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信息產業部電信傳輸研究所　熊四皓

    摘  要:介紹了ADSL、Cable Modem、LMDS、綜合接入的技術特點、應用情況和發展動向，闡述了作者對FTTH、ATM和IP的觀點。 
    關鍵詞:寬帶接入網 ADSL Cable Modem LMDS 綜合接入 發展動向

1　引言
　　傳統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務和低速數據業務。70年代末80年代初，國外出現數字用戶環路的概念。隨著光通信技術和高速調制技術的突破，以及用戶對高速數據業務和多媒體業務需求的推動，接入網技術在90年代飛速發展。總的特點是，設備的標準化程度更高，接口更開放，用戶接口速率更高，對不同業務的支持能力更強。
　　寬帶與窄帶一般的劃分標準是用戶網絡接口上的速率，即將用戶網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。窄帶接入系統是基于支持傳統的64kb/s電路交換業務的，對以IP為主流的高速數據業務支持能力差。寬帶接入系統則是以分組傳送方式為基礎，具有統計復用功能。寬帶接入網適合用來解決高速數據業務接入。
　　近幾年，Internet以驚人的速度迅猛發展。據統計，世界上Internet業務量每6個月翻一番。現在每天都有數以億計的人與Internet發生關系。隨著Internet服務內容的增多，用戶對數據傳送速率的需求也日益增加，對整個網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業務的接入，國內外主要電信運營商都開始寬帶接入網的建設。這些寬帶接入網中，有的是試驗網，還有的是大規模的商用網。我國接入網的建設始于90年代中期，到目前為止網上運行的接入網設備絕大部分是窄帶接入系統。1999年開始出現較大規模的寬帶接入網試驗。
　　由于市場需求的推動，寬帶接入技術這幾年有了較大發展，呈現百花齊放的狀態。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迅速發展
　　ADSL和Cable Modem是當今發展最快、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據接入業務。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據業務的接入。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務。
　　在HFC上利用Cable Modem進行數據傳輸，是解決住宅用戶高速數據接入的另一項熱門技術。Cable Modem下行數據占用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；上行數據占用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系統在HFC中的引入不影響有線電視業務的正常傳送。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，首先要對現有的單向有線電視網進行雙向改造，這里涉及的費用往往比較高。
　　ADSL和Cable Modem在北美地區發展最快。到1999年底，北美地區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，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品，但從發展前途看，G.lite將取代帶話音分離器的ADSL，成為ADSL的主導產品。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。
　　我國電信部門已經敷設一億多條銅雙絞線，這是未來發展以ADSL為主的寬帶接入網的重要基礎設施。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。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絡也有較大發展。目前已經有近8000萬CATV用戶，每年還以近1000萬的速度增加。這些網絡目前只能提供單向業務。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絡進行改造，準備建成具有雙向通信能力的HFC試驗網。主要提供高速數據接入業務。 
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，可同時解決高速數據和話音業務的接入。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網絡包括3個組成部分：中心站、用戶站和骨干網。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內的用戶通信。根據系統可用度的要求，每個服務區的覆蓋半徑為2～15km，各服務區之間可相互重疊。每個服務區又劃分出許多扇區，可根據用戶需求在該扇區內提供特定業務。各中心站通過光纖或者高速微波連入骨干網。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，如高頻段的收發信機成本較高、雨衰對高頻段無線傳輸的影響等。還需要注意的是，LMDS需要視距傳輸。在我國，各個城市都經常會有新的高層建筑出現，因而可能需要頻繁調整LMDS收發設備，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模商用。美國已經把開展LMDS業務的頻段拍賣，以WINSTAR為代表的新興運營商建設了LMDS試驗網。我國廣州已經有一個LMDS試驗網，上海市今年也準備建設試驗網。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將會有比較大的發展。 
