探討寬帶接入技術的應用現(xiàn)狀與發(fā)展

摘 要 寬帶接入是目前網(wǎng)絡應用發(fā)展的重點技術之一，也是推動其它技術發(fā)展的重要力量，其迅猛增長的帶寬需求在很大程度上推動了IP城域網(wǎng)與骨干傳輸網(wǎng)的發(fā)展。從2003年開始，xDSL的應用走上了快車道，以每年近100%的速率增長，目前仍處于高速發(fā)展時期，而其他寬帶接入技術也有了新的應用。文章介紹了寬帶接入技術的現(xiàn)狀和主要應用，對幾種最新寬帶接入技術，特別是光纖接入網(wǎng)等的熱點技術發(fā)展進行介紹，闡述了寬帶接入技術、設備和業(yè)務的發(fā)展趨勢，并討論了寬帶接入技術的演進趨勢。

關鍵詞 寬帶接入 光纖接入 EPON/GEPON GPON 光纖 發(fā)展

　　寬帶接入業(yè)務正處于從市場培育期向快速發(fā)展期過渡的關鍵時期，技術發(fā)展、業(yè)務創(chuàng)新、新價值鏈的逐步形成、創(chuàng)造性的營銷策略等幾個因素彼此作用，共同構(gòu)成了電信運營商寬帶競爭的利器，但是如何使之充分發(fā)揮效用，不斷地滿足差異化的客戶需求，降低運營、維護和管理的成本是運營商必須應對和思考的問題。

　　寬帶接入技術的現(xiàn)狀

　　進入21世紀以來，全球?qū)拵Ы尤刖W(wǎng)進入了大發(fā)展階段。我國寬帶接入網(wǎng)在近兩年發(fā)展也十分迅速。據(jù)初步統(tǒng)計，到2004年底我國寬帶用戶達到2 500萬，成為僅次于美國的第二大寬帶接入市場,其中主導技術是ADSL，大約占70％左右，其次是以太網(wǎng)技術，還有少量寬帶無線接入和電纜調(diào)制解調(diào)器接入。在國內(nèi)，寬帶接入對固網(wǎng)運營商的業(yè)務發(fā)展起著舉足輕重的作用，已成為固網(wǎng)運營商主要的投資方向和業(yè)務收入來源之一。從中國2億多的電話用戶和不足1%的寬帶普及率來看，未來相當長的時間內(nèi)DSL都具有較大的發(fā)展空間。目前商用用戶的速率為512kbit/s，這主要受限于上游IP城域網(wǎng)的壓力。DSL提速迫在眉睫，特別是隨著IPTV、網(wǎng)上VOD點播等視頻業(yè)務的開展，512kbit/s的速率已經(jīng)不能滿足需求。從近期看，2Mbit/s~3Mbit/s的速率是比較理想的速率。隨著電信業(yè)務從語音業(yè)務向數(shù)據(jù)業(yè)務的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，加快發(fā)展寬帶業(yè)務已成為固網(wǎng)運營商未來業(yè)務發(fā)展的戰(zhàn)略性選擇。
{1}從用戶需求角度看，現(xiàn)有接入網(wǎng)絡需要針對住宅用戶、商業(yè)用戶和酒店用戶的不同特點，通過不同的接入方式，滿足不同層次用戶的需求。目前僅根據(jù)用戶收入對大客戶進行劃分，一般地對于大規(guī)模商業(yè)用戶和酒店用戶采用光纖直驅(qū)的專線接入方式，而對于潛在的大型客戶或中小用戶缺乏多樣化、靈活有效的服務等級支持，一定程度上限制了對客戶增值潛力的充分挖掘。

