寬帶接入技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用（一）

周志敏
1.引言



　　隨著Internet的迅猛發(fā)展，人們對遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、視頻會(huì)議等多媒體應(yīng)用的需求大幅度增加，電子商務(wù)更是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的典型熱點(diǎn)。同時(shí)，人們對網(wǎng)絡(luò)帶寬及速率也提出了更高的要求，促使網(wǎng)絡(luò)由低速向高速、由共享到交換、由窄帶向?qū)拵Х较蜓杆侔l(fā)展。目前對于主干網(wǎng)來講，各種寬帶組網(wǎng)技術(shù)日益成熟和完善，波分復(fù)用系統(tǒng)的帶寬已達(dá)400Gbit/s，IP over ATM、IP over SDH、IP over WDM（DWDM）等技術(shù)已經(jīng)開始投入使用，并提出了建立全優(yōu)化光學(xué)主干網(wǎng)絡(luò)，可以說網(wǎng)絡(luò)的主干已經(jīng)為承載各種寬帶業(yè)務(wù)作好了準(zhǔn)備。但是位于通信網(wǎng)絡(luò)與用戶之間的接入網(wǎng)發(fā)展相對滯后，接入網(wǎng)技術(shù)成為制約通信發(fā)展的瓶頸。為了給廣大用戶提供端到瑞的寬帶連接，保證寬帶業(yè)務(wù)的開展，接入網(wǎng)的寬帶化、數(shù)字化是前提和基礎(chǔ)，同時(shí)也是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的一大熱點(diǎn)和高利潤增長點(diǎn)。



　　網(wǎng)絡(luò)接入方式的結(jié)構(gòu),統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)的接入技術(shù),其發(fā)生在連接網(wǎng)絡(luò)與用戶的最后一段路程,網(wǎng)絡(luò)的接入部分是目前最有希望大幅提高網(wǎng)絡(luò)性能的環(huán)節(jié)。對本地環(huán)路網(wǎng)來說這是一個(gè)瓶頸，全球擁有上億條用戶接入線，因其功能有限阻礙著網(wǎng)絡(luò)用戶業(yè)務(wù)的發(fā)展，而與用戶線路另一端的高性能設(shè)備形成了鮮明的反差。隨著電子技術(shù)和光電技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字電子系統(tǒng)（從個(gè)人計(jì)算機(jī)到網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)或路由器）以及信息傳輸設(shè)備性能都在快速穩(wěn)步的增長，為解決這一環(huán)路瓶提供了廣闊的發(fā)展前景。由于在本地環(huán)路銅線上傳輸?shù)娜匀皇悄�擬信號，人們?nèi)匀皇褂弥�狹窄的無線電頻道穿越擁擠的無線電頻譜。目前如何大規(guī)模拓寬網(wǎng)絡(luò)接入的瓶頸為全球現(xiàn)有的10.5億條接入線提供超寬頻帶,已是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的焦點(diǎn),瓶頸是相對的,一對金屬線可以提供支持雙向交談的足夠容量,但傳統(tǒng)的銅線所能提供的帶寬,對高性能的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)來說的確有些勉為其難,數(shù)據(jù)用戶不僅希望與對方交談,而希望通過視頻會(huì)議系統(tǒng)看到對方的虛擬影象,所以對傳統(tǒng)的接入技術(shù)(接入方式、接入布線)提出高性能的要求，以突破網(wǎng)絡(luò)接入環(huán)節(jié)的瓶頸。以增加網(wǎng)絡(luò)最后一段路程中的帶寬，在大范圍達(dá)到并滿足用戶在家庭或小型辦公室的通信要求的基本前提。而局部環(huán)路的瓶頸是由今天提供的較低比特率造成的，事實(shí)上，除了本地環(huán)路的帶寬限制外，當(dāng)前的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已足以保證提供運(yùn)動(dòng)圖像和其它高帶寬服務(wù)。



