淺談寬帶接入技術(shù)

1、淺談寬帶接入技術(shù)譚文娣摘 要 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以說(shuō)是當(dāng)前業(yè)界最為熱門(mén)的技術(shù)之一，我們可以把網(wǎng)絡(luò)劃分為兩個(gè)部分：骨干網(wǎng)和接入網(wǎng)。接入網(wǎng)即是終端用戶(hù)和骨干網(wǎng)絡(luò)之間的連接部分。隨著骨干網(wǎng)速度的快速提升，接入技術(shù)也有了很大的發(fā)展。本文綜述了三種目前熱門(mén)的寬帶接入技術(shù)：電力線通信、IEEE802.11和藍(lán)牙技術(shù)，以期對(duì)小區(qū)通信和辦公通信的規(guī)劃設(shè)計(jì)有所借鑒。 關(guān) 鍵 詞 寬帶接入網(wǎng)；電力線通信技術(shù)；無(wú)線寬帶接入技術(shù)作者簡(jiǎn)介 譚文娣，女，柳州運(yùn)輸職業(yè)技術(shù)學(xué)院遠(yuǎn)程教育中心教師。廣西柳州，545007隨著電子政府、電子商務(wù)、電子社區(qū)以及各類(lèi)Internet相關(guān)應(yīng)用的飛速發(fā)展，應(yīng)用對(duì)帶寬的需求越來(lái)越大，網(wǎng)上流量每

2、69個(gè)月就翻一番。再加上由單一信息形式、單一業(yè)務(wù)向數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像“三合一”多媒體信息形式以及綜合業(yè)務(wù)方向發(fā)展，也即所謂交互式多媒體信息時(shí)代的到來(lái)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量提出了越來(lái)越高的要求。目前骨干網(wǎng)速度已經(jīng)達(dá)到了上百Gb ps，并且在很多城市已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了光纖到大樓、小區(qū)。如何使千家萬(wàn)戶(hù)上網(wǎng)，便是大家都在談?wù)摰乃^“最后一公里”的接入問(wèn)題。接入網(wǎng)建設(shè)投資約占信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施總投資的一半以上，可以說(shuō)這是寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的瓶頸、熱點(diǎn)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前，各種寬帶接入技術(shù)的發(fā)展正方興未艾，競(jìng)爭(zhēng)激烈。目前國(guó)際上主流并且比較成熟的技術(shù)包括xDSL技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)、光纖接入技術(shù)、Cable技術(shù)、電力線通信技術(shù)以及無(wú)線接寬帶接

3、入技術(shù)等。但xDSL技術(shù)覆蓋面有限（只能在短距離內(nèi)提供高速數(shù)據(jù)傳輸），并且一般高速傳輸數(shù)據(jù)是非對(duì)稱(chēng)的，僅僅能單向高速傳輸數(shù)據(jù)（通常是網(wǎng)絡(luò)的下行方向）。因此xDSL技術(shù)只適合一部分應(yīng)用。此外，xDSL技術(shù)對(duì)銅纜用戶(hù)線路的質(zhì)量也有一定要求，因此實(shí)踐中實(shí)施起來(lái)有一定難度。以太網(wǎng)的帶寬管理能力先天不足，光纖接入技術(shù)的價(jià)格昂貴，Cable技術(shù)在實(shí)現(xiàn)雙向傳輸上面臨大幅度的改造，并且這三種技術(shù)在設(shè)置終端接口時(shí)都存在極大的不便，必須給各個(gè)終端預(yù)留相應(yīng)的接口，這樣每個(gè)房間都必須預(yù)埋線路，對(duì)于未預(yù)埋線路的樓房來(lái)說(shuō)線路改造工程浩大。最近幾年出現(xiàn)了電力線通信和無(wú)線寬帶接入技術(shù)，其中無(wú)線部分包括IEEE8002.11和

4、藍(lán)牙技術(shù)。與上述幾種技術(shù)比較，它們具有易建設(shè)、見(jiàn)效快等優(yōu)勢(shì)，下文將詳細(xì)介紹這三種技術(shù)。1 電力線通信技術(shù)1.1電力線通信技術(shù)概況電力線通信（Power Line Communication）技術(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)為PLC技術(shù)，它是采用電力線傳送數(shù)據(jù)和話音信號(hào)的一種通信方式。該技術(shù)是將載有信息的高頻信號(hào)加載到電力線上，用電線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通過(guò)專(zhuān)用的電力線調(diào)制解調(diào)器將高頻信號(hào)從電力線上分離出來(lái)，傳送到終端設(shè)備。它的應(yīng)用范圍主要是在一個(gè)變壓器范圍內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，用電力線調(diào)制解調(diào)器將電信號(hào)從電力線上提取下來(lái)。目前，該技術(shù)主要應(yīng)用于水、煤氣、電表等的自動(dòng)抄表系統(tǒng)，同時(shí)該技術(shù)也是局域網(wǎng)接入很有競(jìng)爭(zhēng)力的一種接入技術(shù)。電

