寬帶網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)透視

相關(guān)專題: 無線


凌力 復(fù)旦大學(xué)副教授

  摘要:寬帶網(wǎng)絡(luò)及其接入技術(shù)是當(dāng)前業(yè)內(nèi)外比較關(guān)心和感興趣的問題。本文通過對(duì)所謂“最后一公里”相關(guān)技術(shù)的比較性討論,試圖比較全面和深入地展示寬帶網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)的概念、內(nèi)容、方法,并描繪出技術(shù)發(fā)展的前景。


  關(guān)鍵詞:寬帶網(wǎng)絡(luò)、接入、最后一公里


  一、“最后一公里”問題


  網(wǎng)絡(luò)接入(Network Access)就是通過一定的方式和工具將用戶網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(如:PC機(jī)、機(jī)頂盒、移動(dòng)電話)連接到網(wǎng)絡(luò)上。


  信息高速公路已經(jīng)建設(shè)了多年,應(yīng)當(dāng)說取得的成就是有目共睹的,高速和超高速主干光纖通信網(wǎng)絡(luò)遍布全球。然而,用戶依然抱怨不止:網(wǎng)絡(luò)訪問速度慢、價(jià)格昂貴,幾乎沒有享受到信息高速公路的任何好處。問題就出在從用戶家庭連接到寬帶Internet的通信線路依然狹窄得可憐,好比從家門到高速公路是一條泥濘不堪、坑坑洼洼的羊腸小道,再寬敞的高速公路、再好的服務(wù)到了用戶手上折扣都已經(jīng)打得差不多了。
  計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)界就把這個(gè)一直困擾著廣大網(wǎng)民、制約著家庭信息化建設(shè)的頑癥形象地稱為“最后一公里”(the Last Mile)問題,因?yàn)閺挠脩艏彝サ阶罱慕尤朦c(diǎn)差不多也就是一公里上下。


  二、寬帶網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)及其比較


  為了解決好“最后一公里”問題,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究者和運(yùn)營商可謂動(dòng)足了腦筋,目的只有一個(gè)就是要用最小的代價(jià)達(dá)到最好的效果。


  面向家庭用戶的接入技術(shù)必須慎重考慮如下因素:


  ·能不能達(dá)到寬帶的起碼要求(10Mbps左右)?


  ·是不是一種訪問Internet的技術(shù)?


  ·安裝、使用是否方便?


  ·能否做到價(jià)格低廉(包括:用戶端需要新添置的設(shè)備、初裝費(fèi)、使用費(fèi)等)?


  ·是否滿足未來多媒體交互式(雙向通信)應(yīng)用的要求?


  ·能不能合理利用現(xiàn)有的資源?


  ·是屬于節(jié)約能源并且不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染的綠色產(chǎn)品嗎?


  這些不單單是表面上的問題,實(shí)質(zhì)上是設(shè)計(jì)寬帶網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)的根據(jù)和目標(biāo),同時(shí)也是最終的檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。


  現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)接入手段以傳統(tǒng)的窄帶或“準(zhǔn)寬帶”(2M以下)方式為主,主要有兩種類型:


  1)撥號(hào)接入方式


  ·使用56K調(diào)制解調(diào)器通過公共電話網(wǎng)(PSTN)撥號(hào),通常上行和下行速率依據(jù)線路狀態(tài)自動(dòng)適配調(diào)整為28.8K、33.6K、45K等;


  ·使用ISDN終端適配器(TA)通過ISDN(2B+D)網(wǎng)絡(luò)撥號(hào),如果指定使用一個(gè)B通道,則達(dá)到64K速率,如果用2B通道,可達(dá)到128K速率。


  2)專線接入方式


  ·DDN專線,速率為64K~2M.其租用價(jià)格只有單位用戶才能承受得起;


  ·GPRS和3G技術(shù),是移動(dòng)電話的相關(guān)技術(shù),號(hào)稱能“時(shí)刻在線”,但不太適合家庭日常使用。


  近年來陸續(xù)開發(fā)出一系列的以面向家庭用戶為主的寬帶網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù),較有代表性的包括:


