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、綜合接入的技術特點、應用情況和發(fā)展動向，闡述了作者對FTTH、ATM和IP的觀點。
關鍵詞:寬帶接入網(wǎng) ADSL Cable Modem LMDS 綜合接入 發(fā)展動向
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)務和低速數(shù)據(jù)業(yè)務。70年代末80年代初，國外出現(xiàn)數(shù)字用戶環(huán)路的概念。隨著光通信技術和高速調制技術的突破，以及用戶對高速數(shù)據(jù)業(yè)務和多媒體業(yè)務需求的推動，接入網(wǎng)技術在90年代飛速發(fā)展�？偟奶攸c是，設備的標準化程度更高，接口更開放，用戶接口速率更高，對不同業(yè)務的支持能力更強。
寬帶與窄帶一般的劃分標準是用戶網(wǎng)絡接口上的速率，即將用戶網(wǎng)絡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)務的，對以IP為主流的高速數(shù)據(jù)業(yè)務支持能力差。寬帶接入系統(tǒng)則是以分組傳送方式為基礎，具有統(tǒng)計復用功能。寬帶接入網(wǎng)適合用來解決高速數(shù)據(jù)業(yè)務接入。
近幾年，Internet以驚人的速度迅猛發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，世界上Internet業(yè)務量每6個月翻一番�，F(xiàn)在每天都有數(shù)以億計的人與Internet發(fā)生關系。隨著Internet服務內容的增多，用戶對數(shù)據(jù)傳送速率的需求也日益增加，對整個網(wǎng)絡帶寬形成巨大壓力。特別是在接入部分，已成為Internet的瓶頸。為解決Internet業(yè)務的接入，國內外主要電信運營商都開始寬帶接入網(wǎng)的建設。這些寬帶接入網(wǎng)中，有的是試驗網(wǎng)，還有的是大規(guī)模的商用網(wǎng)。我國接入網(wǎng)的建設始于90年代中期，到目前為止網(wǎng)上運行的接入網(wǎng)設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。
由于市場需求的推動，寬帶接入技術這幾年有了較大發(fā)展，呈現(xiàn)百花齊放的狀態(tài)。基于銅線(纜)的接入技術有xDSL(HDSL、ADSL、VDSL....)、Cable Modem等；基于光纖的接入技術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。這給運營商增加了技術選擇余地。
2 ADSL和Cable Modem迅速發(fā)展
ADSL和Cable Modem是當今發(fā)展最快、市場容量最大、技術最為成熟的寬帶接入技術。
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。帶話音分離器的ADSL下行帶寬最高可達8Mb/s，上行帶寬最高可達640kb/s。使用的傳輸頻段是25～1104kHz，多采用DMT線路編碼方式。通過調整傳輸速率，最遠傳輸距離可達4～5km。ADSL設備可同時支持電話高速數(shù)據(jù)接入業(yè)務。由于其上下行速率的不對稱性，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、不同廠家的局端和用戶端設備一般不能相互兼容、設備價格高、用戶端安裝相對復雜等問題。
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立的話音分離器(局端還需要)，因而用戶端安裝相對簡單。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。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設備也可同時支持電話高速數(shù)據(jù)業(yè)務的接入。同樣由于其上下行速率的不對稱性，適合用于住宅用戶和小型商業(yè)用戶的Internet接入。G.lite設備相對普通ADSL設備而言，標準化程度高(ITU-T建議G.992.2)，將來能做到不同廠家的局端和用戶端設備相互兼容。另外，G.lite也不能支持視頻廣播業(yè)務。
在HFC上利用Cable Modem進行數(shù)據(jù)傳輸，是解決住宅用戶高速數(shù)據(jù)接入的另一項熱門技術。Cable Modem下行數(shù)據(jù)占用50～860MHz之間的一個8MHz的頻段。一般采用64QAM調制方式，速率可達40Mb/s；上行數(shù)據(jù)占用5～42MHz之間的一個8MHz的頻段。為解決漏斗噪聲問題，一般采用抗噪聲能力較強的QPSK調制方式，速率可達10Mb/s。Cable Modem系統(tǒng)在HFC中的引入不影響有線電視業(yè)務的正常傳送。目前Cale Modem設備大多符合MCNS的標準DOCSIS1.1，該標準正成為事實上的國際標準。Cable Modem與其它接入技術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)，首先要對現(xiàn)有的單向有線電視網(wǎng)進行雙向改造，這里涉及的費用往往比較高。
