信息產(chǎn)業(yè)部電信傳輸研究所 熊四皓
摘 要:介紹了ADSL、Cable Modem、LMDS、綜合接入的技術(shù)特點(diǎn)、應(yīng)用情況和發(fā)展動(dòng)向，闡述了作者對(duì)FTTH、ATM和IP的觀點(diǎn)。
關(guān)鍵詞:寬帶接入網(wǎng) ADSL Cable Modem LMDS 綜合接入 發(fā)展動(dòng)向
1 引言
傳統(tǒng)的接入方式是銅線接入，且SNI接口不開放。這種接入方式僅能支持普通電話業(yè)務(wù)和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。70年代末80年代初，國外出現(xiàn)數(shù)字用戶環(huán)路的概念。隨著光通信技術(shù)和高速調(diào)制技術(shù)的突破，以及用戶對(duì)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)需求的推動(dòng)，接入網(wǎng)技術(shù)在90年代飛速發(fā)展�？偟奶攸c(diǎn)是，設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化程度更高，接口更開放，用戶接口速率更高，對(duì)不同業(yè)務(wù)的支持能力更強(qiáng)。
寬帶與窄帶一般的劃分標(biāo)準(zhǔn)是用戶網(wǎng)絡(luò)接口上的速率，即將用戶網(wǎng)絡(luò)接口上的最大接入速率超過2Mb/s的用戶接入稱為寬帶接入，對(duì)最低接入速率則沒有限制。窄帶接入系統(tǒng)是基于支持傳統(tǒng)的64kb/s電路交換業(yè)務(wù)的，對(duì)以IP為主流的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)支持能力差。寬帶接入系統(tǒng)則是以分組傳送方式為基礎(chǔ)，具有統(tǒng)計(jì)復(fù)用功能。寬帶接入網(wǎng)適合用來解決高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入。
近幾年，Internet以驚人的速度迅猛發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上Internet業(yè)務(wù)量每6個(gè)月翻一番�，F(xiàn)在每天都有數(shù)以億計(jì)的人與Internet發(fā)生關(guān)系。隨著Internet服務(wù)內(nèi)容的增多，用戶對(duì)數(shù)據(jù)傳送速率的需求也日益增加，對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)帶寬形成巨大壓力。特別是在接入部分，已成為Internet的瓶頸。為解決Internet業(yè)務(wù)的接入，國內(nèi)外主要電信運(yùn)營商都開始寬帶接入網(wǎng)的建設(shè)。這些寬帶接入網(wǎng)中，有的是試驗(yàn)網(wǎng)，還有的是大規(guī)模的商用網(wǎng)。我國接入網(wǎng)的建設(shè)始于90年代中期，到目前為止網(wǎng)上運(yùn)行的接入網(wǎng)設(shè)備絕大部分是窄帶接入系統(tǒng)。1999年開始出現(xiàn)較大規(guī)模的寬帶接入網(wǎng)試驗(yàn)。
由于市場(chǎng)需求的推動(dòng)，寬帶接入技術(shù)這幾年有了較大發(fā)展，呈現(xiàn)百花齊放的狀態(tài)�；阢~線(纜)的接入技術(shù)有xDSL(HDSL、ADSL、VDSL....)、Cable Modem等；基于光纖的接入技術(shù)有有源光接入和無源光接入等；另外還有固定無線接入技術(shù)。這給運(yùn)營商增加了技術(shù)選擇余地。
2 ADSL和Cable Modem迅速發(fā)展
ADSL和Cable Modem是當(dāng)今發(fā)展最快、市場(chǎng)容量最大、技術(shù)最為成熟的寬帶接入技術(shù)。
