接入網技術的現(xiàn)狀與發(fā)展展望

接入網技術的現(xiàn)狀與發(fā)展展望——韋樂平
    摘要：本文首先介紹新形勢對接入網寬帶化和IP化的要求，然后重點討論幾種接入
網技術的最新發(fā)展態(tài)勢，主要有UADSL，VDSL，SDH，HFC，APON，LMDS和以太環(huán)接入技
術，最后簡要介紹我國接入網發(fā)展的現(xiàn)狀和問題。
    一、接入網發(fā)展的新驅動力
    近年來，以因特網為代表的新技術革命正在深刻地改變傳統(tǒng)的電信概念和體系。目
前，北美骨干網上的業(yè)務量已達到了約6—9個月左右就翻一番的地步，而且迄今沒有減
緩的跡象。傳統(tǒng)電話網將不可避免要過渡到以數(shù)據(jù)業(yè)務特別是IP業(yè)務為中心的融合的下
一代電信網，這種下一代電信網的基本特征將是寬帶化和IP化。另一方面，用戶側終端
的速率也在突飛猛進，其CPU的性能每18個月就翻一番。用戶側企事業(yè)用戶的接入正向IP
快速匯聚。從企事業(yè)用戶使用的數(shù)據(jù)通信協(xié)議看，在1998年底發(fā)達國家的IP通信協(xié)議已
達70-80％，IP已明顯成為主導通信協(xié)議。這種用戶接入的IP化趨勢也反映在普通居民用
戶群中，因特網業(yè)務正成為普通居民用戶日益重要的接入業(yè)務，從電子郵件到Web瀏覽乃
至視頻業(yè)務，帶寬要求正以幾倍幾十倍的速度增長。然而，面對核心網和用戶側帶寬的
快速增長，中間的接入網卻仍停留在窄帶水平，而且仍主要是以支持電路交換為基本特
征，與核心網側和用戶側的發(fā)展趨勢很不協(xié)調。顯然，接入網的寬帶化和IP化將成為未
來接入網發(fā)展的主要技術趨向。
    為了適應這一新的形勢，近來接入網技術也呈現(xiàn)了新的發(fā)展態(tài)勢，下面重點介紹和
討論幾種近來發(fā)展勢頭較好的接入網技術的最新發(fā)展情況。
    二、雙絞線上的數(shù)字用戶線系統(tǒng)
    到目前為止，全世界的雙絞線用戶線仍然占居了全部用戶線的9O％以上，如何充分
利用這部分寶貴資源，開發(fā)新的寬帶業(yè)務是中近期接入網發(fā)展的重要任務，而數(shù)字用戶
線系統(tǒng)（xDSL）就是一種有效的寬帶接入技術。XDSL有很多花樣，下面幾種技術是最有
活力的。
    1．ADSL與UADSL系統(tǒng)
    非對稱數(shù)字用戶線系統(tǒng)（ADSL）是一種采用離散多音頻（DMT）線路碼的數(shù)字用戶
線（DSL）系統(tǒng)。其下行單工信道速率可為2.O48，4.O96，6.144，8.192Mb/s，可選雙
工信道速率為O.16O，384，544，576Kb/s，目前已能在O.5芯徑雙絞線上將6Mb/s信號傳
送3.6km之遠。ADSL所支持的主要業(yè)務是因特網和電話，其次才是點播電視業(yè)務。其最
大特點是無須改動現(xiàn)有銅纜網絡設施就能提供寬帶業(yè)務，近來在北美發(fā)展勢頭不錯，實
際用戶已超過3O萬，幾個本地電話公司已計劃在未來幾年內敷設300O萬線的系統(tǒng)，我國
也已開始進行一定規(guī)模的試商用，初步反映不錯，發(fā)展勢頭良好。其主要缺點是對線對
的苛刻要求，目前國外只有大約3O％的線對可以開ADSL。而國內只有不到1O％的線對可
以開ADSL。此外，價格仍偏高。
    在ADSL尚在起步階段時，因特網業(yè)務呈現(xiàn)了爆炸式增長，能否經濟有效地支持因特
網業(yè)務已成為接入網技術的重要設計考慮。盡管ADSL技術固有的非對稱性已能很好地適
應因特網業(yè)務，然而其成本仍嫌偏高，用戶測設備的安裝仍嫌麻煩。一種輕便型的無分
路器的ADSL標準G.99.2.2迅速問世，在北美稱為UADSL�；�本思路有兩點：第一是速率
降低到1.5Mb/s左右，第二是在用戶處不用電話分路器，價格可以下降，安裝更為方便，
為避免對話帶的干擾，米用了Fast-retain程序，一旦檢測到摘機就自動減少功率。G.9
