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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。目前波分復用系統(tǒng)的帶寬已達４００Ｇｂｉｔ／ｓ，太比特路由器已經問世，這種巨大的鏈路和節(jié)點帶寬正是實現(xiàn)上述戰(zhàn)略性轉變的物理基礎。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。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，接入網已經成為全網帶寬的最后瓶頸，接入網的寬帶化和ＩＰ化將成為下一步接入網發(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)展勢頭較好的寬帶接入網技術的現(xiàn)狀與發(fā)展前景。
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９０％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ＵＤＳＬ系統(tǒng)
非對稱數(shù)字用戶線系統(tǒng)ＡＤＳＬ是一種采用離散多頻音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 ２．０４８ ４．０９６ ６．１４４ ８．１９２Ｍｂｉｔ／ｓ 可選雙工信道速率為 ０ １６０ ３８４ ５４４ ５７６Ｋｂｉｔ／ｓ實際速率取決于線徑和傳輸距離。ＡＤＳＬ所支持的主要業(yè)務是因特網和電話其次才是視頻點播業(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。５年來，由于技術的逐漸成熟和產量的大幅提高，ＡＤＳＬ的市場價格下降了８０％以上，再加上電纜調制解調器飛速發(fā)展的壓力，ＡＤＳＬ已開始進入大發(fā)展階段。
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，然而其成本偏高，用戶側設備ＣＰＥ的安裝仍需派人去安裝，不適于大規(guī)模發(fā)展。一種輕便型的無分路器的ＡＤＳＬ標準Ｇ．９９２．２迅速問世， 有人稱為ＵＤＳＬ�；舅悸酚袃牲c：第一是速率降低到１．５Ｍｂｉｔ／ｓ左右，第二是在用戶處不用電話分路器，前者使ＵＤＳＬ的頻帶只有ＡＤＳＬ的一半，從而使復雜性和功耗也只有其一半。而且實際大多數(shù)線路也只能開通１．５Ｍｂｉｔ／ｓ左右的速率。后者可以免除ＣＰＥ的安裝麻煩及相應成本。為了能實現(xiàn)用戶處不用電話分路器的目標，Ｇ．９９２．２采用了Ｐｏｗｅｒ Ｂａｃｋ Ｏｆｆ和Ｆａｓｔ Ｒｅｔｒａｉｎ程序 Ｇ．９９２．２還規(guī)定下行速率降至６４Ｋｂｉｔ／ｓ － １．５Ｍｂｉｔ／ｓ，上行速率為３２Ｋｂｉｔ／ｓ － ５１２Ｋｂｉｔ／ｓ，線路碼仍為ＤＭＴ，具有自適應速率適配能力，主要業(yè)務為因特網接入、Ｗｅｂ流覽、ＩＰ電話、遠程教育、在家工作、可視電話和電話等。目前有關輕便型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。當然，全速率ＡＤＳＬ技術也會繼續(xù)發(fā)展，特別是近來提出的無分路器ＡＤＳＬ技術為ＡＤＳＬ的進一步發(fā)展提供了新的方向和動力。
總的看，ＡＤＳＬ含ＵＤＳＬ已經進入大發(fā)展階段，如果說有什么障礙的話，那就是電信運營者自己的業(yè)務經營戰(zhàn)略考慮，也就是與２Ｍｂｉｔ／ｓ專線和ＩＳＤＮ業(yè)務的協(xié)調問題，這將是一個痛苦的卻又不得不作出的抉擇。據(jù)報道，在未來幾年內北美幾個本地電話公司已計劃敷設３０００萬線的系統(tǒng)英國和德國也分別計劃敷設６００萬和１５０萬線的系統(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。其主要缺點是對線路的苛刻要求，此外，無論設備還是業(yè)務的價格仍偏高。但是，隨著ＵＤＳＬ的商用化，其發(fā)展將會很快超過ＡＤＳＬ，使寬帶接入技術的發(fā)展進入一個新的歷史時期。
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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 Ｍｂｉｔ／ｓ 從而可容納６ 至 １２個４Ｍｂｉｔ／ｓ ＭＰＥＧ－２ 信號，同時允許１．５Ｍｂｉｔ／ｓ的上行速率，其傳輸距離則分別縮短至１０００或３００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。因而如果配線或引入線的質量尚可，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，其標準制定工作尚在進行，頻譜安排尚未達成一致，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。
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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，１０Ｍｂｉｔ／ｓ的傳輸距離可望達到１ｋｍ左右。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三種調制密度，即ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ和６４ＱＡＭ，因而支持的最高比特率可以從３７５Ｋｂｉｔ／ｓ到１０Ｍｂｉｔ／ｓ變化。另外，其發(fā)送功率也可以按線路條件變化。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，因而減少了功率和功耗，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。
