國(guó)際上接入網(wǎng)的最新發(fā)展動(dòng)向

國(guó)際上接入網(wǎng)的最新發(fā)展動(dòng)向
    摘要  解釋最近普遍使用“接入網(wǎng)”這一名詞的涵義，并分別說明國(guó)際上對(duì)固定有線
通信接入網(wǎng)和對(duì)移動(dòng)通信與固定通信無線接入兩大領(lǐng)域的最近發(fā)展動(dòng)向。
    關(guān)鍵詞  通信網(wǎng)  接入網(wǎng)  無線接入  寬帶接入
1接入網(wǎng)的涵義
    一般地說，通信網(wǎng)包含核心網(wǎng)（Core network）（也即骨干網(wǎng)，backbone）和接入網(wǎng)
（access network）兩大部分。例如一個(gè)大城市，必有市內(nèi)通信網(wǎng)（常稱市內(nèi)電話網(wǎng)，lo
cal telephone network），它分若干地區(qū)設(shè)立若干交換局（CO，central office）（也即
exchange）作為網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)。這些交換局經(jīng)過局間線路（interoffice line）相互連接，傳
輸成群的信號(hào)，構(gòu)成市內(nèi)通信的核心網(wǎng)。
    與此同時(shí)，每一通信用戶終端各自經(jīng)過這樣或那樣的有線傳輸線路，連接各該地區(qū)的
交換局。這樣的用戶線，英文原來稱Sub－sriber line或local loop，近來則稱為 acces
sline，譯成接入線。用戶叫話時(shí)，信號(hào)通過這種接入線接至交換局；用戶被叫時(shí)，信號(hào)從
交換局通過接入線接至該用戶。這種接入線既是整個(gè)通信網(wǎng)的最后一英里（last mile），
又是最初一英里（first mile）。這樣，一個(gè)市內(nèi)通信網(wǎng)范圍內(nèi)眾多用戶的接入線就構(gòu)成
接入網(wǎng)。
    從整個(gè)通信網(wǎng)來看，核心網(wǎng)承擔(dān)全市通信，關(guān)系重大，而接入網(wǎng)的每一對(duì)接人錢只涉
及一個(gè)用戶，影響較小。但是，用戶數(shù)眾多，相應(yīng)地接入線的線對(duì)數(shù)龐大，因此對(duì)通信網(wǎng)
投資企業(yè)者來說，接入網(wǎng)需要比核心網(wǎng)更多的資金。
    “access”這個(gè)英文名詞，不久以前才在通信技術(shù)英文文獻(xiàn)中出現(xiàn)和推廣使用，我們
譯為“接入”。它可能代表兩種意義。一是象前面說的那樣，把用戶叫話的信號(hào)接至通信
網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)，準(zhǔn)備進(jìn)行交換。二是把用戶的話音、數(shù)據(jù)或視頻信息業(yè)務(wù)送進(jìn)通信網(wǎng)，或從通
信網(wǎng)傳出至用戶。通信網(wǎng)可以是有線固定的，也可以是無線移動(dòng)通信的或固定通信的。對(duì)
于無線，就稱為“無線接入”（ wireless  access）
2固定有線通信的接入網(wǎng)
    最先敷設(shè)并沿用至今的用戶接入線是銅線。每一用戶各有一對(duì)銅線（即扭絞線對(duì)，tw
isted pair），鄰近地區(qū)若干個(gè)用戶的銅線集合在一根鉛包電纜，常稱用戶電纜（subscr
