接入Internet的技术有哪些_Ｉｎｔｅｒｎｅｔ接入技术及其应用

　　摘要：计算机互联网络Internet 已成为世界上规模最大、信息资源存储最为丰富的计算机网络。通过Internet 访问各类信息已经是非常普遍的事情， 然而如何合理的使用互联网络的资源以及采用何种接入方法，许多用户并不太了解。 所以本文详细介绍了Internet 的接入方法及其有关的应用， 这些方法就是目前关于接入网的讨论。
　　关键词：拨号接入； xDSL接入； 光纤同轴混合接入；以太网接入； 无线接入
　　中图分类号：TP393.4 文献标识码：A
　　
　　Internet的迅速发展，人们对网上资源的需求越来越高，发展宽带网络是必然趋势。虽然现在使用光纤技术可以使计算机网络的主干网带宽足够用，可以彻底解决网络“瓶颈”问题。但是，从用户家庭到ISP网络的接入的数量极大，宽带用户接入网络投资将更为巨大，由此产生了所谓“最后一公里”问题。解决该问题是通过对现有的网络（电话网、有线电视网、计算机网）进行技术改造，还是完全采用新的技术，目前还处于积极探索之中，尚无定论。“最后一公里”问题，从长远来看，光纤到户当然是最佳的选择，但也不可能一蹴而就。有的时候，用户的需求又是多种多样的，如何根据实际情况选择合适的接入网络方式，以期达到快捷、实用、方便、经济的目的。
　　电话网是世界上覆盖面最广的网络，实现窄带接入Internet最为经济和便利，但其数据传输速率仅为64Kb/s。以电话网为基础直接实现宽带数据传输是不可行的。考虑到从电话交换机到用户线路的带宽较宽，由此研究出xDSL技术，是目前应用较为广泛的一种接入技术。有线电视网的实时性和带宽都较好，城乡覆盖面大，仅利用现有的电视网其前景就非常好，问题是要对现有的电视线缆进行技术改造，改单向传输为双向通信的功能，且具有交换功能和网络管理功能的宽带网络，仍需要投入巨大的资金。
　　为了方便移动用户，无线接入现在也迅速的崛起。未来的无线通信网将是由各个无线接入点通过宽带有线网相连构成一个大的、无限延伸的无线通信网。总之，接入Internet技术有多种多样，各类用户要根据自身的实际情况和具体要求，选用合适的接入方式。
　　
　　1 拨号接入
　　
　　通过调制解调器经电话网接入Internet，是家庭用户早期和目前接入的主要方式。这种方式具有简单易行、经济实用的特点，其缺点是不能实现宽带接入。
　　调制解调器的主要功能就是使计算机数据能够在模拟电话信道进行传输。调制解调器可分为调制器和解调器两个功能部分。调制器是发送信号用的，它用数据信号去调制一个称作载波的模拟信号，从而使得数字信号能够在电话线上传输。解调器是接收信号的，它将收到的模拟信号进行解调，将其恢复成原始的数字信号，再传送给接收端。调制解调器并不改变数据的内容，它只是改变数据的表现形式以便于传输。如图1所示，给出两台计算机使用调制解调器通过电话网通信的示意图。
　　
　　
　　2 xDSL接入
　　
　　DSL是数字用户线（Digital Subscriber Line）的缩写。x表示DSL的家族。用不同的x前缀表示在数字用户线上实现的不同宽带方案。其中ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line）是非对称数字用户线，HDSL（High speed DSL）是高速数字用户线，SDSL（Single-line DSL）是1对线的数字用户线，VDSL（Very high speed DSL）是甚高速数字用户线，而DSL是使用ISDN用户线。如表1所示。
　　目前xDSL服务基本取代了ISDN，成为更高速访问Internet的商业和家庭用户的选择。xDSL技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。
　　
　　考虑到用户在使用WWW时需要的宽带业务主要是从Internet网点上下载的信息量多，而向Internet网点上传的信息量要少的特点，将ADSL的上行和下行带宽做成不对称的。这样即经济又能满足要求。
　　ADSL调制解调器采用频分复用的方法，划分出3个频段，如图2所示。
　　
　　最低的频段是0～4KHz，用来传送传统电话信号。20～50KHz的频段用来传输上行数字信息。从150～500KHz的频段用来传输速率为1.5Mb/s下行数字信息；从140～1100KHz的频段用来传输速率为6.3Mb/s下行数字信息。
