几种宽带接入技术的新发展

核心提示：随着技术成本持续下降，电信市场日益开放以及以IP为代表的数据业务的爆炸式增长，几种宽带接入技术的新发展，网络的带宽与容量再次成为热门话题和紧缺商品，以美国为代表的发达国家的骨干网正向超高速和超大容量的方向发展，谁就能在未来的市场竞争中赢得主动，并能在下一世纪的信息高速公路的竞赛中处于优胜者地位，高达160Gb/s（16

　　随着技术成本持续下降，电信市场日益开放以及以IP为代表的数据业务的爆炸式增长，网络的带宽与容量再次成为热门话题和紧缺商品。以美国为代表的发达国家的骨干网正向超高速和超大容量的方向发展，高达160Gb/s（16×10Gb/s）的波分复用系统已投入应用。用户侧的PC机的速率也在突飞猛进，惟独中间的接入网仍停留在窄带水平。为了适应这一新的形势，接入网的宽带接入技术也呈现了新的发展态势。
　　
　　一、非对称数字用户线（ADSL）系统与简化的ADSL系统
　　
　　充分利用现有的巨大双绞线铜缆网开放宽带业务是多数电话公司的策略，非对称数字用户线系统就是较理想的双绞线铜缆宽带接入技术，是一种采用离散多频音（DMT）线路码的数字用户线（DSL）系统。关键是上路由速率的“非对称”，避免常规对称传输系统的用户侧干扰问题，提高传输速率，延长传输距离。下行单工道速率可为2.048、4.096、6.144、8.192Mb/s，可选双工信道速率为0、160、384、544、576kb/s，目前已能0.5芯径双绞线上将6Mb/s信号传送3.6km之远。ADSL支持的主要业务是因特网和电话，其次是点播电视业务。大特点是无须改动现有铜缆网络设施就能提供宽带业务，在北美发展势头不错，实际用户已超过30万，几个地电话公司计划在未来几年内敷设数百万线的系统，我国也开始进行现场试验和商用。预计在经济发达地区有一定的市场。
　　
　　在ADSL尚在起飞阶段时，因特网业务呈现了爆炸式增长，能否经济有效支持因特网业务已成为接入网技术的重要考虑。尽管ADSL技术能支持因特网业务，成本仍嫌偏高，用户侧设备的安装仍嫌麻烦。能否在ADSL技术的基础上进一步简化？ITU-T专家们充分意识到这一工作的重要与市场前景，成立了课题组开发简化的无电话分离器的ADSL标准，已在1998年10月通过建议G.922.2。基本思路有两点，第一是速率降低到1.5Mb/s左右，第二在用户处不用电话分离器，价格可能大大下降，其应用前景十分可观。G.992.2规定下行速率降到64kb/s至1.5Mb/s，上行速率为32kb/s至512kb/s，线路码仍为DMT，主要业务则为因特网接入、Web流览、IP电话、远程教育、在家工作、可视电话和电话等。当然还有不少地方须改进，如组帧效率的改进、比特交换与速率适配等。目前有关简化ADSL的开发工作已获得微软、英特尔、康柏、朗讯、思科、英国电讯、德国电讯、南方贝尔等一致支持，应用前景十分可观。这种低成本易安装的系统对我国电信网提供宽带接入是一值得认真思考的现实有效的竞争策略。
　　
　　二、混合光纤同轴网技术
　　
　　混合光纤同轴（HFC）网是宽带接入技术中最先成熟和进入市场的，巨大的带宽和相对经济性使其对有线电视公司和新成立电信公司很具吸引力。一旦管制放松，对电话公司也具吸引力，允许迅速提供宽带业务。HFC在一个500户左右的光节点覆盖区可提供60路模拟广播电视，每户至少两路电话，数据接入速率可高达10Mb/s。将来利用其550至750MHz频谱还可提供至少200路MPEG-2的点播电视业务以及其他双向电信业务。
　　