　　{2}從服務能力角度看，語音、數(shù)據(jù)和視頻的綜合多業(yè)務接入將是未來接入網(wǎng)絡發(fā)展的重要目標和演進趨勢，對服務等級協(xié)議(SLA)的全方位保障是目前實現(xiàn)電信級運營的重要環(huán)節(jié)。但是現(xiàn)有接入網(wǎng)絡經(jīng)歷了長期的建設，設備制式多，客戶端設備種類復雜，對于CPE設備缺乏必要的維護能力和管理能力，限制了端到端服務質(zhì)量的保證，使得在部分地區(qū)開展高帶寬、高實時性業(yè)務（如視頻會議業(yè)務）存在一定的困難。

　　{3}從運營維護角度看，傳統(tǒng)寬帶接入網(wǎng)絡由于技術發(fā)展水平的局限和已敷設線路資源的限制，接入側(cè)維護成本已經(jīng)接近整體寬帶接入運營成本的一半，由于線路和終端的日常維護、故障的定位和排除等輔助功能不足，為運營商帶來了高額的支出。

　　光纖接入技術的簡介

　　隨著光纖在長途網(wǎng)、城域網(wǎng)乃至接入網(wǎng)主干段的大量應用，光纖接入網(wǎng)正越來越受到運營商、設備商、甚至是政府的重視。特別是作為光纖接入最有發(fā)展前景的寬帶PON技術正面臨前所未有的機遇。這里所說的寬帶PON技術，是指基于以太網(wǎng)技術的EPON技術和具有吉比特傳送能力的GPON技術。曾經(jīng)風云一時的APON由于技術復雜、設備價格高，加之ATM網(wǎng)絡在市場的萎縮，很難在將來的光纖接入市場中占據(jù)一席之地。

　�。�1）EPON/GEPON

　　目前EPON技術較為成熟，在國內(nèi)外已有較多的廠商推出了EPON解決方案，并在國內(nèi)開展試驗和獲得了少量應用。而GPON技術仍不十分成熟，目前只有國外的FlexLight宣稱能提供GPON解決方案。GPON技術雖然是運營商所企盼的能高效綜合各種業(yè)務的光纖接入技術，但其價格問題仍是運營商對這項技術感到困惑的關鍵要素，甚至有人認為，對于純數(shù)據(jù)業(yè)務的接入而言，選擇簡單、經(jīng)濟的EPON就足夠了。

　　從EPON/GEPON的結(jié)構(gòu)上看，其關鍵優(yōu)點是極大地簡化了傳統(tǒng)的多層重迭網(wǎng)結(jié)構(gòu)，主要有以下幾個特點。

　　{1}消除了ATM和SDH層，從而降低了初始成本和運行成本；

　　{2}下行業(yè)務速率高達1Gbit/s,允許支持更多用戶，每一用戶的帶寬可以更高，并能提供視頻業(yè)務能力和較好的QoS；

　　{3}硬件簡單，無須室外電子設備，使安裝部署工作得以簡化；

　　{4}可以大量采用以太網(wǎng)技術成熟的芯片，實現(xiàn)較簡單，成本低；

　　{5}改進了電路的靈活指配和業(yè)務的提供和重配置能力。

　　EPON/GEPON的主要缺點是效率低和難以支持以太網(wǎng)以外的業(yè)務。前者是由于采用8B/10B的線路編碼，引入20％的帶寬損失，再加上其他開銷，可用負荷僅50％左右，而APON和GPON都采用NRZ擾碼為線路碼，沒有帶寬損失。再加上承載層效率、傳輸匯聚層效率、業(yè)務適配效率等原因，使EPON/GEPON總的傳輸效率很低，大約僅為GPON的一半。

　�。�2）GPON

　　從技術角度看，GPON是BPON的繼承和發(fā)展。GPON繼承了BPON的很多基本特點，例如兩者都使用同樣的OLT核心技術，使用同樣的物理光纖設施和光功率預算等。另一方面，GPON采用了一些最新的技術成果，除了最重要的GFP封裝外，還包括前向糾錯等新技術。

