寬頻接入是相對於窄帶接入而言的，一般把速率超過1Mbps的接入稱為寬頻接入。寬頻接入技術主要包括：銅線寬頻接入技術、HFC技術、光纖接入技術和無線接入技術。
基本介紹
- 中文名：寬頻接入技術
- 套用學科：通信
銅線接入技術,HFC技術,光纖接入技術,無線接入技術,
銅線接入技術
銅線寬頻接入技術也就是DSL技術，主要包括高比特率的用戶數字環路（HDSL）、非對稱用戶數字環路（ADSL）和甚高比特率的用戶數字環路（VDSL）。傳統的銅線接入技術，即通過數據機撥號實現用戶的接入，速率為56kbit/s（通信一方為數字線路接入），但是這種速率遠遠不能滿足用戶對寬頻業務的需求。雖然銅線的傳輸頻寬非常有限，但是由於現在電話網非常普及，電話線占據著全世界用戶線的90%以上。充分利用這些寶貴資源，需要先進的調製技術和編碼技術。
全銅線接入網在雙絞線上採用時間壓縮復接（TCM）和回波消除技術來提高傳輸速率。但是，當傳輸速率增加到T1（1554kbit/s）和E1（2048kbit/s）時，串擾和符號間干擾迅速增加。為了改善通信質量，採用非對稱用戶線（ADSL）和超高速數字用戶線（VDSL）。
（1）ADSL用戶線
1989年，美國Bellcore首先提出ADSL技術。在實現FTTH比較困難的情況下，ADSL考慮了用戶線上傳輸視頻信號和多媒體信號時上、下行頻寬的不對稱性。美國國家標準協會（ANSI）的TIE研究組制訂了第一個ADSL標準（即T1.413），其單工下行最高傳輸速率為6.144Mbit/s。中國將8.192Mbit/s速率作為ADSL最高傳送等級速率。
雙絞線上ADSL的用戶頻譜的分配如下：0～4kHz頻段傳送語音基帶信號，實現電話業務；20～120kHz頻段用來傳送上下行低速數據或控制信息，控制信息速率在16～64kbit/s；高頻段（124～1000kHz）的頻寬用於傳送下行高速數據；最新的ADSL2+將頻段擴展到2.208MHz。
（2）超高速數字用戶線（VDSL）
另一種數字用戶線技術是VDSL，這是一種在雙絞線上能夠提供最高傳輸速率達55Mbit/s，傳輸距離為0.3～1.5km的技術。VDSL的信道劃分如下：0～4kHz為用戶傳輸電話業務；4～8kHz為上行通道，用於傳輸中低速數據，速率可達1.6Mbit/s；7000kHz以上為下行通道，傳輸高速數據業務，最大下行速率分為3檔：1.5km時為12.96～13.8Mbit/s，1.0km時為25.92～27.6Mbit/s，0.3km時為51.84～55.2Mbit/s。由於技術等因素，最初的VDSL產品採用較低的上行速率。
VDSL中，上下行信道均使用FDM（頻分復用）技術，並與POTS和ISDN信號分開。上行也可採用TDMA（時分多址）技術，此時上行信道相應採用QPSK（正交相移鍵控）調製技術或SLC（簡單線路編碼）技術。
VDSL所要達到的目的是要在更短的距離上傳輸更多的信息，因此VDSL採用先進的編碼技術，如CAP、DMT、DWMT（離散小波多音頻調製）和SLC等。為使傳輸誤碼率與壓縮的視頻信號相適應，VDSL必須採用前向誤碼糾錯方案，並採用交織技術，以糾正由於脈衝噪聲產生的誤碼。
（3）ADSL2/ADSL2+
ITU於2002年完成ADSL2（G.992.3，G.992.4），它延長了傳輸距離，引入了無縫數據適配技術，實現線路實時改變和兩端平滑同步，支持多線對連線埠綁定，支持智慧型管理及實時測試等功能。另外，ITU在2003年完成ADSL2+（G.992.5），頻譜寬度從1.1Mbit/s提高到2.2Mbit/s，下行速率在0.9km之內可達24Mbit/s，1.2km之內可達20Mbit/s，1.5km之內可達16Mbit/s。
總的說來，xDSL技術允許多種格式的數據、語音和視頻信號通過銅線從局端傳給遠端用戶，可以支持豐富的業務類型。其主要優點是能在現有90%銅線資源上傳輸高速業務，解決光纖不能完全取代銅線“最後一公里”的問題。但DSL技術也有其不足之處：它們的覆蓋範圍有限（只能在短距離內提供高速數據傳輸），且一般是非對稱的（通常下行頻寬較高）。因此，這些技術只適用於一部分套用場景，可作為寬頻接入的過渡技術—從發展的角度來看，基於銅質雙絞線和同軸電纜的各種寬頻接入技術都只是一種過渡性措施，可以暫時滿足一部分比較有需求的新業務，但如果要真正解決寬頻多媒體業務的接入，就必須將光纖引入接入網。