ADSL和Cable Modem在北美地區(qū)發(fā)展最快。到1999年底，北美地區(qū)這兩類寬帶接入設備的安裝量均超過了100萬線。這是因為北美的電信運營市場開放較早，有線電視公司和電信運營商的相互競爭促進了這兩種技術的應用。在亞洲地區(qū)，僅有少量Cable Modem用戶，ADSL用戶相對多一些。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的主導產(chǎn)品。未來的G.lite用戶端Modem將大部分是PCI插卡式，作為個人計算機的基本配件，由計算機廠商提供給用戶。
我國電信部門已經(jīng)敷設一億多條銅雙絞線，這是未來發(fā)展以ADSL為主的寬帶接入網(wǎng)的重要基礎設施。我國ADSL設備的安裝量到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試驗網(wǎng)。預計2000年我國ADSL設備(含G.lite設備)的安裝總量將超過5萬線。
我國近年來有線電視網(wǎng)絡也有較大發(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)絡目前只能提供單向業(yè)務。但上海、北京、青島等城市的廣電部門正在對其部分有線電視網(wǎng)絡進行改造，準備建成具有雙向通信能力的HFC試驗網(wǎng)。主要提供高速數(shù)據(jù)接入業(yè)務。
3 LMDS受到新興電信運營商的青睞
LMDS是一種高速固定無線接入技術，可同時解決高速數(shù)據(jù)和話音業(yè)務的接入。它不需要市政管道資源來敷設光纜或電纜等線路設施，因此它是新興電信運營商的最佳選擇。
完整的LMDS網(wǎng)絡包括3個組成部分：中心站、用戶站和骨干網(wǎng)。中心站以蜂窩狀進行配置，每個中心站以點到多點的無線鏈路和本中心站服務區(qū)內的用戶通信。根據(jù)系統(tǒng)可用度的要求，每個服務區(qū)的覆蓋半徑為2～15km，各服務區(qū)之間可相互重疊。每個服務區(qū)又劃分出許多扇區(qū)，可根據(jù)用戶需求在該扇區(qū)內提供特定業(yè)務。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)調制方式主要分為PSK和QAM兩種。
相對其它接入技術而言，LMDS有其固有的優(yōu)勢。首先，建設LMDS時，不像敷設有線接入設備那樣需要市政管道資源；其次，LMDS安裝調試容易。因而LMDS具有建設周期短、提供業(yè)務速度快的特點。LMDS的推廣同樣存在一些障礙，如高頻段的收發(fā)信機成本較高、雨衰對高頻段無線傳輸?shù)挠绊懙取＿�需要注意的是，LMDS需要視距傳輸。在我國，各個城市都經(jīng)常會有新的高層建筑出現(xiàn)，因而可能需要頻繁調整LMDS收發(fā)設備，以避開新的建筑物，這必將增加運營維護成本。
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)務的頻段拍賣，以WINSTAR為代表的新興運營商建設了LMDS試驗網(wǎng)。我國廣州已經(jīng)有一個LMDS試驗網(wǎng)，上海市今年也準備建設試驗網(wǎng)。但我國LMDS的頻率還未確定。
隨著電信運營市場的放開，將有越來越多的新興運營商加入電信運營市場。預計LMDS將會有比較大的發(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。未來的網(wǎng)絡無論怎么演變，現(xiàn)有電信網(wǎng)是傳統(tǒng)電信運營商的寶貴財富，這些網(wǎng)絡將在相當長一段時間內繼續(xù)發(fā)揮作用。電信運營商可以通過綜合接入系統(tǒng)將這些不同的業(yè)務網(wǎng)與用戶連接，為用戶提供各種業(yè)務。
綜合接入系統(tǒng)起到業(yè)務收集和分流的作用。其最主要的綜合功能是綜合傳送現(xiàn)有窄帶業(yè)務和未來高速數(shù)據(jù)業(yè)務，同時保證現(xiàn)有窄帶業(yè)務的QoS。QoS保證一般通過ATM來實現(xiàn)。無論寬帶業(yè)務怎么飛速發(fā)展，用戶對以話音通信為代表的窄帶業(yè)務仍然有需求，現(xiàn)有的窄帶業(yè)務網(wǎng)不可能在一夜之間消失。因此，支持現(xiàn)有窄帶業(yè)務是綜合接入系統(tǒng)的基本功能。