　　ADSL非常适合于用户密度低的居民区和地理上分散的小企业或部门使用。因为这些用户往往是光纤不便铺设的地方。另一个原因是目前由于双绞线用户仍占据了全部用户线的90%以上，而且可以利用电话网中的电话线。这也是电信公司大力推广使用ADSL的理由。安装ADSL较为简便，如图3所示。
　　
　　由图可知，只要增加滤波器（电话分路器），ADSL调制解调器和UTP双绞线，按图连接起来，在计算机上安装ADSL驱动程序和虚拟拨号软件即可。
　　
　　3 光纤同轴混合接入
　　
　　1988年，提出一种叫做光纤同轴混合网（Hybrid Fiber Coax， HFC），主要是基于覆盖面很广的有线电视网CATV的基础上开发的一种居民宽带接入网。可提供电视、电话和数据等服务。
　　现有的CATV网是使用同轴电缆构成的树型网络，它采用频分复用技术对电视节目进行单向传输。而HFC网具有较宽的频带、能够双向传输，并且覆盖面较大的优势，但需要对现有的CATV进行改造，需要相当的资金的投入。
　　对CATV网改造的特点如下：
　　（1）HFC网的主干线路采用光纤
　　CATV网所使用的同轴电缆系统对居民所需的宽带业务来说仍嫌不足，而且同轴电缆的信号衰减较大（每30m就有约1dB的衰减），需要增加较多的放大器，这将使整个网络的可靠性下降。对距离放大器远近不同的用户来说，获得信号的质量将是不同的，如何将电视信号的功率很均匀地分配给所有的用户，实现起来也是很困难的。
　　因此，HFC需要将原CATV网中的同轴电缆主干部分改换为光纤。并使用模拟光纤技术，如图4所示。
　　
　　（2）HFC网采用结点体系结构
　　 HFC网采用结点体系结构（node architecture）的特点是从头端到各个光纤结点用模拟光纤连接，构成星型网。光纤结点以下是同轴电缆组成的树型结构网。连接到一个光纤结点的典型用户数是500户左右，但不能超过2000户。这样，一个光纤结点下的所有用户组成了一个用户群（用户区）。光纤结点与头端的典型距离为25km，而光纤结点到其用户群中的用户则不超过2～3km。
　　结点体系结构的好处是能够提高网络的可靠性。由于每一个用户群都独立于其它用户群，因此某一个光纤结点或模拟光纤的故障不会影响其它用户群。这对整个网络可靠性的提高起了重要的作用。
　　（3）HFC网具有比CATV网更宽的频带，且具有双向传输的功能。
　　
　　原来的CATV网络的最高传输频率是450MHz，并且是用于电视信号的下行传输。HFC网具有比CATV网更宽的频谱，且具有双向传输的功能，这就要求对传输频带进行重新划分。目前HFC网的频带划分还没有国际标准。图5给出一种划分的说明。
　　从图5可看出，上行传输（从用户家庭到头端）是使用原来CATV并不使用的低端频带，带宽有35MHz左右，这比ADSL的上行信道要宽的多。上行信道还可以进一步划分为几个子频段，分别用于电话通信、数据通信以及对整个HFC网的监视。
　　下行传输（从头端到用户家庭）使用50～750MHz。其中原有模拟电视使用50～550MHz，但也可包括调频广播或数字广播，而各种数字信号的传输放在550～750MHz。这里“各种数字信号”包含数字电视信号和各种交互式业务的下行信息（如从WWW下载的多媒体信息或视频点播VOD信号）。750MHz以上保留今后使用，如个人通信。
　　（4）每个家庭要装一个用户接口盒
　　用户接口盒提供3种连接：
　　①能够用同轴电缆连接到用户的电视机。
　　②能够用电话线连接到用户的电话。
　　③能够使用同轴电缆调制解调器连接到用户的计算机。
　　同轴电缆调制解调器（Cable Modem）是为HFC网而使用的调制解调器。同轴电缆调制解调器最大的特点就是传输速率高。其下行速率一般在3～10Mb/s之间，最高可达30Mb/s，而上行速率一般为0.2～2Mb/s，最高可达10Mb/s。同轴电缆调制解调器要比普通电话线上使用的调制解调器要复杂得多，而且只安装在用户端。同轴电缆调制解调器以标准的以太网接口与用户的计算机相连。同轴电缆调制解调器的主要功能是负责把有线电视网络或HFC网络的下行射频（RF）信号转换为计算机可以接收的以太网信号，同时把计算机发送的信号转换为上行的射频（RF）信号。同轴电缆调制解调器有很好的抗干扰性能。
　　现在使用HFC技术的宽带接入网工程已在许多地方启动，如上海、重庆、深圳等地早在上个世纪末就已经开展“三网合一”的试点工作。
　　
　　4 光纤接入
　　
　　目前光纤主要广泛用于主干网。将来光纤也可以逐步向用户端延伸，即用户直接通过光纤接入网络中。
　　光纤到家（Fiber TO The Home， FTTH），是解决最后“一公里问题”的最终解决办法。但目前实施有如下两个方面的问题：