5、力線通信在未來(lái)幾年有著極其誘人的前景和潛在的巨大市場(chǎng)。2001年6月26日Homeplug電力線聯(lián)盟頒布了1.0版技術(shù)規(guī)范，將會(huì)對(duì)PLC技術(shù)的產(chǎn)品和網(wǎng)絡(luò)化家用電器產(chǎn)生重大的影響。在美國(guó)、加拿大、英國(guó)和德國(guó)，電力線通信技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了實(shí)用階段，德國(guó)RWE電力線通信公司2001年7月1日開(kāi)始PLC的商用化，2001年5月7日Homeplug電力線聯(lián)盟結(jié)束了為期半年的PLC現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，在美國(guó)和加拿大進(jìn)行了500戶(hù)的室內(nèi)聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)和1萬(wàn)次插座至插座的連接測(cè)試，并取得了圓滿(mǎn)成功。目前，在國(guó)內(nèi)除了自動(dòng)抄表方面的應(yīng)用外，該技術(shù)在醫(yī)療監(jiān)控和自動(dòng)報(bào)警方面都有很好的應(yīng)用前景，將集成有電力線收發(fā)模塊的儀器儀表插在電源插座

6、上，就可以方便的實(shí)現(xiàn)通信。PLC技術(shù)因?yàn)樗哂袩o(wú)需新線、覆蓋范圍廣、連接方便的顯著特點(diǎn)，被認(rèn)為是提供“最后一公里”解決方案最具競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)之一。其接入方法十分簡(jiǎn)單，用戶(hù)通過(guò)特定的PLC Modem聯(lián)結(jié)到戶(hù)內(nèi)電源插座，通過(guò)電力線進(jìn)行互連或者接入相應(yīng)的PLC主控設(shè)備，然后連接到網(wǎng)絡(luò)。用戶(hù)只需裝設(shè)一臺(tái)PLCModem，不用撥號(hào)，就能在線地接收和發(fā)送Internet信息。PLC調(diào)制解調(diào)器主要由接口、調(diào)制解調(diào)和耦合等三部分組成。接口部分是指電力線調(diào)制解調(diào)器同用戶(hù)設(shè)備間的雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌?，這些接口包括同智能設(shè)備之間的RS232接口、同計(jì)算機(jī)之間的RJ45以太網(wǎng)接口或USB接口、同模擬電話之間的RJ11接

7、口。1.2 電力線通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)1.2.1實(shí)現(xiàn)成本低因?yàn)橛行У睦昧艘延械呐潆娋W(wǎng)作為傳輸線路，不用鋪設(shè)額外的線路，從而大大減少線路投資，節(jié)約了成本，而且避免了因鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)線路帶來(lái)的一些問(wèn)題，如住宅打孔，帶來(lái)的對(duì)住宅的破壞作用。1.2.2數(shù)據(jù)傳輸速率高PLC的傳輸速率目前可以達(dá)到4.5M45Mbps，比采用ADSL、ISDN和撥號(hào)上網(wǎng)的速率都快。目前已經(jīng)有不少電力線載波芯片研制成功，Intellon的PowerPackket產(chǎn)品可以達(dá)到14Mbps，并且已被Homeplug所采用。1.2.3永遠(yuǎn)在線以電力線作為通信信道，可以靈活的實(shí)現(xiàn)“即插即用”，不用繁瑣的撥號(hào)過(guò)程，接入電源就等于接入了網(wǎng)絡(luò)，只要

8、插上電源就永遠(yuǎn)在線。1.2.4范圍廣民用電力線是世界上最普及的網(wǎng)絡(luò)，這是電話和有線電視都不能比擬的優(yōu)勢(shì)。PLC可以輕松的滲透到每個(gè)家庭，為現(xiàn)代家庭智能化和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供廣闊的發(fā)展空間。1.3 電力線通信技術(shù)的應(yīng)用前景在國(guó)內(nèi)，電力線通信技術(shù)最成功的應(yīng)用是遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)，即抄表系統(tǒng)將電表、水表、氣表與管理部門(mén)的中心站計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)公用電話網(wǎng)、Internet和低壓配電網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，自動(dòng)完成抄讀用戶(hù)三表的數(shù)據(jù)，自動(dòng)的進(jìn)行查詢(xún)、分析和監(jiān)視用戶(hù)的水、電、氣的使用情況，方便的完成計(jì)費(fèi)、收費(fèi)工作。以電力線為傳輸媒質(zhì)，很容易在集中式居民區(qū)、廠礦企業(yè)、醫(yī)院等地方建立起小范圍的電力線網(wǎng)絡(luò)，而不用額外的投資就可

