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宽带接入技术
为了提高接入网的接入带宽和改善接入网的传输性能，世界上各电信设备制造厂商已经研究并开发了利用各种传输媒质和先进数字信号处理技术的多种高速接入技术。总的来看，这些宽带接入技术可以分为有线接入和无线接入。随着无线技术的发展，宽带无线接入技术已经成为一种新的不可忽视的宽带接入发展趋势。对有线接入技术而言，根据传输媒质的不同，宽带有线接入技术可以分为铜线接入技术和光纤接入技术两大类。
一、铜线接入技术
在传统的线路基础设施中，各地已经铺设了大量的铜缆，并且引入到千家万户中。为了继续发挥铜缆的作用，尽可能地向用户提供宽带和高速业务，已经出现了利用铜缆来提供高传输速率的新技术。目前，研究比较集中、竞争性较强的两个铜缆新技术是ｘＤＳＬ和有线调制解调器（ＣＡＢＬＥ ＭＯＤＥＭ）。
１．ｘＤＳＬ技术
ｘＤＳＬ技术按上行和下行的速率是否相同可分为速率对称型和速率非对称型两种。速率对称型的ｘＤＳＬ有ＩＤＳＬ，ＨＤＳＬ、ＳＤＳＬ Ｓｉｎｇｌｅ ｌｉｎｅ ＤＳＬ、ＨＤＳＬ２等多种形式，ＨＤＳＬ采用２对双绞铜线实现双向速率对称通信。ＳＤＳＬ的功能与ＨＤＳＬ相同，但仅用一对铜线即可提供速率对称型通信。ＩＤＳＬ（ＩＳＤＮ ＤＳＬ）提供１２８ ｋｂｉｔ／ｓ双向速率对称型通信业务。非对称型的ｘＤＳＬ有ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ＤＳＬ）、Ｇ．ｌｉｔｅ ＡＤＳＬ和ＶＤＳＬ（Ｖｅｒｙ ｈｉｇｈ ｂｉｔ ｒａｔｅ ＤＳＬ）等。
ＡＤＳＬ是一种新的在一对双绞线上同时传输电话业务与数据信号的技术，它属于速率非对称型铜线接入网技术，并且可以在一对用户线上进行上行达６４０ｋｂｉｔ／ｓ，下行达１．５～８Ｍｂｉｔ／ｓ速率的传输。由于ＡＤＳＬ能够很好地适应Ｉｎｔｅｒｎｅｔ业务非对称性的特点，所以在众多的ｘＤＳＬ技术中是一种最有希望能够解决高速Ｉｎｔｅｒｎｅｔ接入的技术。另外，ＡＤＳＬ采用了先进的数字信号处理技术来减少线路损伤对传输性能的影响。
Ｇ．ＤＭＴ ＡＤＳＬ采用了离散多音频调制（ＤＭＴ）技术，又称多载波调制，是一种正交的频分复用技术。其最大优点是信号的发送和接收均可以利用高效的快速傅立叶变换（ＦＦＴ）和反变换（ＩＦＦＴ）来完成ＱＡＭ信号与数字形式的副载波信号之间的变换。ＤＭＴ的基本方法是将全频道分成２５６个子信道，并且根据子信道的瞬时衰减特性、群延时特性和噪声特性，把输入数据动态地分配给它们。同时，ＤＭＴ将不能发送数据的子信道关闭。对可以发送数据的子信道，则按其瞬时特性，在１个码元包络发送２～１５比特信息，并且使用数字信号处理器在必要的时间调整参数。这种动态分配数据的技术使频带利用率大大提高，将误码和噪声减至最小，提高了系统的传输容量。由于子信道的频带很窄，其电缆特性可以近似地被认为是线性的，所以脉冲混叠可以被减小到最低程度。尽管来自脉冲干扰的能量会影响信号的接收，但是采用ＦＦＴ可以将这种影响扩展到ＦＦＴ窗口内的各子信道内，所以其影响大大减轻。
另外，ＡＤＳＬ采用了信道估计技术。在开始建立传输时，通过发送双方预知的信道训练序列，在接收端测试误码率或者信噪比，对双绞线线路的性能进行测试，从所测试的数据确定出一个信道模型，再根据信道性能的好坏，决定传输速率。这个测试过程就称作信道估计。
