《淺析互聯(lián)網(wǎng)接入方式》

1、淺析互聯(lián)網(wǎng)接入方式 【摘 要】互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)指采用何種方式使普通用戶接入到城域網(wǎng)、骨干網(wǎng)乃至互聯(lián)網(wǎng)中。主要考慮的因素有采用何種介質(zhì)、信號(hào)如何表達(dá)、編碼和傳輸、傳輸速率和提供哪些服務(wù)等。總的看，目前在我國(guó)來(lái)講主要有銅纜接入、光纖接入、混合光纖同軸電纜（HFC）接入技術(shù)以及正蓬勃發(fā)展的3G和4G無(wú)線接入方式等。鑒于我國(guó)普通用戶常見接入方式，這里主要介紹前兩種接入方式。 【關(guān)鍵詞】銅纜接入、ADSL、光纖接入、PON一、銅纜接入（DSL技術(shù)數(shù)字用戶線技術(shù)）早期的銅線接入技術(shù)，即借助電話線路，通過(guò)調(diào)制解調(diào)器撥號(hào)實(shí)現(xiàn)用戶接入的方式（接入到PSTN網(wǎng)），速率達(dá)56kbits（通信一方應(yīng)為數(shù)字線路接入），但

2、這種速率還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶對(duì)寬帶業(yè)務(wù)的需求。雖然銅線的傳輸帶寬有限，但由于電話網(wǎng)非常普及，電話線占居著全世界用戶線的90以上，如何充分利用這部分寶貴資源，采用各種先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)和編碼技術(shù)，提高銅線的傳輸速率，是接入網(wǎng)寬帶化的重要任務(wù)，目前，以電話線為傳輸介質(zhì)的寬帶接入技術(shù)主要有以下幾種。 1、高速數(shù)字用戶環(huán)路（HDSL）技術(shù) HDSL是數(shù)字用戶線技術(shù)中的一種，它采用高速自適應(yīng)數(shù)字濾波技術(shù)和先進(jìn)的信號(hào)處理器，進(jìn)行線路均衡，消除線路串音，實(shí)現(xiàn)回波抑制，不需要再生中繼器。上、下行速率一致，速率在1.544至2.048Mbps之間，傳輸距離為4到7KM。2、非對(duì)稱數(shù)字用戶環(huán)路（ADSL）技術(shù) ADSL

3、是一種非對(duì)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，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(wù)。ADSL不僅具有HDSL的優(yōu)點(diǎn)，而且在信號(hào)調(diào)制數(shù)字相位均衡、回波抑制等方面采用了更先進(jìn)的器件和動(dòng)態(tài)控制技術(shù)，它采用正交調(diào)幅（QAM）、無(wú)載波幅度相位調(diào)制（CAP）、離散多音頻調(diào)制（DMT）等調(diào)制技術(shù)，通過(guò)對(duì)不同的業(yè)務(wù)和上下行信號(hào)采用頻分復(fù)用方式，實(shí)現(xiàn)了在一對(duì)普通電話線上同時(shí)傳送一路高速下行單向數(shù)據(jù)、一路雙向較低速率的數(shù)據(jù)以及一路模擬電話信號(hào)。在普通電話雙絞線上，ADSL的典型的上行速率為16640kbit/s，下行速率為1.5448.192Mbits，傳輸距離為36km。目

4、前我國(guó)普通用戶如果選擇電話線接入到互聯(lián)網(wǎng)中（當(dāng)前的骨干網(wǎng)都是采用光纖搭建起來(lái)的，比如ATM網(wǎng)等），往往采用ADSL技術(shù)。其結(jié)構(gòu)如下圖1所示。而最新的ADSL2+技術(shù)成熟，成本低，互通性好，下行速率能夠達(dá)16Mbit/s，上行速率能夠進(jìn)一步提高到2Mbit/s左右，是提供中低速率接入的主要手段。圖13、超高速數(shù)字用戶環(huán)路（VDSL）技術(shù) VDSL和ADSL技術(shù)相似，也是一種非對(duì)稱的數(shù)字用戶環(huán)路技術(shù)，采用頻分復(fù)用方式，VDSL比ADSL的傳輸速率更高。VDSL在一對(duì)普通電話雙絞線上提供的典型速率為上行1.62.3Mbits，下行12.9655.2MbitS（目前最高達(dá)到155Mbits），但傳輸距

