信息化社會(huì)的寬帶接入技術(shù)

周志敏



　　在科技發(fā)展日新月異的今天，人們已不再滿足于傳統(tǒng)的通信和獲取信息的方式，眾多新的雙向交互式業(yè)務(wù)相繼產(chǎn)生，為用戶提供語音、數(shù)據(jù)、視頻綜合通信業(yè)務(wù)，使不同用戶之間、用戶與各種信息媒體之間實(shí)現(xiàn)信息交換，如電子郵件、影視點(diǎn)播、會(huì)議電視、可視電話等。這些業(yè)務(wù)要求高質(zhì)、高速、有效、可靠的傳輸。處于高速信息網(wǎng)與用戶間的接入網(wǎng)越來越受到人們的關(guān)注，接入網(wǎng)的寬帶化也成為接入技術(shù)的發(fā)展熱點(diǎn)。



　　1.接入技術(shù)



　　接入網(wǎng)技術(shù)包括銅線接入（MODEM、HDSL、ADSL、VDSL）、CABLE MODEM、光纖接入、HFC接入網(wǎng)。用戶接入網(wǎng)（從本地局端到用戶之間的部分）作為信息網(wǎng)的重要組成部分，是信息高速公路最接近用戶的一段，如果不能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的寬帶傳輸，寬帶接入網(wǎng)也就失去了意義。為實(shí)現(xiàn)用戶接入網(wǎng)的數(shù)字化、寬帶化，用光纖作為用戶線是今后發(fā)展的必然方向，但由于光纖用戶網(wǎng)的成本高，在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)大多數(shù)用戶網(wǎng)仍將繼續(xù)使用現(xiàn)有的銅線環(huán)路，近年來人們提出了多項(xiàng)過渡性的寬帶接入網(wǎng)技術(shù)，其中xDSL（非對(duì)稱數(shù)字用戶線）是最具有競(jìng)爭(zhēng)力的。



　　2.接入網(wǎng)寬帶化的三個(gè)發(fā)展方向



　　2.1光纖接入



　　光纖接入，尤其同有線電視結(jié)合，高速率、低成本特性且發(fā)展?jié)摿�巨大，資源豐富。光纖接入采用DWDM光波分復(fù)用技術(shù)，可把高達(dá)80個(gè)不同波長(zhǎng)或數(shù)據(jù)信道復(fù)用在一個(gè)光束上，然后在一條光纖上傳輸。在一個(gè)每條信道傳輸2.5Gbps的系統(tǒng)，一條光纖每秒鐘可傳輸200Gbps的信息。因此光纖接入網(wǎng)將是未來接入網(wǎng)的主流技術(shù)。


　　2.1.1有源光接入設(shè)備。目前應(yīng)用的有源光纖接入設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了光纖到路邊或到大樓，用光纖替代了部分電纜，開通了大量的窄帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，滿足了社會(huì)各界對(duì)綜合業(yè)務(wù)的需求，為接入網(wǎng)寬帶化打下基礎(chǔ)，但應(yīng)用中存在如下問題：



　�。�1）有源光節(jié)點(diǎn)收容500～1000戶的普通電話用戶，將光節(jié)點(diǎn)建成了變相的交換機(jī)模塊局，光節(jié)點(diǎn)以下普遍應(yīng)用了較長(zhǎng)的音頻電纜，這些電纜難以適應(yīng)定帶業(yè)務(wù)。



　�。�2）由于廣電和電信兩部門利益關(guān)系，有線電視及視頻業(yè)務(wù)無法傳送。



　�。�3）大部分光節(jié)點(diǎn)采用小機(jī)房，配備了齊全的空調(diào)、機(jī)架、電源等輔助設(shè)備，增加了工程投資，使每線造價(jià)大大提高（高達(dá)2000元以上），在網(wǎng)絡(luò)寬帶化進(jìn)程中，前期投入相當(dāng)部分較難發(fā)揮作用。



　　2.1.2計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用。為適應(yīng)住宅小區(qū)寬帶信息化小區(qū)建設(shè)，在光纖到樓的基礎(chǔ)上采用計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)接人用戶的方式（FTTB＋LAN），利用光纖+5類線以太網(wǎng)交換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“千兆到小區(qū)、百兆到大樓、 十兆到家庭”，該寬帶建設(shè)方案主要解決用戶拔號(hào)上網(wǎng)速度太低的問題，可提供IP技術(shù)形成的多媒體業(yè)務(wù)，這種方案主要特征：