 。保〥SL(Digital Subscriber Loop)


  數(shù)字用戶環(huán)路DSL是基于普通銅線(包括電話線)進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù),因此對(duì)于充分利用現(xiàn)有覆蓋千家萬戶的電信線路有很實(shí)際的意義。DSL經(jīng)常被表達(dá)為xDSL,因?yàn)镈SL技術(shù)是一個(gè)“家族”,其中x=A/H/S/C/I/V/RA等(見表1)。DSL也是調(diào)制解調(diào)技術(shù)的家族成員,而表中羅列的各種DSL實(shí)現(xiàn)類型的特征表明:xDSL比PSTN上的傳統(tǒng)Modem更加高速,同時(shí)也更加復(fù)雜。有時(shí)候。技術(shù)的復(fù)雜性會(huì)成為普及應(yīng)用的巨大障礙,但是無論如何,xDSL的速率指標(biāo)畢竟是十分誘人的。






  有趣的是,xDSL同樣基于公共電話網(wǎng)或有線電視網(wǎng),當(dāng)然不排斥在很多情況下可以進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)的專線傳輸。于是有這樣的問題就不奇怪了:為什么普通Modem只能跑到 56Kbps以下,而xDSL卻能夠到幾兆?如果這樣的話,為什么普通Modem還有存在和發(fā)展的必要?原因主要有兩個(gè):1)xDSL只是利用PSTN或CATV的用戶環(huán)路,而不是整個(gè)網(wǎng)絡(luò),采用xDSL技術(shù)調(diào)制的數(shù)據(jù)信號(hào)實(shí)際上是在原有話音或視頻線路上疊加傳輸?shù)模陔娦啪趾陀脩舳朔謩e進(jìn)行合成和分解,為此,需要配置相應(yīng)的局端設(shè)備,而普通Modem的應(yīng)用則幾乎與電信網(wǎng)絡(luò)無關(guān),因而比較方便、靈活;2)傳輸距離愈長,信號(hào)衰減愈大,愈不適合高速傳輸,這是放之四海而皆準(zhǔn)的真理,故xDSL只能工作在用戶環(huán)路上,由于距離有限,就可能提升傳輸速率;xDSL采用了不同于普通Modem的V.32、V.34、V.90等標(biāo)準(zhǔn),而運(yùn)用先進(jìn)的2B1Q、QAM、CAP(Carrierless Amplitude and Phase Modulation)、DMT(Discrete Multi-Tone)等調(diào)制解調(diào)技術(shù),雖然在互通性上要打上一個(gè)問號(hào),但由于通信速率大幅度提高,因此還是值得的。在沒有條件鋪設(shè)光纖時(shí),運(yùn)用xDSL技術(shù)很容易做到幾公里范圍內(nèi)的高速網(wǎng)絡(luò)互連。


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  2)CM(Cable Modem)


  Cable Modem自然是適用于同軸電纜(Cable )傳輸體系的調(diào)制解調(diào)器,它與普通的調(diào)制解調(diào)器有聯(lián)系、也有區(qū)別。它們的共同點(diǎn)都是試圖在模擬信道上傳輸數(shù)字信號(hào),因此都以Modem命名。而Cable Modem主要面向有線電視網(wǎng),即所謂的CATV/HFC網(wǎng)絡(luò),傳輸速率可達(dá)幾兆到幾百兆。這里,傳輸介質(zhì)的區(qū)別不僅僅是雙絞線和電纜的簡(jiǎn)單差異,我們注意到,普通 Modem的傳輸是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)進(jìn)行的,換言之,一對(duì)通信的 Modem“獨(dú)占”了一條線路,而Cable Modem而無法得到這樣的“待遇”。在CATV網(wǎng)絡(luò)上,用戶端的電纜系統(tǒng)是“共享”同一頻率空間的。而且,大多數(shù)的頻段已經(jīng)被分配給有線電視的各個(gè)頻道,Cable Modem只能選取特定的“空閑”頻段傳輸信息。在信號(hào)疊加以發(fā)送數(shù)據(jù)以及信號(hào)提取以接收數(shù)據(jù)的過程中,不能影響有線電視的節(jié)目傳送。