5、離比ADSL也低得多，典型的傳輸距離為0.31.5km。 由于VDSL的傳輸距離比較短，因此特別適合于光纖接入網(wǎng)中與用戶相連接的最后“一公里”，其系統(tǒng)配置與ADSL類似。其結(jié)構(gòu)如下圖2所示。圖24、對(duì)稱數(shù)字用戶線(SDSL) 使用一對(duì)銅雙絞線對(duì)在上、下行方向上實(shí)現(xiàn)E1/T1傳輸速率的技術(shù)，是HDSL的一個(gè)分支。它采用2B1Q線路編碼，上行與下行速率相同，傳輸速率由幾百Kbps到2Mbps，傳輸距離可達(dá)3公里左右。補(bǔ)充一點(diǎn)的是，像早期的PSTN網(wǎng)接入方式、ISDN網(wǎng)接入方式（俗名“一線通”）和DDN網(wǎng)接入，隨著時(shí)代的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步已基本淘汰了。隨著光纖技術(shù)的發(fā)展、用戶對(duì)帶寬的不斷需求，光纖接入

6、也在逐漸擠占基于電話線的DSL接入技術(shù)的市場(chǎng)空間。二、光纖接入技術(shù)1、按照接入技術(shù)分類的寬帶用戶數(shù)（截至2009年底）見下圖3所示。圖3說(shuō)明：FTTX為光纖接入，CABLE為同軸電纜接入，DSL為銅纜（電話線）接入。由此圖可見,中國(guó)、日本、韓國(guó)的FTTX接入比例高，北美的CABLE接入比例高，歐洲的DSL比例高。光纖接入可以為用戶提供更高的帶寬，隨著這幾年的發(fā)展，我國(guó)的FTTX接入方式比例越來(lái)越高，甚至成為目前主流的接入互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。2、AON、PON光纖接入技術(shù)AON（ActiveOpticalNetwork）稱之為有源光網(wǎng)絡(luò)，指局端到用戶端存在電子電源。PON（PassiveOpticaOp

7、tical Network）稱之為無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)，其是指在OLT和ONU之間是光分配網(wǎng)絡(luò)(ODN)，沒(méi)有任何有源電子設(shè)備。PON技術(shù)是目前最為主流的光纖接入技術(shù)，其為點(diǎn)到多點(diǎn)接入方式。再次強(qiáng)調(diào)，至于局端或是城域網(wǎng)或是骨干網(wǎng)究竟如何不屬于這里所探討的話題。有源光網(wǎng)絡(luò)又分為基于PDH（上個(gè)世紀(jì)80年代的光傳輸技術(shù)，現(xiàn)已基本被淘汰）的AON和基于SDH（上個(gè)世紀(jì)90年代的光傳輸技術(shù)，現(xiàn)在仍然使用，但也正面臨被MSTP、ASON和PTN等淘汰）的AON。無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)PON已成為我國(guó)新增寬帶接入市場(chǎng)的主力。它的優(yōu)點(diǎn)有：無(wú)源光網(wǎng)體積小，設(shè)備簡(jiǎn)單，安裝維護(hù)費(fèi)用低，投資相對(duì)也較??；無(wú)源光設(shè)備組網(wǎng)靈活，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可支持

8、樹型、星型、總線型、混合型、冗余型等網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；安裝方便，不需要額外的電源；無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)適用于點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信；無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)是純介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，徹底避免了電磁干擾和雷電影響，極適合在自然條件惡劣的地區(qū)使用；從技術(shù)發(fā)展角度看，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容比較簡(jiǎn)單，不涉及設(shè)備改造，只需設(shè)備軟件升級(jí)，硬件設(shè)備一次購(gòu)買，長(zhǎng)期使用，為光纖入戶奠定了基礎(chǔ)，使用戶投資得到保證。無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)包括基于ATM網(wǎng)的APON、基于以太網(wǎng)的EPON（IEEE802.3ah標(biāo)準(zhǔn)）和在APON基礎(chǔ)之上發(fā)展起來(lái)的GPON(G.984標(biāo)準(zhǔn))。EPON將以太網(wǎng)技術(shù)與PON技術(shù)完美結(jié)合，非常適合IP業(yè)務(wù)，簡(jiǎn)單成本低，相關(guān)產(chǎn)品成熟較早，被日韓廣泛使用，核心芯片