ADSL和G.lite(無話音分離器的ADSL)都是基于現(xiàn)有的銅雙絞線的高速接入技術(shù)。帶話音分離器的ADSL下行帶寬最高可達(dá)8Mb/s，上行帶寬最高可達(dá)640kb/s。使用的傳輸頻段是25～1104kHz，多采用DMT線路編碼方式。通過調(diào)整傳輸速率，最遠(yuǎn)傳輸距離可達(dá)4～5km。ADSL設(shè)備可同時(shí)支持電話高速數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)。由于其上下行速率的不對(duì)稱性，特別適合用于住宅用戶和小型商業(yè)用戶的Internet接入。但ADSL也存在著開通率低、不能支持視頻廣播業(yè)務(wù)、不同廠家的局端和用戶端設(shè)備一般不能相互兼容、設(shè)備價(jià)格高、用戶端安裝相對(duì)復(fù)雜等問題。
G.lite與普通ADSL相比除接入速率較低外，最大區(qū)別是用戶端不再有獨(dú)立的話音分離器(局端還需要)，因而用戶端安裝相對(duì)簡(jiǎn)單。另外G.lite使用的傳輸頻帶是25～552kHz，不再需要在用戶電纜中傳輸衰耗大的552～1104kHz頻帶，因而傳輸距離得到延長(zhǎng)。G.lite也采用DMT線路編碼方式，抗擾性較好。下行速率范圍是64kb/s～1.5Mb/s，上行速率范圍是32～512kb/s。G.lite設(shè)備也可同時(shí)支持電話高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入。同樣由于其上下行速率的不對(duì)稱性，適合用于住宅用戶和小型商業(yè)用戶的Internet接入。G.lite設(shè)備相對(duì)普通ADSL設(shè)備而言，標(biāo)準(zhǔn)化程度高(ITU-T建議G.992.2)，將來能做到不同廠家的局端和用戶端設(shè)備相互兼容。另外，G.lite也不能支持視頻廣播業(yè)務(wù)。
在HFC上利用Cable Modem進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，是解決住宅用戶高速數(shù)據(jù)接入的另一項(xiàng)熱門技術(shù)。Cable Modem下行數(shù)據(jù)占用50～860MHz之間的一個(gè)8MHz的頻段。一般采用64QAM調(diào)制方式，速率可達(dá)40Mb/s；上行數(shù)據(jù)占用5～42MHz之間的一個(gè)8MHz的頻段。為解決漏斗噪聲問題，一般采用抗噪聲能力較強(qiáng)的QPSK調(diào)制方式，速率可達(dá)10Mb/s。Cable Modem系統(tǒng)在HFC中的引入不影響有線電視業(yè)務(wù)的正常傳送。目前Cale Modem設(shè)備大多符合MCNS的標(biāo)準(zhǔn)DOCSIS1.1，該標(biāo)準(zhǔn)正成為事實(shí)上的國際標(biāo)準(zhǔn)。Cable Modem與其它接入技術(shù)相比存在可靠性低的問題。另外，雖然我國同軸電纜入戶率很高，但如果要引入Cable Modem系統(tǒng)，首先要對(duì)現(xiàn)有的單向有線電視網(wǎng)進(jìn)行雙向改造，這里涉及的費(fèi)用往往比較高。
ADSL和Cable Modem在北美地區(qū)發(fā)展最快。到1999年底，北美地區(qū)這兩類寬帶接入設(shè)備的安裝量均超過了100萬線。這是因?yàn)楸泵赖?a class="channel_keylink" href="/search.asp">電信運(yùn)營市場(chǎng)開放較早，有線電視公司和電信運(yùn)營商的相互競(jìng)爭(zhēng)促進(jìn)了這兩種技術(shù)的應(yīng)用。在亞洲地區(qū)，僅有少量Cable Modem用戶，ADSL用戶相對(duì)多一些。香港和新加坡ADSL的安裝量比較多。世界上目前已接入使用的ADSL基本上都是帶話音分離器的產(chǎn)品，但從發(fā)展前途看，G.lite將取代帶話音分離器的ADSL，成為ADSL的主導(dǎo)產(chǎn)品。未來的G.lite用戶端Modem將大部分是PCI插卡式，作為個(gè)人計(jì)算機(jī)的基本配件，由計(jì)算機(jī)廠商提供給用戶。
我國電信部門已經(jīng)敷設(shè)一億多條銅雙絞線，這是未來發(fā)展以ADSL為主的寬帶接入網(wǎng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。我國ADSL設(shè)備的安裝量到1999年底為止已突破1萬線，主要集中在廣東和上海。另外，北京、四川、云南、山東、湖南、浙江等省市建了少量ADSL試驗(yàn)網(wǎng)。預(yù)計(jì)2000年我國ADSL設(shè)備(含G.lite設(shè)備)的安裝總量將超過5萬線。
