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一起了解接入网

发布日期:2022-12-11 网站维护

如今,无论是在家里使用的固定网络(宽带),还是家里户外随时能用的移动网络(手机),都已经和水、电、气一样,成为日常生活中不可或缺的一部分。

追剧、玩游戏(Game)、在线网购、远程网课、视频(Video)会议等等,在享受网络带来的各种生活便利的同时,有没有想过,我们是如何随时随地得到这些服务的呢?

这一切,都要从离我们最近又可接触到的接入网说起。

什么是接入网

接入网,简单点来说就是从用户终端(如手机、个人电脑(PC)、平板、网络电视等)到运营商城域网之间的所有通信设备组成的网络。

接入网的传输距离一般为几百米到几公里,因此经常被形象地称为“最后一公里”。

我们的手机、个人电脑(PC)等终端通过这“最后一公里”的服务即可接入运营商的城域骨干网络,直到接入互联网(Internet)。

接入网的分类(Classification)

接入网有很多种分类(Classification)方法,目前应用最广泛的是根据接入方式划分为有线接入网和无线接入网。

有线接入网根据使用的线缆不同,主要分为 3 类:

  • 铜缆接入,使用 xDSL(x Digital Subscriber Line,x 数字用户线)技术,过去那种使用电话线拨号上网就是这个技术。

  • 光纤同轴混合接入,是一种灵活的混合使用光纤和同轴电缆的技术,家里的有线电视使用的就是这个技术。

  • 光纤接入,使用全光纤接入的 PON(Passive Optical Network,无源光网络)技术,是目前有线接入网的主流技术,FTTH(Fiber to the Home,光纤到户)让大家享受到了超高网速带来的便利性。

无线接入网根据接入终端的移动性,主要分为 2 类:

  • 固定无线接入,服务的是固定位置的用户或小范围移动的用户,主要技术包括蓝牙、WiFi【无线保真(wireless fidelity)】、WiMAX 等。

  • 移动无线接入,服务的是大量使用移动终端(如手机)的用户,主要技术是蜂窝移动技术 4G、5G 等。

下面就以最贴近大家生活的光纤接入 PON 网络技术和无线接入 5G 移动技术为例,让我们一起来了解下有线接入网和无线接入网究竟是个什么网。

PON 网络技术

自从有了互联网(Internet)上网业务,人们追求网络速度的努力就没有停止过。

从早期的电话线拨号上网,到如今的 FTTH 光纤入户,技术在进步、网络也在不停提速。

FTTH,也就是常说的光纤到户,顾名思义就是指将光纤直接安装到用户家里,为用户带来足够大的带宽用于满足语音、高清视频(Video)、大型游戏(Game)等各种网络需求。

FTTH 的便捷得益于 PON 网络技术的发展,那么 PON 网络具体什么样呢?

每家每户的光纤宽带背后连接着的就是 PON 网络,让我们沿着光纤,追源溯流,一起来看一看 PON 网络由哪些设备组成的吧。

PON 网络向上通过城域网连接到各种服务提供商的网络(如互联网(Internet)、网际协议电视 (IPTV Internet Protocol Television)、电话 / 视频(Video)服务等),向下将用户家里的电话、网际协议电视 (IPTV Internet Protocol Television) 电视机、个人电脑(PC)等终端连接起来并提供网络服务。

从离用户的远近来划分,PON 网络主要由三部分组成。

  • ONU(Optical Network Unit,光网络单元):离用户最近,ONU 设备一般直接安装部署到用户家里,常见的有 顺丰(SF)U(Single family Unit,单家庭用户单元)和 HGU(Home Gateway Unit,家庭网关单元)两种类型。ONU 的一端通过光纤连接到分光器,另一端通过有线或无线方式连接家里的终端设备。

小知识

顺丰(SF)U(可理解为光猫)一般需配合 HGW(Home Gateway,家庭网关,可理解为家用路由器)使用。HGU 功能更为强大,集成了光猫和路由器的功能。

  • ODN(Optical Distribution Network,光分配网络 ):通过光纤和分光器为 ONU 和 OLT 提供“传输通道”,分光器可以将一路光信号以一定的比例分成多路。

  • OLT(Optical Line Terminal,光线路终端):离用户最远,OLT 设备是 PON 的核心设备,一般安装部署在运营商的机房中,用于将用户数据进行汇总并上送到城域网传输。