　　在住宅小區(qū)建立千兆以太網(wǎng)交換機(jī)（ZAN設(shè)備），覆蓋范圍為以500m為半徑的小區(qū)5～15幢多層住宅樓，200～500戶。在樓內(nèi)設(shè)立二層以太網(wǎng)100Mbit／s交換機(jī)（BAN設(shè)備），BAN的覆蓋范圍為100m，12～24戶。FTTN＋LAN方式存在的問題：



　　（1）現(xiàn)有小區(qū)和樓道內(nèi)重新增設(shè)安裝一套線路，兩套電信線路并存，并要同時(shí)維護(hù)，以至一個(gè)樓道內(nèi)形成四套線絡(luò)（電源、電視、電話雙絞線、5類線）。


　�。�2）500戶小區(qū)需設(shè)小型機(jī)房，并應(yīng)能適應(yīng)無人值守，環(huán)境要求高，一個(gè)城市若設(shè)置數(shù)百個(gè)這樣的機(jī)房和設(shè)備，其綜合造價(jià)較大，運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜，且成本高，需要保證安全性、可靠性，不符合目前“大容量、少局所”的原則。



　�。�3）FTTN＋LAN適應(yīng)了IP高速投入，卻不適應(yīng)全業(yè)務(wù)信息網(wǎng)絡(luò)，不兼容現(xiàn)有傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)，全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)需要解決：電信語音業(yè)務(wù)，機(jī)關(guān)、企業(yè)等小總機(jī)專線，虛擬網(wǎng)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（ISDN、DDN、IP、電子商務(wù)、無線尋呼等），實(shí)時(shí)交互式視頻圖像業(yè)務(wù)，模擬、數(shù)字廣播電視業(yè)務(wù)。



　�。�4）目前我國(guó)的信息業(yè)務(wù)仍是以電話業(yè)務(wù)為主，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)尚在發(fā)展中。



　�。�5）局域網(wǎng)設(shè)置在機(jī)關(guān)、企業(yè)、辦公樓，可以利用這些部門的綜合布線，除了對(duì)外交互數(shù)據(jù)外，大量的數(shù)據(jù)為本單位內(nèi)部交換。而局域網(wǎng)設(shè)在住宅小區(qū)內(nèi)，除了小區(qū)內(nèi)的安保監(jiān)控業(yè)務(wù)外，大量的交換業(yè)務(wù)需要在城域范圍內(nèi)交換，若將以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)置在局外，資源共享利用度不高。



　　（6）IP網(wǎng)同樣面臨不斷升級(jí)、改造的問題，現(xiàn)在的IP技術(shù)已經(jīng)不是傳統(tǒng)的IP技術(shù)。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延、IP電話語音質(zhì)量的不穩(wěn)定。不同廠商之間的IP電話網(wǎng)關(guān)之間的互連、IP網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量等因素影響業(yè)務(wù)發(fā)展。



　　（7）以太網(wǎng)交換機(jī)，100 Mbit／s到小區(qū)、100Mbit／s到樓、10Mbit／s到戶，長(zhǎng)期看其帶寬仍不足，10 Mit／s的帶寬并不能解決多頻道數(shù)字電視的傳遞，傳輸和交換設(shè)備均要改建。



　　2.1.3無源光接入設(shè)備



　　接入網(wǎng)發(fā)展最有前途的方案是采用無源光網(wǎng)絡(luò)（PON），目前應(yīng)用的傳統(tǒng)無源光網(wǎng)絡(luò)主要支持2Mbit／s（ E1）以下速率的業(yè)務(wù)，適應(yīng)于電話和窄帶ISDN，當(dāng)采用2波長(zhǎng)波分復(fù)用單纖傳送，也可以傳送有線電視和視頻點(diǎn)播，目前窄帶的PON尚存以下缺點(diǎn)：



　�。�1）每個(gè)用戶的帶寬受到限制。



　�。�2）廣播式信號(hào)多路復(fù)用測(cè)量要求較高。



　�。�3）造價(jià)還略高。



　�。�4）PON技術(shù)尚在發(fā)展之中，相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不斷頒布（1996年ITU-T頒布了有關(guān)采用時(shí)分復(fù)用多址接入G.982協(xié)議，我國(guó)原郵電部1997年頒布了“基于無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的光接入網(wǎng)”內(nèi)部技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，1998年ITU-T頒布了有關(guān)ATM－PON的G.983協(xié)議人）。ATM與IP之間相融合技術(shù)尚在發(fā)展中，全面采用ATM-PON尚得不到一致意見。