9、產(chǎn)量大。GPON采用GEM封裝，速率高，管理性好，支持多業(yè)務(wù)，得到歐美運(yùn)營(yíng)商的支持，但目前成本高于EPON。今天，EPON還是我國(guó)光接入的主流，但GPON由于其技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈的日趨成熟，以及主流設(shè)備商的強(qiáng)力推進(jìn)，已顯現(xiàn)出良好的上升勢(shì)頭。中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通目前以EPON為主，寬帶市場(chǎng)的新軍中國(guó)移動(dòng)則更傾向于GPON。3、基于PON技術(shù)光纖接入的一些基本概念（1）OLT：光線路終端，指光接入網(wǎng)的局端設(shè)備。由光分路器件將OLT的光信號(hào)分到樹形網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)ONU（見下一個(gè)概念）。（2）ODN：光分配網(wǎng)，主要由光纜、分光器、光連接器等無(wú)源光器件組成的網(wǎng)絡(luò)。（3）ONU：光網(wǎng)絡(luò)單元，指光接入網(wǎng)的遠(yuǎn)端（用戶端）

10、設(shè)備。一個(gè)OLT可接多個(gè)PON口，所能接的PON口數(shù)量與不同廠家的不同型號(hào)設(shè)備等有關(guān)，目前來(lái)說(shuō)OLT端的設(shè)備可插入5到16個(gè)PON線卡，每個(gè)線卡可支持4到8個(gè)PON口，所以計(jì)算下來(lái)，一個(gè)OLT最多可支持128個(gè)PON口。一個(gè)PON口和分光器之間通過(guò)一根光纖相連，分光器的分光比率一般有1:16、1:32和1:64，即一個(gè)PON口通過(guò)分光器最多可接64個(gè)ONU。目前一個(gè)ONU可接1個(gè)或8個(gè)或16個(gè)或24個(gè)用戶。計(jì)算一下，一個(gè)OLT（局端）最多可接1286424=196608個(gè)用戶。當(dāng)然這個(gè)值是個(gè)理論值，因?yàn)槭艿娇値挼南拗魄铱紤]到每個(gè)用戶對(duì)帶寬的實(shí)際需求，實(shí)際應(yīng)用中一個(gè)OLT局端接不了這么多用戶。

11、當(dāng)然，光通信技術(shù)在不斷發(fā)展，對(duì)于未來(lái)，我們充滿遐想。關(guān)于OLT、ONU和ODN三者之間的關(guān)系，見下圖4所示。圖4關(guān)于ODN中的二次分光見下圖5所示。圖54、根據(jù)光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）的位置，光纖接入方式的分類FTTB（光纖到大樓）FTTC（光纖到路邊）FTTZ（光纖到小區(qū)）FTTH（光纖到用戶）FTTO（光纖到辦公室）FTTF（光纖到樓層）FTTP（光纖到電桿）FTTN（光纖到鄰里）FTTD（光纖到門）其中FTTB、FTTZ、FTTH和FTTO是最主要的幾種光纖接入方式。突出強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)的是FTTH是光纖接入方式的“最理想化”的目標(biāo)，但這種方式的接入每個(gè)用戶都要拉一根專門的光纖，其成本較大。但可觀的

12、是，目前新建小區(qū)基本都能實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)了，從中由小見大，可見寬帶速率通過(guò)光纖來(lái)提升已經(jīng)是老百姓的迫切需求，也是國(guó)家戰(zhàn)略的需要，當(dāng)然也是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)與成本下降的結(jié)果。而對(duì)于光纖通信的普及，制造商和運(yùn)營(yíng)商們通常會(huì)這么說(shuō)“降本增效，節(jié)能減排，建設(shè)綠色網(wǎng)絡(luò)成為通信產(chǎn)業(yè)的新使命”。5、從ONU到計(jì)算機(jī)(或其它通信設(shè)備)的接入 其接入的各種方式如下圖6所示。圖6三、無(wú)線接入技術(shù)由于智能手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備的廣泛應(yīng)用，可以看到無(wú)線接入技術(shù)在飛速發(fā)展，但由于受到無(wú)線通信技術(shù)自身所帶來(lái)的瓶頸，我們可以看到一個(gè)城市的城域網(wǎng)，一個(gè)地區(qū)的骨干網(wǎng)仍然將采用帶寬高、穩(wěn)定性好、安全性高等的光纖通信技術(shù)。但可以預(yù)料到無(wú)線接入技術(shù)將成為接入

