宽带网络接入技术的发展、现状、成果、趋势

宽带网络接入技术的发展、现状、成果、趋势1宽带网络接入技术的发展、现状、成果、趋势1、接入技术的发展现状电信网发展到今天，正在进入一个新的转折点，展现了宽带化、IP化以及业务融合化的趋势。电信网宽带化首当其冲的就是接入网的宽带化，然而由于种种原因，接入网的宽带化将是电信网宽带化最难实现的部分。接入网可由三个接口界定，即网络侧经由SNI与业务节点相连，用户侧由UNI与用户相连，管理方面则经Q接口与电信管理网（TMN）相连。接入网的引入给通信网带来新的变革，使整个通信网络结构发生了根本的变化。接入网的重要特征可以归纳为如下几点：（1）接入网对于所接入的业务提供承载能力，实现业务的透明传送。（2）接入网对用户信令是透明的，除了一些用户信令格式转换外，信令和业务处理的功能依然在业务节点中。（3）接入网的引入不应限制现有的各种接入类型和业务，接入网应通过有限的标准化的接口与业务节点相连。（4）接入网有独立于业务节点的网络管理系统，该系统通过标准化的接口连接TMN，TMN实施对接入网的操作、维护和管理。宽带网络接入技术的发展、现状、成果、趋势2传统的用户接入同采用的是钢缆，80年代中后期因具有Z接口的光纤环路载波系统（SLC）以及远端交换模RSU的实用化，使光纤传输设备引入到接入网领域，但这些都不是真正意义上的接入网设备。到90年代中期，先进的VS接口光接入系统问世，才进入接入网的正式发展阶段。VS接口可实现不同厂家接入网设备与交换机的互通，接入网具有较强的业务支持能力，除支持PSTN、ISDN业务外，还支持NX64kb／S、64kb／S以下各类速率、Internet、X．25、CATV等业务。到1998年8月初，全国建设规模已近270万线，超过世界其它国家。此外电信部门还积极推进公众多媒体通信接入系统，并正在试验先进的ATM接入和VOD系统。1.1有线接入技术有线接入技术包括：基于双绞线的ADSL技术、基于HFC网（光纤和同轴电缆混合网）的CableModem技术、基于五类线的以太网接入技术以及光纤接入技术。(1)基于双绞线的ADSL技术非对称数字用户线系统（ADSL）是充分利用现有电话网络的双绞线资源，实现高速、高带宽的数据接入的一种技术。ADSL是DSL的一种非对称版本，它采用FDM（频分复用）技术和DMT调制技术，在保证不影响正常电话使用的前提下，利用原有的电话双绞线进行高速数据宽带网络接入技术的发展、现状、成果、趋势3传输。(2)基于HFC网的CableModem技术基于HFC网（光纤和同轴电缆混合网）的CableModem技术是宽带接入技术中最先成熟和进入市场的，其巨大的带宽和相对经济性使其对有线电视网络公司和新成立的电信公司很具吸引力。CableModem的通信和普通Modem一样，是数据信号在模拟信道上交互传输的过程，但也存在差异，普通Modem的传输介质在用户与访问服务器之间是独立的，即用户独享传输介质，而CableModem的传输介质是HFC网，将数据信号调制到某个传输带宽与有线电视信号共享介质；另外，CableModem的结构较普通Modem复杂，它由调制解调器、调谐器、加/解密模块、桥接器、网络接口卡、以太网集线器等组成，它无须拨号上网，不占用电话线，可提供随时在线连接的全天候服务。(3)基于五类线的以太网接入技术从二十世纪八十年代开始以太网就成为最普遍采用的网络技术，根据IDC的统计，以太网的端口数约为所有网络端口数的85%。1998年以太网卡的销售是4800万端口，而令牌网、FDDI网和ATM等网卡的销售量总共才是500万端口，只是整个销售量的10%。而以太网的这种优势仍然有继续保持下去的势头。宽带网络接入技术的发展、现状、成果、趋势4传统以太网技术不属于接入网范畴，而属于用户驻地网（CPN）领域。然而其应用领域却正在向包括接入网在内的其它公用网领域扩展。