Eine kurze Geschichte der Breitband-Internettechnologie

Im heutigen digitalen Zeitalter ist Breitband für jeden von uns und jede Familie zu einer Notwendigkeit geworden. Ohne sie wären wir unruhig und unruhig.

Kennen Sie also die technischen Prinzipien hinter Breitband? Welche Veränderungen hat unsere Breitbandtechnologie von der frühesten 56k-„Cat“-Einwahl bis hin zu den aktuellen Gigabit-Städten und Gigabit-Heimen erlebt? Im heutigen Artikel erfahren wir mehr darüber – „Die Geschichte des Breitbands“.

█ xDSL und ISDN

Haben Sie die Schnittstelle unten gesehen? Ich glaube, dass viele Freunde, die in den 70er und 80er Jahren geboren wurden, es gesehen haben müssen und damit sehr vertraut sind. Richtig, das ist die Schnittstelle für „Einwahl“, als wir zum ersten Mal mit dem Internet in Kontakt kamen. Das war vor mehr als 20 Jahren, als Xiao Zaojun noch am College war. Um auf das Internet zuzugreifen, muss ich eine Modemkarte (Modem, allgemein bekannt als „Katze“) kaufen und sie an den Computer anschließen. Anschließend stecken Sie den einzigen Telefonanschluss im Wohnheim in die „Katze“. Erst nachdem die Einstellungen abgeschlossen sind, können Sie mit dem Wählen beginnen.

Modem

Nach einem „herzzerreißenden“ Knarrgeräusch zeigte es an, dass die Einwahl erfolgreich war, also mit dem Internet verbunden war. Wie schnell ist das DFÜ-Internet? 5 KB/s... (Es wird behauptet, dass es sich um eine 56K-Einwahl handelt, aber die tatsächliche Rate beträgt 45 Kbit/s. Bei tatsächlicher Verwendung beträgt sie oft 1~2 KB/s...) Ja, Sie haben es richtig gelesen, es ist so langsam. Zu Beginn war unser gesamtes Wohnheim auf dieses „Rinnsal“ angewiesen, um uns für die Auswahl von Kursen mit dem Schulsystem zu verbinden. Bitte spüren Sie selbst, wie Sie sich damals gefühlt haben ... Bei dieser primitiven Methode kann das Telefon nach der Einwahl ins Internet nicht verbunden werden und befindet sich im „Besetzt“-Zustand. Außerdem ist der DFÜ-Internetzugang ebenso wie ein Telefongespräch sehr teuer und wird pro Minute abgerechnet (ca. 30 Cent pro Minute). Die Geschwindigkeit ist von Natur aus langsam, aber wenn Sie zusehen, wie das Geld wegfließt, kann Sie das in den Tod treiben. Wenn Sie das Gefühl haben, dass die Internetgeschwindigkeit im Wohnheim langsam ist, können Sie auch ins Internetcafé gehen. Die ersten Internetcafés verfügten auch über einen DFÜ-Internetzugang. Später begannen einige Internetcafés mit der Modernisierung. An der Tür dieser Internetcafés stehen oft ein paar große Worte: „ISDN-Standleitung, Highspeed-Surfen“.

Internetcafés in den 2000er Jahren

ISDN ist Integrated Services Digital Network. Dabei handelt es sich immer noch um eine Technologie, die auf der Grundlage des bestehenden Telefonnetzes (PSTN, Public Switched Telephone Network) entwickelt wurde und die Übertragung mehrerer Signale wie Sprache, Daten und Video auf derselben Leitung realisieren kann. Die Kosten für ISDN sind relativ hoch und die Netzwerkgeschwindigkeit ist nicht viel schneller. Damals stellte China Telecom einen Schmalband-ISDN-Standard mit einer Rate von nur 128 Kbit/s bereit, der etwas mehr als doppelt so schnell war wie die Einwahl. Nach ein paar Jahren änderten sich die Dinge endlich. Der Telekommunikationsmeister brachte ein Gerät an die Tür und sagte, solange dieses Gerät genutzt werde, werde die Internetgeschwindigkeit „explodieren“.