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的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１０Ｍｂｉｔ／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５００戶降到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。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２１．５ｄＢ，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ＤＷＤＭ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－射頻－光變換過程，從而簡化了系統(tǒng)，進一步降低了成本。
椐報道，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＋數(shù)據(jù)特別是ＩＰ業(yè)務勢在必爭， 少數(shù)為電視＋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。影響電纜調制解調器發(fā)展的主要因素之一是統(tǒng)一標準問題，目前有４種不同標準，北美６ＭＨｚ帶寬的ＤＯＣＳＩＳ 歐洲８ＭＨｚ帶寬的Ｅｕｒｏ ＤＯＣＳＩＳ Ｅｕｒｏ ＭｏｄｅｍＤＶＢ標準以及廠家專用標準。
光纖接入網系統(tǒng)
�。保尤刖W用ＳＤＨ系統(tǒng)：
在接入網中應用 ＳＤＨ 的主要優(yōu)勢在于：
�。保⿲τ谝蟾呖煽扛哔|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。
２）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。
�。常樱模� 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２Ｍｂｉｔ／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 ６４Ｋｂｉｔ／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－０ 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。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。
�。玻裕粒裕蜑榛A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)展方向之一。
�。粒裕停校希沃袛�(shù)字信號的標稱速率有兩種：可適用于ＦＴＴＣａｂ／Ｃ／Ｂ／Ｈ的對稱１５５．５２Ｍｂｉｔ／ｓ與適用于ＦＴＴＣａｂ／Ｃ／Ｂ的非對稱速率（下行６２２．０８Ｍｂｉｔ／ｓ，上行１５５．５２Ｍｂｉｔ／ｓ）。其主要技術關鍵也是與上行突發(fā)傳輸有關的測距、快速比特同步以及突發(fā)光發(fā)送和光接收技術，只是速率更高，難度更大。
�。粒校希文芊翊罅繎玫囊粋�重要因素是價格問題。首先，由于ＡＰＯＮ的標準化時間比較適宜，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１０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。
寬帶固定無線接入
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 ＭＭＤＳ 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。
�。蹋停模庸ぷ髟诤撩撞úǘ�，大致在２８ ＧＨｚ 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。若采用６４ＱＡＭ調制，則１ＧＨｚ意味著４Ｇｂｉｔ／ｓ的速率，十分可觀。
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。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。速率可達１５５Ｍｂｉｔ／ｓ。理論上，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高速數(shù)據(jù)接入和交互式電視。 ＬＭＤＳ 不僅可以提供高速因特網接入，而且可以用來互聯(lián)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至少６萬個電話用戶。由于ＬＭＤＳ提供多點傳輸技術，新增用戶時無須增加基站射頻設備，便于快速擴展用戶，加上成本較低其Ｅ１成本可以比有線系統(tǒng)低３０％，最適于新的電信運營公司。
ＬＭＤＳ 系統(tǒng)尚處于現(xiàn)場試驗和小規(guī)模商用階段，能否大規(guī)模發(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，必須能妥善解決雨雪影響、視距傳輸和抑制信號干擾等問題。
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，最適于新的電信競爭者與傳統(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。
國內發(fā)展情況和問題
我國接入網的發(fā)展已進入了高速增長期，幾年來已敷設了大約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 Ｍｏｄｅｍ也開始了一定規(guī)模的商用，初步反應良好，預計在未來幾年內我國ＡＤＳＬ特別是ＵＤＳＬ會有較大的發(fā)展，將成為電信網中近期的主要寬帶接入手段。我國ＡＰＯＮ的研發(fā)工作正在積極進行之中，估計商用化的時間在２００１年�？傮w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８０％以上的份額。我國ＰＯＮ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。
----《通信世界》