　　2.2xDSL技術(shù)



　　xDSL通過不對(duì)稱傳輸，利用頻分復(fù)用技術(shù)（或回波抵消技術(shù)）使上，下行信道分開，減小了串音的影響，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的高速傳送。xDSL在信號(hào)調(diào)制、數(shù)字相位平衡、回波抑制等方面采用了先進(jìn)的器件和動(dòng)態(tài)控制技術(shù)。其調(diào)制技術(shù)包括QAM（正交調(diào)幅），CAP（無載波幅度相位調(diào)制）和DMT（離散多音頻）技術(shù)，其中DMT調(diào)制技術(shù)被ANSI標(biāo)準(zhǔn)化小組T1E1.4制訂的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所采用。但由于此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)推出時(shí)間不長(zhǎng)，目前仍有相當(dāng)數(shù)量的xDSL產(chǎn)品采用QAM或CAP調(diào)制技術(shù)。xDSL技術(shù)能利用現(xiàn)有的市話銅線進(jìn)行信號(hào)傳輸，其最高下行速率（從端局到用戶）可達(dá)8Mbps，其最高上行速率（從用戶到端局）可達(dá)1Mbps，傳輸距離最大可達(dá)4～5km。


　　xDSL最大特點(diǎn)是無須改動(dòng)現(xiàn)有銅纜網(wǎng)絡(luò)設(shè)施就能提供視頻點(diǎn)播、遠(yuǎn)程教學(xué)、可視電話、多媒體檢索、LAN互連、Internet接入等業(yè)務(wù)。xDSL更為引人的地方是：它在同一銅線上分別傳送數(shù)據(jù)和語音信號(hào)，數(shù)據(jù)信號(hào)并不通過電話交換機(jī)設(shè)備，減輕了電話交換機(jī)的負(fù)載，并且不需要撥號(hào)，屬于專線上網(wǎng)方式。這意味著使用xDSL上網(wǎng)并不需要繳付另外的電話費(fèi)。xDSL作為由窄帶接入網(wǎng)到寬帶接入網(wǎng)過渡的主流技術(shù)，近年在歐美等國(guó)發(fā)展迅猛，而我國(guó)有1.3億用戶線裝機(jī)容量，xDSL潛在用戶量巨大。



　　為了適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，用xDSL替代普通電話Modem呼聲漸高。用xDSL可以在局端將音頻電話分離傳遞給交換機(jī)，而將上網(wǎng)數(shù)據(jù)聯(lián)通至多媒體中心，可以享受1.5～8 Mbit／s下載速度，但是推廣應(yīng)用面臨如下問題：



　　（1）經(jīng)濟(jì)性不好。目前 xDSL每線造價(jià)大于6000元，此造價(jià)與新建無源光纖點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)復(fù)用相比已無優(yōu)勢(shì)可言。



　�。�2）實(shí)用線路質(zhì)量難以適應(yīng)xDSL的高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。若采用 ITUT標(biāo)準(zhǔn)的 G.lite經(jīng)濟(jì)性xDSL，最高速率1.5 Mbit／s，這種速率對(duì)傳遞MPEG－Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)的視頻點(diǎn)播圖像，帶寬又顯不足，更不能傳送多頻道有線電視。此傳輸質(zhì)量毫無競(jìng)爭(zhēng)能力。



　�。�3）xDSL的驅(qū)動(dòng)功率較大（DMT技術(shù)高達(dá)1w），大驅(qū)動(dòng)功率射頻數(shù)據(jù)流使電纜線對(duì)間的申擾加大，這可能對(duì)其它低頻通信設(shè)備造成干擾（據(jù)稱僅有10％的線路可用）。普通電話的48V饋電，高達(dá)近 90 V的鈴流信號(hào)，用戶摘機(jī)、掛機(jī)的脈沖，這些信號(hào)的諧波等噪音，普通市話線路存在的不平衡。反射。串音等（這不同于沒有經(jīng)過接續(xù)的出廠電纜），這一系列技術(shù)問題都將給xDSL推廣造成困難。xDSL宣稱的8Mbit／s傳輸速率在惡劣的噪聲干擾下只有“自適應(yīng)”降低速率和距離。


2.3無線接入



　　無線接入具有施工容易、建設(shè)周期短、方便靈活等特點(diǎn)，特別適合于廣大農(nóng)村地區(qū)和城市中有線難以覆蓋的地區(qū)�！氨镜囟帱c(diǎn)分布服務(wù)”（LMDS）將成為企業(yè)用戶提供高帶寬低價(jià)格無線接入服務(wù)的一種切實(shí)可行的選擇。所謂“本地多點(diǎn)分布服務(wù)”是一種利用微波信號(hào)在27.5千兆赫到31千兆赫頻帶范圍內(nèi)以1千兆位每秒速度傳輸聲音，視頻和數(shù)據(jù)的無線技術(shù)。利用LMDS技術(shù)可節(jié)省鋪設(shè)昂貴的光纖電纜的費(fèi)用，比傳統(tǒng)專用線可節(jié)約50％到75％的費(fèi)用。