（4）VDSL2
VDSL2是第二代VDSL，與VDSL不同，ITU 制定了VDSL2+互聯互通標準，使VDSL2+實現了不同廠家的兼容。
與VDSL相比，VDSL2有更高的傳輸速率：在300m的短距離內，可以實現雙向的100Mbit/s數據傳送速率；在300～1500m中等距離內，通過採用柵格編碼技術和交織技術，傳輸速率也高於第一代VDSL。VDSL2有更遠的傳輸距離，通過增強發射功率（20.5dBm），並配合U0頻段和回波抑制的使用，傳輸距離最遠可達4.5km左右。VDSL2摒棄了QAM調製方式，採用與ADSL2+同樣的DMT作為唯一的調製方式，能夠兼容ADSL2+技術。VDSL2由於融合了ADSL2+和第一代VDSL技術的優點，因此在短距離內，可以達到100Mbit/s傳輸速率，超過一定距離後，直接切換到ADSL2+模式，繼續提供中遠距離的數據傳輸。這為ADSL2+向VDSL2過渡提供了良好的解決方案，運營商可以根據需要逐步更新設備，既保護了原有的投資，又減少了技術選擇風險。
VDSL2具有完善的PSD控制能力，採用頻譜開槽、上行功率削減（UPBO）、MIB控制PSD等技術來完成功率譜的管理，消除或減小干擾對傳輸性能的影響，提高對接入環境的適應能力。同時也具有良好的視頻業務支持能力。充分考慮了視頻業務對分組丟失或誤碼敏感的特點，在脈衝噪聲保護、動態改變交織深度以及雙延遲通道等方面做了大量的工作，以降低脈衝噪聲造成的誤碼、分組丟失的機率。
除此之外，VDSL2還具有多種模板（Profile）配置、環路診斷以及線上重配置（OLR）等技術優點。
HFC技術
HFC（Hybrid Fiber Coaxial，混合光纖同軸網）是指光纖同軸電纜混合網，採用光纖到服務區，“最後一公里”採用同軸電纜。有線電視就是最典型的HFC網，它比較合理地利用了當前的先進成熟技術，提供較高質量和較多頻道的傳統模擬廣播電視節目。但由於是針對模擬電視節目的廣播傳輸，傳統的HFC網路並不具備上行回傳通道，為了開展數位電視點播和高頻寬頻接入等業務，必須對原有網路進行雙向化改造。
HFC主要由模擬前端、數字前端、光纖傳輸網路、同軸電纜傳輸網路、光節點、網路接入單元和用戶終端設備等組成。
Cable Modem的通信和普通Modem一樣，是數據信號在模擬信道上互動傳輸的過程，但也存在差異：普通Modem的傳輸介質在用戶與訪問伺服器之間是獨立的，即用戶獨享傳輸介質，而Cable Modem的傳輸介質是HFC，將數據信號調製到某個傳輸頻寬與有線電視信號共享介質；另外，Cable Modem的結構較普通Modem複雜，它由數據機、調諧器、加/解密模組、橋接器、網路接口卡、乙太網集線器等組成，它無需撥接，不占用電話線，可提供全天候隨時線上連線的服務。
Cable Modem的技術實現一般是從87～860MHz電視頻道中分離出一條6MHz的信道，用於下行數據採用64QAM或256QAM調製方式。上行數據一般通過5～65MHz之間的一段頻譜進行傳送，為了有效抑制上行噪聲積累，一般選用QPSK調製。
前端設備CMTS採用10 Base-T，100 Base-T等接口通過交換型HUB與外界設備相連，通過路由器與Internet連線，或者可以直接連線到本地伺服器，享受本地業務。Cable Modem是用戶端設備，放在用戶家中，通過10 Base-T，100 Base-T接口與用戶計算機相連。
HFC的主要優點是基於現有的有線電視網路，提供窄帶、寬頻及數字視頻業務，成本較低，將來可方便地升級到光纖到戶（FTTH）。但缺點是必須對現有有線電視網進行雙向改造，以提供雙向業務傳送。
光纖接入技術
（1）寬頻點到點有源光纖數字環路
寬頻點到點有源光纖數字環路支持DSL等寬頻接入業務，集成IP語音媒體網關功能，是推動接入網在靈活點（交接箱處）寬頻化演進的理想平台，適合網路從傳統電話端局向軟交換統一控制的寬頻網過渡，適用於過渡和改建的用戶地區使用，光傳輸技術目前採用乙太網光纖直連或者MSTP。採用內置MSTP技術，在接入網設備中提供綜合承載與組網能力，同時具有統一管理能力，也是一個經濟的選擇。
（2）寬頻點到點有源光纖系統
寬頻點到點有源光纖系統包括寬頻點到點乙太網技術和新一代MSTP技術。
寬頻點到點有源乙太網技術，對用戶採用專線接入，每用戶頻寬可達100Mbit/s，局端設備簡單，傳輸距離長，成本隨用戶數的實際增長線性增加，適合於用戶分散的低密度區域。缺點是光纖設施專用，當需求快速增長且用戶很密集時，空間需求和成本隨之迅速增加，因此不太適合高密集用戶區域。
