揭開接入網的神秘面紗

如今,無論是在家裡使用的固定網路(寬頻),還是家裡戶外隨時能用的行動網路(手機),都已經和水、電、氣一樣,成為日常生活中不可或缺的一部分。

揭開接入網的神秘面紗

追劇、玩遊戲、線上網購、遠端網課、影片會議等等,在享受網路帶來的各種生活便利的同時,有沒有想過,我們是如何隨時隨地得到這些服務的呢?

這一切,都要從離我們最近又可接觸到的接入網說起。

什麼是接入網

接入網,簡單點來說就是從使用者終端(如手機、電腦、平板、網路電視等)到運營商都會網路之間的所有通訊裝置組成的網路。

揭開接入網的神秘面紗

接入網的傳輸距離一般為幾百米到幾公里,因此經常被形象地稱為“

最後一公里

”。

我們的手機、電腦等終端透過這“

最後一公里

”的服務即可接入運營商的城域骨幹網路,直到接入網際網路。

接入網的分類

接入網有很多種分類方法,目前應用最廣泛的是根據接入方式劃分為有線接入網和無線接入網。

有線接入網

根據使用的線纜不同,主要分為3類:

銅纜接入,使用xDSL

(x Digital Subscriber Line,x數字使用者線)

技術,過去那種使用電話線撥號上網就是這個技術。

光纖同軸混合接入,是一種靈活的混合使用光纖和同軸電纜的技術,家裡的有線電視使用的就是這個技術。

光纖接入,使用全光纖接入的PON

(Passive Optical Network,無源光網路)

技術,是目前有線接入網的主流技術,FTTH

(Fiber to the Home,光纖到戶)

讓大家享受到了超高網速帶來的便利性。

無線接入網

根據接入終端的移動性,主要分為2類:

固定無線接入,服務的是固定位置的使用者或小範圍移動的使用者,主要技術包括藍芽、Wi-Fi、WiMAX等。

移動無線接入,服務的是大量使用移動終端(如手機)的使用者,主要技術是蜂窩移動技術4G、5G等。

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下面就以最貼近大家生活的光纖接入PON網路技術和無線接入5G移動技術為例,讓我們一起來了解下有線接入網和無線接入網究竟是個什麼網。

PON網路技術

自從有了網際網路上網業務,人們追求網路速度的努力就沒有停止過。

從早期的電話線撥號上網,到如今的FTTH光纖入戶,技術在進步、網路也在不停提速。

FTTH,也就是常說的光纖到戶,顧名思義就是指將光纖直接安裝到使用者家裡,為使用者帶來足夠大的頻寬用於滿足語音、高畫質影片、大型遊戲等各種網路需求。

FTTH的便捷得益於PON網路技術的發展,那麼PON網路具體什麼樣呢?

每家每戶的光纖寬頻背後連線著的就是PON網路,讓我們沿著光纖,追源溯流,一起來看一看PON網路由哪些裝置組成的吧。

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PON網路向上透過都會網路連線到各種服務提供商的網路(如網際網路、IPTV、電話/影片服務等),向下將使用者家裡的電話、IPTV電視機、電腦等終端連線起來並提供網路服務。

從離使用者的遠近來劃分,PON網路主要由三部分組成。

ONU

(Optical Network Unit,光網路單元)

:離使用者最近,ONU裝置一般直接安裝部署到使用者家裡,常見的有SFU

(Single family Unit,單家庭使用者單元)

和HGU

(Home Gateway Unit,家庭閘道器單元)

兩種型別。ONU的一端透過光纖連線到分光器,另一端透過有線或無線方式連線家裡的終端裝置。

小知識

SFU(可理解為光貓)一般需配合HGW

(Home Gateway,家庭閘道器,可理解為家用路由器)

使用。HGU功能更為強大,集成了光貓和路由器的功能。

ODN

(Optical Distribution Network,光分配網路 )

:透過光纖和分光器為ONU和OLT提供“傳輸通道”,分光器可以將一路光訊號以一定的比例分成多路。

OLT

(Optical Line Terminal,光線路終端)