　　目前正廣泛興起的寬帶網(wǎng)接入相對于傳統(tǒng)的窄帶接入而言顯示了其不可比擬的優(yōu)勢和強(qiáng)勁的生命力。為了適應(yīng)新的形式和需要，出現(xiàn)了多種寬帶接入網(wǎng)技術(shù)。包括銅線接入技術(shù)、光纖接入技術(shù)、混合光纖同軸（HFC）接入技術(shù)等多種有線接入技術(shù)以及無線接入技術(shù)等。然而，各種各樣的寬帶接入方式都有其自身的長短、優(yōu)劣，不同需要的用戶應(yīng)該根據(jù)自己的實(shí)際情況做出合理的選擇。



2.銅線接入技術(shù)



　　傳統(tǒng)銅線接入技術(shù)，即借助電話線路，通過調(diào)制解調(diào)器撥號實(shí)現(xiàn)用戶接入的方式，速率已達(dá)56kbit／s（通信一方應(yīng)為數(shù)字線路接入），但這種速率還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶對寬帶業(yè)務(wù)的需求。雖然銅線的傳輸帶寬有限，但由于電話網(wǎng)非常普及，電話線占居著全世界用戶線的90％以上，如何充分利用這部分寶貴資源，采用各種先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)和編碼技術(shù)，提高銅線的傳輸速率，是中、近期接入網(wǎng)寬帶化的重要任務(wù)，目前，以電話線為傳輸介質(zhì)的寬帶接入技術(shù)主要有以下幾種。



　　xDSL是DSL(Digital Subscriber Line)的統(tǒng)稱，意即數(shù)字用戶線路，是以銅電話線為傳輸介質(zhì)的點(diǎn)對點(diǎn)傳輸技術(shù)。盡管xDSL可以包括HDSL（高速數(shù)字用戶線）、SDSL（對稱數(shù)字用戶線）、ADSL（非對稱數(shù)字用戶線）、VDSL（甚高比特率數(shù)字用戶線）,但是目前市面上主要流行的還是ADSL（非對稱數(shù)字用戶線路）和VDSL（甚高速數(shù)字用戶線）。VDSL以其52Mbps的理論速度相對于于ADSL 1.5Mbps的理論速度而言，具有絕對的性能優(yōu)勢，但是其高昂的價(jià)格也讓用戶望而卻步。它適合于單位用戶召開電視電話會(huì)議等。



　　DSL實(shí)質(zhì)是一系列的超級Modem，他們的傳輸速率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的模擬Modem，甚至能夠提供比普通模擬Modem快300倍的兆級傳輸速率。由于DSL使用普通的電話線（不象其他的高速傳輸技術(shù)，如Cable Modem），所以DSL技術(shù)被認(rèn)為是解決“最后一英里”問題的最佳選擇之一。其最大的優(yōu)勢在于利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，為用戶提供更高的傳輸速度。



　　用戶在兩個(gè)方向并非需要同等的帶寬,相反他們希望更多的帶寬用于接收視頻或因特網(wǎng)服務(wù),為滿足這一非對稱的接入要求,工業(yè)界已開發(fā)出非對稱數(shù)字用戶線路技術(shù)(ADSL)。ADSL技術(shù)為家庭和小型業(yè)務(wù)提供了增強(qiáng)帶寬的標(biāo)準(zhǔn)方式，國際電信聯(lián)盟公布的G.Lite或ADSL Lite標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的下行帶寬為1.5Mbs,上行帶寬為384Kbps,前者大約是現(xiàn)有撥號模擬調(diào)制解調(diào)器的50倍，為此實(shí)際上與網(wǎng)絡(luò)建立了兩個(gè)連接，它們分別用于電話和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并可同時(shí)打開和連續(xù)使用。在現(xiàn)時(shí)中，為了滿足電視會(huì)議或建立Web主機(jī)的需求，對數(shù)據(jù)服務(wù)要求不多的用戶也可能仍然需求對稱的高速支持。為滿足這部分用戶要求對稱高速的支持，開發(fā)的DSL（SDSL）可以在環(huán)路上提供寬帶接入，對稱的DSL可以在兩個(gè)方向提供最高1.5Mbps的數(shù)據(jù)傳輸率，從而充分利用銅線環(huán)路技術(shù)帶來的所有價(jià)值。


