一種基于SDH的集成寬帶接入方案

馬菊青　陳常嘉

　　摘要：本文介紹了集成寬帶接入系統(tǒng)的原理和特點(diǎn)，并與xDLS、HFC、APON等主要的寬帶接入技術(shù)進(jìn)行了比較。集成寬帶接入系統(tǒng)既是傳統(tǒng)電信服務(wù)（如E1、T1）的理想解決方案，又是非標(biāo)準(zhǔn)電信服務(wù)，如數(shù)字電視，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的理想解決方案。在文章的最后，舉了集成寬帶接入系統(tǒng)的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。

　　關(guān)鍵詞　寬帶接入　集成　SDH

　　1　簡介

　　隨著技術(shù)所本持續(xù)下降，電信市場(chǎng)日益開放以及以IP為代表的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的爆炸式增長，網(wǎng)絡(luò)的帶寬與容量再次成為熱門話題和緊缺的資源。以美國為代表的發(fā)達(dá)國家的骨干網(wǎng)正向超高速和超大容量的方向發(fā)展，高達(dá)160Gbit/s（16×10Gbit/s）的波分復(fù)用系統(tǒng)已投入應(yīng)用。用戶側(cè)的PC機(jī)的速率也在突飛猛進(jìn)，唯獨(dú)中間的接入網(wǎng)仍停留在窄帶水平。為了適應(yīng)這一新的形勢(shì)，接入網(wǎng)的寬帶接入技術(shù)也呈現(xiàn)了新的發(fā)展態(tài)勢(shì)。接入網(wǎng)絡(luò)對(duì)電信運(yùn)營商而言是極其重要的，因?yàn)樗�直接連接著最終用戶。面對(duì)通信寬帶化的趨勢(shì)，原有的接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已開始表現(xiàn)出種種不如人意的地方，而建設(shè)新型寬帶接入網(wǎng)絡(luò)成了人們關(guān)注的新話題。在這種情況下，傳統(tǒng)的電話網(wǎng)勢(shì)必向以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為中心，以寬帶化和IP化為特征的下代電信網(wǎng)過渡。電信業(yè)務(wù)從電話等窄帶業(yè)務(wù)逐漸轉(zhuǎn)向集語音、高速數(shù)據(jù)、可變視頻為一體的多媒體寬帶業(yè)務(wù)。面對(duì)眾多的接入技術(shù)，如何選擇理想的解決方案，高效、經(jīng)濟(jì)的構(gòu)建滿足各種用戶需要的接入網(wǎng)絡(luò)是人們關(guān)注的一個(gè)焦點(diǎn)。寬帶接入網(wǎng)建設(shè)應(yīng)根據(jù)社會(huì)的發(fā)展、用戶的需要、設(shè)備的成熟程度和經(jīng)濟(jì)實(shí)力分階段實(shí)施。接入設(shè)備必須組網(wǎng)靈活，窄帶、寬帶業(yè)務(wù)都可以接入，支持未來發(fā)展。

　　2　集成寬帶接入的特點(diǎn)

　　這種集成接入系統(tǒng)是基于SDH的。將SDH技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)帶進(jìn)接入網(wǎng)領(lǐng)域，使SDH的功能和接口盡可能靠近用戶是SDH發(fā)展的趨勢(shì)�？紤]到接入網(wǎng)對(duì)成本的高度敏感性和運(yùn)行環(huán)境的惡劣性，適用于接入網(wǎng)的SDH設(shè)備必須是高度緊湊、低功耗和低成本的新型系統(tǒng)。集成寬帶接入通過V5接口或DLC完成窄帶接入，通過插入不同的接口卡直接向用戶提供10/100Mbit/s以太網(wǎng)接口或270Mbit/s DVB數(shù)字圖像接口，不需ATM適配層就能直接把寬帶業(yè)務(wù)映射到SDH幀中，并能半動(dòng)態(tài)/動(dòng)態(tài)地按需分配帶寬（N×E1或N×T1），以適應(yīng)不同業(yè)務(wù)接口需要，從而有效地提高帶寬利用率，真正實(shí)現(xiàn)寬窄接入兼容，是理想的綜合寬帶接入解決方案。