上面说的都是 PON 网络的组成,实际应用中对网速起决定作用的其实是 PON 网络技术。在多年不断演进的发展过程中,产生了 EPO(EPO 仪宝)N、GPON、10G-EPO(EPO 仪宝)N 和 XG (S)-PON 等技术。

这些技术间的关系和区别,有兴趣的同学可点击文末延伸阅中的内容继续了解。

5G 移动接入技术

在移动通信网络中,无线接入网是离我们最近的一环,连接着用户和业务核心网。随处可见的基站(铁塔),就是无线接入网的标志。

我们通过手机拨打电话或上网时,基站会接入手机的信号,信号通过承载网传送到核心网,再由核心网对信号进行处理并传递到通话目的地城市(City)或互联网(Internet)上的网络应用。

无线接入网的核心就是基站,传统的基站是由 BBU(Base Band Unit,基带单元,主要负责基带信号调制)、RRU(Remote Radio Unit,远端射频模块,主要负责射频处理)和天线(负责发射或者接收电磁波)共同组成的。虽然 2G ~4G 时代,无线接入网的结构不断在升级,但这三个模块的功能分配基本没有什么变化。

4G 时代,无线接入网为用户提供了前所未有的使用体验(如短视频(Video)、远程教育等),但随着无人驾驶、物联网、超高清视频(Video)等 5G 业务需求的出现,对无线接入网提出了更高频谱、更大带宽、更低时延的要求。

5G 时代,无线接入网需要一场从架构到技术的全新变革。相比 4G 时代,5G 无线接入网进行了两大颠覆性的升级:

  • 基带单元(BBU)重构为 CU 和 DU

为应对 5G 网络切片下的多应用场景,BBU 功能被重构为 CU 和 DU。CU(Centralized Unit)是中央单元,负责处理高层协议和非实时服务,在接入网内部可以控制和协调多个小区;DU(Distributed Unit)是分布式接入点,负责处理物理层协议和实时服务。

同时 RRU 和天线的功能合并在 AAU 中。

这样将功能拆分的做法一方面降低了网络传输的负担,另一方面也使得网络部署更加灵活。

  • 朝着虚拟化的方向发展

2G~4G 时代,1 个 BBU 可以完成多个天线范围的通信处理,而 5G 采用更高频段进行通讯,覆盖同样大小的区域需要更多基站,单纯靠增加 CU 和 DU 数量来解决问题不太实际。

5G 无线接入网借助虚拟化技术解决这个问题。虚拟化技术实现了在相同的物理服务器上运行多个不同操作系统(缩写:OS 即Operating System,)的能力,对接入网来说,原本 CU 是专用的硬件设备比较昂贵,虚拟化后在虚拟机上运行具有 CU 功能的软件即可以实现原 CU 的功能。

5G 无线接入网可以通过虚拟化技术聚合大量底层资源,这些资源将根据业务需求、用户分布等实际情况进行动态实时分配。

未来不仅仅是无线接入网朝着虚拟化的方向演进,整个 5G 移动网都将虚拟出多个虚拟网络,实现资源的共享与隔离,让端到端的网络切片走进现实,为运营商提供更低成本的解决方案。 

接入网未来发展趋势

综上,不论是有线接入或是无线接入,都在随着用户更大带宽的需求而不断的向前发展。

实际上,网络未来也会基于业务为用户提供服务,而不是基于接入方式,用户将不关心是无线接入还是有线接入,作为提供业务的核心网也将逐步云化和统一,业务融合将会加速网络的融合,现有的固定接入、移动承载、政企接入等多个独立接入网,将会成为网络融合的重点。

作为用户接入最后一公里的光接入网(PON 网络),也在 5G 时代的固移融合中扮演着重要的角色。基于统一的 ODN 网络,根据不同的应用场景(有线、无线)灵活选择应用 WD(WD WesternDigital,西部数据)M-PON、10GPON、Combo PON 等技术,不仅可以提供固定宽带接入,也可以实现 5G 基站的前传业务。统一的光接入网可以采用统一建设和统一管理,大大节省了网络的投资费用、提高了网络的利用率。

5G 时代,基于无处不在的 ODN 光纤资源,并结合不断演进发展的 PON 技术和 SDN&NFV 技术,实现有线、无线业务的综合接入,资源共享的同时也能简化业务部署和运维,将会为用户带来更好的网络服务。

本文来自微信(WeChat)公众号:中兴(ZTE)文档 (ID:ztedoc)