2.1高速數(shù)字用戶環(huán)路（HDSL）技術(shù)



　　HDSL是數(shù)字用戶線（DSL）技術(shù)中的一種，它采用高速自適應(yīng)數(shù)字濾波技術(shù)和先進(jìn)的信號處理器，進(jìn)行線路均衡，消除線路串音，實(shí)現(xiàn)回波抑制，不需要再生中繼器，適合所有用戶環(huán)路，設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)方便、簡捷。HDSL采用的編碼類型為2B1Q碼或CAP碼，可以利用現(xiàn)有電話線纜的用戶線中兩對或三對雙絞線來提供全雙工的T1／E1信號傳輸，對于普通0.4～0.6mm線徑的用戶線路來講傳輸距離可達(dá)3～6km，比傳統(tǒng)的PCM技術(shù)要長一倍以上，如果線徑更粗些，傳輸距離可接近10km。HDSL技術(shù)廣泛適用于移動(dòng)通信基站中繼、無線尋呼中繼、視頻會(huì)議、ISDN基群接入、遠(yuǎn)端用戶線單元（RLU）中繼以及計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)互聯(lián)等業(yè)務(wù)，由于它要求傳輸介質(zhì)為2～3對雙絞線，因此常用于中繼線路或?qū)Ｓ脭?shù)字線路，一般終端用戶線路不采用該技術(shù)。與HDSL有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)包括ANSI的T1E1.4。ETSI的DTR／TM－3017以及ITU－T的G.991.1等，該技術(shù)目前還沒有統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)。



　　這種性能主要由于兩個(gè)主要的HDSL技術(shù)；2B1Q和全雙工傳輸，實(shí)現(xiàn)回音消除，HDSL系統(tǒng)由兩個(gè)單元組成，一個(gè)在用戶端（NTU），另一個(gè)在轉(zhuǎn)換端（LTU）。兩者通過兩個(gè)或三個(gè)雙絞線對，每對可單獨(dú)傳輸1168/784KBIT/S數(shù)據(jù)位流以584KBIT/S和/392KBIT/S的低波特率傳輸，低波特率使長距離傳輸變?yōu)榭赡�。顯示刪除和自適應(yīng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)和服務(wù)。為替換本地局與用戶局間的E1連接，HDSL技術(shù)提供幾種應(yīng)用和服務(wù)。



2.1.2高質(zhì)量的視頻電話，為點(diǎn)到點(diǎn)連接也好，為視頻會(huì)議也好，可能成為每個(gè)人生活中的一個(gè)重要部分。這項(xiàng)應(yīng)用需1MBIT/S速率，HDSL能夠支持。



2.1.2因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)的成熟，我們能看見每家不只需要一根視頻電話線，可能一個(gè)五口之家需要4到5根視頻線，其中包括傳真。HDSL可通過一條雙絞線支持15條線路。



2.1.3越來越多的人想在家里辦公來節(jié)省時(shí)間，為這一需求。要在工作地點(diǎn)和家庭之間實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。



2.1.4每個(gè)家庭的報(bào)紙和雜志服務(wù)，同樣是一個(gè)很迫切的要求。



2.2非對稱數(shù)字用戶環(huán)路（ADSL）技術(shù)



