主流宽带接入技术的发展(一)

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电信网发展到今天，正在进入一个新的转折点，呈现出宽带化、IP化及业务融合化的趋势。电信网宽带化首当其冲的就是接入网的宽带化。近几年，为了适应网络和业务宽带化的要求，接入网的宽带化加快了步伐，正在向着多样化的方向发展，凸现出区别于其他专业网络最鲜明的特点。宽带接入技术分为有线接入和无线接入两种，有线接入技术的主流是基于电话线的数字用户线（DSL）、基于光纤的宽带光接入技术、基于铜线的HFC和基于五类线的LAN。这几年市场上应用的主要是有线接入，其中主力技术是DSL。随着移动通信业务的迅速普及，无线宽带接入技术的发展也驶入快车道，其中Wi-Fi、WiMAX等技术已经风靡全球。　　DSL依然是主力
　　截至2006年底，全球宽带用户超过2.8亿户，DSL用户超过1.8亿户。按照PointTopic的统计，最近一年的平均每周新增宽带用户为125万户，其中有2/3的用户选择DSL宽带接入技术。从全球的整体情况来看，目前DSL市场处于高速成长期。从1998年推出至今，DSL技术经历了近10年的发展，出现了4个技术标准。
　　DSL技术从最早应用开始，到目前已有8年的时间，随着网络业务的发展一直在不断地改进。1999年ITU-T颁布了第一代ADSL标准，随后二三年，该技术逐步发展成熟，在解决了工艺、互通等方面的问题之后，ADSL进入了快速发展的时期。在应用中，第一代ADSL技术在业务开展、运维等方面仍然暴露出许多难以克服的缺点。为了克服这些缺点，ITU-T于2002年5月又通过了新一代的ADSL标准：G.992.3和G.992.4，且在此基础上，于2003年1月通过了扩展频谱的G.992.5标准。人们通常把G.992.3、G.992.4和G.992.5标准称为ADSL2技术。ADSL2技术又经过了二三年的改进，特别是ADSL2+技术解决了互通性的问题，使DSL于2006年再次进入迅速发展的时期。
　　在ADSL2+技术得到普遍应用的同时，ITU-T还迅速推动了VDSL2标准的制定。尽管很多人对VDSL2技术的应用前景怀有疑问，但由于VDSL2技术在双向对称性和短距离范围内的高带宽性能方面有不可比拟的优势（VDSL2在使用30MHz频率时，传输性能可实现对称100Mbit/s），特别是VDSL2与ADSL2+的兼容性使业界对DSL技术的发展有了明确的思路，即在VDSL2标准成熟前可以优先发展ADSL2+技术，待VDSL2技术和标准成熟后，再平滑过渡到VDSL2解决方案。今后，VDSL2将成为ADSL2+之后DSL技术重点发展的对象。
　　VDSL2与VDSL1相比，除了在性能上有了很大的提高外，它还定义了为承载以太网业务更有效的PTM成帧方式，提高了系统调制效率和抗脉冲干扰的能力。另外，与VDSL1最大的不同在于VDSL2要求具有与ADSL技术兼容的能力，因此DMT成为其无可争议的调制技术，这也有利于系统从ADSL到VDSL的过渡，保护运营商的已有投资。
　　目前，DSL除了在技术上有明确的发展路线外，在应用上还具有以下发展趋势。
　　成为承载IPTV、Triple-play等流媒体业务的综合接入平台
　　目前全球提供IPTV业务的运营商中除美国大部分是用固网运营商与卫星电视运营商捆绑之外，其它国家和地区基本上是依托高速DSL线路或FTTP方式提供。意大利的FastWeb和中国香港的电讯盈科以及加拿大传统电信公司MTS和SaskTel已经在VDSL和ADSL网络中开通了IPTV业务，Telus和加拿大贝尔也在2005年进入这一市场。