Das ist das Gerät

Nachdem ich mich umgehört habe, habe ich herausgefunden, dass dieses Gerät ADSL-Modem heißt. Schließen Sie das Telefonkabel an das ADSL-Modem an und verwenden Sie dann das Netzwerkkabel, um das ADSL-Modem und den Computer zu verbinden, um sich ins Internet einzuwählen. Nach der Einführung von ADSL wurde die Netzwerkgeschwindigkeit tatsächlich erheblich verbessert, von 56 Kbit/s auf 1 Mbit/s. Später wurden es wieder 2 Mbit/s. Diese Geschwindigkeitssteigerung hat zu einer enormen Verbesserung des Erlebnisses geführt – der Zugriff auf Webseiten usw. ist sehr reibungslos. Das Chatten auf QQ ist schneller. Auch das Herunterladen von Software, Filmen und Fernsehserien ist möglich geworden (bisher waren 56K einfach undenkbar). Als Student mit Schwerpunkt Kommunikationstechnik wusste Xiao Zaojun damals nicht, dass der vollständige Name von ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line ist, eine Art DSL-Technologie. Die DSL-Technologie wurde 1989 vom Bell Communications Research Institute in den USA erfunden. Als die ADSL-Technologie zum ersten Mal auftauchte, war ich sehr neugierig: Es war immer noch eine Telefonleitung, aber kein Twisted-Pair-Netzwerkkabel. Wie kam es, dass die Geschwindigkeit plötzlich anstieg?

Telefonleitungen sind normalerweise 2-adrig und verwenden eine RJ11-Schnittstelle.

Netzwerkkabel (Twisted Pairs) sind 8-adrig (4 Paare) und verwenden eine RJ45-Schnittstelle.

Es stellte sich heraus, dass in den frühen Tagen (56K) Wir haben nur Kupfer verwendet. Der Niederfrequenzteil der Leitung (der Teil unter 4 kHz) schöpft sein volles Potenzial nicht vollständig aus. Die ADSL-Technologie nutzt Frequenzmultiplex, um gewöhnliche Telefonleitungen in drei relativ unabhängige Kanäle aufzuteilen: Telefon, Uplink und Downlink, was nicht nur Störungen vermeidet, sondern auch die Geschwindigkeit erhöht. Hinweis: Insbesondere verwendet ADSL die DMT-Technologie (Discrete Multi-Tone), um das ursprüngliche Frequenzband der Telefonleitung von 4 kHz bis 1,1 MHz in 256 Unterbänder mit einer Bandbreite von 4,3125 kHz zu unterteilen. Darunter werden weiterhin Frequenzbänder unter 4 kHz für die Übertragung von POTS (traditionelle Telefondienste) verwendet, Frequenzbänder von 20 kHz bis 138 kHz für die Übertragung von Uplink-Signalen und Frequenzbänder von 138 kHz bis 1,1 MHz für die Übertragung von Downlink-Signalen. Im Vergleich zum Originalverfahren hat ADSL nicht nur eine deutlich höhere Geschwindigkeit, sondern auch einen deutlich günstigeren Preis. Beim Surfen im Internet ist kein „Wettlauf gegen die Zeit“ mehr nötig. Darüber hinaus stehen Surfen im Internet und Telefonieren nicht mehr im Widerspruch und können gleichzeitig erledigt werden. Später wurden ADSL2 und ADSL2+ basierend auf ADSL aktualisiert, und die Geschwindigkeit konnte zeitweise 20 Mbit/s erreichen. Später wurden eine Reihe von Technologien wie VDSL und VDSL2 eingeführt. Diese Technologien werden oft zusammenfassend als xDSL-Technologien bezeichnet. Bislang nutzen einige Orte im Ausland noch die xDSL-Technologie. Basierend auf G.Fast, das aus VDSL2 entwickelt wurde, kann die maximale theoretische Geschwindigkeit 1 Gbit/s erreichen. Wir haben bereits erwähnt, dass einige Internetcafés in China ISDN-Technologie verwenden. Tatsächlich ist der Lebenszyklus dieser ISDN-Technologie relativ kurz, bevor sie entwickelt wurde. Zu dieser Zeit rüsteten einige Internetcafés auf ADSL um und einige wechselten zu anderen Standleitungen wie DDN (Digital Data Network, Digital Data Network) usw., aber das ist eine Geschichte später. Neben ADSL sind auch Radio- und Fernsehbreitband (Kabelzugang) und andere Internetzugangsmethoden um uns herum vorhanden. Radio- und Fernseh-Breitband, ich glaube, jeder, der es genutzt hat, wird beeindruckt sein. Tatsächlich handelt es sich dabei um eine Möglichkeit, Breitbandzugang über das Koaxialkabel des Kabelfernsehens (CATV) bereitzustellen.