目前建設寬帶接入網(wǎng)有3種可選方案來支持窄帶業(yè)務。第一種方案是在接入網(wǎng)中直接將話音等窄帶信號打成IP包，進入寬帶業(yè)務網(wǎng)，然后通過網(wǎng)關進入現(xiàn)有窄帶業(yè)務網(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，窄帶用戶信息通過接入網(wǎng)的電路仿真接口進入ATM交換機，再通過ATM交換機的電路仿真接口進入現(xiàn)有窄帶業(yè)務網(wǎng)；第三種方案是重疊建設窄帶和寬帶兩個接入網(wǎng)，窄帶和寬帶用戶信息分別通過不同的接入網(wǎng)進入窄帶和寬帶業(yè)務網(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但質量沒有保證的IP電話/IP傳真等業(yè)務，無法滿足用戶對高質量話音通信的需求；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任何窄帶接入網(wǎng)絡，通過建設這樣的寬帶接入網(wǎng)可給用戶同時提供高質量的窄帶和寬帶電信業(yè)務；第三種方案適合在已建設了窄帶接入網(wǎng)的地區(qū)建設寬帶接入網(wǎng)。
從1999年底開始，有不少來自國內外的電信運營商在我國市場推出綜合接入系統(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。
有些綜合接入系統(tǒng)還起到業(yè)務分流的作用。隨著Internet撥號上網(wǎng)用戶數(shù)的爆炸式增長，PSTN/ISDN交換機的負荷越來越重，一些國家出現(xiàn)過撥號上網(wǎng)業(yè)務量過大導致本地交換機癱瘓的實例。針對這種情況，有些廠商推出的綜合接入系統(tǒng)能夠將撥號上網(wǎng)業(yè)務分流出PSTN/ISDN業(yè)務網(wǎng)；它提供了一個高速的IP接入通道，能用標準的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)的價格之和還要高。因此，今后在相當長的一段時間內，建設重疊網(wǎng)是解決窄帶和寬帶業(yè)務接入的主要方式。
5 FTTH受阻
首先應該明白，F(xiàn)TTC、FTTB、FTTZ、FTTH等不是具體的接入技術，而是建設光纖接入網(wǎng)的實施策略。不可否認，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。接入網(wǎng)的光纖化是未來的發(fā)展方向。關鍵是在建設寬帶接入網(wǎng)時如何處理已有的銅雙絞線?在現(xiàn)階段條件下光纖應該敷設到什么地方?
1996年前后，世界上不少電信運營商和設備制造商錯誤估計了形勢，認為光纖到戶(FTTH)時代即將來臨，并成立了FSAN(全業(yè)務接入網(wǎng))組織，該組織主要致力于推進光纖到戶，并解決相關技術和標準問題。
日本是世界上對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年實現(xiàn)光纖到戶。但在實際建網(wǎng)過程中，由于設備成本難以下降，并沒有真正實現(xiàn)光纖到戶，而是幾個用戶共享一個ONU。
如果要推行FTTH政策，從成本上考慮，必然要用無源光網(wǎng)絡技術。雖然ATMPON標準很成熟，但是由于其關鍵技術由少數(shù)幾個廠家掌握，且市場容量有限，因此設備價格居高不下。這是推行FTTH政策的重大障礙之一。推行FTTH政策的另外一個障礙是用戶沒有如此高速的業(yè)務需求。
現(xiàn)有的銅雙絞線和HFC網(wǎng)絡是發(fā)展寬帶接入技術的重要基礎設施，而不是包袱。近兩年來ADSL和Cable Modem得到迅速發(fā)展，基于已在基礎設施的寬帶接入設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，但不一定現(xiàn)在就要實現(xiàn)FTTH。
6 寬帶接入系統(tǒng)都以解決IP接入為重點
ATM的提出始于80年代，在90年代初曾被認為是構建未來B-ISDN網(wǎng)的唯一可選技術。應該說，ATM是一種非常理想的傳送技術。如果它能按原來的設想按部就班地發(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)模進入市場時，IP技術迅猛發(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)務的方向發(fā)展。
ATM有可靠的質量保證，IP有廉價的優(yōu)勢。但從現(xiàn)在的發(fā)展趨勢來看，未來的電信業(yè)務將以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。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)務的接入。
隨著用戶信息保密問題和網(wǎng)絡安全問題的解決，局域網(wǎng)接入技術將在未來寬帶接入中起重要作用。目前有些傳統(tǒng)電信運營商正在建設通過局域網(wǎng)技術解決IP業(yè)務接入的試驗網(wǎng)，以驗證其可靠性。
7 結束語
隨著Internet業(yè)務的爆炸式增長，數(shù)據(jù)業(yè)務正在取代話音業(yè)務，成為電信運營企業(yè)競爭的焦點。寬帶接入技術在IP業(yè)務的驅動下得到大發(fā)展，并出現(xiàn)了一些與我們以前設想的不一樣的新動向。無論是電信運營商還是電信設備制造商，要想在越來越激烈的競爭環(huán)境中立于不敗之地，就應該重視這些發(fā)展動向。