　　ADSL是一種非對稱的數(shù)字用戶環(huán)路，即用戶線的上行速率和下行速率不同，根據(jù)用戶使用各種多媒體業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，上行速率較低，下行速率則比較高，特別適合傳輸多媒體信息業(yè)務(wù)。ADSL不僅具有HDSL的優(yōu)點(diǎn)，而且在信號調(diào)制數(shù)字相位均衡、回波抑制等方面采用了更先進(jìn)的器件和動(dòng)態(tài)控制技術(shù)，它采用正交調(diào)幅（QAM）、無載波幅度相位調(diào)制（CAP）、離散多音頻調(diào)制（DMT）等調(diào)制技術(shù)，通過對不同的業(yè)務(wù)和上下行信號采用頻分復(fù)用方式，實(shí)現(xiàn)了在一對普通電話線上同時(shí)傳送一路高速下行單向數(shù)據(jù)、一路雙向較低速率的數(shù)據(jù)以及一路模擬電話信號，可直接利用用戶現(xiàn)有的電話線路，在線路兩側(cè)各安裝一臺(tái)ADSL調(diào)制解調(diào)器即可。在普通電話雙絞線上，ADSL的典型的上行速率為16～640kbit/s，下行速率為1.544～8.192Mbit／s，傳輸距離為3～6km，有關(guān)ADSL的標(biāo)準(zhǔn)有ANSI的T1E1.4、ITU－T的G.922.2、G.992.1等。ADSL除可提供電話業(yè)務(wù)外，還能提供多種寬帶業(yè)務(wù)，在未來幾年內(nèi)，ADSL接入技術(shù)將會(huì)是終端用戶最主要的寬帶接入方式。



　　ADSL是利用數(shù)字編碼技術(shù)從現(xiàn)有的銅制電話線上獲取最大數(shù)據(jù)傳輸容量，同時(shí)又不干擾在同一條線路上進(jìn)行的常規(guī)語音服務(wù)。ADSL的基本原理是使用電話話音以外的頻率來傳輸數(shù)據(jù)，使用戶在瀏覽Internet的同時(shí)可以打電話或發(fā)傳真，而且不會(huì)影響通話的質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)下載速度。



　　ADSL技術(shù)有利于充分利用銅纜資源，保護(hù)已有投資，能夠在正常開通現(xiàn)有話音業(yè)務(wù)的同時(shí)提供寬帶業(yè)務(wù)。目前ADSL的技術(shù)和產(chǎn)品已比較成熟、價(jià)格也在不斷下降，特別是對中國電信這樣一個(gè)擁有大量銅纜資源和超過1.35億電話用戶的運(yùn)營商來說，有重要的現(xiàn)實(shí)意義和巨大的發(fā)展?jié)摿�。如果今后五年�?nèi)有20％的電話用戶能夠使用ADSL，用戶數(shù)量就會(huì)超過2000萬，這將是一個(gè)巨大的市場。ADSL的應(yīng)用主要有兩種方式：



2.2.1在交換端局到用戶間直接使用ADSL，可以利用已有電話銅纜，快速滿足用戶的寬帶業(yè)務(wù)需求。更重要的是，這種方式從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上將話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量分離，將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量從接入部分直接分流到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中，能夠有效地緩解用戶上網(wǎng)負(fù)荷對電話交換網(wǎng)的壓力�？筛鶕�(jù)線路條件、設(shè)備產(chǎn)品價(jià)格、用戶業(yè)務(wù)需求和資費(fèi)等具體情況，開通ADSL（或G.lite）的多種子速率，包括限速提供512Kbps、284Kbs等。



2.2.2 FTTx＋ADSL方式。由于光節(jié)點(diǎn)靠近用戶，銅纜距離較短，線間串?dāng)_較小，因此可以達(dá)以較高的傳輸速率，并可隨著技術(shù)的發(fā)展向VDSL升級。



　　ADSL尚在起飛階段時(shí)，internet業(yè)務(wù)就已呈現(xiàn)了爆炸式的增長，能否經(jīng)濟(jì)有效的支持internet業(yè)務(wù)已成為接入網(wǎng)技術(shù)考慮的重要因素。盡管ADSL技術(shù)能支持internet業(yè)務(wù)，但成本仍嫌偏高，用戶側(cè)設(shè)備的安裝仍嫌麻煩。ITU-T專家們充分意識(shí)到這一工作的重要與市場前景，成立了課題組開發(fā)簡化的無電話分離器的ADSL標(biāo)準(zhǔn)，并已在1998年10月通過建議G.922.2。其基本思路有兩點(diǎn)，第一是速率降低到1.5Mb/s左右，第二在用戶處不用電話分離器，價(jià)格會(huì)大大下降，其應(yīng)用前景十分可觀。G.992.2規(guī)定下行速率降到64kb/s至1.5Mb/s，上行速率為32kb/s至512kb/s，線路碼仍為DMT，主要業(yè)務(wù)則為internet接入、Web流覽、IP電話、遠(yuǎn)程教育、在家工作、可視電話和電話等。當(dāng)然還有不少地方須改進(jìn)，如組幀效率的改進(jìn)、比特交換與速率適配等。