iber cable），埋在地下管道內(nèi)或掛在架空電桿上。舊式對(duì)絞銅線主要用于傳送電話模擬
信號(hào)，頻帶300～3400HZ，簡(jiǎn)稱4kHZ帶寬。如利用調(diào)制解調(diào)器（modem），則用戶的數(shù)據(jù)通
信也可利用這樣的銅線，但只能是很低速率的數(shù)據(jù)。近年來，新的對(duì)絞銅線在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上
大有改進(jìn)，因而傳輸?shù)念l帶寬度加大，尤其在距離不長(zhǎng)的線路，可傳送較大帶寬的信息業(yè)
務(wù)。然而，按傳輸帶寬能力而言，銅線的對(duì)絞線不如同軸管，而光纖則遠(yuǎn)優(yōu)于銅線。
    隨著信息時(shí)代步伐的前進(jìn)，人們對(duì)信息業(yè)務(wù)種類的需求明顯增長(zhǎng)、特別是90年代中期
起，Internet向全世界公開開放，廣大計(jì)算機(jī)用戶踴躍上網(wǎng)，互通電子郵件，進(jìn)行文件轉(zhuǎn)
移，尋求WWW信息，因而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量猛增，在全世界范圍內(nèi)即將與傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)量相等甚
至超過，這使原有通信網(wǎng)受到巨大沖擊，尤其是接入網(wǎng)幾乎成為“瓶頸”。另外，用戶也
越來越需要視頻通信，諸如可視電話、可視會(huì)議、可視圖文，以及電視和電影傳送到家等
等，甚至多媒體通信。
    對(duì)這樣的高速率數(shù)據(jù)信息和視頻信息業(yè)務(wù)，顯然需要能夠提供寬頻帶或高數(shù)字速率的
通信網(wǎng)。對(duì)于有線固定通信網(wǎng)而言，核心網(wǎng)已經(jīng)利用光纖線路和波分多路（WDM）系統(tǒng)，
而且可以逐年擴(kuò)容，實(shí)際上構(gòu)成了寬帶通信網(wǎng)。但大范圍普遍敷設(shè)的大量接入網(wǎng)，還來不
及立即變成寬帶網(wǎng)。因此，對(duì)于運(yùn)營(yíng)企業(yè)來說，寬帶接入網(wǎng)在近年必須特別重視發(fā)展，既
要滿足廣大用戶對(duì)高速數(shù)據(jù)和寬帶信息業(yè)務(wù)的通信需求，又要不過分加重用戶承擔(dān)的開支
費(fèi)用。
    在分析用戶的數(shù)字接入線時(shí)，應(yīng)該考慮到用戶實(shí)際使用有些通信業(yè)務(wù)時(shí)具體利用接入
線的情況。其中有一種非常明顯的情況是：用戶在接入線上不是雙向都需要寬頻帶。例如，
計(jì)算機(jī)用戶需要向Internet上網(wǎng)時(shí)，接入線上只有網(wǎng)至用戶的方向（即下行方向）才傳送
長(zhǎng)時(shí)間的大量高速數(shù)據(jù)信息。又例如，住家用戶需要點(diǎn)播電視或電影（VOD或MOD）時(shí)，接
入線上也只有下行方向才傳送長(zhǎng)時(shí)間的大量高速數(shù)字電視或電影，而且這些電視或電影都
經(jīng)過了高度的壓縮編碼。這兩類實(shí)際應(yīng)用的例子表明：用戶接入線上行和下行兩方向傳輸
數(shù)據(jù)所需的帶寬是不對(duì)稱的。因此，接入網(wǎng)宜于有效地發(fā)展“不對(duì)稱數(shù)字用戶線”（ADSL.