我國近年來有線電視網(wǎng)絡(luò)也有較大發(fā)展。目前已經(jīng)有近8000萬CATV用戶，每年還以近1000萬的速度增加。這些網(wǎng)絡(luò)目前只能提供單向業(yè)務(wù)。但上海、北京、青島等城市的廣電部門正在對(duì)其部分有線電視網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造，準(zhǔn)備建成具有雙向通信能力的HFC試驗(yàn)網(wǎng)。主要提供高速數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)。
3 LMDS受到新興電信運(yùn)營商的青睞
LMDS是一種高速固定無線接入技術(shù)，可同時(shí)解決高速數(shù)據(jù)和話音業(yè)務(wù)的接入。它不需要市政管道資源來敷設(shè)光纜或電纜等線路設(shè)施，因此它是新興電信運(yùn)營商的最佳選擇。
完整的LMDS網(wǎng)絡(luò)包括3個(gè)組成部分：中心站、用戶站和骨干網(wǎng)。中心站以蜂窩狀進(jìn)行配置，每個(gè)中心站以點(diǎn)到多點(diǎn)的無線鏈路和本中心站服務(wù)區(qū)內(nèi)的用戶通信。根據(jù)系統(tǒng)可用度的要求，每個(gè)服務(wù)區(qū)的覆蓋半徑為2～15km，各服務(wù)區(qū)之間可相互重疊。每個(gè)服務(wù)區(qū)又劃分出許多扇區(qū)，可根據(jù)用戶需求在該扇區(qū)內(nèi)提供特定業(yè)務(wù)。各中心站通過光纖或者高速微波連入骨干網(wǎng)。LMDS一般工作在10GHz以上頻段，可用頻帶至少1GHz，因而具有巨大的帶寬資源。LMDS系統(tǒng)調(diào)制方式主要分為PSK和QAM兩種。
相對(duì)其它接入技術(shù)而言，LMDS有其固有的優(yōu)勢(shì)。首先，建設(shè)LMDS時(shí)，不像敷設(shè)有線接入設(shè)備那樣需要市政管道資源；其次，LMDS安裝調(diào)試容易。因而LMDS具有建設(shè)周期短、提供業(yè)務(wù)速度快的特點(diǎn)。LMDS的推廣同樣存在一些障礙，如高頻段的收發(fā)信機(jī)成本較高、雨衰對(duì)高頻段無線傳輸?shù)挠绊懙�。還需要注意的是，LMDS需要視距傳輸。在我國，各個(gè)城市都經(jīng)常會(huì)有新的高層建筑出現(xiàn)，因而可能需要頻繁調(diào)整LMDS收發(fā)設(shè)備，以避開新的建筑物，這必將增加運(yùn)營維護(hù)成本。
目前，LMDS在世界上還沒有大規(guī)模商用。美國已經(jīng)把開展LMDS業(yè)務(wù)的頻段拍賣，以WINSTAR為代表的新興運(yùn)營商建設(shè)了LMDS試驗(yàn)網(wǎng)。我國廣州已經(jīng)有一個(gè)LMDS試驗(yàn)網(wǎng)，上海市今年也準(zhǔn)備建設(shè)試驗(yàn)網(wǎng)。但我國LMDS的頻率還未確定。
隨著電信運(yùn)營市場(chǎng)的放開，將有越來越多的新興運(yùn)營商加入電信運(yùn)營市場(chǎng)。預(yù)計(jì)LMDS將會(huì)有比較大的發(fā)展。
4 綜合接入系統(tǒng)將在未來電信網(wǎng)中起重要作用
電信網(wǎng)經(jīng)過近百年的飛速發(fā)展，目前已建成大規(guī)模的PSTN、ISDN、DDN、ATM和幀中繼等網(wǎng)絡(luò)。未來的網(wǎng)絡(luò)無論怎么演變，現(xiàn)有電信網(wǎng)是傳統(tǒng)電信運(yùn)營商的寶貴財(cái)富，這些網(wǎng)絡(luò)將在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)繼續(xù)發(fā)揮作用。電信運(yùn)營商可以通過綜合接入系統(tǒng)將這些不同的業(yè)務(wù)網(wǎng)與用戶連接，為用戶提供各種業(yè)務(wù)。