新一代MSTP技術集成了VC級聯、通用成幀協定（GFP）和鏈路容量調整（LCAS）等新功能，可以提供較好的網路性能和業務可靠性，適於企事業用戶的光接入。
點對點直接光纖連線具有容易管理、沒有複雜的上行同步技術和終端自動識別等優點。但其專線式的網路結構對於降低網路成本沒有好處。另外，上行的全部頻寬可被一個終端所用，這非常有利於頻寬的擴展。但需要綜合考慮局端設備的容量、出線密度、配線機房占用等不利因素。
（3）寬頻點到多點無源光纖系統
在點對多點系統中，由於光傳送機和光纖由用戶共享，線路成本和核心設備成本得到有效分擔，而且避免了有源設備的電磁干擾和雷電影響，減少了線路和外部設備的故障率，提高了系統的可靠性，同時節省了維護成本。此外，PON的樹形—分支拓撲結構，使其適合用做居民用戶的接入技術，在這樣的場合下，如果部署保護功能，尤其是全保護功能，則會導致用戶接入成本升高，所以，一般採用無保護或者幹線光纖保護。
無線接入技術
無線接入技術是指接入網的某一部分或全部採用無線傳輸媒質，向用戶提供固定和移動接入服務的技術。特點是：覆蓋範圍廣、擴容方便、可加密等。無線接入技術分為移動接入技術和固定無線接入技術。
移動接入技術主要是為移動用戶和固定用戶以及在用戶之間提供通信服務。具體實現方式有蜂窩移動通信系統、衛星通信系統、無線尋呼、集群調度。
固定無線接入（FWA）技術主要是為位置固定的用戶或僅在小範圍移動的用戶提供通信業務。連線的骨幹網是PSTN，可以說FWA是PSTN的無線延伸，目的是為用戶提供透明的PSTN業務。
（1）LMDS（Local Multipoint Distribute System，本地多點分配系統）技術
LMDS是一種點對多點的寬頻固定無線接入技術，主要使用無線ATM協定，並具有標準化的設備接口和網管協定，工作頻段一般為20～40GHz，利用大容量點對多點微波傳輸，提供雙向語音、數據和視頻圖像業務。但由於工作於毫米波，其受氣候影響較大，抗雨衰性能差，工作區域受到一定限制。
LMDS系統通常由基礎骨幹網、基站、用戶終端設備和網管組成，骨幹網可由ATM或IP的核心交換平台及網際網路、PSTN互連模組等組成。基站實現骨幹網與無線信號的轉換，可支持多個扇區，以擴充系統容量。一般來說，用戶終端都有室外單元和室內單元。LMDS系統可採用的調製方式主要為相移鍵控（PSK）和正交幅度調製（QAM）。無線雙工方式一般為頻分雙工（FDD）、多址方式為頻分多址（FDMA）或時分多址（TDMA）。
（2）MMDS（Multichannel Multipoint Distribute System，多點多信道分配系統）技術
MMDS是服務商向用戶提供寬頻數據和語音業務的一種固定無線接入方案。MMDS工作頻段集中在2～5GHz，可用頻寬2´31.5MHz（上、下行）。3.5GHz MMDS頻段具有良好的傳播特性，傳輸距離可達10km。MMDS頻譜不受雨衰的影響，但可被建築物衰減。
MMDS可提供點對點面向連線的數據業務、點對多點業務、點對點無連線型網路業務。與LMDS相比，MMDS不受雨衰影響，適用於用戶分散、容量較小的場合。MMDS基站與網路側接入包括T1/E1、100 Base-T和OC-3，用戶側接口包括T1/E1、10 Base-T。因此，MMDS提供的頻寬比較有限，MMDS的建設成本相對於LMDS要低些。
（3）無線區域網路
一般來說，凡是採用無線傳輸媒質的計算機區域網路都可稱為無線區域網路。這裡的無線媒體可以是無線電波、紅外線或雷射。無線區域網路的基礎還是傳統的有線區域網路，是有線區域網路的無線擴展和替換。它是在有線區域網路的基礎上通過無線HUB、無線訪問節點（AP）、無線網橋、無線網卡等設備使無線通信得以實現。
無線區域網路的組網方式包括有中心和無中心兩種模式。當採用有中心模式時，由接入點AP對無線信道進行集中式管理，當採用無中心的方式時，各移動終端分散式地隨機訪問信道。
無線區域網路為移動終端提供一種訪問廣域網的方式，也可由多個移動終端自由組網，共享資源。它主要支持數據業務的傳送，也可提供語音和圖像業務的傳送。
無線區域網路的主要優點是投資少，移動終端可以動態、臨時組網，支持移動終端的漫遊。缺點是覆蓋範圍有限，頻寬相對較小，且存在潛在的安全風險。