92.2規(guī)定下行速率降至64Kb/S—1.5Mb/S，上行32Kb/S-512Kb/S，線路碼仍為DMT，具有
自適應速率適配能力，抗射頻干擾的能力比ADSL強，主要業(yè)務為因特網接入，Web瀏覽，
IP電話，遠程教育，在家工作，可視電話和電話等。不使用用戶處的電話分路器，但需
妥善解決干擾問題，特別是對話帶的干擾問前有關輕便型ADSL的開發(fā)工作已獲得微軟，
Intel,Compaq，LT，Cisco，BT，DT，地方貝爾等各行各業(yè)的一致支持，應用前景十分
可觀。有可能發(fā)展成為電信運營者近期的主要寬帶接入方案。
2. VDSL系統(tǒng)
    有關 ADSL系統(tǒng)發(fā)展的第二個趨向是進一步提高系統(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)。這種技術在雙絞線上下行傳輸速率可以擴展至（25— 52）
Mb/S，從而可容納6至12個4Mb/SMPEG-2信號，同時允許1.5Mb/s的上行速率，其傳輸距離
則分別縮短至10O0或3O0米左右。由于傳輸距離的縮短，碼間干擾大大減小，對數(shù)字信號
處理要求大為簡化；收發(fā)機成本可望比ADSL降低一半。因而如果引入線的質量尚可，此
時將FTTC，特別是APON與VDSL技術相結合可以提供光纖敷設成本，電子設備成本和提供的
帶寬能力方面的最佳平衡，是一種比較現(xiàn)實理想的寬帶混合接入方案。當然，VDSL仍處于
現(xiàn)場試驗階段，其標準工作尚在進行，其頻譜安排尚未一致，線路碼型也在爭論之中，其
性能和成本是否有競爭力還有待實踐檢驗。
3. EDSL系統(tǒng)
  近來，一種結合以太網和DSL技術的以包傳輸為基礎的以太環(huán)系統(tǒng)已經問世。以太環(huán)系
統(tǒng)利用DSL技術可以在現(xiàn)有電話網基礎設施上實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳送，10Mb/s的傳輸距離可望
達到約1Km。同時，可以利用以太網半雙工模式和突發(fā)包交換技術來減輕DSL的缺點，減
少干擾，功耗，并提供低成本接口。由于以太環(huán)技術結合了以太網和DSL兩者的特點，因
而可以簡稱為EDSL系統(tǒng)。這種技術具有高度的線路自適應特性，可以從速率、調制方式和
發(fā)送功率三個方面的傳輸參數(shù)變化來自動適應雙絞線特性。其符號率（即載波頻率）可以
按線路質量調整，共有12檔。每一符號率可以支持的最高比特率可以從375kb/s到10Mb/s
變化。另外，其發(fā)送功率也可按線路條件從14dBm到-28dBm間變化。這樣三個方面的自適
應特性相結合后可以極大地減少線路串音和干擾，適應各種噪聲環(huán)境。最后，由于有包才
傳輸，因而減少了功率的功耗，這對用戶線這樣的環(huán)境也很關鍵。
    這種技術的主要應用場合是酒店和醫(yī)院、普通用戶、小企事業(yè)和專線。由于技術較復
雜，其成本是否有競爭力還有待實踐檢驗。
  三、同軸電纜上的混合光纖同軸網系統(tǒng)
    混合光纖同軸（HFC）網是寬帶接入技術中最先成熟和進入市場的，其巨大的帶寬和
相對經濟性使其對有線電視公司和新成立電信公司很具吸引力。一旦管制放開，對傳統(tǒng)電
話公司也具有吸引力，允許其迅速提供寬帶業(yè)務。HFC在一個500戶左右的光節(jié)點覆蓋區(qū)可
以提供60路模擬廣播電視，每戶至少2路電話以及速率可以至少高達10Mb/s的數(shù)據(jù)業(yè)務。
將來利用其550-750MHZ頻譜還可以提供至少200路MPEG-2的點播電視業(yè)務以及其它雙向電
信業(yè)務。目前在北美采用電纜調制解調器只需每月化40美元就可以無限制地上網，很有吸
引力。
    從長遠看，HFC網計劃提供的是所謂全業(yè)務網（FSN），用戶數(shù)可以從5O0產降到25戶，
實現(xiàn)光纖到路邊。最終用戶數(shù)可望降到1戶，實現(xiàn)光纖到家，提供了一條通向寬帶通信的
新途徑。但其回傳信道的干擾問題仍需妥善解決。目前已有多種解決方案可用，其中比