9、實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理。這幾年在國(guó)外，電力線作為一種家庭總線，主要應(yīng)用于家庭智能化和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的接入。利用已有電力線網(wǎng)絡(luò)，可以在醫(yī)院或家庭建立起醫(yī)療監(jiān)控網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)重癥監(jiān)護(hù)功能，病人的血壓、心率、癥狀等信息可以在家里通過(guò)電力線監(jiān)控網(wǎng)傳送至小區(qū)控制中心，再通過(guò)公共電話網(wǎng)或Internet傳送到較大的醫(yī)療單位，進(jìn)行分析、處理和監(jiān)護(hù)。同樣，醫(yī)院可以將治療或注意事項(xiàng)等信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送至小區(qū)控制中心，再傳送到病人家里，對(duì)病人進(jìn)行遠(yuǎn)程診療。在醫(yī)院，不僅可以用電力線通信實(shí)現(xiàn)病人的監(jiān)護(hù)功能，而且可以配合醫(yī)療器械智能化，實(shí)現(xiàn)智能醫(yī)療監(jiān)控、報(bào)警、自動(dòng)化管理和集中會(huì)診等功能。例如，可以用電力線通信網(wǎng)監(jiān)視輸液液面，當(dāng)達(dá)到一定的液面

10、，需要斷開(kāi)時(shí)，可以及時(shí)的向監(jiān)護(hù)中心的護(hù)士發(fā)出警報(bào)，而不用護(hù)士不斷的去觀察，這個(gè)事例在大醫(yī)院里是很有實(shí)際意義的。因此，用電力線載波來(lái)實(shí)現(xiàn)一些需要經(jīng)常在線的報(bào)警、防盜以及監(jiān)護(hù)等應(yīng)用，每一個(gè)方面都有廣闊的發(fā)展前景和巨大的市場(chǎng)機(jī)遇。2 IEEE802.11無(wú)線接入技術(shù)2.1無(wú)線接入技術(shù)概況無(wú)線接入技術(shù)（Wireless Access Technology）也稱(chēng)無(wú)線接續(xù)技術(shù)，或稱(chēng)無(wú)線本地環(huán)路（Wireless Local Loop），主要功能是以無(wú)線技術(shù)（大部分是移動(dòng)通信技術(shù)）為傳輸媒介向用戶(hù)提供固定的或移動(dòng)的終端用戶(hù)。無(wú)線用戶(hù)環(huán)路的宗旨和目標(biāo)是提供與有線接入網(wǎng)相同的業(yè)務(wù)種類(lèi)和更廣泛的服務(wù)范圍，無(wú)線用戶(hù)

11、環(huán)路由于具有應(yīng)用靈活，安裝快捷等特點(diǎn)，目前已也是接入技術(shù)中熱門(mén)的話題。IEEE802.11和藍(lán)牙技術(shù)是針對(duì)小的或者更小（微）的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)而發(fā)展的技術(shù)。802.11是IEEE最初制定的一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，主要用于解決辦公室局域網(wǎng)和校園網(wǎng)中，用戶(hù)與用戶(hù)終端的無(wú)線接入，業(yè)務(wù)主要限于數(shù)據(jù)存取，速率最高只能達(dá)到2Mbps。目前，3Com等公司都有基于該標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線網(wǎng)卡。由于802.11在速率和傳輸距離上都不能滿(mǎn)足人們的需要，因此，802.11工作組相繼推出了802.11b和802.11a兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。802.11b規(guī)范指定在2.4GHz通信頻帶，物理層采用高速直接序列擴(kuò)頻技術(shù)（HRDSSS），保持與最初802.