　�。�1）基于SDH

　　這種接入方案的傳輸部分符合SDH體制標(biāo)準(zhǔn)，其速率、幀結(jié)構(gòu)、功能都與STM-41一致。能與任一廠家的STM-4或STM-6互連，還能平滑升級(jí)到STM-4。具有標(biāo)準(zhǔn)的SDH支路接口。除T1和T3接口用于SONET外，還可提供E1（2Mbit/s）支路接口。具有155Mbit/s光/電分支支路功能，利用155Mbit/s光分支盤可以形成光分路。利用155Mbit/s電分支盤復(fù)用到上一級(jí)傳輸設(shè)備，提高系統(tǒng)組網(wǎng)的靈活性。除能用作接入設(shè)備外，還能直接作為傳輸設(shè)備使用，應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。

　�。�2）綜合接入

　　接入網(wǎng)是一個(gè)快速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)，一些可用于接入網(wǎng)的技術(shù)還在不斷出現(xiàn)，誰也無法預(yù)料將會(huì)出現(xiàn)什么新的接入業(yè)務(wù)，尤其是寬帶業(yè)務(wù)。因此，衡量一個(gè)綜合接入網(wǎng)產(chǎn)品的好壞，不能僅看其支持接入業(yè)務(wù)種類的多少，還要看其解決寬/窄兼容的技術(shù)。如果能夠動(dòng)態(tài)地分配帶寬，無論將來寬帶業(yè)務(wù)如何發(fā)展，只需開發(fā)相應(yīng)的接口盤就能滿足新的業(yè)務(wù)要求，而不需對(duì)設(shè)備進(jìn)行大的改動(dòng)，減少了開發(fā)周期，降低了成本。集成接入系統(tǒng)利用虛容器（VC）將不同的支路的信號(hào)映射到STM-1中。級(jí)連的VC能映射比單個(gè)的VC更大的數(shù)據(jù)流，因此能更有效地利用帶寬并能實(shí)現(xiàn)帶寬的按需分配，動(dòng)態(tài)地分配信道。對(duì)于大多為非電信標(biāo)準(zhǔn)的寬帶業(yè)務(wù)，能提高帶寬的利用率。它采用兩級(jí)復(fù)用方案，一級(jí)是從STM-1到E1，另一級(jí)從E1到64kbit/s。當(dāng)業(yè)務(wù)比特率大于Ｅ１時(shí)，給它分配多個(gè)級(jí)聯(lián)的VC-1；反之，分配一個(gè)或部分E1。這些比特小于E1的業(yè)務(wù)在多個(gè)64kbit/s等級(jí)中處理，與級(jí)聯(lián)VC中的動(dòng)態(tài)帶寬分配無關(guān)。

　�。�3）符合TMN要求的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)

　　接入網(wǎng)網(wǎng)管的建設(shè)應(yīng)當(dāng)是基于TMN的，在開放的環(huán)境中，采用標(biāo)準(zhǔn)的管理協(xié)議來傳送標(biāo)準(zhǔn)的管理信息，保證網(wǎng)管的高度適應(yīng)性和可持續(xù)性建設(shè)要求。TMN對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)與被管理設(shè)備之間傳送的管理信息進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，只要各接入網(wǎng)設(shè)備都提供標(biāo)準(zhǔn)的接口，不論其具體實(shí)現(xiàn)方法如何，也不論其組網(wǎng)方式如何，不同的接入網(wǎng)資源都可以被集中管理，統(tǒng)一調(diào)度。在接入網(wǎng)網(wǎng)管的建設(shè)中，由于接入網(wǎng)本身的技術(shù)特點(diǎn)，要求網(wǎng)管系統(tǒng)具有良好的適應(yīng)性和可持續(xù)性，而TMN技術(shù)則切實(shí)保證了接入網(wǎng)網(wǎng)管建設(shè)的平滑過渡和可持續(xù)性發(fā)展。

　　3　對(duì)各種接入的支持

　　3.1　支持窄帶業(yè)務(wù)