历史上，对于企事业用户，以太网技术一直是最流行的方法，利用以太网作为接入手段的主要原因是：（1）以太网已有巨大的网络基础和长期的经验知识；（2）目前所有流行的操作系统和应用都与以太网兼容；（3）性能价格比好、可扩展性强、容易安装开通以及可靠性高；（4）以太网接入方式与IP网很适应，同时以太网技术已有重大突破，容量分为10/100/1000Mb/s三级，可按需升级，10Gb/s以太网系统也即将问世。1.2无线接入技术传统的窄带无线接入是速率小于2Mbit/s的接入，可以提供话音和低速数据业务，上端一般连接PSTN交换机。在众多窄带无线接入技术中，空中接口采用PHS制式的无线市话系统得到的应用最多，规模也最大。从2003年开始，SCDMA制式的无线接入应用也呈上升趋势，特别是在我国广大农村电信服务中被广泛推荐使用。与传统的仅提供窄带话音业务的无线接入技术不同，宽带无线接入技术（BWA）源于Internet的发展和对宽带IP数据业务的不断增长，主要面向的是IP数据业务。宽带无线接入方式的主流技术除包括已经发展成熟的3.5GHz、5.8GHz固定无线接入和本地多点分配系统（LMDS）等传统的固定宽带无线接入技术外，也包括新兴的IEEE802.16固定/移动宽带无线接入技术。随着宽带技术的发展，宽宽带网络接入技术的发展、现状、成果、趋势5带无线接入系统的传输能力在不断增强，空中接口也更加开放，被逐步成为缺乏本地网资源的新兴运营商争夺市场份额的有效手段。在固定宽带无线接入网中，3.5GHz的固定无线接入网络在全球部署得最多。由于其工作频段低，传播特性好，覆盖范围大，受到了运营商们的普遍青睐。而LMDS尽管工作频率较高（26GHz），可用的频率较多，带宽也宽，但由于要求视距传播且高频段无线传输容易受降雨的影响，限制了传输的距离，同时，在网络规划时对基站和远端站的选址要求也比较高等等，因此对它的应用远不如3.5GHz固定无线接入网广泛。对于5.8GHz频段，实际上大量使用的依然是点对点的扩频微波设备，用以解决2M传输的问题。但由于该频段有很多非通信设备在使用，如雷达、无线电定位设备等等，存在着潜在的干扰，因此对5.8GHz固定无线接入设备的应用也不够广泛。目前被广泛关注并被逐步应用的是IEEE提出的802.16技术。这是一种新兴的宽带无线接入技术，主要用于城域网，有固定、游牧、便携、简单移动和自由移动五类业务应用场景。随着802.16技术从固定无线接入发展到移动无线接入，其应用的场景也会从固定接入发展到自由移动。802.16技术具有较高的频谱利用率和传输速率，非常适合提供宽带上网和移动视频业务[1]，因此很有优势。无线局域网（WLAN）也是一种被广泛关注和应用的无线接入技术，宽带网络接入技术的发展、现状、成果、趋势6是在有线局域网技术的基础上发展起来的，亦属于局域网技术。该技术改变了人们利用有线接入Internet的模式，摆脱了线缆的束缚，工作在2.4GHz免许可频段和5GHz频段。由于免许可频段受到功率以及局域网本身定位的限制，因而WLAN主要在室内近距离使用，覆盖范围一般在100m以内，面向个人用户，为低速移动用户提供IP数据业务。2、宽带接入网的主要功能——和窄带接入网相同，宽带接入网是连接至用户住宅的经营者业务节点的全部设施。和窄带接入网不同的是，窄带业务网与基础网联系十分紧密，基础网与业务网统一考虑规划建设，主要业务节点与网络节点经常重合，接入网只承担接口和传输功能。考虑到宽带接入网应支持电路模式和分组模式的接入，宽带网络的业务节点与低层的网络基础设施完全脱离，上层与下层完全是主从关系，有清晰的分层结构。——根据宽带网络的业务节点与低层的网络基础设施完全脱离的情况，宽带网的业务节点不一定设在本地，甚至可能不在本国。考虑到ITU-TY.1231建议（草案），仍沿用窄带接入网的定义，将业务节点接口到用户网络接口间的全部设施定义为接入网。宽带接入有可能需要建立跨越洋区连接。为了避免上述现象的发生，从实际考虑宽带接入网应限定在用户驻地网，到所连接的网络的网络节点之间的设施，网络节点可能是高端路由器或ATM交换机。