Breitband-Set-Top-Box für Radio und Fernsehen, Koaxialkabeleingang, Netzwerkkabelausgang

Koaxialkabel

█ EPON und GPON

ADSL haben das Netzwerkerlebnis erheblich verbessert. Während wir in diese Verbesserung vertieft waren, kam uns eine neue und noch beeindruckendere Technologie in den Sinn. Bei dieser Technologie handelt es sich natürlich um Glasfaser-Breitband. ADSL und ISDN basieren beide auf Metallkabeln und Kupfermedien. In den 1960er Jahren veröffentlichte der britisch-chinesische Wissenschaftler Kao Kun einen Artikel, in dem er die theoretischen Grundlagen für die Verwendung optischer Fasern (optische Fasern) für die Datenkommunikation vorschlug. Nicht lange danach brachte das amerikanische Unternehmen Corning tatsächlich die weltweit erste optische Faser mit einer Dämpfung auf den Markt, die den Anforderungen entsprach, und diese magische Erfindung wurde der Welt vorgestellt.

Gao Kun

In den 1970er und 1980er Jahren entwickelte sich die Glasfasertechnologie rasant. Neben der Verwendung von Glasfasern für Backbone-Netzwerke haben Kommunikationshersteller auch mit der Erforschung der Verwendung von Glasfasern für Zugangsnetzwerke als Ersatz für Kupferkabel begonnen. So entstand die Idee eines Glasfaser-Zugangsnetzwerks. Das Glasfaser-Zugangsnetzwerk ist eine typische P2MP-Architektur (Point-to-Multipoint). Tatsächlich handelt es sich, um es ganz klar auszudrücken, um eine Baumstruktur, die das Licht kontinuierlich aufteilt, um optische Verbindungen für eine große Anzahl von Benutzern herzustellen. Die frühe optische Kommunikationstechnologie war relativ schwach (PDH/SDH-Stadium) und das Glasfaserübertragungssignal wies eine große Dämpfung auf. Daher werden alle aktiven optischen Netzwerke (Active Optical Network, AON) entwickelt, die die Einbringung externer Energie (Stromversorgung) zur Verstärkung (Weiterleitung) des Lichts erfordern. Die Ausrüstung ist komplexer und die Kosten sind höher. Später, als die Technologie allmählich ausgereift war, konnte sich Licht weiter ausbreiten und es begann das Aufkommen von Passive Optical Network (PON). Passives optisches Netzwerk, unterteilt in OLT, ODN, ONT / ONU. OLT (Optical Line Terminal) ist die büroseitige Ausrüstung und ONT/ONU (Optical Network Unit/Terminal) ist die benutzerseitige Ausrüstung (z. B. ein optisches Modem). ODN ist Optical Distribution Network, das als Stamm von PON verstanden werden kann. Die Passivität von PON bezieht sich hauptsächlich auf diesen Teil der Passivität, wodurch die Bau- und Wartungskosten erheblich gesenkt werden. In der frühen Phase von PON (Ende der 1980er Jahre) führten die Hersteller grundsätzlich die Schmalband-PON-Technologie ein. Die Geschwindigkeit dieser Technologie ist sehr niedrig und beträgt nicht mehr als 2 Mbit/s. Da die Hersteller außerdem eigenständig arbeiten, konnten keine einheitlichen Spezifikationen und Standards erstellt werden. Im Jahr 1995 initiierten sieben Netzbetreiber, darunter