　　从长远看，HFC网计划提供的是全业务网（FSN），将来用户数从500户降到25户，实现光纤到路边。最终用户数可望降到一户，实现光纤到家，提供一条通向宽带通信的新途径。但回传信道的干扰仍需解决。目前有多种解决方案，其中较彻底的是小型光节点方案，用独立的光纤来传双向业务。小型光节点采用低成本激光器（约100元），很靠近用户，同轴网部分为无源网。回传信道则安排在高频端，彻底避免回传信道的干扰问题。第二种比较好的是采用同步码分多址（S-CDMA）技术。此时信号处理增益可达21.5dB，干扰大大减少，系统可工作在负信噪比条件，较好解决回传信道的噪声和干扰问题。HFC的最新发展趋势是与DWDM相结合，充分利用DWDM的降价趋势简化第二枢纽站，将路由器和服务器等移到前端，消除光-射频-光变换过程，简化了系统，进一步降低成本。
　　
　　据报道，美国有线电视网1997年已将大约20%的网络改造为双向网络，计划1999年末达60至75%（4，000至5，000万家庭）。目前HFC主要业务为电视+数据，特别是IP业务势在必争，少数为电视+电话。我国有线电视部门自然地选择了这一宽带接入技术，某些地区的电信部门也开始了较大规模的商用试验。
　　
　　三、SDH应用于接入网
　　
　　SDH已经在核心网牢牢地站住了脚，目前的市场，带宽需求和技术都已显示有必要把SDH技术上的巨大优势带进接入网领域，使SDH的功能和接口尽可能靠近用户。在接入网中应用SDH的主要优势在于：
　　
　　.对于要求高可靠高质量业务的大企事业用户，SDH可以提供理想的网络性能和业务可靠性。此时可以直接用SDH系统以点到点或环形拓扑形式与用户相连。
　　
　　.可以增加传输带宽，改进网管能力，简化维护工作，降低运行维护成本。
　　
　　.SDH的固有灵活性，使网络运营者可以更快更有效地提供用户所需的长期和短期业务需求以及组网需要。对于发展极其迅速的蜂窝通信系统采用SDH系统尤其适合，它可以迅速灵活地提供所需的2Mb/s透明通道。
　　
　　当然，考虑到接入网对成本的高度敏感性和运行环境的恶劣性，适用于接入网的SDH设备必须是高度紧凑、低功耗和低成本的新型系统。目前已有若干厂家研制出专用于接入网的SDH设备，其应用市场前景看好。
　　
　　为了更充分利用SDH的优势，需要将SDH进一步扩展至低带宽用户，特别是无线用户，提供64kb/s等级的灵活性并能综合现有和新的业务传送平台。具体实施方法有多种，使用STM-0子速率连接（sub STM-0）对于小带宽用户是经济有效的方案，同时又能保持全部SDH管理能力和功能。目前ITU-T第15研究组已开发了新的建议G.708，规定了两种接口，即传送TUG-2的接口sSTM-2n和传送TU-12的接口sSTM-1k。采用sSTM-2n接口时，信号速率为7.488Mb/s、14.4Mb/s和28.224Mb/s。采用sSTM-1k接口时，k值限于1、2、4、8和16，主要适用于无线传送技术。其速率分别为2.88Mb/s、5.18Mb/s、9.792Mb/s、19.008Mb/s和37.4Mb/s。届时SDH将进一步向用户推进，在接入网领域占据更大的份额。
　　
　　四、以ATM为基础的无源光网络（APON）
　　
　　一个ATM化的接入网可以为用户提供一个经济高效的多媒体业务传送平台并有效地利用网络资源。通过利用ATM的集中和统计复用，再结合无源分路器对光纤和光线路终端的共享作用，APON成本可望化传统的以电路交换为基础的PDH/SDH接入系统低20%至40%。因此，从长远的观点看，面对日益丰富多彩的多媒体业务和呈爆炸式增长的IP业务的压力，APON可能是一种结合ATM多业务多比特率支持能力和无源光网络透明宽带传送能力，比较理想的长远解决方案，代表了面向21世纪的宽带接入技术的最新发展方向。正因为如此，ITU-T对其显示了很大的兴趣，以很短的时间完成了G.983草案建议，并于1998年10月通过。设备厂家则计划在1999年开发出符合标准的APON系统。
　　