  Cable Modem技術(shù)為利用CATV開展信息服務(wù)提供了基礎(chǔ),然而,Cable Modem的成長之路上橫亙著一座大山,應(yīng)當(dāng)說主要是非技術(shù)因素,因?yàn)槟壳暗腃ATV網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)單向廣播的體系,而數(shù)據(jù)通信要求雙向的信息傳輸,于是不可避免產(chǎn)生了矛盾——一個(gè)不小的“經(jīng)濟(jì)問題”:改造現(xiàn)有的CATV網(wǎng)絡(luò)成為HFC雙向網(wǎng)意味著一筆巨大的投資。所以,Cable Modem的成長不僅需要自身在技術(shù)上“爭(zhēng)氣”,還需看外部環(huán)境的“臉色”。


  3)E/FE(Ethernet/FastEthernet)


  以太網(wǎng)Ethernet和快速以太網(wǎng)FastEthernet并不是新鮮的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),但以太網(wǎng)技術(shù)在寬帶接入網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用還是近一、兩年的事情,而且還有愈演愈烈之勢(shì)。


  寬帶網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商通常采用光纖到大樓(Fiber to the Building,簡(jiǎn)稱FTTB)并在樓內(nèi)鋪設(shè)非屏蔽雙絞線(UTPS)的方祛構(gòu)造接入網(wǎng)絡(luò),與企業(yè)建設(shè)局域網(wǎng)型的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)沒什么差別。廣告宣傳中所謂FTTB+LAN方式即屬于此列。


  4)LRE(Long Reach Ethernet)


  長距離傳輸以太網(wǎng)LRE技術(shù)是DSL技術(shù)和以太網(wǎng)的綜合,又被稱為Ethernet over DSL,即在DSL線路上傳輸以太網(wǎng)。這種技術(shù)既保持了以太網(wǎng)技術(shù)價(jià)廉物美的特性,也解決了以太網(wǎng)在普通銅線對(duì)上無法傳輸或傳送不遠(yuǎn)的缺陷,這樣就可以充分利用現(xiàn)有電話線資源,是對(duì)以太網(wǎng)接入技術(shù)的一種很好的補(bǔ)充。目前,韓國、臺(tái)灣等國家和地區(qū)大量采用這種技術(shù)手段,據(jù)報(bào)道收效相當(dāng)顯著。


  5)WLAN(Wireless LAN)


  無線局域網(wǎng)WLAN顯然在所有寬帶網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)中十分出色,它采用IEEE的802.11b比標(biāo)準(zhǔn),能夠提供高達(dá)11M帶寬的無線以太網(wǎng)傳輸——又是無線接入、又是寬帶網(wǎng)絡(luò)、又是我們熟悉的以太網(wǎng),實(shí)在太吸引人了。不過,WLAN的設(shè)備目前還比較昂貴,技術(shù)相對(duì)稚嫩,大面積推廣有一定難度。


  除了以上介紹的技術(shù)外,還有不少寬帶網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)也有足夠的“亮度”,可以照耀寬帶網(wǎng)絡(luò)的前程:B-ISDN/ATM、LMDS/MMDS、 PON(EPON/APON)、HomePNA、VSAT、3DDS、BlueTooth(藍(lán)牙)等。在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)各種技術(shù)的判斷和采用需要從多個(gè)方面進(jìn)行全面綜臺(tái)分析:滿足需求、技術(shù)成熟、建網(wǎng)成本、環(huán)境適應(yīng)能力、通信質(zhì)量、用戶接受程度、發(fā)展?jié)摿Φ。相?duì)而言,現(xiàn)階段較有竟?fàn)幜Φ拿嫦蚣彝ビ脩舻闹髁鲗拵ЬW(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)是PSTN-ADSL、HFC-CM和Ethernet(結(jié)合LRE)三種。