　　（1）广大用户目前承担不了光纤到家的安装费用（光纤材料费、光端机接口设备费、安装费、电信月租费等）。
　　（2）现在很多用户还不十分需要使用这样大的带宽，或者说，目前Internet所能提供的信息并非必须使用光纤才行。
　　现在比较流行的是光纤到路边（Fiber TO The Curb， FTTC）。其传输速率为155Mb/s。从路边到各个用户可使用双绞线作为传输媒体。
　　还有一些说法，如光纤到办公室（Office）FTTO，光纤到门户（Door）FTTD，光纤到楼层（Floor）FTTF，光纤到小区（Zone）FTTZ等等，基本上区别不大，在此不再赘述。
　　
　　5 以太网接入
　　
　　现在的快速以太网的速率是100Mb/s，也有的升级到1Gb/s或10Gb/s。地理覆盖范围扩展到了城域网和广域网，所以，利用以太网进行宽带接入也成为现实。
　　以太网接入的一个重要特点就是它可以提供双向的宽带通信，并且可以根据用户对带宽的需求灵活地进行带宽升级（例如，可以将100Mb/s的交换机更换为1000Mb/s的交换机）。当城域网和广域网都采用1Gb/s或10Gb/s以太网时，就可以直接连入主干网。
　　以太网接入可以采用多种方案。如图6是光纤到大楼FTTB的一个例子。每一个大楼的入口都安装一个100Mb/s的以太网交换机，然后根据情况在每一个楼层安装一个10Mb/s或100Mb/s的以太网交换机。各大楼的入口以太网交换机通过光纤汇接到光结点汇结点（称为GigaPoP），然后通过城域网连接到Internet的主干网。
　　
　　以太网接入的方式适合于上网用户非常密集的办公楼或居民小区，这样容易获得可观的经济效益。
　　
　　6 无线接入
　　
　　互联网的蓬勃发展和人们对宽带需求的不断提高，原来使用固定方式接入网络已经无法满足人们的需要。人们需要在移动的过程中能够随意的接入Internet，浏览信息和使用Internet进行工作或者休闲娱乐。而移动通信技术的发展同时促进了计算机网络无线接入技术的发展，手机上网也将是发展的必然趋势之一。借助无线接入技术，无论在何时、何地，人们都可以轻松地接入互联网。因此，我们有必要较全面地了解无线接入技术。
　　
　　6.1GSM接入技术
　　全球移动通信系统（Global System of Mobile communication，GSM），是当前应用最为广泛的移动电话标准。GSM从1991年开始投入使用到现在，全球超过200个国家和地区、超过10亿人正在使用GSM电话。GSM标准的无处不在性使通过“漫游协定”在移动电话运营商之间自由漫游变得很平常。 GSM 较之它以前的标准最大的不同是它的信令和语音信道都是数字式的，因此GSM被看作是 第二代 （2G）移动电话系统。GSM是一种起源于欧洲的移动通信技术标准，采用时分多路复用技术（Time Division Multiplexing），该技术是目前个人通信的一种常见技术代表。GSM数字网具有较强的保密性和抗干扰性，音质清晰，通话稳定，并具网络容量大，频率资源利用率高，接口开放，功能强大等优点。我国于20世纪90年代初引进采用此项技术标准，此前一直是采用蜂窝模拟移动技术，即第一代GSM技术（2001年10月31日我国关闭了模拟移动网络）。目前，中国移动、中国联通各拥有一个GSM网，GSM手机用户总数在1.4亿以上，为世界最大的移动通信网络。
　　
　　6.2CDMA接入技术
　　CDMA（Code Division Multiple Access），译为“码分多址访问技术”，被称为第2.5代移动通信技术。目前采用这一技术的市场主要在美国、日本、韩国等，全球用户达9500万。CDMA手机具有话音清晰、通话不易中断、发射功率低和保密性强等特点。更为重要的是，基于宽带技术的CDMA使得移动通信中视频应用成为可能。CDMA 允许所有的使用者同时使用全部频带，并且把其它使用者发出的讯号视为噪声，因此没有信号碰撞 （collision） 的问题。或者说，CDMA并不给每一个通话者分配一个确定的频率，而是让每一个频道使用所能提供的全部频谱。所以CDMA数字网具有高效的频带利用率和更大的网络容量。另外，CDMA系统采用编码技术，其编码有4.4亿种数字排列，每一部手机的编码还随时变化，这使得盗码只能成为理论上的可能。
　　
　　6.3GPRS接入技术
　　宽频移动数据服务（General Packet Radio Service，GPRS），是采用分组交换技术。实现一条通信道同时提供给多个人对话，充分提高了线路的利用率。 GPRS最高的传输率可以达到115Kb/s，但是由于受到手机下载速率的限制（目前约28.8Kb/s），因此用户看到的仍是以文字为主，难以提供影像与多媒体的传输。