:離使用者最遠,OLT裝置是PON的核心裝置,一般安裝部署在運營商的機房中,用於將使用者資料進行彙總並上送到都會網路傳輸。

上面說的都是PON網路的組成,實際應用中對網速起決定作用的其實是PON網路技術。在多年不斷演進的發展過程中,產生了EPON、GPON、10G-EPON和XG(S)-PON等技術。

這些技術間的關係和區別,有興趣的同學可點選文末

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5G移動接入技術

在行動通訊網路中,無線接入網是離我們最近的一環,連線著使用者和業務核心網。隨處可見的基站(鐵塔),就是無線接入網的標誌。

我們透過手機撥打電話或上網時,基站會接入手機的訊號,訊號透過承載網傳送到核心網,再由核心網對訊號進行處理並傳遞到通話目的地城市或網際網路上的網路應用。

無線接入網的核心就是基站,傳統的基站是由BBU

(Base Band Unit,基帶單元,主要負責基帶訊號調製)

、RRU

(Remote Radio Unit,遠端射頻模組,主要負責射頻處理)

和天線(負責發射或者接收電磁波)共同組成的。雖然2G ~4G 時代,無線接入網的結構不斷在升級,但這三個模組的功能分配基本沒有什麼變化。

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4G時代,無線接入網為使用者提供了前所未有的使用體驗(如短影片、遠端教育等),但隨著無人駕駛、物聯網、超高畫質影片等5G業務需求的出現,對無線接入網提出了更高頻譜、更大頻寬、更低時延的要求。

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5G時代,無線接入網需要一場從架構到技術的全新變革。相比4G時代,5G無線接入網進行了兩大顛覆性的升級:

基帶單元(BBU)重構為CU和DU為應對5G網路切片下的多應用場景,BBU功能被重構為CU和DU。CU

(Centralized Unit)

是中央單元,負責處理高層協議和非實時服務,在接入網內部可以控制和協調多個小區;DU

(Distributed Unit)

是分散式接入點,負責處理物理層協議和實時服務。同時RRU和天線的功能合併在AAU中。這樣將功能拆分的做法一方面降低了網路傳輸的負擔,另一方面也使得網路部署更加靈活。

朝著虛擬化的方向發展2G~4G時代,1個BBU可以完成多個天線範圍的通訊處理,而5G採用更高頻段進行通訊,覆蓋同樣大小的區域需要更多基站,單純靠增加CU和DU數量來解決問題不太實際。

5G無線接入網藉助虛擬化技術解決這個問題。虛擬化技術實現了在相同的物理伺服器上執行多個不同作業系統的能力,對接入網來說,原本CU是專用的硬體裝置比較昂貴,虛擬化後在虛擬機器上執行具有CU功能的軟體即可以實現原CU的功能。

5G無線接入網可以透過虛擬化技術聚合大量底層資源,這些資源將根據業務需求、使用者分佈等實際情況進行動態實時分配。

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未來不僅僅是無線接入網朝著虛擬化的方向演進,整個5G移動網都將虛擬出多個虛擬網路,實現資源的共享與隔離,讓端到端的網路切片走進現實,為運營商提供更低成本的解決方案。

接入網未來發展趨勢

綜上,不論是有線接入或是無線接入,都在隨著使用者更大頻寬的需求而不斷的向前發展。

實際上,網路未來也會基於業務為使用者提供服務,而不是基於接入方式,使用者將不關心是無線接入還是有線接入,作為提供業務的核心網也將逐步雲化和統一,業務融合將會加速網路的融合,現有的固定接入、移動承載、政企接入等多個獨立接入網,將會成為網路融合的重點。

作為使用者接入最後一公里的光接入網(PON網路),也在5G時代的固移融合中扮演著重要的角色。基於統一的ODN網路,根據不同的應用場景(有線、無線)靈活選擇應用WDM-PON、10GPON、Combo PON等技術,不僅可以提供固定寬頻接入,也可以實現5G基站的前傳業務。統一的光接入網可以採用統一建設和統一管理,大大節省了網路的投資費用、提高了網路的利用率。

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5G時代,基於無處不在的ODN光纖資源,並結合不斷演進發展的PON技術和SDN&NFV技術,實現有線、無線業務的綜合接入,資源共享的同時也能簡化業務部署和運維,將會為使用者帶來更好的網路服務。

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