《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，目前在我國來講主要有銅纜接入、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無線接入方式等。鑒于我國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，通過調(diào)制解調(diào)器撥號實(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、非對稱數(shù)字用戶環(huán)路（ADSL）技術(shù) ADSL

3、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，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)的器件和動態(tài)控制技術(shù)，它采用正交調(diào)幅（QAM）、無載波幅度相位調(diào)制（CAP）、離散多音頻調(diào)制（DMT）等調(diào)制技術(shù)，通過對不同的業(yè)務(wù)和上下行信號采用頻分復(fù)用方式，實(shí)現(xiàn)了在一對普通電話線上同時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。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、對稱數(shù)字用戶線(SDSL) 使用一對銅雙絞線對在上、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、日本、韓國的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，我國的FTTX接入方式比例越來越高，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。無源光網(wǎng)絡(luò)PON已成為我國新增寬帶接入市場的主力。它的優(yōu)點(diǎn)有：無源光網(wǎng)體積小，設(shè)備簡單，安裝維護(hù)費(fèi)用低，投資相對也較小；無源光設(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；無源光網(wǎng)絡(luò)適用于點(diǎn)對多點(diǎn)通信；無源光網(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，無源光網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容比較簡單，不涉及設(shè)備改造，只需設(shè)備軟件升級，硬件設(shè)備一次購買，長期使用，為光纖入戶奠定了基礎(chǔ)，使用戶投資得到保證。無源光網(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)營商的支持，但目前成本高于EPON。今天，EPON還是我國光接入的主流，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)出良好的上升勢頭。中國電信和中國聯(lián)通目前以EPON為主，寬帶市場的新軍中國移動則更傾向于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的光信號分到樹形網(wǎng)絡(luò)的各個ONU（見下一個概念）。（2）ODN：光分配網(wǎng)，主要由光纜、分光器、光連接器等無源光器件組成的網(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OLT可接多個PON口，所能接的PON口數(shù)量與不同廠家的不同型號設(shè)備等有關(guān)，目前來說OLT端的設(shè)備可插入5到16個PON線卡，每個線卡可支持4到8個PON口，所以計(jì)算下來，一個OLT最多可支持128個PON口。一個PON口和分光器之間通過一根光纖相連，分光器的分光比率一般有1:16、1:32和1:64，即一個PON口通過分光器最多可接64個ONU。目前一個ONU可接1個或8個或16個或24個用戶。計(jì)算一下，一個OLT（局端）最多可接128×64×24=196608個用戶。當(dāng)然這個值是個理論值，因?yàn)槭艿娇値挼南拗魄铱紤]到每個用戶對帶寬的實(shí)際需求，實(shí)際應(yīng)用中一個OL

11、T局端接不了這么多用戶。當(dāng)然，光通信技術(shù)在不斷發(fā)展，對于未來，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用戶都要拉一根專門的光

12、纖，其成本較大。但可觀的是，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，可見寬帶速率通過光纖來提升已經(jīng)是老百姓的迫切需求，也是國家戰(zhàn)略的需要，當(dāng)然也是市場競爭與成本下降的結(jié)果。而對于光纖通信的普及，制造商和運(yùn)營商們通常會這么說“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、無線接入技術(shù)由于智能手機(jī)等移動設(shè)備的廣泛應(yīng)用，可以看到無線接入技術(shù)在飛速發(fā)展，但由于受到無線通信技術(shù)自身所帶來的瓶頸，我們可以看到一個城市的城域網(wǎng)，一個地區(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

13、到無線接入技術(shù)將成為接入技術(shù)中的一個非常重要的成員。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模擬器中沒有OLT、ONU和光分配器等光通信的相關(guān)設(shè)備，所以本活動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

14、）。圖7實(shí)驗(yàn)描述：1、三臺辦公室計(jì)算機(jī)通過接入層交換機(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

15、IP地址為200.200.200.1。注意：該活動R1路由器的FA1/0接口IP地址并不是配置某一個靜態(tài)IP地址，而是動態(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2950即可，路由器則選擇2811,需要在2811上增加一個光纖接口模塊，R1和R2之間通過光纖相連。步驟二：各個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置和檢查過程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)

16、#ip address 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

17、(config)#ip 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 2

18、55.255.255.0Router(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 192.1