　　從提供的業(yè)務看，GPON不僅可以提供10M/100Mbit/s、1Gbit/s的業(yè)務，而且可以提供VLAN業(yè)務和語音業(yè)務。總的看，GPON不是制造商驅(qū)動的技術標準，而是一種運營商驅(qū)動的標準，因此具有更周到的運營利益考慮。速率可達2.4Gbit/s；具有通用的映射格式，可適應任何新老業(yè)務；具有豐富的OAM&P功能；對各種業(yè)務均有很高的傳輸效率，即便對于TDM業(yè)務也能靈活、高效、低開銷傳送�？梢詭椭�運營商完成從傳統(tǒng)TDM語音電路向全IP網(wǎng)絡的平滑過渡，其缺點是依然保留有了復雜的ATM層功能，成本偏高。

　　（3）GPON和EPON/GEPON面臨的共同挑戰(zhàn)

　　首先，怎樣才能在Ethernet/GFP上有效承載TDM業(yè)務并能提供電信級的服務質(zhì)量；其次，由于GPON和EPON/GEPON是點對多點的星形或樹形網(wǎng)絡，需要通過一個1+1并經(jīng)過不同路由的光網(wǎng)絡來實現(xiàn)電信級的保護恢復要求，網(wǎng)絡成本將非常高；第三，目前GPON和EPON/GEPON設備成本主要受限于突發(fā)光發(fā)送/接收模塊以及核心的控制模塊/芯片。這些模塊要么是技術不成熟無法商用，要么是價格昂貴還難以適應市場需要；第四，GPON和EPON/GEPON的一次性投入成本較高，不太適合逐步投資擴容的傳統(tǒng)電信建設模式，僅適合完全新建或改建的密集用戶區(qū)域�！�

　　寬帶接入技術和設備發(fā)展趨勢

　�。�1）寬帶接入技術的發(fā)展趨勢

　　{1}DSL技術在相當長一段時間內(nèi)仍將是主流的寬帶接入技術。

　　ADSL2/2+技術正逐步發(fā)展成熟，在2005年，它將逐步取代第一代ADSL技術，在寬帶接入領域扮演主力軍的角色。對于ADSL2和ADSL2+兩種新一代ADSL技術，ADSL2技術由于其下行速率與第一代ADSL技術相比沒有太大的提高，而ADSL2+技術擁有ADSL2技術所具有的優(yōu)良特性，所以，ADSL2/2+技術將以ADSL2+技術的形式發(fā)展。VDSL技術在VDSL2標準推出之前不會有大規(guī)模的發(fā)展，但目前基于DMT調(diào)制的VDSL技術的雙向?qū)ΨQ特性和短距離范圍內(nèi)超過100Mbit/s的高下行帶寬特性仍具有無可比擬的優(yōu)勢，因此，在VDSL2標準和技術成熟前，基于DMT調(diào)制的VDSL技術將作為ADSL2+技術的補充，會得到少量的應用。

　　{2}EPON/GPON光纖接入技術將有一定的發(fā)展，但完全實現(xiàn)FTTH還需要相當長的一段時間。

　　隨著EPON技術發(fā)展成熟、設備價格的下降， EPON技術在高檔住宅小區(qū)和商用大廈將有一定的應用。GPON技術仍不完全成熟，目前很少有廠商支持，雖然GPON推出的初衷是支持各種業(yè)務的綜合接入，但隨著整個網(wǎng)絡和業(yè)務的IP化，GPON技術優(yōu)勢越來越不明顯，而且其價格問題和技術成熟性一直讓運營商對這項技術感到困惑。雖然EPON/GPON光纖接入將有一定的發(fā)展，但其高成本、業(yè)務需求與定位、光纜布放、對維護人員的高要求等因素將會減緩FTTH的進程，特別是光器件、光纖、光接續(xù)等技術和成本能否快速降低在很大程度決定了光接入技術的發(fā)展。