較徹底的方案是所謂的小型光節(jié)點方案，用獨立的光纖來傳雙向業(yè)務，回傳信道則安排
在高頻端，從而徹底避免了回傳信道的干擾問題。第二種比較好的方案是采用同步碼分
多址（S-CDMA）技術，此時信號處理增益可達到215dB，干擾大大減少，系統(tǒng)可以工作在
負信噪比條件，可望較好地解決回傳信道的噪聲和干擾問題。HFC的最新發(fā)展趨勢是與DW
DM相結合，可以充分利用DWDM的降價趨勢簡化第二樞紐站，將路由器和服務器等移到前
端，消除光一射頻一光變換過程，從而簡化了系統(tǒng)，進一步降低了成本。
    據(jù)報道，美國有線電視網1997年已將大約20%的 網絡改造為雙向網絡，計劃1999年
末達60-75%。目前HFC主要業(yè)務為電視十數(shù)據(jù)，特別是IP業(yè)務誓在必爭，少數(shù)為電視十電
話。我國有線電視部門自然地選擇了這一寬帶接入技術，網絡的雙向化改造比例已達10％，
某些地區(qū)的電信部門也開始了較大規(guī)模的商用試驗。
    四、光纖接入網系統(tǒng)
    1．窄帶光接入網技術
    光纖接入網可以粗分為有源和無源兩類，目前的所謂有源光接人網主要指綜合的數(shù)
字環(huán)路載波系統(tǒng)（IDLC）。這種系統(tǒng)實際是一種古老的電路倍增技術，但采用了現(xiàn)代光
電子和微電子技術以及VS開放接口，傳輸體制可以分PDH和SDH兩種，組網方式可以有點
到點、鏈型、星型和環(huán)型，可以支持電話、ISDN以及低速數(shù)據(jù)業(yè)務。目前每線價格已經
降到5O美元左右。IDLC技術的低價位和光傳輸特性使其成為窄帶接入網技術的主流。然
而，這種技術本質上仍然是窄帶技術，支持的業(yè)務也很有限。此外作為有源設備仍然無
法完全擺脫電磁干擾和雷電影響以及有源設備固有的維護問題，因而不是接入網的長遠
解決方案。
    在窄帶光接入網技術中，無源光網絡（PON）是一種很有吸引力的新技術。是純介質
網絡，徹底避免了電磁干擾和雷電影響以及維護問題，僅維護費用的節(jié)約就可達每線50
美元，是電信維護部門長期期待的技術。PON的業(yè)務透明性較好，原則上可適用于任何制
式和速率的信號。典型窄帶PON系統(tǒng)的下行采用TDM，而上行采用TDMA技術，其線路速率
可從20到7OMb/ s，支持幾個到幾十個用戶，每一用戶可以有高達2Mb/S的速率可用，其
應用主要面向分散的小企業(yè)和居民用戶。日本是PON研發(fā)工作的先驅者，花了大約10年的
工夫使其成本從銅纜的十幾倍降到基本相當?shù)乃�平，并�?998年開始了大規(guī)模的敷設，
計劃于2010年實施光纖到家的宏大目標。然而這種技術比較復雜，價格較高，影響了大
面積推廣。經過多年的改進，其價格已有大幅度下降，其應用正呈現(xiàn)好勢頭。
    2．SDH應用于接入網
    SDH已經在核心網牢牢地站住了腳，目前的市場，帶寬需求和技術都已顯示有必要把
SDH的技術上的巨尬勢帶進接人網領域，使SDH的功能和接口盡可能靠近用戶。在接入網
中應用SDH的主要優(yōu)勢在于：
      ·對于要求高可靠高質量業(yè)務的大企事業(yè)用戶，SDH可以提供理想的網絡性能和業(yè)
務可靠性。此時可以直接用SDH系統(tǒng)以點到點或環(huán)形拓撲形式與用戶相連。
      ·可以增加傳輸帶寬，改進網管能力，簡化維護工作，降低運行維護成本。
      ·SDH的固有靈活性使網絡運營者可以更快更有效地提供用戶所需的長期和短期業(yè)
務需求以及組網需要。對于發(fā)展極其迅速的蜂窩通信系統(tǒng)采用SDH系統(tǒng)尤其適合，它可以
迅速靈活地提供所需的2Mb/s透明通道。
    當然，考慮到接入網對成本的高度敏感性和運行環(huán)境的惡劣性，適用于接入網的SDH
設備必須是高度緊湊，低功耗和低成本的新型系統(tǒng)。目前已有若干廠家研制出專用于接
入網的SDH設備，其應用市場前景看好。
    為了更充分地利用SDH的優(yōu)勢，需要將SDH進一步擴展至低帶寬用戶，特別是無線用