　　IPTV业务的发展给DSL带来了多项技术上的机遇和挑战：首先，视频流的播放质量与提供的传送带宽密切相关，因此ADSL2＋或VDSL技术更加受IPTV运营商的青睐；其次，大量用户同时加入某一频道对DSLAM设备支持多播的能力提出了很高的要求，过去Internet接入的业务模式几乎不需要DSLAM具有多播复制的功能，新的业务模式对DSLAM功能和性能提出了新的要求；再次，IPTV业务是以数据/视频或数据/语音/视频三重播放的形式提供，不同的业务对时延、丢包率等都有不同的要求，为了能够同时承载这些业务，包括DSLAM和DSLModem在内的设备都应具有更强大的QoS控制和保障能力。
　　与家庭网络技术的发展密切结合
　　作为全球应用规模最大的宽带接入技术，DSLModem与其它相关技术结合可以担负起家庭网关的角色。家用网关是一类平常而又重要的设备，能在小型企业和分支办公室中代替以往的路由器，而价格只有传统路由器的数十分之一。从目前看，它实现了家庭多台PC的数据共享以及Internet连接共享，仅需要具有简单的拨号功能、路由功能和防火墙功能等，目前大部分的DSLModem都可以支持；从长远看，它是支撑起未来数字家庭的网络基础设施，是家庭网络控制中心的有力竞争者之一。作为家庭网络的控制中心，除了需要具有简单的路由/防火墙功能之外，家庭网关应当具有强大的QoS分类能力，支持多种对内的接口，支持家庭设备之间的自动发现和自动配置功能。随着家庭娱乐市场和家庭自动化市场的发展，DSLModem的功能也将从简单的通信型网关向业务型网关转变。
　　实现DSL终端的远程管理
　　DSL终端过去只是作为调制解调设备出现，需要管理和配置的参数不多。现网运行的几乎所有的ADSLModem均支持本地Console口或者Telnet方式管理，少数支持HTTP图形界面管理以及支持SNMP方式的管理。同时，各厂商Modem的功能存在较大差异，这使得各厂商均存在私有MIB或者私有的配置管理接口。随着DSL用户数的高速增长，DSL终端的功能也越来越复杂，每个DSLModem的配置参数少则几十，多则上百，这给全球的网络运营商的运营维护带来了严峻的挑战。另外，ADSL用户终端设备需要根据局端设备的情况进行配置、监控、维护和升级。而配置排障等管理工作一般需专业人员上门进行，成本高、工作量大。运营商希望通过远程管理手段实现CPE的“按需管理、按需排障”，在ADSL线路激活的条件下，通过运营商的设备管理系统实现对用户终端设备的远程配置、监控、维护和升级等功能，完成对用户终端设备的远程管理和维护。
　　移动运营商提供DSL宽带接入渐成潮流
　　固定运营商为了应对日益严峻的移动对固定业务的替代，纷纷转型为综合服务提供商，提供各种融合业务，固定话音、宽带接入、视频业务、移动业务等多种业务以不同的形式捆绑和组合。随着融合业务逐渐深入人心，移动运营商面临的竞争压力越来越大，单纯提供移动通信业务无法适应未来的市场竞争环境。为了应对固定运营商提供融合业务所带来的挑战，移动运营商也开始提供捆绑和融合业务。目前，在欧洲，移动运营商开始提供宽带接入业务，尤其是DSL业务，并将宽带接入业务与原有移动业务捆绑作为一种新的潮流。
　　FTTH：宽带接入的终极技术
　　2003年以后，FTTx技术展现出了良好的发展势头，国际大型运营商纷纷将FTTH作为未来宽带接入网发展的战略目标。日本和美国是最为激进的两个国家，日本政府制定的“e-Japan”计划鼓励NTT、KDDI等固网运营商投入到FTTx网络的建设中，美国的电信运营商出于与Cable运营商竞争的需要，纷纷投资建设FTTH网络；另外，亚太（韩国、新加坡和中国香港等）、欧洲（德国、法国、荷兰等）也出现了一定规模的应用。与此同时，中国内地的运营商已经从跟踪观望转变到积极试验、摸索推广的态度，这一时期，以中国电信和中国网通为主的运营商开始进行设备测试、技术规范制定、现场试验，中国通信标准化协会也开始着手制定有关EPON、GPON的技术要求和互通性规范，这些举措大大促进了我国FTTH产业的发展。