ＡＤＳＬ采用一个较短的时域均衡器，并且在传送信号的每个字符块前加入循环前缀，用以消除信号间串扰。为了更好地抑制脉冲噪声，ＡＤＳＬ不仅采用Ｒｅｅｄ Ｓｏｌｏｍｏｎ前向纠错码，而且还采用附加的格栅编码技术。就性能而言，ＤＭＴ是一种较理想的ＡＤＳＬ调制方式，它的信噪比最高，抗噪声能力强，传输速率高，传输距离远。
虽然ＡＤＳＬ采用先进的数字信号处理技术、编码调制技术和纠错技术，但是在推广ＡＤＳＬ业务时，用户线路的许多特性，包括线路上的背景噪声、脉冲噪声、线路的插入损耗、线路间的串扰、线径的变化、线路的桥接抽头、线路接头和线路绝缘等因素将影响高速率传输业务的性能。首先，铜线的插入损耗将随着线路距离的增加而成比例地增加，并且在同一距离下各子信道的插入损耗也发生变化，这个因素和线路固有的背景噪声、脉冲噪声、调制解调器的接收灵敏度将一起作用，这就决定了限制在单用户线上ＡＤＳＬ所能够传输的最大距离。其次，在同一条电缆中开多条ＡＤＳＬ业务，或者存在其它高速传输业务，例如ＨＤＳＬ、ＩＳＤＮ时，线路间的串扰将严重影响ＡＤＳＬ的业务性能和传输速率，其结果是ＡＤＳＬ传输速率下降或者其最大传输距离缩短，影响了ＡＤＳＬ的开通率。测试表明，在同一电缆中，以２５对双绞线为一组的基本单位内的线路串扰最大，而一对双绞线对不同基本单位内的线路串扰较小，所以同一基本单位内线对之间的串扰是影响ＡＤＳＬ业务开通率的主要因素。第三，线对线径的改变、线路的纵向平衡性、线路的绝缘性能和线路接头的性能都将影响线路的插入损耗、引入附加噪声，从而降低ＡＤＳＬ的传输速率，影响ＡＤＳＬ的传输性能。第四，线路的桥接抽头将显著地改变线路插入损耗的频响特性和相频特性，特别是接收端附近的桥接抽头将导致某些子信道无法使用，所以在使用ＡＤＳＬ时，一定要检测线路上的桥接抽头，并尽可能地去除桥接抽头。应特别注意的是，在接收端附近不能够有任何形式的桥接抽头。另外，电话的振铃、摘挂机等引起的脉冲干扰、周围环境温湿度的变化均将影响ＡＤＳＬ的传输性能。
ＡＤＳＬ是一种很有希望的宽带接入技术，特别是Ｇ．ｌｉｔｅ ＡＤＳＬ，但是在提供ＡＤＳＬ业务时，应注意包括用户引入线和局内线等在内的、各种影响ＡＤＳＬ传输性能的因素。
２．ＣＡＢＬＥ ＭＯＤＥＭ技术
ＣａｂｌｅＭｏｄｅｍ是一种通过ＣＡＴＶ网络实现高速数据接入的新技术，它可接收１０～３０Ｍｂｉｔ／ｓ的下行数据。由于它传输速率高，不占用电话线路，并且它所需要的ＣＡＴＶ网的覆盖面积广、费用低廉，因此已成为一种极具竞争力的宽带接入技术。
ＣａｂｌｅＭｏｄｅｍ采用了测距技术来控制系统内的同步和发射功率。终端启动后，ＣａｂｌｅＭｏｄｅｍ发送一短消息给头端，然后测量发送与接收消息之间的时间间隔，以判定它与头端之间的距离。为了实现准确的定时发送，所有的终端设备必须拥有一个系统级的时钟，以便每一个ＣａｂｌｅＭｏｄｅｍ确定其发送时间。
ＣａｂｌｅＭｏｄｅｍ的下行信道采用了ＱＡＭ的调制方式，而在上行信道上，为了更好地抑制噪声干扰，通常采用抗干扰性能较好的ＱＰＳＫ或者Ｓ－ＣＤＭＡ调制技术。另外，为了更进一步改善传输性能，ＣａｂｌｅＭｏｄｅｍ还采用了交织技术和前向纠错技术。
