data Download(数据下载)速率相同,都在500kbps~2Mbps之间;后者的数据上传速率在500kbps~10Mbps之间,数据下载速率为 2Mbps~40Mbps。
采用Cable-Modem上网的缺点是由于Cable Modem模式采用的是相对落后的总线型网络结构,这就意味着网络用户共同分享有限带宽; 另外,购买Cable-Modem和初装费也都不算很便宜,这些都阻碍了Cable-Modem接入方式在国内的普及。但是,它的市场潜力是很大的,毕竟 中国CATV网已成为世界第一大有线电视网,其用户已达到8000多万。
另外,Cable-Modem技术主要是在广电部门原有线电视线路上进行改造时采用,此种方案与新兴宽带运营商的社区建设进行成本比较没有意义。
无源光网络接入: 光纤入户
PON(无源光网络)技术是一种点对多点的光纤传输和接入技术,下行采用广播方式,上行采用时分多址方式,可以灵活地组成树形、星形、总线形等拓扑结构,在光分支点不需要节点设备,只需要安装一个简单的光分支器即可,具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网 成本低等优点。
PON包括ATM-PON(APON,即基于ATM的无源光网络)和Ethernet-PON(EPON,即基于以太网的无源光网络)两种。APON技 术发展得比较早,它还具有综合业务接入、QoS服务质量保证等独有的特点,ITU-T的G.983建议规范了ATM-PON的网络结构、基本组成和物理层 接口,我国信息产业部也已制定了完善的APON技术标准。
PON接入设备主要由OLT、ONT、ONU组成,由无源光分路器件 将OLT的光信号分到树形网络的各个ONU。一个OLT可接32个ONT或ONU,一个ONT可接8个用户,而ONU可接32个用户,因此,一个OLT最 大可负载1024个用户。PON技术的传输介质采用单芯光纤,局端到用户端最大距离为20公里,接入系统总的传输容量为上行和下行各155Mbps,每个 用户使用的带宽可以从64kbps到155Mbps灵活划分,一个OLT上所接的用户共享155Mbps带宽。例如富士通EPON产品OLT设备有 A550,ONT设备有A501、A550最大有12个PON口,每个PON中下行至每个A501是100M带宽; 而每个PON口上所接的A501上行带宽是共享的。PON接入技术见图7所示。
我们分别测算过采用EPON技术与LAN技 术的社区成本投入,发现对于一个1000户的社区,如果上网率为8%,采用EPON方案相比LAN方案(室内布线进行了优化)在成本上没有优势,但在以后 的维护上会节省维护费用。而室内布线采用优化和没有采用优化的两种LAN方案在建设成本上差距较大。出现这种差距的原因是: 优化方案节省了室内布线的材料,相对施工费也降低了,另外,由于采用集中管理方式,交换机的端口利用率大大增加,从而减少了楼道交换机的数量,相应也就降 低了在设备上的投资。
LMDS接入: 无线通信
这是目前可用于社区宽带接入的一种无线接入技术,它的示意图见图8。
在该接入方式中,一个基站可以覆盖直径20公里的区域,每个基站可以负载2.4万用户,每个终端用户的带宽可达到25Mbps。但是,它的带宽总容量为 600Mbps,每基站下的用户共享带宽,因此一个基站如果负载用户较多,那么每个用户所分到带宽就很小了。故这种技术对于社区用户的接入是不合适的,但 它的用户端设备可以捆绑在一起,可用于宽带运营商的城域网互联。其具体做法是: 在汇聚点机房建一个基站,而汇聚机房周边的社区机房可作为基站的用户端,社区机房如果捆绑四个用户端,汇聚机房与社区机房的带宽就可以达到 100Mbps。
采用这种方案的好处是可以使已建好的宽带社区迅速开通运营,缩短建设周期。但是目前采用这种技术的产品在中国还没有形成商品市场,无法进行成本评估。
LAN:技术成熟成本低
LAN方式接入是利用以太网技术,采用光缆+双绞线的方式对社区进行综合布线。具体实施方案是: 从社区机房敷设光缆至住户单元楼,楼内布线采用五类双绞线敷设至用户家里,双绞线总长度一般不超过100米,用户家里的电脑通过五类跳线接入墙上的五类模 块就可以实现上网。社区机房的出口是通过光缆或其他介质接入城域网。LAN方式接入示意图见图9所示。
采用LAN方式接入可以充分利用小区局域网的资源优势,为居民提供10M以上的共享带宽,这比现在拨号上网速度快180多倍,并可根据用户的需求升级到100M以上。
以太网技术成熟、成本低、结构简单、稳定性、可扩充性好; 便于网络升级,同时可实现实时监控、智能化物业管理、小区/大楼/家庭保安、家庭自动化(如远程遥控家电、可视门铃等)、远程抄表等,可提供智能化、信息 化的办公与家居环境,满足不同层次的人们对信息化的需求。根据统计,社区采用以太网方式接入,每户的线路成本可以控制在200~300元之间;而对于用户 来说,开户费为500元,每月的上网费则在100~150元,这比其他的入网方式要经济许多。
宽带接入技术
目前,较为流行的宽带技术主要是DSL、光缆、卫星和陆基无线技术。这四种技术各有优劣。在DSL技术中,不对称DSL(ADSL)目前世界很多地方都有采用,这种宽带技术在现有的电话线路上使用新的数据压缩方式,这是该技术的主要优势所在。光缆的优势在于它巨大的可载信息量,10Mbps的 速度意味着下载和上传数据非常轻。卫星系统可以把信号覆盖全球,但这是一个单向系统,也就是说只能下载。为了把数据传回去,用户必须使用电话或者有线调制 解调器。无线技术是一些分析家认为的对于家庭和办公室而言最实用的技术。不需要任何连接,你就可以在任何时间任何地点用你的手提电脑享受11Mbps的速度。
千兆以太网技术最高传输速率为1Gbps,与以太网技术、快速以太网技术向下兼容。这样,在传输距离上已不再受传输介质的限制,可以满足城域网的需求。而且,因为世界上80% 的网络节点均为以太网形式,所以光以太网和现有网络形式有最好的兼容性。以太网具有设备便宜,组网成本低,便于运维的特点。目前,千兆以太网已经发展成为 主流网络技术。大到成千上万人的大型企业,小到几十人的中小型企业,在建设企业局域网时都会把千兆以太网技术作为首选的高速网络技术。千兆以太网技术甚至 正在取代ATM(异步传输模式)技术,成为城域网建设的主力军。
光 以太网技术是现有两大主流通信技术的融合和发展:以太网和光网络。它集中了以太网和光网络的优点,如以太网应用普遍、价格低廉、组网灵活、管理简单,光网 络可靠性高、容量大。光以太网的高速率、大容量消除了存在于局域网和广域网之间的带宽瓶颈,将成为未来融合话音、数据和视频的单一网络结构。
光网络正在向智能化方向发展,如现在兴起的自动交换光网络技术ASON,假如未来的ASON节点设备(如大容量的OXC)可以实现全光域上的恢复保护(电信级),实现多波长动态分配和路由,灵活的波长上/下路,SDH体系和产品也会逐步向电信网络的边缘转移,演变为一种客户层信号或标准接口,网络形态将更为简单。
EPON宽带光纤接入技术正成为主要的开发方向和应用重点。随着宽带应用越来越多,尤其是视频和端到端应用的兴起,人们对带宽的需求越来越强烈。在北美,每个用户的带宽需求在5年内将达到20~50Mb/s,而在10年内将达到70Mb/s。在如此高的带宽需求下,传统的技术将无法胜任,而PON技术却可以大显身手。