　　目前，市面上電信和鐵通都在經(jīng)營ADSL業(yè)務(wù)，在他們經(jīng)營的業(yè)務(wù)中，分為虛擬撥號ADSL和固定IP ADSL，在帶寬上也分有等級：512K、1M、2M等。對于普通的家庭用戶，電信提供512K的虛擬撥號ADSL，鐵通提供2M的虛擬撥號ADSL。對于非營運(yùn)性的家庭用戶，電信提供512k的虛擬撥號ADSL，鐵通提供2M的虛擬撥號ADSL。但是選擇鐵通需要使用鐵通的固定電話，因此位置必須靠近鐵路才行。



2.3超高速數(shù)字用戶環(huán)路（VDSL）技術(shù)



　　VDSL和ADSL技術(shù)相似，也是一種非對稱的數(shù)字用戶環(huán)路技術(shù)，采用頻分復(fù)用方式，將POTS、ISDN以及VDSL的上、下行信號放在不同的頻段傳輸，但VDSL比ADSL的傳輸速率更高，是高速的 ADSL。VDSL采用CAP、DMT和DWMT等編碼方式，在一對普通電話雙絞線上提供的典型速率為上行1.6～2.3Mbit／s，下行12.96～55.2Mbit／S（目前最高達(dá)到155Mbit／s），速率比ADSL高約10倍，但傳輸距離比ADSL也低得多，典型的傳輸距離為0.3～1.5km。由于VDSL的傳輸距離比較短，因此特別適合于光纖接入網(wǎng)中與用戶相連接的最后“一公里”，并且要求光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）盡量與用戶接近，其系統(tǒng)配置圖與ADSL類似，存在于用戶與本地ONU之間。VDSL可同時(shí)傳送多種寬帶業(yè)務(wù)，如高清晰度電視（HDTV）、清晰度圖像通信以及可視化計(jì)算等，其國際標(biāo)準(zhǔn)還正在制定。



2.4對稱數(shù)字用戶線(SDSL)



　　對稱數(shù)字用戶線它與HDSL類似，可以在兩個(gè)方向上（上行和下行）傳送1.544Mbit／s的帶寬，但它利用一對銅雙絞線。一對銅雙絞線的使用使其傳送距離受到限制，SDSL應(yīng)用的傳送范圍為3km左右。它可在小范圍的應(yīng)用上找到位置，如住宅電視會(huì)議或遠(yuǎn)端LAN接入等。



2.5 IDSL (ISDN DSL綜合數(shù)字業(yè)務(wù)用戶環(huán)路)



　　IDSL技術(shù)也與HDSL相同,它可以提供ISDN的基本速率(2B+D)或基群速率(30B+D)的雙向業(yè)務(wù),但I(xiàn)DL與ISDN完全不同,ISDN是交換技術(shù)，ISDL是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。不同于ISDN的最大特性是交換數(shù)據(jù)不通過交換機(jī)。



2.6 UDSL (Ultrahigh bit-rate DSL:超高速數(shù)字用戶環(huán)路)



　　UDSL也是ADSL技術(shù)的一種,但其傳輸速率更高，可達(dá)155Mb/s,不過傳輸距離只有數(shù)十米,Internet用戶使用價(jià)值不大。目前僅處于實(shí)驗(yàn)階段�！疚赐甏�續(xù)】




摘自　賽迪網(wǎng)