城域网宽带接入技术—HomePNA接入

zjol

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公司发起并成立于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。
     
      

     
      
     
     　　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，设计支持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。
     

     
     
     　　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公司、大公司的办事处、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，用户通过更换支持更高标准版本的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