戶，提供64Kb/s等級的靈活性并能綜合進現(xiàn)有和新的業(yè)務傳送平臺。具體實施方法可以
有多種，使用STM－0子速率連接（Sub STM－O）對于小帶寬用戶是一種經濟有效的方案，
同時又能保持全部SDH管理能力和功能。目前ITU一T第15研究組已開發(fā)了一個新的建議
G.708，規(guī)定了兩種接口，即傳送TUG－2的接口sSTM－2n和傳送TU－12的接口sSTM－1k。
sSTM－2n接口可適用于光纖、金屬線和無線傳送技術。當n＝1時，信號速率為7.488Mb/S。
當n＝2時，信號速率為14.4Mb/S。當n＝4時，信號速率為28.224Mb/s。當采用sSTM－1k接
口時，k值限于1，2，4，8和16，且主要適用于無線傳送技術。其速率則分別為2.88Mb/s，
5.184Mb/s，9.792Mb／s，19.O08Mb/S和37.44Mb/S。屆時SDH將進一步向用戶推進，在接
入網領域占據(jù)更大的份額。
    接入網用SDH的最新發(fā)展趨勢是支持IP接入，目前至少需要支持以太網接口的映射，
于是除了攜帶話音業(yè)務量以外，可以利用部分SDH凈負荷來傳送IP業(yè)務，從而使SDH也能支
持IP的接入。支持的方式有多種，除了現(xiàn)有的PPP方式外，利用VC12的級聯(lián)方式來支持IP
傳輸一種效率較高的方式。
    3．以ATM為基礎的無源光網絡（APON）
    一個ATM化的無源光網絡（APON）可以通過利用ATM的集中和統(tǒng)計復用，再結合無源
分路器對光纖和光線路終端的共享作用，使成本可望比傳統(tǒng)的以電路交換為基礎的PDH/
SDH接入系統(tǒng)低20%－40%。因此，從長遠的觀點看，面對日益豐富多彩的多媒體業(yè)務和
呈爆炸式增長的IP業(yè)務的壓力，APON可能是一種結合ATM多業(yè)務多比特率支持能力和無
源光網絡透明寬帶傳送能力的比較理想的長遠解決方案，代表了面向21世紀的寬帶接
入技術的最新發(fā)展方向。正因為如此，ITU－T對其顯示了很大的興趣，以很短的時間
就完成了G.983建議，設備廠家則計劃在1999年下半年開發(fā)出符合標準的APON系統(tǒng)。
    目前的G.983建議草案規(guī)定ATM－PON中數(shù)字信號的標稱比特率應該是8KHz的整數(shù)倍，
其標稱線路速率有兩種：可適用于FTTCab/C/B/H的對稱155. 52Mb/s與適用于FTTCab/C
/B的非對稱速率（下行622.O8Mb/S，上行155.52Mb/S）。其雙向傳輸方法主要有兩種，
第一種采用單纖波分復用方式；第二種采用單向雙纖空分復用方式，工作在1310nm區(qū)
以便充分利用低成本的光源。
    APON能否大量應用的一個重要因素是價格問題。首先，由于APON的標準化時間比較
適宜，尚無正式產品問世，因而有可能對很多參數(shù)達成一致，提供比窄帶PON標準化程
度高得多的系統(tǒng)系數(shù)要求，從而可能達到大規(guī)模生產和較低成本的要求；其次，若能將
分離的光元件實現(xiàn)集成有可能最終將成本減少10倍；再有，若能將年生產量提高到百萬
單元，則某些芯片制造成本可望降低1O倍。根據(jù)目前大力推動APON的由世界14個主要網
絡運營者（諸如日本NTT、美國南方貝爾等）組成的FSAN集團的市場來估計，要達到年
產百萬單元的目標是有可能的；最后，由于APON是無源系統(tǒng)，因而使安裝、開通和維護
運營成本大為降低。APON的目標價格是窄帶PON的1.5倍，但提供的業(yè)務范圍和業(yè)務質量
將遠優(yōu)于窄帶PON。預計不久就會有產品問世，初期主要是專線業(yè)務，以后逐步擴展至
其他業(yè)務，成為名副其實的全業(yè)務接人網系統(tǒng)。
    五、固定無線接入
    固定無線接入技術以其特有的無須敷設線路、建設速度快、受環(huán)境制約少、初期投
資省、安裝靈活、維護方便等特點而成為接入網領域的新軍。特別是45OMHz無線接入系
統(tǒng)特有的衍射能力，可適用于我國廣大農村地區(qū)和林區(qū)。