　　不過，還有一種無線技術(shù)卻鮮為人知，它就是自由空間光通信（FSO）技術(shù)。作為一種新的“寬帶”選擇，在國(guó)外它已經(jīng)開始得到日益廣泛的應(yīng)用。FSO網(wǎng)絡(luò)主要有3種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到多點(diǎn)（星形）和網(wǎng)狀，也可以把它們組合起來使用。FSO技術(shù)相對(duì)是簡(jiǎn)單的，相連的二個(gè)FSO 單位均由一個(gè)激光發(fā)射器和一個(gè)接收器所組成，以提供全雙工能力。FSO一方通過將調(diào)制后的激光通過透鏡發(fā)送，另一方的透鏡接收后將信號(hào)經(jīng)由光纖連至一個(gè)高敏感接收器加以解調(diào)。



　　然而，F(xiàn)SO是一種視距寬帶通訊技術(shù)，傳輸距離與信號(hào)質(zhì)量的矛盾非常突出，當(dāng)傳輸超過一定距離時(shí)（一般為幾公里）波束就會(huì)變寬以致難以被接收點(diǎn)正確接收。目前，在1km以下才能獲得最佳的效果和質(zhì)量。多種因素影響其達(dá)到99.999%(五個(gè)9)的穩(wěn)定性。



　　傳輸質(zhì)量對(duì)天氣非常敏感是FSO的另一個(gè)主要問題 。晴天對(duì)FSO傳輸質(zhì)量的影響最小，而雨、雪和霧對(duì)傳輸質(zhì)量的影響則較大。據(jù)測(cè)試，F(xiàn)SO受天氣影響的衰減經(jīng)驗(yàn)值分別為：晴天，5-15db/km、雨，20～50db/km、雪，50～150db/km、霧，50～300db/km。國(guó)外為解決這個(gè)難題，一般會(huì)采用更高功率的激光器二極管、更先進(jìn)的光學(xué)器件和多光束來解決。



　　再一個(gè)難題是在城市內(nèi)，由于建筑物的阻隔、晃動(dòng)將影響兩個(gè)點(diǎn)之間的激光對(duì)準(zhǔn)。對(duì)FSO來說，為了保證光傳輸鏈路的性能，光鏈路兩端的對(duì)準(zhǔn)（捕獲）和保持（跟蹤）至關(guān)重要。國(guó)外FSO公司多采用GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）來連續(xù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)整發(fā)射器和接收器的位置，使調(diào)校系統(tǒng)費(fèi)用較為昂貴。



　　3.結(jié)束語


　　以上根據(jù)接入網(wǎng)建設(shè)及其寬帶化進(jìn)程中存在的問題，針對(duì)目前接入網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的各種流派和優(yōu)缺點(diǎn)，在接人網(wǎng)寬帶化進(jìn)程中，少用過渡性措施，以采用主干SDH環(huán)網(wǎng)和無源光網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的線路技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)光纖到樓，建好高速路，適應(yīng)各種低、中、高速“車”。在傳輸方式上，寬帶、窄帶疊加，數(shù)字、模擬并舉，以AW和IP相融合的MPLS技術(shù)為綜合平臺(tái)，承載多媒體業(yè)務(wù)，將電話網(wǎng)逐漸演進(jìn)形成語言數(shù)據(jù)混合網(wǎng)。



　　在建設(shè)接入網(wǎng)過程中，應(yīng)同步建立接入網(wǎng)集中維護(hù)管理系統(tǒng)（OMC），以滿足接入網(wǎng)自身維護(hù)需要，同時(shí)要加快OMC與本地網(wǎng)網(wǎng)管接口的研制試驗(yàn)，最終實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)OMC與本地網(wǎng)管及TMN 的互連。加緊寬帶接入網(wǎng)技術(shù)的跟蹤、試用和標(biāo)準(zhǔn)化工作，特別應(yīng)重視IP技術(shù)、APON以及視頻接入技術(shù)的研究，最終將我國(guó)的接入網(wǎng)發(fā)展成為三網(wǎng)融合的全業(yè)務(wù)寬帶接入網(wǎng)（FSN）。




原創(chuàng)