　　為了更充分地利用SDH的優(yōu)勢(shì)，需要將SDH進(jìn)一步擴(kuò)展至低帶寬用戶，特別是無線用戶，提供靈活并能綜合新老業(yè)務(wù)的64kbit/s等級(jí)傳送平臺(tái)。具體實(shí)施方法可以有多種，如使用STM-0子速率連接（sub STM-0），對(duì)于小帶寬用戶是一種經(jīng)濟(jì)有效地方案，同時(shí)又能保持全部SDH管理能力和功能。目前LTU-T第15研究組已開發(fā)了一個(gè)新的建議G.708。規(guī)定了sSTM-2n和sSTM-1k接口，屆時(shí)SDH演進(jìn)一步向用戶推進(jìn)，在接入網(wǎng)領(lǐng)域占據(jù)更大的份額。集成寬帶接入設(shè)備支持窄帶的接入（V5接口），與V5.1/5.2研究平臺(tái)兼容，更改協(xié)議可實(shí)現(xiàn)升級(jí)。兩種協(xié)議處理方案（遠(yuǎn)端終結(jié)和局端終結(jié)），用戶可根據(jù)情況選擇。

　　3.2支持寬帶業(yè)務(wù)

　　SDH利用虛容（VC）將不同的支路信號(hào)映射到STM-N中。在SDH標(biāo)準(zhǔn)中，采用VC-1（映射T1/E1），VC-2（映射T2），VC-3（映射T3/E3）。級(jí)連的VC能映射比單個(gè)的VC更大的數(shù)據(jù)流因此能更有效地利用帶寬。它的另一個(gè)好處是能實(shí)現(xiàn)“帶寬按需分配”，即動(dòng)態(tài)地分配信道。對(duì)于像以太網(wǎng)和壓縮數(shù)字圖像這樣的非標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)速率，動(dòng)態(tài)帶寬按需分配能大大地提高帶寬的利用率。

　　3.3支持IP業(yè)務(wù)

　　接入網(wǎng)用SDH的最新發(fā)展趨勢(shì)是支持IP接入。目前至少需要支持以太網(wǎng)接口的映射，除了攜帶語音業(yè)務(wù)量以外，可以利用部分SDH凈負(fù)荷來傳送IP業(yè)務(wù)，從而使SDH也能支持IP的接入。IBAS設(shè)備通過插入網(wǎng)卡作為支路盤，為用戶提供兩路以太網(wǎng)接口，工作方式可為雙工或半雙工。以太網(wǎng)接口所需帶寬可由系統(tǒng)靈活分配（n×2Mbit/s）。

　　綜合起來，集成寬帶接入系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　�。�1）綜合考慮了窄帶接入和寬帶接入。另外更完善地解決了IP接入，實(shí)現(xiàn)了語音、數(shù)字電視、多媒體服務(wù)的集成接入。

　�。�2）基于SDH，由于SDH技術(shù)很成熟，能提供可靠的服務(wù)。

　�。�3）可增加帶寬，提高網(wǎng)絡(luò)管理能力，減少維護(hù)工作，降低成本。

　�。�4）對(duì)于GSM系統(tǒng)來說，可靈活地提供2Mbit/s的透明通道。

　�。�5）可方便地升級(jí)和擴(kuò)大容量，為平滑過渡至FTTH做好準(zhǔn)備。

　　4　與其他寬帶接入技術(shù)的比較

　　4.1　與ADLS（非對(duì)稱數(shù)字用戶線）的比較

　　非對(duì)稱數(shù)字用戶線（ADSL）系統(tǒng)是一種利用現(xiàn)有雙絞銅線的寬帶接入技術(shù)，它利用雙絞線傳送雙向不對(duì)稱比特率數(shù)據(jù)。ADSL的內(nèi)部比較復(fù)雜，它采用了高級(jí)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和新的算法壓縮數(shù)據(jù)，使大量的信息得以在網(wǎng)上高速傳輸。ADSL系統(tǒng)的發(fā)展趨向是進(jìn)一步提高系統(tǒng)的下行帶寬，即演變成所謂甚高速數(shù)字用戶線（VDSL）系統(tǒng)，這種技術(shù)在雙絞線上的下行傳輸速率可以擴(kuò)展至25-52Mbit/s，同時(shí)允許1.5Mbit/s的上行速率，其傳輸距離會(huì)縮短至1000m或300左右。