宽带接入网的SNI应具有接入到多个网络节点的功能。宽带网络接入技术的发展、现状、成果、趋势7——宽带接入网的基本功能除保留窄带接入网的全部功能外，还应包括：——（1）将来自用户的业务流传输、寻径和多路复用至核心网；——（2）依据服务质量QoS将来自用户的业务流分类。区别带宽有保证和尽力而为的业务流；——（3）执行服务质量QoS；——（4）提供导航帮助和目录服务；——（5）内容提供者的缓冲服务器；——（6）执行MAC协议；——（7）用户认证；——（8）提供用于调用的管理。3、接入网的宽带化趋势近年来，固网运营商来自话音、纯宽带业务收入的增幅在不断下降，不能适应竞争和需求的变化，因此，需要从纯数据、话音的单业务运营模式向应用、视频、语音、数据相结合的多业务运营模式迈进，以留住和吸引更多的用户。为了顺应业务发展的这一要求，未来接入技术的宽带化、接入承载的差异化和接入终端设备的可控化，将成为新宽带网络接入技术的发展、现状、成果、趋势8一代宽带接入网的发展趋势和重要特征。3.1接入技术宽带化“宽带提速”是运营商必然的战略选择，不提速就无法开展频带更宽的业务，无法实现运营商战略目标的转移。因此，“宽带提速”将成为运营商长期面临的课题。例如从ADSL向ADSL2+以及未来VDSL2的升级，就是其中的一部分。而在这部分的解决方案中，无论采用哪种最新的DSL技术，都必须遵循缩短铜缆长度和提供更大的带宽的基本规律。为此，全球的主流运营商包括中国的固网运营商在内，都在计划或开始实施DSLAM物理位置下移的战略，努力做到“光进铜退”，最终实现FTTH。在这一进程中，FTTx与ADSL2+/VDSL2的结合将是长期和重要的工作内容。3.2接入网宽带化的三个发展方向3.2.1光纤接入光纤接入，尤其同有线电视结合，高速率、低成本特性且发展潜力巨大，资源丰富。光纤接入采用DWDM光波分复用技术，可把高达80个不同波长或数据信道复用在一个光束上，然后在一条光纤上传输。在一个每条信道传输2.5Gbps的系统，一条光纤每秒钟可传输200Gbps的信息。因此光纤接入网将是未来接入网的主流技术。宽带网络接入技术的发展、现状、成果、趋势9有源光接入设备。目前应用的有源光纤接入设备，实现了光纤到路边或到大楼，用光纤替代了部分电缆，开通了大量的窄带数据业务，满足了社会各界对综合业务的需求，为接入网宽带化打下基础，但应用中存在如下问题：（1）有源光节点收容500～1000户的普通电话用户，将光节点建成了变相的交换机模块局，光节点以下普遍应用了较长的音频电缆，这些电缆难以适应定带业务。（2）由于广电和电信两部门利益关系，有线电视及视频业务无法传送。（3）大部分光节点采用小机房，配备了齐全的空调、机架、电源等辅助设备，增加了工程投资，使每线造价大大提高（高达2000元以上），在网络宽带化进程中，前期投入相当部分较难发挥作用。计算机局域网技术应用。为适应住宅小区宽带信息化小区建设，在光纤到楼的基础上采用计算机局域网接人用户的方式（FTTB＋LAN），利用光纤+5类线以太网交换技术，实现“千兆到小区、百兆到大楼、十兆到家庭”，该宽带建设方案主要解决用户拔号上网速度太低的问题，可提供IP技术形成的多媒体业务，这种方案主要特征：在住宅小区建立千兆以太网交换机（ZAN设备），覆盖范围为以500m为半径的小区5～15幢多层住宅楼，200～500户。在楼内设立二层以太网100Mbit／s交换机（BAN设备），BAN的覆盖范围为100m，12～宽带网络接入技术的发展、现状、成果、趋势1024户。FTTN＋LAN方式存在的问题：（1）现有小区和楼道内重新增设安装一套线路，两套电信线路并存，并要同时维护，以至一个楼道内形成四套线络（电源、电视、电话双绞线、5类线）。（2）500户小区需设小型机房，并应能适应无人值守，环境要求高，一个城市若设置数百个这样的机房和设备，其综合造价较大，运行维护复杂，且成本高，需要保证安全性、