13、技術(shù)中的一個(gè)非常重要的成員。4、 一種典型的接入互聯(lián)網(wǎng)方式的實(shí)驗(yàn)“利用光纖將辦公網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)”實(shí)驗(yàn)要求：本實(shí)驗(yàn)通過(guò)光纖將辦公室網(wǎng)絡(luò)接入到互聯(lián)網(wǎng)，辦公室出口路由器直接與局端的的路由器相連，活動(dòng)采用辦公室網(wǎng)絡(luò)出口路由器的IP地址從局端路由器自動(dòng)獲得的方式，另外辦公室網(wǎng)絡(luò)采用NAT技術(shù)進(jìn)行內(nèi)外網(wǎng)地址之間的轉(zhuǎn)換，辦公室網(wǎng)絡(luò)的所有計(jì)算機(jī)終端IP地址從出口路由器自動(dòng)獲得。關(guān)于本實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充內(nèi)容：因在CPT模擬器中沒(méi)有OLT、ONU和光分配器等光通信的相關(guān)設(shè)備，所以本活動(dòng)并不考慮出口路由器和局端路由器之間是如何分光和光的聚合等。本實(shí)驗(yàn)所搭建的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙缦聢D7所示（在CPT模擬器中搭建）。圖7實(shí)驗(yàn)描述：1、三

14、臺(tái)辦公室計(jì)算機(jī)通過(guò)接入層交換機(jī)接入，它們的IP地址（內(nèi)網(wǎng)地址）從路由器R1自動(dòng)獲得。2、路由器R1上需配置DHCP服務(wù)器，地址池為：192.168.1.11到192.168.1.254 ,其為辦公網(wǎng)絡(luò)提供IP地址等。R1的FA0/0接口IP地址為192.168.1.1,R1的FA1/0的IP地址（外網(wǎng)地址）從局端網(wǎng)絡(luò)的R2中獲取，其獲取到的地址范圍為：200.200.200.201到200.200.200.254。3、在R1上需配置NAT地址轉(zhuǎn)換。即把上述的內(nèi)網(wǎng)地址轉(zhuǎn)換成外網(wǎng)地址。4、R2上需配置DHCP服務(wù)器，其為R1的FA1/0端口提供IP地址。R2的FA1/0端口IP地址為200.200

15、.200.1。注意：該活動(dòng)R1路由器的FA1/0接口IP地址并不是配置某一個(gè)靜態(tài)IP地址，而是動(dòng)態(tài)獲取的，這樣做的目的是告訴讀者實(shí)際網(wǎng)絡(luò)搭建中，出口IP地址可以不是固定的。步驟一：在CPT中搭建如圖7的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。交換機(jī)選擇一個(gè)2950即可，路由器則選擇2811,需要在2811上增加一個(gè)光纖接口模塊，R1和R2之間通過(guò)光纖相連。步驟二：各個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置和檢查過(guò)程1、路由器R1的初步配置 （1）為FA0/0端口配置IP地址，該地址為辦公網(wǎng)絡(luò)中各計(jì)算機(jī)網(wǎng)關(guān)。Router(config)#interface fastEthernet 0/0Router(config-if)#ip address

16、192.168.1.1 255.255.255.0Router(config-if)#no shutdown（2）配置DHCP服務(wù)器Router(config)#ip dhcp pool office 創(chuàng)建名為office的地址池 Router(dhcp-config)#default-router 192.168.1.1 設(shè)置網(wǎng)關(guān)Router(dhcp-config)#dns-server 221.6.4.66 設(shè)置DNS服務(wù)器 Router(dhcp-config)#network 192.168.1.0 255.255.255.0 為地址池添加IP地址Router(config)#ip

17、dhcp excluded-address 192.168.1.1 192.168.1.10 將地址池中的一些IP地址排除 （3）設(shè)定出口FA1/0的IP地址獲得方式為自動(dòng)獲得Router(config)#interface fastEthernet 1/0Router(config-if)#ip address dhcp 該接口設(shè)置為DHCP客戶端 2、R2路由器的配置 （1）為FA1/0配置IP地址Router(config)#interface fastEthernet 1/0Router(config-if)#ip address 200.200.200.1 255.255.255.0

18、Router(config-if)#no shutdown （2）配置DHCP服務(wù)器Router(config)#ip dhcp pool remoteRouter(dhcp-config)#network 200.200.200.0 255.255.255.0Router(config)#ip dhcp excluded-address 200.200.200.1 200.200.200.2003、檢查各設(shè)備IP地址獲取情況 （1）檢查辦公網(wǎng)絡(luò)各計(jì)算機(jī)獲取IP地址的情況，如下圖8、9和10所示。圖8圖9圖10 （2）檢查R1出口FA1/0的IP地址獲取情況，如下圖11所示。圖11 4、在路由器R1上進(jìn)行動(dòng)態(tài)NAT配置Router(config)#ip nat pool in-out 200.200.200.201 200.200.200.254 netmask 255.255.255.0 創(chuàng)建出口IP地址池Router(config)#access-list 1 permit 192.168