　　ADSL最大特點(diǎn)是無需改變現(xiàn)有銅纜網(wǎng)絡(luò)設(shè)施就能提供寬帶業(yè)務(wù)，其主要缺點(diǎn)是線對(duì)的苛刻要求，目前國內(nèi)雙絞線只有10％左右的線對(duì)可以開ADSL，另外，價(jià)格仍偏高。從長遠(yuǎn)的發(fā)展看，雙絞線的傳輸帶寬畢竟還是有限的。它最終只能是一個(gè)過渡性的方案，或者與其他寬帶接入系統(tǒng)配合使用。

　　拉入網(wǎng)發(fā)展的最終目標(biāo)是光纖到家，應(yīng)該因地制宜，在有條件的地方，盡量地使光纖靠近用戶。集成接入系統(tǒng)是基于SDH的新型綜合寬帶接入系統(tǒng)，無論從傳輸帶寬、信號(hào)質(zhì)量，還是從今后向FTTH的過渡上，都有其發(fā)展優(yōu)勢(shì)�？梢葬槍�(duì)不同業(yè)務(wù)提供相應(yīng)的接口，如以太網(wǎng)接口、DVB接口，實(shí)現(xiàn)寬窄帶、新老業(yè)務(wù)的綜合接入；標(biāo)準(zhǔn)SDH光傳輸平臺(tái)，把ONU盡可能地推向用戶端，簡化了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。

　　4.2　與HFC（光纖同軸電纜混合網(wǎng)）的比較

　　HFC是一個(gè)靈活的接入和傳輸系統(tǒng)。將光纖和同軸電纜的優(yōu)點(diǎn)集于一身，又較FTTO或者是SDV造價(jià)低廉。同時(shí)支持模擬和數(shù)字傳輸。HFC的靈活性和強(qiáng)大的功能已使它成為CATV和電話提供商的首選。

　　HFC是廣播式服務(wù)的一個(gè)很好的解決方案，但在發(fā)展雙向、交互式服務(wù)中存在著嚴(yán)重不足：

　�。�1）HFC是一個(gè)樹型結(jié)構(gòu)，在電信服務(wù)中可靠性不高，易被噪聲干擾。

　�。�2）許多用戶共享上行信道，限制上行信道的應(yīng)用。

　�。�3）用模擬傳輸技術(shù)。

　　（4）不支持Q3接口。

　　與HFC相比，集成寬帶接入方案運(yùn)用SDH設(shè)備，可形成高可靠網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。同時(shí)他支持F接口和Q接口，在局端實(shí)現(xiàn)用戶線路測(cè)試，遠(yuǎn)程和集中式監(jiān)督和控制。為了滿足VOD、可視電話和其他動(dòng)態(tài)視頻服務(wù)，集成寬帶接入方案提供了DVB接口�？傊�，與HFC相比，集成寬帶接入方案更能滿足廣播公司寬帶接入的需要，帶寬更寬、可靠性更高。易開通雙向服務(wù)。

　　4.3與APON的比較

　　接入網(wǎng)正在應(yīng)用PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）系統(tǒng)，使攜帶的信息ATM化后的PON稱為APON。對(duì)于承載和終端用戶來說，APON有許多優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)楣饫w維護(hù)費(fèi)用遠(yuǎn)比銅軸的低。現(xiàn)在，速度為155Mbit/s的對(duì)稱APON系統(tǒng)和速度為622Mbit/s/155Mbit/s的非對(duì)稱APON系統(tǒng)正發(fā)展之中。另外，光纖技術(shù)不受電接口的影響，從而保證了高質(zhì)量的電信服務(wù)。APON系統(tǒng)的另一優(yōu)勢(shì)是在提供動(dòng)態(tài)帶寬仇配的OLE中集合了ATM信元、ATM的QoS優(yōu)勢(shì)、PON的寬帶透明傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)。

