写给小白的接入网科普

Posted 2021-06-19 鲜枣课堂

什么是接入网

接入网，简单点来说，就是从用户终端（如手机、电脑、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、电脑等终端，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。

接入网的分类

接入网有很多种分类方法。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、Wi-Fi、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PON技术和5G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什么东东。

PON网络技术

自从有了互联网上网业务，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（Fiber To The Home）。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、大型游戏等各种网络需求。

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、IPTV、电话/视频服务等），向下将用户家里的电话、IPTV电视机、电脑等终端连接起来，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SFU（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

SFU（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EPON、GPON、10G-EPON和XG(S)-PON等技术。

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或互联网上的网络应用。

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、远程教育等）。但随着无人驾驶、物联网、超高清视频等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WDM-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。