12、11DSSS標(biāo)準(zhǔn)的兼容性。調(diào)制方式有兩種：第一種是高效率的“補(bǔ)碼鍵控”（CCK）調(diào)制方案，從而達(dá)到了11Mbps的頂端數(shù)據(jù)速率。第二種調(diào)制方案是“信息包二進(jìn)制回旋式編碼”（PBCCTM），憑借其能夠提供3dB的編碼增益，延伸了通信的距離。因此作為在5.5和11Mbps速率的范圍內(nèi)獲得更高性能的一個(gè)選擇。802.11a工作在5GHzUN頻帶，并被指定高達(dá)54Mbps的數(shù)據(jù)速率。與單個(gè)載波系統(tǒng)載波調(diào)制技術(shù)。由于802.11a運(yùn)用5GHz射頻頻譜，因此它與802.11b或最初的802.11WLAN標(biāo)準(zhǔn)均不能進(jìn)行互操作。為了提高802.11b的性能，802.11工作組進(jìn)而提出了802.11g標(biāo)準(zhǔn)，這一

13、初步標(biāo)準(zhǔn)是T1公司、美國(guó)Intersil等數(shù)家公司提出的妥協(xié)方案，在確保與IEEE802.11b相互兼容的情況下，實(shí)現(xiàn)2.4GHz頻帶下的多種數(shù)據(jù)傳輸速度（最大54Mbps）。調(diào)制方式遵循CCKOFDM與T1公司的“PBCC22”，PBCC22技術(shù)使得22Mbps與現(xiàn)有支持11Mbps的IEEE802.11b產(chǎn)品間相互兼容。2.2 無(wú)線接入技術(shù)的特點(diǎn)無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)是采用無(wú)線傳輸媒介的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。其特點(diǎn)是成本低，靈活性、移動(dòng)性強(qiáng)，吞吐量高(1EEE 802.1lb傳輸速率最高達(dá)11Mb/s，IEEE 80211a傳輸速率最高達(dá)54Mb/s)，通信可靠(因?yàn)榫哂袛U(kuò)頻抗干擾能力)。

14、60;從網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)來(lái)看，IEEE 802.11無(wú)線局域網(wǎng)包括物理層和MAC層兩個(gè)層次的內(nèi)容，而MAC層以上的層次并未涉及。IEEE 80211無(wú)線局域網(wǎng)的MAC層對(duì)所有類(lèi)型的IEEE80211無(wú)線局域網(wǎng)物理層均適用。IEEE 80211無(wú)線局域網(wǎng)的MAC層協(xié)議結(jié)合了CSMA/CA物理載波偵聽(tīng)多址訪問(wèn)與碰撞退避機(jī)制以及基于控制分組RTS，CTS握手對(duì)話的虛擬載波偵聽(tīng)多址訪問(wèn)與碰撞退避機(jī)制，前者是面向發(fā)送方的，后者是面向接收方的。因此，IEEE 80211 無(wú)線局域網(wǎng)的MAC層協(xié)議是同時(shí)從發(fā)送方和接收方來(lái)解決無(wú)線媒介上分組傳輸碰撞問(wèn)題的。迄今為止，學(xué)術(shù)界仍然認(rèn)為IEEE 802.11無(wú)線局域網(wǎng)的

15、MAC層協(xié)議解決了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信中令人頭痛的“隱含終端”問(wèn)題。IEEE80211無(wú)線局域網(wǎng)的MAC層協(xié)議是一個(gè)性能優(yōu)良的無(wú)線媒介訪問(wèn)控制協(xié)議。2.3 802.11組網(wǎng)方式80211一種組網(wǎng)方式為adhoe組網(wǎng)方式，也稱(chēng)為對(duì)等網(wǎng)絡(luò)方式，它覆蓋的服務(wù)區(qū)稱(chēng)為IBSS獨(dú)立基本服務(wù)區(qū)。在這種組網(wǎng)方式中，以一臺(tái)WLAN終端與另外一臺(tái)或多臺(tái)WLAN終端直接通信。但是，由于在這種組網(wǎng)方式中，沒(méi)有AP站點(diǎn)，故而無(wú)法接人有線網(wǎng)絡(luò)，只能獨(dú)立使用。需要說(shuō)明的是，在對(duì)等網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式中，必須有一個(gè)WLAN終端能夠同時(shí)看到網(wǎng)絡(luò)中所有其他WLAN終端，否則網(wǎng)絡(luò)中斷。80211另一種組網(wǎng)方式為infrastruture-base

