全球熱議:一起了解接入網(wǎng)
如今,無論是在家里使用的固定網(wǎng)絡(寬帶),還是家里戶外隨時能用的移動網(wǎng)絡(手機),都已經(jīng)和水、電、氣一樣,成為日常生活中不可或缺的一部分。
追劇、玩游戲、在線網(wǎng)購、遠程網(wǎng)課、視頻會議等等,在享受網(wǎng)絡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(wǎng)說起。
(資料圖)
什么是接入網(wǎng)
接入網(wǎng),簡單點來說就是從用戶終端(如手機、電腦、平板、網(wǎng)絡電視等)到運營商城域網(wǎng)之間的所有通信設備組成的網(wǎng)絡。
接入網(wǎng)的傳輸距離一般為幾百米到幾公里,因此經(jīng)常被形象地稱為“最后一公里”。
我們的手機、電腦等終端通過這“最后一公里”的服務即可接入運營商的城域骨干網(wǎng)絡,直到接入互聯(lián)網(wǎng)。
接入網(wǎng)的分類
接入網(wǎng)有很多種分類方法,目前應用最廣泛的是根據(jù)接入方式劃分為有線接入網(wǎng)和無線接入網(wǎng)。
有線接入網(wǎng)根據(jù)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(shù)字用戶線)技術(shù),過去那種使用電話線撥號上網(wǎng)就是這個技術(shù)。
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(shù),家里的有線電視使用的就是這個技術(shù)。
光纖接入,使用全光纖接入的 PON(Passive Optical Network,無源光網(wǎng)絡)技術(shù),是目前有線接入網(wǎng)的主流技術(shù),F(xiàn)TTH(Fiber to the Home,光纖到戶)讓大家享受到了超高網(wǎng)速帶來的便利性。
無線接入網(wǎng)根據(jù)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用戶或小范圍移動的用戶,主要技術(shù)包括藍牙、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)的用戶,主要技術(shù)是蜂窩移動技術(shù) 4G、5G 等。
下面就以最貼近大家生活的光纖接入 PON 網(wǎng)絡技術(shù)和無線接入 5G 移動技術(shù)為例,讓我們一起來了解下有線接入網(wǎng)和無線接入網(wǎng)究竟是個什么網(wǎng)。
PON 網(wǎng)絡技術(shù)
自從有了互聯(lián)網(wǎng)上網(wǎng)業(yè)務,人們追求網(wǎng)絡速度的努力就沒有停止過。
從早期的電話線撥號上網(wǎng),到如今的 FTTH 光纖入戶,技術(shù)在進步、網(wǎng)絡也在不停提速。
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用戶家里,為用戶帶來足夠大的帶寬用于滿足語音、高清視頻、大型游戲等各種網(wǎng)絡需求。
FTTH 的便捷得益于 PON 網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展,那么 PON 網(wǎng)絡具體什么樣呢?
每家每戶的光纖寬帶背后連接著的就是 PON 網(wǎng)絡,讓我們沿著光纖,追源溯流,一起來看一看 PON 網(wǎng)絡由哪些設備組成的吧。
PON 網(wǎng)絡向上通過城域網(wǎng)連接到各種服務提供商的網(wǎng)絡(如互聯(lián)網(wǎng)、IPTV、電話 / 視頻服務等),向下將用戶家里的電話、IPTV 電視機、電腦等終端連接起來并提供網(wǎng)絡服務。
從離用戶的遠近來劃分,PON 網(wǎng)絡主要由三部分組成。
ONU(Optical Network Unit,光網(wǎng)絡單元):離用戶最近,ONU 設備一般直接安裝部署到用戶家里,常見的有 SFU(Single family Unit,單家庭用戶單元)和 HGU(Home Gateway Unit,家庭網(wǎng)關單元)兩種類型。ONU 的一端通過光纖連接到分光器,另一端通過有線或無線方式連接家里的終端設備。
小知識
SFU(可理解為光貓)一般需配合 HGW(Home Gateway,家庭網(wǎng)關,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(wǎng)絡 ):通過光纖和分光器為 ONU 和 OLT 提供“傳輸通道”,分光器可以將一路光信號以一定的比例分成多路。
OLT(Optical Line Terminal,光線路終端):離用戶最遠,OLT 設備是 PON 的核心設備,一般安裝部署在運營商的機房中,用于將用戶數(shù)據(jù)進行匯總并上送到城域網(wǎng)傳輸。
上面說的都是 PON 網(wǎng)絡的組成,實際應用中對網(wǎng)速起決定作用的其實是 PON 網(wǎng)絡技術(shù)。在多年不斷演進的發(fā)展過程中,產(chǎn)生了 EPON、GPON、10G-EPON 和 XG (S)-PON 等技術(shù)。