　　但是，APON的發(fā)展前景卻面臨著ATM的衰落和IP的興起。另外，APON技術(shù)顯得還很昂貴。與APON相比，集成寬帶接入系統(tǒng)費(fèi)用低，提供寬帶支流接口，實(shí)現(xiàn)了N×E1或n×T1到STM-1復(fù)用，以及動(dòng)態(tài)帶寬分配。也可提供IP接入，將信號(hào)直接映射到SDH幀中，簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低了費(fèi)用，提高了系統(tǒng)效率。實(shí)現(xiàn)了寬帶和窄帶的集成接入。

　　4.4與LMDS比較

　　本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)（LMDS）是一種新出現(xiàn)的毫米波寬帶無線接入技術(shù)，可提供雙向數(shù)據(jù)、語音和視頻業(yè)務(wù)。如果僅用于語音則可以支持6萬個(gè)電話用戶，同時(shí)可支持速率為ISDN-BRI、E1和E3和專用電話業(yè)務(wù)，但最有利的業(yè)務(wù)是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。LMDS可提供對(duì)稱業(yè)務(wù)與不對(duì)稱業(yè)務(wù)，如交互式電視和高速數(shù)據(jù)。另外可以提供因特網(wǎng)接入，可以用于局域網(wǎng)的互連。LMDS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)周期短，數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量高，其信號(hào)質(zhì)量與可靠性與其他技術(shù)相比甚至更好。尤其適用于光接入網(wǎng)因用戶密度和/或成本原因而不經(jīng)濟(jì)可行的地區(qū)。但是，LMDS所使用的頻段技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度較大，其發(fā)展在很大程度上取決于能否開發(fā)出低成本的28GHz收發(fā)機(jī)。這一頻段的放大器需要基于鎵砷技術(shù)的單片毫米波集成電路，要做到低成本、高性能不大容易。另外，LMDS的最大弱點(diǎn)是采用無線信道且只能視距傳輸，因而抗干擾能力差，甚至雨點(diǎn)、樹葉等都會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生影響。為了避免阻擋，樞紐站可能不得不設(shè)置在高于地面15-20m處，這在有些環(huán)境下應(yīng)用不利。

　　寬帶固定無線接入技術(shù)作為有線接入技術(shù)的有益補(bǔ)充，代表了寬帶接入技術(shù)的一種新的不可忽視的發(fā)展趨勢(shì)。不過對(duì)于中國的廣大用戶而言，目前無線寬帶接入技術(shù)仍然是接入技術(shù)發(fā)展的主流。綜合寬帶接入系統(tǒng)采用有線（光纖）信道，可遠(yuǎn)距離傳輸，容量更大，抗干擾能力強(qiáng)，成本較低。集成寬帶接入系統(tǒng)基于SDH體制，它可以提供寬帶支路接口、能夠靈活地按需分配帶寬，電信、廣電等各種部門都可以使用這種接入平臺(tái)來為廣大用戶提供寬帶接入業(yè)務(wù)。

　　5　總結(jié)

　　以上討論了集成接入系統(tǒng)的特點(diǎn)，并將其與其他接入系統(tǒng)作了比較。集成寬帶接入系統(tǒng)既是傳統(tǒng)電信服務(wù)（如E1、T1）的理想解決方案，又是非標(biāo)準(zhǔn)電信服務(wù)，如數(shù)字電視、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的理想解決方案。

　　集成寬帶接入系統(tǒng)集成了寬帶及窄帶接入，在同一個(gè)殼中放置了接入模塊、傳輸模塊、CATV模塊和管理模塊。通過ISDN接口卡，實(shí)現(xiàn)電話和Internet接入。通過以太網(wǎng)接口卡實(shí)現(xiàn)LAN和VOD的互連。寬帶接入是接入網(wǎng)的趨勢(shì)，而集成寬帶接入系統(tǒng)則提供了一個(gè)對(duì)現(xiàn)有接入網(wǎng)的很好的解決方案。

摘自《中國數(shù)據(jù)通信》2001.9