　　FTTx网络虽然具有带宽高、容量大、传输距离长、管理维护方便等优势，但这几年始终没有成为宽带接入市场的主角。截止到2006年，全球DSL用户已经超过1.8亿户，而FTTx用户不到3000万户，造成这种结果的原因之一是其竞争技术DSL和Cable已经在全球广泛部署，技术、产品和网络维护体系已经非常成熟，根基牢固难以撼动；第二是FTTx相关产品和网络建设的成本居高不下，这些高成本必然会转嫁到普通消费者身上，用户承受不起；第三是目前的宽带多媒体业务需求还不够多，缺乏类似IPTV这样业务的拉动，现有的DSL和Cable网络能够支持互联网浏览和数据下载；第四是从现有的DSL和Cable网络向FTTx转换不仅仅是一个简单的网络升级问题，而且是一个运营模式改变的问题。这四点是业界达成的影响FTTx大规模应用主要原因的共识。

　　目前，实现FTTx的技术主要是EPON和GPON。EPON（IEEE802.3-2005）技术是千兆以太网技术与无源光网络（PON）的结合，IEEE标准规定相对简单，易实现，目前技术已基本成熟，商用芯片和设备均较多，成本不断下降，在国外已有百万量级用户的规模商用，能够满足当前主要宽带业务的要求，是近期宽带光接入的主要实现方式。
　　GPON技术来自于运营商驱动和FSAN/ITU-T标准化的结合，ITU-TG.984标准规定比较详细，在传输带宽、速率灵活性、传输距离和分路比方面有优势，OAM功能和保护机制相对完善，承载TDM业务能力较强，但技术复杂，目前芯片和设备厂商较少，研发进度落后于EPON。GPON技术在2006年取得了长足进步。比如：GPON的光收发模块技术已经比较成熟；一些指标比如1:64的分路比、GEM封装能够较好地符合G.984标准，但设备的基本功能、性能、业务承载能力、网管功能等方面不同的厂家表现参差不齐；传送TDM业务时钟的能力也没有理论上宣称的那么完善；EPON设备面临的互通性问题也同样困扰着GPON。从目前的国际标准角度看，尽管EPON技术在一些方面（如管理维护、保护倒换、安全性、承载TDM业务等）不如GPON，但随着技术的发展和产业化的进步，EPON和GPON技术总体上无本质区别。
　　从最近几年的研究与试验情况来看，FTTx技术发展非常迅速，目前已经接近基本成熟，形成了比较完备的技术体系，包括系统设备、光线路相关器材、施工工艺等，可以满足进行小规模应用的需要。但距离大规模推广尚有一定的距离，网络建设成本过高和业务需求不足仍然是制约FTTH发展的主要因素。FTTH网络成本主要体现在光线路成本和设备成本。设备成本的降低将依赖于互通性进展，这一点是值得期待的；但光线路成本的降低则不容乐观。目前尽管光纤的价格比较低，但光线路的施工工艺复杂，辅助器材成本高，造成总体线路成本较高。这需要进一步降低光缆、光分路器等器材成本，优化线路设计，采用更高效的施工工艺来解决。在这方面，目前已经出现了一些新的器件与新的工艺，如新型室内用的高强度光纤、新型皮线光缆、平面光波导（PLC）光分路器、适合FTTH应用的终端盒和接头盒、冷接工艺等。随着这些器件与工艺的进一步成熟，配合合理的FTTH网络规划建设方法，FTTH网络的建设成本仍有较大的下降空间。
　　从目前互联网的应用来看，公众用户对网络服务的要求主要集中在浏览新闻、搜索引擎、收发邮件等业务上，这些业务显然无法对FTTx产生强烈的需求。因此，开发推广视频通信、文件上/下载、在线音乐和影视、IPTV等高带宽应用，尤其是提高视频类业务的质量和种类是FTTx大规模发展的前提基础，同时，抓住三网融合的机遇，将FTTx打造成一个全业务接入的宽带业务平台才是其发展的趋势所在。