　　（2）寬帶接入設備的發(fā)展趨勢

　　寬帶接入設備的總體發(fā)展趨勢是通過一個端口為用戶提供多業(yè)務的綜合接入，包括公眾互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務、IPTV業(yè)務、NGN業(yè)務等，具體體現(xiàn)在以下幾個方面。

　　{1}在背板容量、交換能力、業(yè)務引擎、轉(zhuǎn)發(fā)性能、網(wǎng)絡側(cè)接口等方面能保證公眾互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務、視訊業(yè)務、VPN業(yè)務、組播業(yè)務等具有良好的性能；

　　{2}在用戶端口支持多PVC或多VLAN，實現(xiàn)對不同業(yè)務的承載；

　　{3}支持針對不同業(yè)務類型，劃分優(yōu)先級，并在上聯(lián)口基于優(yōu)先級進行轉(zhuǎn)發(fā)；

　　{4}支持IGMP SNOOPING或PROXY功能以及對組播業(yè)務的控制功能。

　　寬帶接入技術的演進趨勢

　�。�1）技術演進的幾個方面

　　{1}向光纖化過渡

　　我國接入網(wǎng)骨干層的光纖化已經(jīng)完成，而接入層（配線層和引入層）的光纖化還處于起步階段，SDH和各類無源光網(wǎng)絡（pon）相結(jié)合的傳輸技術比較經(jīng)濟，符合中國具體的網(wǎng)絡情況。應當首先實現(xiàn)光纖到路邊、光纖到小區(qū)和光纖到大樓，然后隨著通信業(yè)務的發(fā)展和網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的不斷演變，逐步推進光纖接入網(wǎng)的建設，擴大光纖接入網(wǎng)的覆蓋范圍，縮短光纖接入網(wǎng)與用戶終端的距離。

　　{2}充分利用原有線纜并適度挖潛

　　寬帶接入在追求高帶寬的同時，還應重視經(jīng)濟性、方便性，光纖接入雖然有巨大的帶寬，但目前還不具備經(jīng)濟性、方便性。反過來看，用戶網(wǎng)長期以來是以金屬線纜為基礎的，經(jīng)過多年的建設，存在大量的線纜資源，如固定電話雙絞線網(wǎng)、有線電視的ＨＦＣ網(wǎng)、無處不在的電力線網(wǎng)等，且其帶寬能夠滿足現(xiàn)有主要業(yè)務的要求。在寬帶接入網(wǎng)建設的初期，應充分利用基于這些線纜的接入技術，以節(jié)省投資，滿足快速發(fā)展的業(yè)務需求。電力線資源巨大，其寬帶應用還剛剛起步，有待進一步挖掘其潛力。

　　{3}以固定無線接入補充有線接入網(wǎng)

　　固定無線接入方式提供業(yè)務快、組網(wǎng)靈活、易維護、初期投資少，而且允許用戶在局域范圍內(nèi)慢速移動，適于在農(nóng)村地區(qū)為散居人口提供經(jīng)濟的接入和應急通信的接入，也可以作為城市改造區(qū)域的臨時接入手段；與FTTX＋xDSL、FTTX＋LAN等配合使用可以擴大覆蓋范圍。

　　{4}接入平臺的綜合化

　　ADSL接入平臺有其特有的優(yōu)勢，如基于現(xiàn)有的電話線并與模擬話音或ISDN共存，速率的不對稱性剛好滿足上網(wǎng)需求；與此同時，它也有很多劣勢，如在距離、速率、非對稱性等方面受到的限制。將ADSL與SHDSL、VDSL等不同的xDSL接入方式以及以太網(wǎng)接入方式納入同一接入系統(tǒng)平臺，能充分發(fā)揮不同技術的特點，并相互補充，這已成為當前接入技術發(fā)展的重要趨勢。