BELLSOUTH, BT und France Telecom, gemeinsam die Gründung der Full Service Access Network Alliance (FSAN), in der Hoffnung, einen einheitlichen Standard für die Ausrüstung optischer Zugangsnetze vorzuschlagen. Kurz darauf, im Jahr 1997, führte ITU-T (Telecommunications Standards Bureau der International Telecommunications Union) auf der Grundlage der Empfehlungen von FSAN das APON-Technologiesystem ein, bei dem es sich um den G.983.1-Standard handelt. APON ist ATM PON. Bei ATM handelt es sich nicht um einen Geldautomaten, sondern um die Abkürzung für Asynchronous Transfer Mode. Der Kern von ATM ist ein Übertragungsprotokoll. Die ältere Generation von Kommunikatoren muss mit ATM vertraut sein. Es war einst ein Konkurrent des IP-Protokolls und erfreute sich einst großer Beliebtheit. Im Jahr 2001 haben FSAN und ITU-T die APON-Spezifikation aktualisiert und überarbeitet und den Namen in BPON (Broadband PON, passives optisches Breitbandnetzwerk) geändert. Der Grund für die Namensänderung lag vor allem darin, dass APON nicht als reine Anbieterin von Geldautomatendiensten missverstanden werden sollte. Um den Ratenstandard von PON weiter zu verbessern, startete FSAN im Jahr 2002 ein neues Werk zur Standardisierung von PON-Netzwerken über 1 Gbit/s. Im März 2003 veröffentlichte ITU-T auf der Grundlage der FSAN-Empfehlungen den G.984-Standard, der GPON (Gigabit-fähiges PON, Gigabit Passive Optical Network) ist. Während FSAN und ITU-T auf Hochtouren arbeiteten, war eine andere Standardisierungsorganisation nicht untätig und begann, an der PON-Technologie zu basteln. Es ist das ebenso berühmte IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). IEEE ist der Entwickler und Unterstützer von Ethernet-Standards. Nachdem IEEE 1998 den Gigabit-Ethernet-Standard veröffentlicht hatte, dachte man darüber nach, einen auf Ethernet basierenden PON-Standard zu entwickeln. Im Jahr 2000 gründete IEEE die EFM-Arbeitsgruppe und startete offiziell die entsprechende Standardisierungsarbeit. Interessant ist der vollständige Name der EFM-Arbeitsgruppe: Ethernet for the First Mile. Sie gehört zur IEEE 802.3-Gruppe, die Ethernet-Standards entwickelt. Im April 2004 wurde die EFM-Arbeitsgruppe fertiggestellt und offiziell der IEEE 802.3ah-Standard eingeführt, der EPON (Ethernet PON, PON basierend auf Ethernet Ethernet) ist. Später, im Laufe der Zeit, verlor ATM im Wettbewerb mit IP allmählich an Boden. Auch APON (BPON) wurde von den Betreibern aus Kosten-, Effizienz- und anderen Gründen aufgegeben und hat sich von der Bühne der Geschichte zurückgezogen. Daher werde ich nicht viel über APON (BPON) vorstellen und Sie müssen nicht allzu viel darüber wissen. Wie auch immer, jeder erinnert sich daran, dass die Mainstream-Industrie zu dieser Zeit EPON und GPON war. Dabei handelt es sich um unterschiedliche technische Systeme, die von verschiedenen Standardisierungsorganisationen eingeführt wurden. Zwischen beiden besteht keine