    主要的寬帶固定無線接入技術有三類，即已經投入使用的多路多點分配業(yè)務（MMD5）
和直播衛(wèi)星系統(tǒng)（DBS）以及正在做現(xiàn)場試驗的本地多點分配業(yè)務（LMDS）。前兩者已為
人熟知，而LMDS則是剛剛興起，近來才逐漸成為熱點的新興寬帶無線接入技術。
    LMDS工作在毫米波波段，大致在28GHz附近。由于這一頻段的技術實現(xiàn)難度很大，因
而過去很少應用，頻譜較為寬松，可用頻帶至少1GHz。
    典型LMDS由類似蜂窩配置的多個樞紐發(fā)送機組成，每個發(fā)送機經點到多點無線鏈路
與服務區(qū)的固定用戶通信。單個蜂窩的覆蓋區(qū)為2－5公里。覆蓋區(qū)相互重迭，每一蜂窩
的覆蓋區(qū)又可以劃分為多個扇區(qū)，可根據(jù)用戶需要在該扇區(qū)提供特定業(yè)務。這種模塊式
結構使網絡擴容很靈活方便。為了減少設備成本和改進質量，初期的應用可能是模擬調
頻電視分配業(yè)務，每路2OMHz，約50路。下一步再逐步實現(xiàn)數(shù)字調制通路和提供數(shù)據(jù)和其
它業(yè)務。原理上，LMDS可以提供從電視分配業(yè)務和電話到全交換式寬帶多媒體業(yè)務在內
的所有業(yè)務。但最有利的機會是提供交互式電視和高速數(shù)據(jù)，LMDS不僅可以提供因特網
接入，而且可以用來互連局域網，從而可望在企事業(yè)用戶市場上分流部分利潤。只用于
單向模擬分配電視業(yè)務時，其成本可望小于MMDS的一半。如果僅用于話音則可以支持6
萬個電話用戶。
    LMDS系統(tǒng)尚處于現(xiàn)場試驗階段，能否發(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)機來。另外，LMDS只能視距傳輸，為了避免阻擋，樞紐站可能不得不設置在
高于地面15至2O米處，這在有些環(huán)境下應用不利。
    總的看，寬帶固定無線接入技術代表了寬帶接入技術的一種新的不可忽視的發(fā)展趨
勢，不僅敷設開通快，維護簡單，用戶較密時成本低，而且改變了本地電信業(yè)務的傳統(tǒng)
觀念，最適于新的本地網競爭者與傳統(tǒng)電信公司與有線電視公司展開有效競爭，也可以
作為電信公司有線接入的重要補充而得到應有的發(fā)展。
    六、國內發(fā)展情況和主要問題
    我國接入網的發(fā)展已進入了高速增長期，幾年來已敷設了接近1000萬線的接入網系
統(tǒng)。發(fā)展重點主要是具有開放型V5接口的有源光接入網，特別是綜合的數(shù)字環(huán)路載波系
統(tǒng)（IDLC）。在某些地區(qū)無源光網絡（PON）也有相當?shù)陌l(fā)展。近來，ADSL和Cable M0dem
也開始了一定規(guī)模的商用。但總體上看，我國接入網在現(xiàn)階段仍主要是以電話業(yè)務為主
的窄帶方式，寬帶方式剛剛啟步。近二年來我國因特網的高速發(fā)展將會改變這一模式，
促進寬帶接入網發(fā)展高潮的提前到來。
    從制造業(yè)的角度看，我國電信制造業(yè)發(fā)揮獨立自主，奮力拼搏的精神在較短的時間
內，繼程控交換機后在窄帶有源光接入網領域又一次實現(xiàn)了群體突破。以華為和中興通
信為代表的民族電信企業(yè)已占據(jù)了接入網市場的90％以上的份額。我國P0N系統(tǒng)也已研制
成功并開始了應用。但在寬帶接入網技術的研發(fā)方面則處于明顯落后態(tài)勢，需要奮起直追。
    六、結束語
    在向21世紀信息社會的進軍中，接入網一特別是寬帶接入網不僅成為電信網必須盡
快妥善解決的”瓶頸”，而且也成了未來國家信息基礎設施（Nil）的發(fā)展重點和關鍵。
其市場之大，前所未有，吸引了所有制造商，運營公司和業(yè)務提供者的注意。同時其對
管制，技術，業(yè)務和成本的高度敏感性也往往使人困惑和卻步。簡言之，誰能妥善地解
決好接入網問題，誰就能在未來的市場競爭中贏得主動，并能在下一世紀的信息高速公
路的競賽中處于優(yōu)勝者地位，這就是接入網時代的基本含義。