圖1、2、3分別示意了使用ASDL、CM和Ethernet的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造方式。關(guān)于三種技術(shù)進(jìn)一步的比較可以參見表2。它們與其它技術(shù)一樣各有特點(diǎn)。在今后一段時(shí)期內(nèi)不會(huì)只是一種相對(duì)優(yōu)越的技術(shù)的天下,甚至連“三國鼎立”都談不上,更像是“五代十國”群雄爭(zhēng)霸,百花齊放的局面。技術(shù)之間的相互補(bǔ)充、相互競(jìng)爭(zhēng),相信將帶來市場(chǎng)的充分繁榮。


三、網(wǎng)絡(luò)接入新概念


  接入網(wǎng)絡(luò)是走向信息高速公路的第一步。也許若干年后,人們會(huì)對(duì)今天的網(wǎng)絡(luò)界就接入技術(shù)爭(zhēng)論不休感到不理解——網(wǎng)絡(luò)接入并不復(fù)雜、也不等于全部,為何要大動(dòng)干戈?那是因?yàn)閶雰簞倓偝錾,并不知道他?huì)成為國家元首還是舞蹈演員;足球比賽方才鳴哨開場(chǎng)、誰也無法斷言最終比分是多少。但有一點(diǎn)可以肯定,未來的輕松簡(jiǎn)單正是來自于如今的苦苦思索和不懈追求。


  我們不會(huì)僅僅滿足于家里有一根寬帶上網(wǎng)線,要不然我們的祖先就會(huì)停步于幾塊磨得鋒利的石頭、啃著烤得半熟的野豬肉,等待二十一世紀(jì)黎明的到來!對(duì)于寬帶網(wǎng)絡(luò)我們期待更多。


 。、無線接入(Wireless Access)


  無線接入是個(gè)”老”話題,但是因?yàn)槟壳斑處在“只聞樓梯響,不見人下來”的階段,我們暫且也把它作為一個(gè)美好的愿望淺淺地藏在心里。GPRS、3G、WLAN、BlueTooth都是不錯(cuò)的開端,或許用不了多久,我們就能擺脫計(jì)算機(jī)背后剪不斷理還亂的電纜的束縛。


  實(shí)現(xiàn)無線接入有家庭型、社區(qū)型、城域型的方案。家庭型主張?jiān)诩揖觾?nèi)部使用無線通信技術(shù)聯(lián)網(wǎng),把PC、家用電器、安保系統(tǒng)等通過無線網(wǎng)關(guān)主機(jī)統(tǒng)一接入到寬帶網(wǎng)絡(luò),但存在價(jià)格因素的制約;社區(qū)型無線網(wǎng)絡(luò)把居民社區(qū)看做是一個(gè)大家庭,資源的利用率得到提高,無形中降低了成本,避免了為鋪線纜而挖溝打洞、勞民傷財(cái),相當(dāng)富有吸引力;城域無線網(wǎng)絡(luò)則沿用移動(dòng)電話系統(tǒng)的思路,共享能力更強(qiáng),便于大范圍的移動(dòng),平時(shí)使用的靈活性、方便性都很出色.可是會(huì)帶來信號(hào)輻射強(qiáng)度增大、信息安全難以保障等問題。


  我們也可以設(shè)想把幾種類型的無線接入方法綜合起來、取長補(bǔ)短,使無線通信技術(shù)盡早走出應(yīng)用領(lǐng)域的限制框架、走出身份尊貴的“貴族”的圈子而下到平民百姓中來。


  2、移動(dòng)接入(Mobile Access)


  移動(dòng)接入與無線接入有密切的聯(lián)系,但兩者不能等同。首先要弄清楚,移動(dòng)是指身份在遷移過程中保持不變。比如公司項(xiàng)目經(jīng)理利用公司的信息系統(tǒng)管理業(yè)務(wù),那么在家中、在旅途、在酒店、在網(wǎng)吧、在別的公司的網(wǎng)絡(luò)上能不能進(jìn)行同樣的操作?因此,說起移動(dòng)不要立浮現(xiàn)出抱著筆記本電腦到處轉(zhuǎn)悠的情形,真正的移動(dòng)是不受設(shè)備和方式限制的,被認(rèn)可的是接入網(wǎng)絡(luò)的人。所以移動(dòng)接入要解決的首要問題的身份的建立、身份的識(shí)別和身份的認(rèn)證。高級(jí)加密算祛、IC卡、指紋(瞳孔)鑒別等諸多方案,正在實(shí)踐中接受檢閱和考驗(yàn)。