Aufwertungs-, Weiterentwicklungs- oder Substitutionsbeziehung und sie können als parallele Entwicklungen betrachtet werden. Über die spezifischen technischen Unterschiede zwischen den beiden gibt es online viele Informationen. Sie können diese separat studieren. Kurz gesagt, EPON und GPON haben jeweils ihre eigenen Vor- und Nachteile. Um es einfach auszudrücken: GPON verfügt über eine größere Bandbreite, kann mehr Benutzer transportieren und ist effizienter, aber es ist auch komplexer zu implementieren, sodass die Kosten höher sind. Den inländischen Marktanteilen nach zu urteilen, wurde EPON damals von China Telecom weitgehend übernommen, während GPON bei China Unicom und China Mobile beliebter war. Im Ausland verwenden die meisten Länder und Regionen GPON, mit Ausnahme von Japan und einigen Ländern, die EPON verwenden. Wenn Sie irgendwelche Eindrücke haben, begannen um 2010 Telekommunikationstechniker, Geräte zu ersetzen, und nutzten keine Telefonleitungen mehr, um auf das Internet zuzugreifen. Stattdessen handelt es sich um ein Netzwerkkabel, das an die Schwachstrombox angeschlossen wird. Der innere Kern von Netzwerkkabeln ist oft getrennt. Es gibt 8 Adern, von denen 2 an den RJ11-Anschluss angeschlossen sind, um eine Verbindung zum Telefon herzustellen; die anderen 6 Adern sind an den Computer angeschlossen, um auf das Internet zuzugreifen. Zu dieser Zeit tauchten nach und nach WLAN-Router auf, und Netzwerkkabel konnten an die WLAN-Router angeschlossen werden, sodass mehr Desktop-Computer und Laptops auf das Internet zugreifen konnten. Nach dem Aufkommen von Smartphones um 2008 können Mobiltelefone auch über WLAN auf das Internet zugreifen. Unser Internetzugang hat einen weiteren Sprung nach vorne gemacht. Mit dem Aufkommen von 3G/4G begann damals offiziell das florierende Zeitalter des mobilen Internets. Das Netzwerkkabel, das an die gerade erwähnte Schwachstrombox angeschlossen ist, gehört grundsätzlich zur FTTB- (Fiber to the Building) oder FTTC- (Fiber to the Curb) Technologie. Am Beispiel von FTTB wird die Glasfaser des Betreibers mit der ONU im Schwachstromraum des Gebäudes verbunden, dann in LAN umgewandelt und mit dem Zuhause des Benutzers verbunden. In dieser Zeit gab es noch ein weiteres Merkmal der Ära: Nach der dritten Runde der Umstrukturierung inländischer Telekommunikationsbetreiber im Jahr 2008 erwarb China Mobile China Tietong und begann auf der Grundlage von Tietongs Gründung energisch in den Heim-Breitbandmarkt einzusteigen. Später schloss sich auch China Unicom dem Kampf an. Dies führte direkt zu einem harten Wettbewerb auf dem Heim-Breitbandmarkt und die Breitbandkosten begannen deutlich zu sinken. In ein paar Jahren begann sich FTTB zu FTTH zu entwickeln. Nicht mehr das Netzwerkkabel gelangt ins Haus, sondern die Glasfaser. Wir haben das optische Modem. Die Glasfaser wird an das optische Modem angeschlossen (ONT). Das Netzwerk ist exklusiv, die Geschwindigkeit wird schneller und stabiler.