綜合接入系統(tǒng)起到業(yè)務(wù)收集和分流的作用。其最主要的綜合功能是綜合傳送現(xiàn)有窄帶業(yè)務(wù)和未來高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，同時(shí)保證現(xiàn)有窄帶業(yè)務(wù)的QoS。QoS保證一般通過ATM來實(shí)現(xiàn)。無論寬帶業(yè)務(wù)怎么飛速發(fā)展，用戶對(duì)以話音通信為代表的窄帶業(yè)務(wù)仍然有需求，現(xiàn)有的窄帶業(yè)務(wù)網(wǎng)不可能在一夜之間消失。因此，支持現(xiàn)有窄帶業(yè)務(wù)是綜合接入系統(tǒng)的基本功能。
目前建設(shè)寬帶接入網(wǎng)有3種可選方案來支持窄帶業(yè)務(wù)。第一種方案是在接入網(wǎng)中直接將話音等窄帶信號(hào)打成IP包，進(jìn)入寬帶業(yè)務(wù)網(wǎng)，然后通過網(wǎng)關(guān)進(jìn)入現(xiàn)有窄帶業(yè)務(wù)網(wǎng)；第二種方案是通過ATM電路仿真方式在寬帶接入網(wǎng)中支持現(xiàn)有窄帶業(yè)務(wù)，窄帶用戶信息通過接入網(wǎng)的電路仿真接口進(jìn)入ATM交換機(jī)，再通過ATM交換機(jī)的電路仿真接口進(jìn)入現(xiàn)有窄帶業(yè)務(wù)網(wǎng)；第三種方案是重疊建設(shè)窄帶和寬帶兩個(gè)接入網(wǎng)，窄帶和寬帶用戶信息分別通過不同的接入網(wǎng)進(jìn)入窄帶和寬帶業(yè)務(wù)網(wǎng)。
以上3種方案各有不同的適用范圍。第一種方案適合給用戶提供廉價(jià)但質(zhì)量沒有保證的IP電話/IP傳真等業(yè)務(wù)，無法滿足用戶對(duì)高質(zhì)量話音通信的需求；第二種方案適用于新建住宅小區(qū)或商業(yè)大樓，這些地方還沒有建設(shè)任何窄帶接入網(wǎng)絡(luò)，通過建設(shè)這樣的寬帶接入網(wǎng)可給用戶同時(shí)提供高質(zhì)量的窄帶和寬帶電信業(yè)務(wù)；第三種方案適合在已建設(shè)了窄帶接入網(wǎng)的地區(qū)建設(shè)寬帶接入網(wǎng)。
從1999年底開始，有不少來自國內(nèi)外的電信運(yùn)營商在我國市場(chǎng)推出綜合接入系統(tǒng)，這些綜合接入系統(tǒng)一般通過第二種方式即ATM電路仿真方式支持現(xiàn)有窄帶業(yè)務(wù)。
有些綜合接入系統(tǒng)還起到業(yè)務(wù)分流的作用。隨著Internet撥號(hào)上網(wǎng)用戶數(shù)的爆炸式增長(zhǎng)，PSTN/ISDN交換機(jī)的負(fù)荷越來越重，一些國家出現(xiàn)過撥號(hào)上網(wǎng)業(yè)務(wù)量過大導(dǎo)致本地交換機(jī)癱瘓的實(shí)例。針對(duì)這種情況，有些廠商推出的綜合接入系統(tǒng)能夠?qū)芴?hào)上網(wǎng)業(yè)務(wù)分流出PSTN/ISDN業(yè)務(wù)網(wǎng)；它提供了一個(gè)高速的IP接入通道，能用標(biāo)準(zhǔn)的LAN或WAN接口及其協(xié)議連接IP網(wǎng)，也可支持與FR/ATM網(wǎng)的連接。這種綜合接入系統(tǒng)在撥號(hào)上網(wǎng)用戶占主流的情況下，將在電信網(wǎng)上發(fā)揮重大作用。
但是現(xiàn)在綜合接入系統(tǒng)成本還比較高。購買一套綜合接入系統(tǒng)甚至比分別購買窄帶和寬帶(在這里主要用于高速數(shù)據(jù)接入)接入系統(tǒng)的價(jià)格之和還要高。因此，今后在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，建設(shè)重疊網(wǎng)是解決窄帶和寬帶業(yè)務(wù)接入的主要方式。
5 FTTH受阻
首先應(yīng)該明白，F(xiàn)TTC、FTTB、FTTZ、FTTH等不是具體的接入技術(shù)，而是建設(shè)光纖接入網(wǎng)的實(shí)施策略。不可否認(rèn)，光纖接入不論是現(xiàn)在還是將來，都是接入網(wǎng)中使用的重要媒質(zhì)。接入網(wǎng)的光纖化是未來的發(fā)展方向。關(guān)鍵是在建設(shè)寬帶接入網(wǎng)時(shí)如何處理已有的銅雙絞線?在現(xiàn)階段條件下光纖應(yīng)該敷設(shè)到什么地方?