  移動(dòng)接入要解決的另一個(gè)問題是接入服務(wù)使用者的“統(tǒng)一標(biāo)識(shí)”(Unified Identifier 或Unified Number)體系。很多人試過在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上打IP電話、用ICQ找朋友等,有沒有想過即使你在奧地利的一個(gè)咖啡館里,呼你的IP電話鈴聲照樣響起?這絕不是天方夜譚,至少目前在理論上是可行的,當(dāng)然還要看你是不是愿意被打擾、破壞你寧靜的度假生活和閑適心情。


  3、自由接入(4A Access)


  有了無線接入、移動(dòng)接入等技術(shù)基礎(chǔ),我們就有可能達(dá)到自由接入的新境界。自由接入意味著“4A目標(biāo)”——任何人(Anyone)在任何時(shí)候(Anytime)和任何地方(Anyplace)都能做任何事情(Anything)。


  好一個(gè)美妙的夢(mèng)想!仔細(xì)想想,那其實(shí)不就是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本屬性嗎?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為自由的空間,注定要走向更方便、更自在、更強(qiáng)大、更人性化的目標(biāo)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是“運(yùn)輸工具”,像汽車、火車、飛機(jī)一樣,幫助我們“縮短”距離、擴(kuò)大活動(dòng)范圍;計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是“第三只手”,為我們生活和工作辛勤勞動(dòng);計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是“大腦皮層的延伸”,協(xié)助我們記憶、歸納、計(jì)算甚至思考?傊,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一種工具,而且應(yīng)該越來越像一種工具。如果有朝一日我們?cè)谑褂糜?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時(shí)并不感覺在“上網(wǎng)”,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的最終目標(biāo)才算接近于達(dá)到.


  4、個(gè)性接入(Personal Access)


  每個(gè)人都有自己的個(gè)性,生活和世界才因此不會(huì)枯燥乏味。計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原本都是冷冰冰的東西,但既然要為人們服務(wù),不免要注入一些人性化的調(diào)味品,服務(wù)才能體貼到位。


  通俗地講,每個(gè)網(wǎng)民上網(wǎng)都會(huì)有自己的“習(xí)慣”,例如:上哪些網(wǎng)站、需要哪類信息、喜歡什么顏色、一般與誰交往等等。網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)如果能夠?qū)W習(xí)并記錄這些“個(gè)性因子”,就能做到投其所好,拉近網(wǎng)絡(luò)和上網(wǎng)者的距離。


  5、免費(fèi)接入(Free Access)


  接入寬帶網(wǎng)絡(luò)會(huì)免單?除非是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商在搞促銷活動(dòng),抑或是在胡言亂語、癡人說夢(mèng)!——不要著急,也不要為運(yùn)營商將會(huì)“虧本”經(jīng)營而擔(dān)心。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是帶寬飛速增加、價(jià)格不斷降低,也就是說接入帶寬價(jià)格的分子在變小、分母在變大,有朝一日必然會(huì)趨近于零! 那么網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商靠什么養(yǎng)活自己?很簡(jiǎn)單,靠服務(wù)、靠內(nèi)容。


  值得注意的是,寬帶網(wǎng)絡(luò)接入領(lǐng)域絕不是展現(xiàn)所謂高科技的舞臺(tái),真正的高科技應(yīng)該悄悄地隱藏在背后。人們所感覺到的是寬帶網(wǎng)絡(luò)無形的力量,而所需要做的僅僅是打開家里或手頭的電器,提出自己的愿望,網(wǎng)絡(luò)寶藏之門就會(huì)應(yīng)聲而開!


摘自《中國CATV》
   

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