16、d組網(wǎng)方式，也即基于AP的組網(wǎng)方式。在這種組網(wǎng)方式中，由一個(gè)AP和多個(gè)WLAN終端組成一個(gè)BSS基本服務(wù)區(qū)，在一個(gè)基本服務(wù)區(qū)內(nèi)各個(gè)WLAN終端需要通過(guò)AP來(lái)進(jìn)行通信。當(dāng)有多個(gè)BSS時(shí)，可以通過(guò)Ds(Distributed System)互連講多個(gè)BSS的AP互連，形成一個(gè)ESS擴(kuò)展服務(wù)區(qū)。在ESS中，WLAN終端既可以與其它的WLAN終端進(jìn)行通信，也可以在同一ESS的不同BSS之間進(jìn)行漫游。此外，ESS擴(kuò)展服務(wù)區(qū)可以通過(guò)Portal與其他外部網(wǎng)絡(luò)相連。3 藍(lán)牙技術(shù)3.1 藍(lán)牙技術(shù)簡(jiǎn)介藍(lán)牙的英文名稱(chēng)為“Bluetooth”，關(guān)于藍(lán)牙這個(gè)名稱(chēng)的由來(lái)也是眾說(shuō)紛紜，有的說(shuō)狼牙在黑夜里會(huì)發(fā)出藍(lán)光，因此得

17、名“藍(lán)牙”。但權(quán)威版本的解釋是說(shuō)，藍(lán)牙是丹麥國(guó)王Viking(940-981年)的“綽號(hào)”，他統(tǒng)一了丹麥和挪威，因?yàn)樗麗?ài)吃藍(lán)梅，牙齒被染藍(lán)，因此而得這一“綽號(hào)”。而藍(lán)牙技術(shù)也在計(jì)算機(jī)行業(yè)和通信行業(yè)得到普遍認(rèn)可，因此命名為“藍(lán)牙”。其實(shí)藍(lán)牙技術(shù)是由移動(dòng)通信公司與移動(dòng)計(jì)算公司聯(lián)合起來(lái)開(kāi)發(fā)的傳輸范圍約為10米左右的短距離無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)，用來(lái)設(shè)計(jì)在便攜式計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話以及其他的移動(dòng)設(shè)備之間建立起一種小型、經(jīng)濟(jì)、短距離的無(wú)線鏈路。藍(lán)牙協(xié)議能使包括蜂窩電話、掌上電腦、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)和家庭Hub等包括家庭RF的眾多設(shè)備之間進(jìn)行信息交換。藍(lán)牙應(yīng)用于手機(jī)與計(jì)算機(jī)的相連，可節(jié)省手機(jī)費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、因特網(wǎng)

18、接入、無(wú)線免提、同步資料、影像傳遞等。3.2 藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn)藍(lán)牙技術(shù)是一種無(wú)線數(shù)據(jù)與語(yǔ)音通信的開(kāi)放性標(biāo)準(zhǔn)，它以低成本的近距離無(wú)線連接為基礎(chǔ)，為固定與移動(dòng)設(shè)備通信環(huán)境建立一個(gè)特別連接。如果把藍(lán)牙技術(shù)引入到移動(dòng)電話和便攜型電腦中，就可以去掉移動(dòng)電話與便攜型電腦之間令人討厭的連接電纜而通過(guò)無(wú)線使其建立通信。打印機(jī)、PDI、桌上型電腦、傳真機(jī)、鍵盤(pán)、游戲操縱桿及所有其它的數(shù)字設(shè)備都可以成為“藍(lán)牙”技術(shù)系統(tǒng)的一部分。除此之外，藍(lán)牙無(wú)線技術(shù)還為已存在的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)和外設(shè)提供通用接口以組建一個(gè)遠(yuǎn)離固定網(wǎng)絡(luò)的個(gè)人特別連接設(shè)備群。藍(lán)牙技術(shù)在全球通用的2.4GHZ ISM（工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段，藍(lán)牙的數(shù)據(jù)速率為1Mb/s。從理論上來(lái)講，以2.4GHZISM波段運(yùn)行的技術(shù)能夠使相距30以?xún)?nèi)的設(shè)備互相連接，傳輸速率可達(dá)到2Mb/s，但實(shí)際上很難達(dá)到。應(yīng)用了藍(lán)牙技術(shù)plonkand play的概念，有點(diǎn)類(lèi)似“即插即用”的概念，任意藍(lán)牙技術(shù)設(shè)備一旦搜尋到另一個(gè)藍(lán)牙技術(shù)設(shè)備，馬上就可以建立聯(lián)系，而無(wú)須用戶(hù)進(jìn)行任何設(shè)置，可以解釋成“即連即用”。這在無(wú)線電環(huán)境非常嘈雜的環(huán)境下，它的優(yōu)勢(shì)就更加明顯了。藍(lán)牙技術(shù)的另一大優(yōu)勢(shì)是它應(yīng)用了全球統(tǒng)一的頻率設(shè)定，這就消除了“國(guó)界”的障礙