　　目前的G.983建议草案规定ATM-PON中数字信号的标称比特率应该是8kHz的整倍数，标称线路速率有两种：可适用于FTTCab/C/B/H的对称155.52Mb/s与适用于FTTCab/C/B的非对称速率（下行622.08Mb/s，上行155.52Mb/s与适用于FTTCab/C/B的非对称速率（下行622.08Mb/s，上行155.52Mb/s）。双向传输方法主要有两种，第一种采用单纤波分复用方式，采用粗波分复用方式降低成本，即两个波长分别工作在1310nm区和1550nm区；第二种方法采用单向双纤空分复用，工作在1310nm区以便充分利用低成本的光源。与窄带PON不同之处在于不采用单纤双向时分压缩复用（TCM）方式，主要是考虑集成电路的速率和成本的限制因素所致。
　　
　　APON能否大量应用的重要因素是价格。首先，由于APON的标准化时间较适宜，尚无正式产品问世，有可能对很多参数达成一致，提供比窄带PON标准化程度高得多的系统系数要求，可能达到大规模生产和较低成本的要求。其次，若能将分离的光元件实现集成有可能最终将成本减少95%。若能将年生产量提高到百万单元，则某些芯片制造成本可望降低到十分之一。根据目前大力推动APON的由世界14个主要网络运营者（诸如NTT、南方贝尔等）组成的FSAN集团的市场来估计，要达到年产百万单元的目标是有可能的。最后，由于APON是无源系统，使安装、开通和维护运营成本大为降低。APON的目标价格是窄带PON的1.5倍，但提供的业务范围和业务质量将远优于窄带PON。预计1999年上半年将有产品问世，初期主要是专线业务，以后逐步扩展。我国863通信高科技已列项攻关，但其近期市场估计不会很大，其中长期市场有待技术和成本的进展。
　　
　　五、宽带固定无线接入
　　
　　主要的宽带固定无线接入技术有三类，即已经投入使用的多路多点分配业务（MMDS）和直播卫星系统（DBS）以及正在做现场试验的本地多点分配业务（LMDS）。前两者已为熟知，而LMDS则是刚刚兴起，近来才成为新兴宽带无线接入技术。
　　
　　LMDS工作在毫米波波段，在28GHz附近。这一频段的技术实现难度很大，过去很少应用，但频谱较为宽松，可用频带至少为1GHz，比MMDS（200MHz）和DBS（500MHz）宽很多，美国和加拿大已将1.3GHz频谱分配给LMDS使用。
　　
　　典型LMDS由类似蜂窝配置的多个枢纽发送机组成，每个发送机经点到多点无线链路与服务区的固定用户通信。单个蜂窝的覆盖区为二至五公里，覆盖区相互重叠。每一蜂窝的覆盖区又可划分为多个扇区，根据用户需要在该扇区提供特定业务。这种模块式结构使网络扩容灵活方便。原理上，LMDS可以提供所有业务。但最有利的是提供交互式电视和高速数据，LMDS不仅可以提供因特网接入，且可用来互连局域网，从而可望在企事业用户市场上分流部分利润。只用于单向模拟分配电视业务时，其成本可望小于MMDS的一半。如果仅用于话音则可以支持6万个电话用户。
　　
　　LMDS系统尚处于现场试验阶段，能否发展在很大程度上取决于能否开发出低成本的28GHz收发机来。另外，LMDS只能视距传输，为了避免阻挡，枢纽站可能不得不设置在高于地面15至20米处，这在有些环境下应用不利。
　　
　　宽带固定无线接入技术代表了宽带接入技术一种新的不可忽视的发展趋势，它不仅敷设开通快，维护简单，用户较密时成本低，而且改变了本地电信业务的传统观念，最适于新的本地网竞争者跟传统电信公司与有线电视公司展开有效竞争，也可以作为电信公司有线接入的重要补充而得到应有的发展。
　　
　　六、结束语
　　
　　接入网特别是宽带接入网不仅成为电信网必须尽快妥善解决的“瓶颈”，也成未来国家信息基础设施（NII）的发展重点和关键。市场之大前所未有，吸引所有制造商、运营公司和业务提供者。但其对管制、技术、业务和成本的高度敏感也使人困惑和却步。简言之，谁能妥善地解决好接入网问题，谁就能在未来的市场竞争中赢得主动，并能在下一世纪的信息高速公路的竞赛中处于优胜者地位，这就是接入网时代的基本含义。