█ 10G PON und 10G EPON

EPON und GPON sind beide PON auf 1-Gbit/s-Niveau. Beachten Sie, dass diese 1 Gbit/s nicht die Rate auf Benutzerseite ist. EPON und GPON können Benutzern nur eine Rate von 100 Mbit/s bereitstellen. Mit der Entwicklung der Zeit kann dieser Tarif offensichtlich nicht den Bedürfnissen von Privat- und Unternehmensanwendern gerecht werden. Infolgedessen begann sich PON auf das 10-Gbit/s-Niveau zu entwickeln. Im Jahr 2006 begann IEEE mit der Einrichtung eines Projekts zur Formulierung eines EPON-Systemstandards mit einer Rate von 10 Gbit/s, der später IEEE 802.3av, 10G-EPON hieß. In diesem Standard ist 10G EPON in zwei Typen unterteilt: Der eine ist der asymmetrische Modus, d. h. die Downlink-Rate beträgt 10 Gbit/s, und der andere ist der symmetrische Modus, d. h. die Uplink- und Downlink-Rate beträgt beide 10 Gbit/s. ITU-Ts GPON entwickelt sich ebenfalls weiter. Im Jahr 2008 begann die ITU mit der Forschung zum GPON-Standard der nächsten Generation. Im Jahr 2010 wurde der XG-PON-Standard geboren, bei dem es sich um die ITU-T G.987-Serie handelt. Zu Beginn gab es zwei Modi von XG-PON: Der eine war der asymmetrische Modus XG-PON1 mit einer Downlink-Rate von 10 Gbit/s und der andere war ein symmetrischer Modus XG-PON2 mit beiden Uplink-Daten und Downlink-Raten von 10 Gbit/s. Später, etwa im Jahr 2013, wurde empfohlen, die XG-PON2-Symmetrielösung abzuschaffen, da sie schwierig zu implementieren war. XG-PON1 wurde direkt in XG-PON umbenannt. Später, im Jahr 2015, wurde das Symmetrieschema neu gestartet und erhielt einen neuen Namen namens XGS-PON (S steht für symmetrisch). Im Jahr 2017 hat die ITU offiziell den internationalen Standard G.9807 XGS-PON übernommen. Jetzt wird die Branche XG-PON und XGS-PON gemeinsam als XG (S)-PON bezeichnen. XG (S)-PON und 10G-EPON, beide auf 10-Gbit/s-Niveau. Auf Benutzerseite beträgt die erreichte Rate 1 Gbit/s oder Gigabit. Die Gigabit-Städte und Gigabit-Häuser, die in den letzten Jahren an vielen Orten in China gefördert wurden, basieren hauptsächlich auf diesen beiden Technologien. Jedem dürfte aufgefallen sein, dass seit 2018 das Breitbandangebot in unseren Häusern schrittweise von 100 Mio. auf 200 Mio., 500 Mio. und 1000 Mio. gestiegen ist. Telekommunikationstechniker kontaktieren Sie alle drei Tage und kommen zu Ihnen nach Hause, um Geräte „kostenlos“ auszutauschen. Betreiber veranstalten auch häufig Aktivitäten und bieten verschiedene 199-Yuan- und 299-Yuan-Pakete zur Aufrüstung des heimischen Breitbandnetzes an.

"Drei Gigabit"

Aber tatsächlich haben die meisten Benutzer möglicherweise das Gefühl, dass es beim Upgrade des sogenannten Breitband-Netzwerkpakets ab 100 M keinen Unterschied in der Erfahrung gibt. Das ist eigentlich nicht überraschend. Die Bandbreite von 100-200 MB reicht wirklich aus, um Spiele zu spielen, Fernsehserien zu verfolgen und hochauflösende Videos anzusehen. Sofern es nicht viele Familienmitglieder oder Enthusiasten gibt, gibt es keine starre Forderung nach hoher Internetgeschwindigkeit. Im Gegensatz dazu ist die Qualität von WLAN tatsächlich ein Engpass. Es kommt oft vor, dass sich das Mobiltelefon auch mit 100M-Breitband zu Hause immer noch „im Kreis dreht“. Auf dieser Grundlage lautet die vom Betreiber vorgeschlagene Lösung „Whole-House-Gigabit“, also FTTR, also Glasfaser, die in den Raum gelangt. Verlegen Sie jeden Raum mit Glasfaser und nutzen Sie dann WLAN, um das Erlebnis zu verbessern.

FTTR

FTTR-Ausrüstung

Xiao Zaojun ist persönlich davon überzeugt, dass FTTR tatsächlich eine gute Wahl für große Haushalte und High-End-Benutzer ist. Für die meisten Haushalte scheint FTTR jedoch etwas „seiner Zeit voraus“ zu sein. FTTR ist auch in FTTR-H und FTTR-B unterteilt. Ersteres richtet sich an Familien und letzteres an Unternehmensszenarien (Einkaufszentren, Parks, Krankenhäuser, Schulen usw.). Aus dieser Perspektive ist der Markt sehr breit. Okay, was ich hier geschrieben habe, ist im Grunde unsere aktuelle Breitbandsituation. Hat unsere Breitbandtechnologie also ihren Höhepunkt erreicht? Werden wir als nächstes leistungsfähigere Technologie haben? Bitte schauen Sie sich die nächste Ausgabe an – das große Debüt von 50G PON! Dieser Artikel stammt vom öffentlichen WeChat-Konto: Xian Zao Classroom (ID: xzclasscom), Autor: Xiao Zaojun

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