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[城域网技术] 城域网宽带接入技术—HomePNA接入 [复制链接]

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发表于 2004-11-25 12:33:00 |显示全部楼层
摘 要:随着计算机网络的普及,宽带城域网接入正成为业界广泛关注的热点技术。继讨论了EOS和以太网接入[1]之后,本文详细讨论了又一种新的类似于以太网技术的HomePNA接入技术,其技术特点、帧格式构成、实现方式和具体应用。
     关键词: HomePNA 帧格式 应用  
     
       HomePNA(Home Phone line Networking Al-liance)是国际上一些计算机和半导体器件制造企业发起并成立于1998年的标准组织,其目的是利用现有电话线路,以类似于以太网的技术提供一种低成本高宽带网络的解决方案。HomePNA利用现有电话线传输数据信号,采用以太网CSMA /CD协议、频分复用技术实现上网、打电话互不干扰;HomeP-NA1.0版标准的上下行速率均为1Mbps,最大传输距离为300米。
       HomePNA技术采用2芯的电话线,通过频率分离声音和数据,频率分配如下:话音20~3.4K Hz,HomePNA:5.5MHz~9.5MHz。
       图1所示为HomePNA1.0采用的帧格式,图2
       为HomePNA2.0的帧格式。
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       图2中,前导字段长度为64字符(16字节,Byte),用以载波检测、碰撞检测、均衡、同步恢复和增益调整。帧控制字段长度为16字符(4字节),具体包括:帧类型、扰码初始化位字段、优先级字段、净荷编码以及报头CRC字段。图中的目的地址、源地址、类型数据和FCS等字段与IEEE 802.3定义的以太网帧格式一样,保持不变。CRC字段采用16位的校验和,对帧中的目的地址到FCS字段进行校验,编码多项式为:G(x)=x16+x12+x5+1。PAD为  填充字节、长度可变。EOF字段为帧结束定界符号(0xfc),长度为1字节(8位)。
       为防止可能发生的由调幅检测带来的可闻噪声,HomePNA的信号为750mVp-p,频谱密度为74 dBm/Hz,设计支撑40dB插入损耗,接收端信号仅为10mV。HomePNA1.0采用脉冲位置调制(Pul se Position Modulation,PPM)方式,数据传输速率为1Mbps。HomePNA2.0采用正交幅度调制(Frequency Diverse Quadrature Amplitude Modu-lation,FDQAM)方式,数据传输速率最高可达32Mbps,而且可根据线路情况自适应调整传输速率。 
     
       HomePNA类似于以太网,但是对于电缆类型、拓扑结构和端接无特殊要求,此外HomePNA类似于10Base-2,可以共享介质,无需交换机或集线器。普通电话线与5类线有很大区别,普通电话线常产生各种干扰,如正常的电话/传真信号干扰、电话的振铃电平脉冲信号干扰、电话的挂断电平脉冲信号干扰以及电话答录机的电源杂讯干扰等,HomeP-NA采取了适当的措施,能排除这些信号的干扰。
       与其他采用铜线接入的技术相比,HomePNA接入技术具有以下特点:
       ·速度快:接入速率上下行都达到1Mbps或10Mpbs。
       ·收费低:用户使用网络服务不必支付额外的电话费。
       ·免拨号:24小时Internet服务,随时在线,免除断线重拨的烦恼。
       ·施工简单:无需重新布线,无需改变现有电话网络,只需在原有的电话线路两端加装简单的端设备,不破坏装修,不影响电话的使用。
       ·共享上网:有的家庭有多台PC机或便携机,使用HomePNA适配器可以实现家庭网络共享。
     图3所示为HomePNA实现方案。
     

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       如图3所示,在用户端,用户用F-EngineA2002/3 HomePNA适配器安装在计算机上的PCI插槽上,其上的RJ-11或RJ-45接口用电话线或以太网UTP线与位于楼道的F-Engine A2001/AM2004 HomePNA接入设备相连接,另外一个RJ-11接口连接电话机或另外一台计算机,如连接计算机,最多可连接25台计算机。这样通过F-En-gine A2002/3 HomePNA适配器可以组成一个小型的局域网,而无需任何其它设备如HUB、交换机等,这种方式特别适合需要高速上网的小型企业、大企业的办事处、写字楼等。最后在每台计算机上安装所附的驱动程序,用户即可享受速率高达1Mbps的上网服务。A2002/3 HomePNA适配器可在多种平台上使用,如Windows9X、NT以及Windows2000等。
     
       为了充分利用小区内的每栋大楼的电话线网络,并且不移动大楼内任何电话线和设备,A2001/AM2004可放在大楼的电话分线盒旁边。在整个小区中,有若干栋楼,每栋楼的层数和用户数不等,可在每栋楼的电话分线盒旁边放一个或多个A2001/AM2004(具体根据用户数情况而定)。在大楼楼道上电话分线盒旁安装F-Engine A2001/AM2004HomePNA接入设备,汇聚大楼内各HomePNA接入用户,A2001/AM2004上行方向有两种方式,一种是通过以太网双绞线与汇聚层的F-Engine R4000系列路由器(R4001、R4101、R4202)连接;另外一种方式是通过以太网双绞线与F-Engine S2000系列交换机连接,S2000系列交换机再用以太网接口与汇聚层的F-Engine R4000系列路由器(R4001、R4101、R4202)连接。由于F-Engine R4000系列路由器转发速率高,前一种方式中速率用户的接入速率很高,而且可预留将来的带宽,用户通过更换支撑更高标准版本的HomePNA适配器可以实现10Mbps及以上速率的接入,因此该方案的升级性能十分好。而第二种接入方案中,由于S2000系列交换机可以提供多种接口(可分别提供8、16、24、32个接口),而且带有VLAN功能,可以对用户的带宽进行分配管理,F-Engine R4000系列路由器可提供8个或12个10/100Mbps下行以太网接口,因此该方案的接入密度比较大,用这种方案可接入很多的用户,因此该方案特别适合人口密集的大楼、那些已经布有电话线的、布线改造工程巨大的商业中心。
     以上接入方案先后在青海西宁、广西柳州、山西阳泉、天津、浙江嘉兴、湖北宜昌和孝感、山东、南京等地开通运行。
     
     
       参考文献
     
     1 邓里文,余少华,张人杰,李加华.城域网宽带接入的一种构想和实现.数据通信,No.1,2001年12月

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