虽然ＣａｂｌｅＭｏｄｅｍ与ＨＦＣ配合，是将ＣＡＴＶ网改造成为视频数据混合通信网的一种可能选择，但ＨＦＣ采用副载波频分复用方式，必须进行数模转换才能传输，所以传输质量将受到影响。第二，因为传统的同轴电缆网是单向分配式网络，为了能够进行双向数据传输，必须对这个网络进行双向改造。第三，ＣａｂｌｅＭｏｄｅｍ容易受到噪声干扰，特别是上行信道易受噪声"漏斗"效应的影响以及频带窄从而引起信号间的串扰。在ＨＦＣ网络中，上行信道采用５～４２ＭＨｚ的频带，虽然这一频带具有良好的衰减特性，但是因为其他服务也采用这一频带，所以引入噪声成了一个严重的问题，并且这个噪声将逐步积累，严重地影响ＣａｂｌｅＭｏｄｅｍ的传输性能。另外，ＣａｂｌｅＭｏｄｅｍ的另一个问题是，其总的带宽由所有用户共享，当同时使用的用户的数目增加时，则每一个用户所能够获得的带宽就减少。
二、光纤接入技术
利用光纤作为传输媒质的宽带接入网一般可以分为宽带无源光网络，宽带有源光网络（ＡＰＯＮ）和光纤／同轴电缆混合网络（ＨＦＣ）。
１．宽带无源光网络（ＡＰＯＮ）
ＡＰＯＮ是在无源光网络中采用ＡＴＭ传送技术，利用ＳＤＨ帧结构传送各种宽带和窄带业务的信元，业务节点接口采用ＳＴＭ－Ｎ接口。
由于ＡＴＭ具有统计复用功能，故可以在ＡＰＯＮ中对宽带业务进行集中传输。这种系统所要求的总比特率取决于网络中业务传递的统计分布，比特率的利用率较高。
在无源光网络中，ＯＬＴ到ＯＮＵ的下行信号的传输过程较为简单，一般在ＯＬＴ将需要发送到各ＯＮＵ的信息采用时分复用的方式组成复帧送到馈线光纤，通过无源光分路器以广播的方式发送到每一个ＯＮＵ，ＯＮＵ收到下行复帧信号后分别取出属于自己的那一部分信息。目前ＡＰＯＮ系统在上行信道中采用时分多址的接入方式，它对光性能方面的要求不高，但它要求更复杂的电子设备，如要求复杂的同步定时、测距和延时控制技术，以避免上行信息分组产生碰撞。
首先，ＡＰＯＮ要解决的问题是测距问题。由于ＡＰＯＮ中各ＯＮＵ与ＯＬＴ之间的物理距离各不相同，并且其传输距离也会由于环境温度的变化和光电器件的老化等因素而发生动态的改变，引起上行传输时延差异造成各ＯＮＵ的上行时隙重叠，从而导致不同的ＡＴＭ信元流发生碰撞。因此引入测距技术对时延差异进行补偿，以确保不同ＯＵＮ所发出的信号能够在ＯＬＴ处准确地复用到一起。测距包括静态测距和动态测距，在ＯＮＵ安装调测阶段进行静态粗测，确定对物理距离差异的固定时延补偿；ＯＮＵ在正常运行过程中一直进行实时的动态精测，以校正由于环境温度变化和器件老化等因素引起的动态时延漂移。
ＡＰＯＮ需要解决上行信道中突发信元快速同步的问题。虽然采用了测距技术，但是各ＯＮＵ到达ＯＬＴ处的比特流仍存在一定的相位漂移，所以必须采取快速同步的技术，将ＯＬＴ的接收时钟同步到当前所接收的、来自某一ＯＮＵ的比特流。在上行帧的每个时隙里有３字节开销，防卫时间用于防止微小的相位漂移损害信号，前置比特图案则用于同步获取。ＯＬＴ在接收上行帧时，搜索同步图案，并以此快速获取码流的相位信息，达到比特同步；然后根据定界图案确定ＡＴＭ信元的边界，完成字节同步。ＯＬＴ必须在收到ＯＮＵ上行突发的前几个比特内实现比特同步，才能恢复ＯＮＵ的信号。同步获取可以通过将收到的码流与特定的比特图案进行相关运算来实现。为了提高快速同步的速度，可以利用多相位的时钟，采用并行的滑动相关搜索方法，来选择最佳时钟源。