　　GPRS具有的优势包括：改善无线电频道的使用状况。提供低成本，品质稳定的服务给客户。GSM及GPRS同时存在而互不干扰。可与其它IP （网际网络协议）及X.25网络相联结。
　　
　　6.4LMDS接入技术
　　本地多点分配业务 （Local Multipoint Distribution Service， LMDS），也称为固定无线宽带无线接入技术，这是一种解决最后一公里问题的微波宽带接入技术，由于工作在较高的频段（24GHz～39GHz），因此可提供很宽的带宽（达1GHz以上），又被喻为“无线光纤”技术。它可在较近的距离实现双向传输话音、数据图像、视频、等宽带业务，并支持ATM、TCP/IP和MPEG2等标准。LMDS采用一种类似蜂窝的服务区结构，将一个需要提供业务的地区划分为若干服务区，每个服务区内设置基站，基站设备经点到多点的无线链路与服务区内的用户端通信。每个服务区覆盖范围为几公里至十几公里，并可相互重叠。
　　
　　6.5DBS卫星接入技术
　　DBS技术也叫数字直播卫星接入技术，该技术利用位于地球同步轨道的通信卫星将高速广播数据送到用户的接收天线，所以它一般也称为高轨卫星通信。其特点是通信距离远，覆盖面积大且不受地理条件限制，频带宽，容量大，适用于多业务传输，可为全球用户提供大跨度、大范围、远距离的漫游和机动灵活的移动通信服务等。
　　由于数字卫星系统具有高可靠性，不像PSTN网络中的模拟电话需要较多的信号纠错，因此可使下载速率达到400Kb/s，而实际的DBS广播速率最高可达到12Mb/s。目前，美国已经可以提供DBS服务，主要用于因特网接入，其中最大的DBS网络是休斯网络系统公司的Direct PC。Direct PC的数据传输也是不对称的，在接入因特网时，下载速率为400Kb/s，上行速率为33.6Kb/s，这一速率虽然比普通拨号Modem提高不少，但与xDSL及Cable Modem技术仍无法相比。
　　
　　6.6蓝牙技术
　　蓝牙的英文名称为“Bluetooth”，实际上它是一种实现多种设备之间无线连接的协议。通过这种协议能使包括蜂窝电话、掌上电脑、笔记本电脑、相关外设和家庭Hub等包括家庭RF的众多设备之间进行信息交换。蓝牙技术应用于手机与计算机的链接，可节省手机费用，也可实现数据共享、因特网接入、无线免提、同步资料、影像传递等。根据目前公布的1.0的技术规范，蓝牙技术的工作频段是全球统一的2.4GHz ISM频段。它采用以每秒钟1600兆的快速跳频扩频技术，传输速率为1Mb/s，具有很强的抗干扰能力；其标准的有效传输距离为10米，通过添加放大器可将传输距离增加到100米。
　　蓝牙技术带来了短距离无线通信技术的一场革命，将其与掌上电脑和其他移动计算技术相互融合，则可充分扩大移动计算设备的应用范围，通过无处不在的蓝牙接入点，可以将上述各种数字化的便携式设备连接到互联网上，从而以很低的成本，用移动终端随时随地实现无线接入互联网。
　　
　　6.73G通信技术
　　3G是3rd Generation的缩写，指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机（1G）和第二代GSM、TDMA等数字手机（2G），第三代手机是指将无线通信与互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。除了3G服务能够同时间传送声音（通话）以外，它还能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体业务，提供包括网页浏览、电子邮件、电话会议、电子商务等多种信息服务。
　　
　　6.8无线局域网接入
　　无线局域网（Wireless LAN），简称WLAN。是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。它不受电缆束缚，可移动，能解决因有线网布线困难等带来的问题，并且组网灵活，扩容方便，与多种网络标准兼容，应用广泛等优点。WLAN既可满足各类便携机的入网要求，也可实现计算机局域网远端接入、图文传真、电子邮件等多种功能。
　　
　　参考文献
　　[1]黄汉.网络技术与应用[M].武汉：武汉大学大学出版社，2006.
　　[2]谢希仁.计算机网络[M].北京：电子工业出版社，2006.

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