1996年前后，世界上不少電信運(yùn)營商和設(shè)備制造商錯(cuò)誤估計(jì)了形勢(shì)，認(rèn)為光纖到戶(FTTH)時(shí)代即將來臨，并成立了FSAN(全業(yè)務(wù)接入網(wǎng))組織，該組織主要致力于推進(jìn)光纖到戶，并解決相關(guān)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)問題。
日本是世界上對(duì)FTTH最熱衷的國家。NTT通過著名的“π”系統(tǒng)(窄帶PON)將廣大用戶接入，并期望在2000年實(shí)現(xiàn)光纖到戶。但在實(shí)際建網(wǎng)過程中，由于設(shè)備成本難以下降，并沒有真正實(shí)現(xiàn)光纖到戶，而是幾個(gè)用戶共享一個(gè)ONU。
如果要推行FTTH政策，從成本上考慮，必然要用無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。雖然ATMPON標(biāo)準(zhǔn)很成熟，但是由于其關(guān)鍵技術(shù)由少數(shù)幾個(gè)廠家掌握，且市場(chǎng)容量有限，因此設(shè)備價(jià)格居高不下。這是推行FTTH政策的重大障礙之一。推行FTTH政策的另外一個(gè)障礙是用戶沒有如此高速的業(yè)務(wù)需求。
現(xiàn)有的銅雙絞線和HFC網(wǎng)絡(luò)是發(fā)展寬帶接入技術(shù)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，而不是包袱。近兩年來ADSL和Cable Modem得到迅速發(fā)展，基于已在基礎(chǔ)設(shè)施的寬帶接入設(shè)備的成本正迅速下降，F(xiàn)TTH已幾乎銷聲匿跡。
總而言之，用光纖代替銅線用戶環(huán)路是發(fā)展趨勢(shì)，但不一定現(xiàn)在就要實(shí)現(xiàn)FTTH。
6 寬帶接入系統(tǒng)都以解決IP接入為重點(diǎn)
ATM的提出始于80年代，在90年代初曾被認(rèn)為是構(gòu)建未來B-ISDN網(wǎng)的唯一可選技術(shù)。應(yīng)該說，ATM是一種非常理想的傳送技術(shù)。如果它能按原來的設(shè)想按部就班地發(fā)展下去，可以想象，未來的骨干網(wǎng)、接入網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)都是基于ATM的。問題是在ATM還沒有大規(guī)模進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)，IP技術(shù)迅猛發(fā)展起來，ATM的神話逐漸破滅，不得不朝著如何更好地支持IP業(yè)務(wù)的方向發(fā)展。
ATM有可靠的質(zhì)量保證，IP有廉價(jià)的優(yōu)勢(shì)。但從現(xiàn)在的發(fā)展趨勢(shì)來看，未來的電信業(yè)務(wù)將以IP為主。那么，ATM的前景到底如何?在用戶駐地網(wǎng)，ATM將逐漸退出歷史舞臺(tái)。接入網(wǎng)向用戶提供的數(shù)據(jù)接口將以以太網(wǎng)接口為主流。但ATM將在未來的骨干網(wǎng)和接入網(wǎng)中繼續(xù)存在，并支持IP業(yè)務(wù)的接入。
隨著用戶信息保密問題和網(wǎng)絡(luò)安全問題的解決，局域網(wǎng)接入技術(shù)將在未來寬帶接入中起重要作用。目前有些傳統(tǒng)電信運(yùn)營商正在建設(shè)通過局域網(wǎng)技術(shù)解決IP業(yè)務(wù)接入的試驗(yàn)網(wǎng)，以驗(yàn)證其可靠性。
7 結(jié)束語
隨著Internet業(yè)務(wù)的爆炸式增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)正在取代話音業(yè)務(wù)，成為電信運(yùn)營企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。寬帶接入技術(shù)在IP業(yè)務(wù)的驅(qū)動(dòng)下得到大發(fā)展，并出現(xiàn)了一些與我們以前設(shè)想的不一樣的新動(dòng)向。無論是電信運(yùn)營商還是電信設(shè)備制造商，要想在越來越激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中立于不敗之地，就應(yīng)該重視這些發(fā)展動(dòng)向。