asymmetrical digital subscriber line）。
    在原來用戶線的銅線上，如裝用模擬modem，可在話音頻帶內(nèi)傳輸14.4kb／s低速數(shù)據(jù)。
近來modem技術(shù)有所改進(jìn)，可傳輸56kb／S的較高速率數(shù)據(jù)。由于話音電路終端的限制，話
音頻帶的modem只能限于使用至64kb／S。為了讓用戶使用ISDN（窄帶），接入線容許數(shù)據(jù)
速率為56kb／S～128kb／S，但仍不能滿足用戶使用Internet接入的需要�，F(xiàn)在，ADSL技術(shù)
有突破，使用戶終端ADSL－modem連通其附近交換局ADSL－modem，用一種普通型式（國(guó)際
標(biāo)準(zhǔn)稱G.Lite）可將接入速率提高至128kb／S～1.5Mb／S。具體地說，它對(duì)下行線路（網(wǎng)
至用戶）可提供數(shù)據(jù)速率高達(dá)1.5Mb／S，而對(duì)上行線路（用戶至網(wǎng)）傳送數(shù)據(jù)達(dá)384kb／S。
這意味著，ADSL對(duì)下行線路提供的帶寬相當(dāng)于現(xiàn)行模擬modem的50倍。而這樣的數(shù)據(jù)速率
適用于用戶線長(zhǎng)度達(dá)18000英尺（世界上75％的用戶線都沒有超過這長(zhǎng)度）。另一種更好的
ADSU-full，甚至能夠提供更高的數(shù)據(jù)速率，2.5Mb／S～8Mb／S。還有一種對(duì)稱數(shù)字用戶線
（SDSL），可對(duì)雙方向同樣提供較高的數(shù)據(jù)速率1.5Mb／S，但速率越高，傳輸距離越短。
總的來說，利用數(shù)字用戶線（DSL）技術(shù)，今后可以提供需要越來越多的寬帶接入（broad
band access）。
    近來又考慮得更深入， DSL／ ADSL技術(shù)并不限于用戶與網(wǎng)的交換局之間使用，也許
該用戶線只到某一分配點(diǎn)，離交換局還有一段距離。因此，對(duì)于新的DSL系統(tǒng)，可能需要
設(shè)想利用“接人接口平臺(tái)”（AIP，access Interface platform）的方案。這就可能具有
更大的靈活性；通信網(wǎng)不限于利用電路交換的PSTN，而是改革為新型的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)，即IP
／ATM網(wǎng)。
    與通信網(wǎng)很近似的是有線電視網(wǎng)（CATV，cable television），它是由電視臺(tái)把電視
節(jié)目通過有線線路播送至一個(gè)地區(qū)的眾多住家用戶。事實(shí)上，最近通信業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)的趨向表
明，有線電視網(wǎng)也準(zhǔn)備提供通信業(yè)務(wù)，充分發(fā)揮網(wǎng)的作用。住家用戶的電視機(jī)除了用來收
看電視節(jié)目外，還在電視機(jī)上加裝“機(jī)項(xiàng)盒（set－top box）。用戶連往電視臺(tái)或通信網(wǎng)
交換局的接入線則采用“光纖與同軸電纜混合”（HFC，hybrid fiber－coax），即電視
臺(tái)或交換局利用光纖連至用戶集中的某一地點(diǎn)，然后利用同軸電纜，讓該地區(qū)的各個(gè)用戶
分別接上同軸電纜的許多抽頭。這樣，某一用戶如欲使用Internet接入，就可以經(jīng)過其家
中電視機(jī)的機(jī)頂盒與HFC線路組合，連往交換機(jī)上網(wǎng)，數(shù)據(jù)速率可以較高，自56kb／S至10
Mb／s。這就依靠“電纜modem”起作用。另外，HFC網(wǎng)還可提供電話通信業(yè)務(wù)，受到用戶
歡迎。例如英國(guó)某公司擁有一百萬個(gè)住家用戶，其中40萬家裝置電纜modem，90％的用戶
需要電纜電話。就是說，在同一接入線上，最好能兼顧電視、電話和Internet等多種業(yè)務(wù)。