另外，ＡＰＯＮ还需要解决突发发送和接收的技术关键问题。每个ＯＮＵ到ＯＬＴ接收机的传输损耗不同，因此所接收到的上行光功率将存在较大的动态范围。一方面，接收机必须具有自适应功能，能以最快速度动态调定"０"、"１"ｂｉｔ电平判决门限；另一方面， ＯＮＵ的发射机应该采取-定的措施减小和补偿突发时延，其光突发发送电路要求能够非常快速地开启和关断激光器，迅速发送信号，所以，它需要使用响应速度很快的激光器。
２．宽带有源光网络
宽带有源光网络采用ＡＴＭ传送技术，利用ＳＤＨ帧结构在光纤传输环上传送各种宽带和窄带业务的信元，业务节点接口采用ＳＴＭ－Ｎ接口。
虽然ＳＤＨ传输技术正在广泛地应用于核心级网络中，但是因为它采用时分复用的机制，带宽的颗粒度太大，带宽分配不灵活，不适合于接入网中用户数量多、带宽需求不确定等特点，所以ＳＤＨ技术在接入网中的应用受到一定的限制。利用ＡＴＭ技术来传送这些业务时，就能够根据所需要的业务质量级别（ＱｏＳ）和需要传输的实际业务量来按需分配带宽。
宽带有源光网络是在ＳＤＨ环形网络结构上传输ＡＴＭ信元，因而具有环形网络结构的自愈功能。同时在传输环上还可以对不同用户的业务进行合并，再连接到ＡＴＭ交换机上，所以可以占用很少的ＡＴＭ交换机端口，从而能够以较少的交换机端口数目支持大量的用户。
另外，ＡＴＭ信元在ＳＤＨ环网中传输，其带宽由环网上的所有节点单元所共享。其部分信元可以被预留给某些对实时性要求高的业务，其它信元可以根据环网上各节点业务量的动态变化和根据各用户的业务类别，动态地分配到各节点和各用户，所以它既能够很好地适应ＱｏＳ要求高的业务，也能够很好地适应突发业务的传输。
３．混合光纤同轴网（ＨＦＣ）
混合光纤同轴网的概念最初是由Ｂｅｌｌｃｏｒｅ提出的。它的基本特征是在目前有线电视网的基础上，以模拟传输方式综合接入多种业务信息，可用于解决ＣＡＴＶ、电话、数据等业务的综合接入问题。ＨＦＣ主干系统使用光纤，采取频分复用方式传输多种信息；配线部分使用树状拓扑结构的同轴电缆系统，传输和分配用户信息。
ＨＦＣ采用副载波频分复用方式，各种图象、数据和语音信号通过调制解调器同时在同轴电缆上传输。典型地，低频端的５～４２ＭＨｚ频带安排为上行通道，即所谓的回传通道。５０～１０００ＭＨｚ均用于下行信道。其中５０～５５０ＭＨｚ频段用来传输现有的模拟ＣＡＴＶ信号，每一通路的带宽为６～８ＭＨｚ，因而总共可传输各种不同制式的电视信号６０～８０路。５５０～７５０ＭＨｚ频段允许用来传输附加的模拟ＣＡＴＶ信号或数字ＣＡＴＶ信号，或者数据信号。 从长远看，ＨＦＣ网计划提供的是所谓全业务网，即以单个网络提供各种类型的模拟和数字业务。用户数可以从５００户降到２５户，实现光纤到路边。最终用户数可望降到１户，实现光纤到家，从而提供了一条通向宽带通信的新途径。
ＨＦＣ适用于广播业务，但对于开发双向的、交互式业务存在严重的缺陷：１树支形结构的系统可靠性较差，干线上每一点或每个放大器的故障对于其后的所有用户都将产生影响，系统难以达到象公用电话网那样的高可靠性。２限制了对上行信道的利用。原因很简单，成千上万个用户必须分享同一干线上的有限带宽，同时在干线上还将产生严重的噪声积累；情况严重时，甚至连模拟电话业务也难以提供。３ＨＦＣ属于模拟传输技术，与整个电信网络的数字化、光纤化的发展趋势不相吻合。４ＨＦＣ的带宽由用户所共享，存在带宽竞争的问题，所以当ＨＦＣ所服务的用户数目增加时，每一个用户所能够获得的ＨＦＣ带宽就迅速下降。
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