　�。�2）寬帶接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢

　　IP作為整個網(wǎng)絡的核心，以ATM、IP、SDH、以太網(wǎng)以及各種無線接入技術作為整個網(wǎng)絡的邊緣和接入的方式。以DWDM方式的IP over SDH或IP over Optical為傳輸手段，負責整個高速信息網(wǎng)絡的傳輸。整個網(wǎng)絡將以IP協(xié)議作為統(tǒng)一通信協(xié)議，兩個通信網(wǎng)的業(yè)務將完全融合。網(wǎng)絡的特征將只在網(wǎng)絡的邊緣地帶才能夠顯示出來，此時骨干網(wǎng)絡只起信息傳輸?shù)淖饔�，業(yè)務特性只能在網(wǎng)絡的邊緣實現(xiàn)。

　　為了使兩個通信網(wǎng)絡的業(yè)務在IP層面實現(xiàn)融合，需要解決一系列技術問題，例如，如何對語音和圖像業(yè)務提供QoS保證、如何實現(xiàn)對整個網(wǎng)絡資源的管理和分配以及如何隨時隨地提供寬帶接入等。為了解決這些問題，我們認為IP與MPLS的結(jié)合、光纖接入技術以及寬帶無線接入技術將成為未來寬帶通信網(wǎng)絡的主流技術。主要有以下幾方面原因。

　　{1}IP與MPLS結(jié)合，代表寬帶分組交換網(wǎng)絡的發(fā)展方向。

　　IP以其實現(xiàn)簡單，支持異種網(wǎng)絡的互連等優(yōu)點，在Internet上得到廣泛應用。通過采用IP技術，能實現(xiàn)各種網(wǎng)絡技術的互連互通，并實現(xiàn)真正意義上的“三網(wǎng)合一”。由于MPLS具有快速轉(zhuǎn)發(fā)，支持流量工程，并提供QoS保證等優(yōu)點，因此，MPLS可作為下一代網(wǎng)絡的管理和控制面技術。通過IP與MPLS的結(jié)合，能有效支持語音、數(shù)據(jù)和圖像業(yè)務的傳送，并使網(wǎng)絡具有良好的可擴展性，易于管理和維護。

　　{2}光纖接入技術是“最后一公里”問題的最終解決方案。

　　光纖以其大帶寬、易于維護、抗干擾、抗腐蝕等優(yōu)點，已逐漸在接入網(wǎng)中得到應用。隨著光纖、光器件價格的進一步下降，光接入網(wǎng)將最終成為寬帶到家的首選方案。

　　{3}寬帶無線接入技術是未來通信網(wǎng)發(fā)展的主要方向之一。

　　無線接入技術以其成本低廉、不受地理環(huán)境的約束、支持用戶的移動性等優(yōu)點，將成為光纖接入技術的重要補充，使人們實現(xiàn)真正意義上的個人通信的目的。

　　結(jié)束語

　　總的看，寬帶接入技術正在快速地向高帶寬、可管理、更經(jīng)濟、更方便、能提供一定服務質(zhì)量的方向發(fā)展，并向下一代網(wǎng)絡靠攏。而寬帶接入技術的綜合化能更容易地結(jié)合不同技術的優(yōu)勢，更好地滿足業(yè)務的發(fā)展需求，并能適應向未來網(wǎng)絡技術的演變。構(gòu)筑未來接入網(wǎng)的關鍵在于如何合理地處理各種寬、窄帶業(yè)務，寬帶網(wǎng)絡的構(gòu)建必須充分利用現(xiàn)有的龐大網(wǎng)絡，因而寬帶接入是演進而非革命。與此同時，接入網(wǎng)傳輸?shù)腎P化以及基于同一平臺的各種業(yè)務的綜合接入也是接入網(wǎng)發(fā)展的目標，是寬帶接入網(wǎng)滿足未來更高業(yè)務要求的技術保障。下一代網(wǎng)絡是網(wǎng)絡演進的總趨勢，它是以IP為中心并支持話音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務的融合網(wǎng)絡。對當前的接入網(wǎng)來說，可首先實現(xiàn)傳輸?shù)腎P 化，并逐步向下一代網(wǎng)絡過渡。