    有線寬帶通信網(wǎng)的接入線，最終似乎將由。無源光纖網(wǎng)”（PON，passive optical 
network）來實(shí)現(xiàn)。從核心網(wǎng)的交換局直至每一用戶終端，或連至離若干用戶很近的公共接
入點(diǎn)，再由同軸電纜連至每一用戶終端。每一用戶的通信終端使用電信號(hào)，因而光纖的接
入點(diǎn)需要光／電和電／光轉(zhuǎn)換的端機(jī)，而其余全是無源的光纖，所以稱為無源光纖網(wǎng)。用
了這樣的PON，下行線路提供用戶使用各種通信業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)速率可以高達(dá)155Mb／S。而且，
在PON的光纖線路上，可能加裝波分多路（WDM）系統(tǒng)，光纖的傳輸容量潛在能力巨大，遠(yuǎn)
遠(yuǎn)超過同軸和對(duì)經(jīng)銅線電纜。因此，PON在寬帶接入網(wǎng)的發(fā)展前景是美好的。如果用戶是
大型企業(yè)和單位，各自在它們的大樓或廠區(qū)內(nèi)部安裝了局域網(wǎng)（LAN），而且這些大用戶
連往交換局的接入線早已使用光纖線路，這就是常稱的“光纖連至大樓”（FTTB）。上面
提及用PON將住家連至公共接入點(diǎn)，類似于“光纖連至路邊”（FTTC）。目前，由于發(fā)送和
接收、電／光和光／電轉(zhuǎn)換的端機(jī)成本仍居高不下，PON沒有完全做到使每一住家用戶成為
接入點(diǎn)，也就是未能實(shí)現(xiàn)“光纖連至每一住家”（FTTH）。在不遠(yuǎn)的將來，用于寬帶信息
的光端機(jī)價(jià)格下降，并且住家本身的電力源可提供光端機(jī)所需的電源，克服光纖不能輸送
電源的缺點(diǎn)，PON就有可能使每一住家本身成為接入點(diǎn)，F(xiàn)TTH得以普遍實(shí)現(xiàn)。
    以上簡(jiǎn)單論述了固定有線通信網(wǎng)的接入網(wǎng)將向?qū)拵Ы尤刖W(wǎng)方向發(fā)展。在國(guó)際上，ADSL、
HFC、相應(yīng)的modem和PON等方式都有實(shí)際應(yīng)用，而且技術(shù)方案各有發(fā)展。估計(jì)在不太遠(yuǎn)的將
來，PON將成為主要方式，接入網(wǎng)很可能和核心網(wǎng)一樣充分利用光纖線路。
3移動(dòng)通信和固定通信的無線接入
    近年來，無線移動(dòng)通信和個(gè)人通信在全世界受到人們歡迎，移動(dòng)用戶數(shù)急劇增多，估
計(jì)到2010年，無線移動(dòng)用戶數(shù)將與有線固定用戶數(shù)一樣多。移動(dòng)通信主要依靠城市的蜂窩
網(wǎng)和全球的衛(wèi)星通信。移動(dòng)通信的手機(jī)原來只是用于通電話，但近年便攜計(jì)算機(jī)（膝上計(jì)
算機(jī)）功能增多、尺寸縮小，移動(dòng)個(gè)人用戶需要利用它們進(jìn)行數(shù)據(jù)通信、Internet上網(wǎng)。
視頻通信，甚至多媒體通信。城市的蜂窩網(wǎng)包含若干無線電基臺(tái)和交換中心。位于某一蜂
窩區(qū)的移動(dòng)用戶手機(jī)欲與該區(qū)基臺(tái)聯(lián)系，就必須利用無線接入�，F(xiàn)在，移動(dòng)個(gè)人用戶需要
使用數(shù)據(jù)通信等多種通信業(yè)務(wù)，因而這種無線接入也應(yīng)是寬帶接人。移動(dòng)個(gè)人用戶如需上
網(wǎng)到Internet，則基臺(tái)至用戶的下行線路必須具備傳送高速數(shù)據(jù)的能力，以便用戶能從WWW
獲取大量信息。原來的蜂窩網(wǎng)使用800MHZ～900MHZ頻段，近年有傾向使用1800MHZ，2000年
新一代蜂窩網(wǎng)IMT-2000將使用2000MHZ，即2GHZ。無線電頻率越高，其傳送信息的帶寬能力
越大。由于無線電頻譜資源有限，人們正在向更高的頻率發(fā)展，例如20GHZ～30GHZ。但是，
這樣高的無線電射頻必將遇到傳播衰耗和衰落等問題。