這些技術(shù)間的關系和區(qū)別,有興趣的同學可點擊文末延伸閱讀中的內(nèi)容繼續(xù)了解。
5G 移動接入技術(shù)
在移動通信網(wǎng)絡中,無線接入網(wǎng)是離我們最近的一環(huán),連接著用戶和業(yè)務核心網(wǎng)。隨處可見的基站(鐵塔),就是無線接入網(wǎng)的標志。
我們通過手機撥打電話或上網(wǎng)時,基站會接入手機的信號,信號通過承載網(wǎng)傳送到核心網(wǎng),再由核心網(wǎng)對信號進行處理并傳遞到通話目的地城市或互聯(lián)網(wǎng)上的網(wǎng)絡應用。
無線接入網(wǎng)的核心就是基站,傳統(tǒng)的基站是由 BBU(Base Band Unit,基帶單元,主要負責基帶信號調(diào)制)、RRU(Remote Radio Unit,遠端射頻模塊,主要負責射頻處理)和天線(負責發(fā)射或者接收電磁波)共同組成的。雖然 2G ~4G 時代,無線接入網(wǎng)的結(jié)構(gòu)不斷在升級,但這三個模塊的功能分配基本沒有什么變化。
4G 時代,無線接入網(wǎng)為用戶提供了前所未有的使用體驗(如短視頻、遠程教育等),但隨著無人駕駛、物聯(lián)網(wǎng)、超高清視頻等 5G 業(yè)務需求的出現(xiàn),對無線接入網(wǎng)提出了更高頻譜、更大帶寬、更低時延的要求。
5G 時代,無線接入網(wǎng)需要一場從架構(gòu)到技術(shù)的全新變革。相比 4G 時代,5G 無線接入網(wǎng)進行了兩大顛覆性的升級:
基帶單元(BBU)重構(gòu)為 CU 和 DU
為應對 5G 網(wǎng)絡切片下的多應用場景,BBU 功能被重構(gòu)為 CU 和 DU。CU(Centralized Unit)是中央單元,負責處理高層協(xié)議和非實時服務,在接入網(wǎng)內(nèi)部可以控制和協(xié)調(diào)多個小區(qū);DU(Distributed Unit)是分布式接入點,負責處理物理層協(xié)議和實時服務。
同時 RRU 和天線的功能合并在 AAU 中。
這樣將功能拆分的做法一方面降低了網(wǎng)絡傳輸?shù)呢摀硪环矫嬉彩沟镁W(wǎng)絡部署更加靈活。
朝著虛擬化的方向發(fā)展
2G~4G 時代,1 個 BBU 可以完成多個天線范圍的通信處理,而 5G 采用更高頻段進行通訊,覆蓋同樣大小的區(qū)域需要更多基站,單純靠增加 CU 和 DU 數(shù)量來解決問題不太實際。
5G 無線接入網(wǎng)借助虛擬化技術(shù)解決這個問題。虛擬化技術(shù)實現(xiàn)了在相同的物理服務器上運行多個不同操作系統(tǒng)的能力,對接入網(wǎng)來說,原本 CU 是專用的硬件設備比較昂貴,虛擬化后在虛擬機上運行具有 CU 功能的軟件即可以實現(xiàn)原 CU 的功能。
5G 無線接入網(wǎng)可以通過虛擬化技術(shù)聚合大量底層資源,這些資源將根據(jù)業(yè)務需求、用戶分布等實際情況進行動態(tài)實時分配。
未來不僅僅是無線接入網(wǎng)朝著虛擬化的方向演進,整個 5G 移動網(wǎng)都將虛擬出多個虛擬網(wǎng)絡,實現(xiàn)資源的共享與隔離,讓端到端的網(wǎng)絡切片走進現(xiàn)實,為運營商提供更低成本的解決方案。
接入網(wǎng)未來發(fā)展趨勢
綜上,不論是有線接入或是無線接入,都在隨著用戶更大帶寬的需求而不斷的向前發(fā)展。
實際上,網(wǎng)絡未來也會基于業(yè)務為用戶提供服務,而不是基于接入方式,用戶將不關心是無線接入還是有線接入,作為提供業(yè)務的核心網(wǎng)也將逐步云化和統(tǒng)一,業(yè)務融合將會加速網(wǎng)絡的融合,現(xiàn)有的固定接入、移動承載、政企接入等多個獨立接入網(wǎng),將會成為網(wǎng)絡融合的重點。
作為用戶接入最后一公里的光接入網(wǎng)(PON 網(wǎng)絡),也在 5G 時代的固移融合中扮演著重要的角色?;诮y(tǒng)一的 ODN 網(wǎng)絡,根據(jù)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(shù),不僅可以提供固定寬帶接入,也可以實現(xiàn) 5G 基站的前傳業(yè)務。統(tǒng)一的光接入網(wǎng)可以采用統(tǒng)一建設和統(tǒng)一管理,大大節(jié)省了網(wǎng)絡的投資費用、提高了網(wǎng)絡的利用率。
5G 時代,基于無處不在的 ODN 光纖資源,并結(jié)合不斷演進發(fā)展的 PON 技術(shù)和 SDN&NFV 技術(shù),實現(xiàn)有線、無線業(yè)務的綜合接入,資源共享的同時也能簡化業(yè)務部署和運維,將會為用戶帶來更好的網(wǎng)絡服務。
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