4　綜合接入系統將在未來電信網中起重要作用
　　電信網經過近百年的飛速發展，目前已建成大規模的PSTN、ISDN、DDN、ATM和幀中繼等網絡。未來的網絡無論怎么演變，現有電信網是傳統電信運營商的寶貴財富，這些網絡將在相當長一段時間內繼續發揮作用。電信運營商可以通過綜合接入系統將這些不同的業務網與用戶連接，為用戶提供各種業務。
　　綜合接入系統起到業務收集和分流的作用。其最主要的綜合功能是綜合傳送現有窄帶業務和未來高速數據業務，同時保證現有窄帶業務的QoS。QoS保證一般通過ATM來實現。無論寬帶業務怎么飛速發展，用戶對以話音通信為代表的窄帶業務仍然有需求，現有的窄帶業務網不可能在一夜之間消失。因此，支持現有窄帶業務是綜合接入系統的基本功能。
　　目前建設寬帶接入網有3種可選方案來支持窄帶業務。第一種方案是在接入網中直接將話音等窄帶信號打成IP包，進入寬帶業務網，然后通過網關進入現有窄帶業務網；第二種方案是通過ATM電路仿真方式在寬帶接入網中支持現有窄帶業務，窄帶用戶信息通過接入網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有窄帶業務網；第三種方案是重疊建設窄帶和寬帶兩個接入網，窄帶和寬帶用戶信息分別通過不同的接入網進入窄帶和寬帶業務網。
　　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或商業大樓，這些地方還沒有建設任何窄帶接入網絡，通過建設這樣的寬帶接入網可給用戶同時提供高質量的窄帶和寬帶電信業務；第三種方案適合在已建設了窄帶接入網的地區建設寬帶接入網。
　　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，這些綜合接入系統一般通過第二種方式即ATM電路仿真方式支持現有窄帶業務。
　　有些綜合接入系統還起到業務分流的作用。隨著Internet撥號上網用戶數的爆炸式增長，PSTN/ISDN交換機的負荷越來越重，一些國家出現過撥號上網業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能夠將撥號上網業務分流出PSTN/ISDN業務網；它提供了一個高速的IP接入通道，能用標準的LAN或WAN接口及其協議連接IP網，也可支持與FR/ATM網的連接。這種綜合接入系統在撥號上網用戶占主流的情況下，將在電信網上發揮重大作用。
　　但是現在綜合接入系統成本還比較高。購買一套綜合接入系統甚至比分別購買窄帶和寬帶(在這里主要用于高速數據接入)接入系統的價格之和還要高。因此，今后在相當長的一段時間內，建設重疊網是解決窄帶和寬帶業務接入的主要方式。 
5　FTTH受阻
　　首先應該明白，FTTC、FTTB、FTTZ、FTTH等不是具體的接入技術，而是建設光纖接入網的實施策略。不可否認，光纖接入不論是現在還是將來，都是接入網中使用的重要媒質。接入網的光纖化是未來的發展方向。關鍵是在建設寬帶接入網時如何處理已有的銅雙絞線?在現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(全業務接入網)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(窄帶PON)將廣大用戶接入，并期望在2000年實現光纖到戶。但在實際建網過程中，由于設備成本難以下降，并沒有真正實現光纖到戶，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，必然要用無源光網絡技術。雖然ATM�睵ON標準很成熟，但是由于其關鍵技術由少數幾個廠家掌握，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務需求。
　　現有的銅雙絞線和HFC網絡是發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得到迅速發展，基于已在基礎設施的寬帶接入設備的成本正迅速下降，FTTH已幾乎銷聲匿跡。
　　總而言之，用光纖代替銅線用戶環路是發展趨勢，但不一定現在就要實現FTTH。 
6　寬帶接入系統都以解決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展下去，可以想象，未來的骨干網、接入網和用戶駐地網都是基于ATM的。問題是在ATM還沒有大規模進入市場時，IP技術迅猛發展起來，ATM的神話逐漸破滅，不得不朝著如何更好地支持IP業務的方向發展。
　　ATM有可靠的質量保證，IP有廉價的優勢。但從現在的發展趨勢來看，未來的電信業務將以IP為主。那么，ATM的前景到底如何?在用戶駐地網，ATM將逐漸退出歷史舞臺。接入網向用戶提供的數據接口將以以太網接口為主流。但ATM將在未來的骨干網和接入網中繼續存在，并支持IP業務的接入。
　　隨著用戶信息保密問題和網絡安全問題的解決，局域網接入技術將在未來寬帶接入中起重要作用。目前有些傳統電信運營商正在建設通過局域網技術解決IP業務接入的試驗網，以驗證其可靠性。 
7　結束語
　　隨著Internet業務的爆炸式增長，數據業務正在取代話音業務，成為電信運營企業競爭的焦點。寬帶接入技術在IP業務的驅動下得到大發展，并出現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境中立于不敗之地，就應該重視這些發展動向。