    關(guān)于衛(wèi)星通信，應(yīng)該說是一種重要的現(xiàn)代無線通信。傳統(tǒng)的同步衛(wèi)星（GEO）對(duì)固定
通信和移動(dòng)通信都有繼續(xù)發(fā)展應(yīng)用的潛力，尤其要設(shè)法擴(kuò)大其系統(tǒng)容量，縮小用戶終端天
線的尺寸，降低設(shè)備成本。同步衛(wèi)星有可能運(yùn)用較高的無線電射頻（20GHZ～30GHZ）對(duì)用
戶提供從16kb／S至2.5Mb／S的數(shù)據(jù)速率。新開發(fā)的低軌道（LEO）衛(wèi)星族有50～60顆衛(wèi)星
運(yùn)行于500km～1500km高度；中軌道（MEO）衛(wèi)星族則有10顆衛(wèi)星運(yùn)行于10000km～10500km
高度。 Iridium、Globalstart和ICO等系統(tǒng)正在陸續(xù)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，移動(dòng)個(gè)人用戶可能分布于
全球范圍。在現(xiàn)階段，它們的無線接入只能對(duì)移動(dòng)用戶手機(jī)提供電話和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，還
不是寬帶接入。據(jù)說低軌道還有Teledesic，由288顆小衛(wèi)星組成，卻能提供高達(dá)64Mb／S
的數(shù)據(jù)速率，屬于寬帶接入。
    近年來，國(guó)際上又有建議開發(fā)另一種天空無線通信計(jì)劃，不是發(fā)放衛(wèi)星，而是使氣球
或直升飛機(jī)上升130km～400km，處于比同溫層（stratospher，也稱平流層）高的高空，
又設(shè)法使它保持在對(duì)地面相對(duì)固定的位置，上面裝有無線通信交換機(jī)設(shè)備，可對(duì)地面上直
徑約75km～700km的圓形覆蓋區(qū)范圍內(nèi)的用戶提供相互通信。在這種高空通信系統(tǒng)中，計(jì)
劃使用28GHZ射頻，提供數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的速率可能高達(dá)25Mb／S，屬于寬帶接入。
    有一種陸地?zé)o線通信方式稱為“本地多點(diǎn)分配系統(tǒng)”（LMDS，local multipoint dis
tri bution system），即在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)置固定的無線電臺(tái)，可對(duì)2km半徑范圍內(nèi)的用戶提
供數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)。無線電射頻采用1GHZ頻段，電臺(tái)至用戶的傳送數(shù)據(jù)速率為155Mb／S，用
戶至電臺(tái)則為55Mb／S，屬于寬帶接入。這種系統(tǒng)對(duì)于用戶密度較高的地區(qū)特別有利。
    陸地固定無線通信的實(shí)際應(yīng)用還有大家已經(jīng)熟知的“無線市內(nèi)用戶線”（WLL，wirel
ess local loop），這對(duì)發(fā)展中地區(qū)、用戶不是太多的市內(nèi)通信網(wǎng)特別有利。畢竟它比埋
設(shè)地下用戶線或直立架空用戶線建設(shè)快，投資省，而且同樣保證通信質(zhì)量，并有可能作為
提供用戶使用多種通信業(yè)務(wù)的寬帶接入。
    另?yè)?jù)報(bào)道，光無線通信系統(tǒng)近來有新發(fā)展，而且能像光纖一樣利用波分多路裝置。例
如4路不同的紅外光波長(zhǎng)的光無線系統(tǒng)，每一波長(zhǎng)載荷信息2.5Gb／S，4路組成一個(gè)系統(tǒng)，
共能傳輸數(shù)據(jù)10Gb／S，在自由空間傳送約4km，而目前兩用的無線數(shù)據(jù)線路最多只能傳輸
1Gb／S。就是說，光無線系統(tǒng)的傳輸容量比普通無線線路大10倍。
    由上文所述可見，無線技術(shù)正在加強(qiáng)研究和發(fā)展，也可以做到寬帶接入，大有希望。