灵活性是“光纤到楼”的制胜之道

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电信运营商在接入网中的决策将决定他们在竞争中的成败。目前，光网络无处不在，但又各有千秋：Verizon正在建设光纤到楼（FTTP）网络；SBS宣布将在新建区域采用光纤到节点（FTTN）和FTTP体系结构；BellSouth已经下了光纤到路边（FTTC）和FTTN的设备采购订单；众多独立运营商，诸如TDS，正在兴建FTTP和高级DSL（ADSL2＋）网络；甚至像Grande Communications这样的多业务运营商（MSO）也开始构建自己的FTTP网络。

　　运营商均认为应当使用光纤承载所需带宽以便在多业务竞争中占据一席之地。但在光网络体系结构的选择上他们却未能达成一致。
　　
　　定义与驱动因素

　　在研究光网络体系结构的差异和部署成本之前，首先对各种结构加以定义：

　　●　FTTP将光纤铺到用户所在楼宇，没有光纤入户线。
　　●　FTTC将光纤铺到距用户1000英尺之内的中间节点处。
　　●　FTTN将光纤铺到距用户4000-5000英尺的光纤终端设备处。
　　●　高级DSL对现有DSL接入复用器（DSLAM）和数字环路载波（DLC）进行升级，局端设备与用户之间的距离可达8000英尺。

　　FTTP和FTTC通常采用BPON技术，而FTTN则采用吉比特光以太网（GbE）技术。上述体系结构都必须考虑传输线路上的物理约束，在带宽和铜入户线长度之间进行折中。新型DSL技术，诸如ADSL2＋、VDSL、VDSL2等，能够在较短的距离上提供更高的带宽，但是当环路长度超过8000英尺时，它们的传输带宽和ADSL相差无几（1.5Mb/s）。当环路距离较长，带宽无法满足业务需求时，一些运营商采用绑定多对铜线的方法提高传输带宽。

　　光网络体系结构的差异是运营商的接入网现状和业务策略不同造成的。影响因素之一是各类本地网升级到光网络的成本。例如，采用架空光缆的升级成本比采用管道掩埋低，同时从电线杆处将铜线引入用户的成本也较低。现有的FTTC系统设备比铜线网络更容易升级到较高带宽。位于城区中心局（CO）附近的大量用户由于铜线环路较短，可以选择ADSL2＋技术进行升级。如果距用户4000-5000英尺范围内存在中间节点设备，那么可以选择FTTN。这种中间节点设备通常是一个业务区域接口（SAI），它位于通信管道沿线，但没有供电系统。运营商的各种方案的唯一共同点是在新建网络中应当采用FTTP体系结构。

　　用户密度和商业用户为光网络体系结构的选择增加了新的变数。高层建筑、高档公寓、合租房屋，以及普通住宅都是典型的多住户单元（MDU）用户。这些用户需要特殊的光纤终端设备，它的入户线非常短，但能够同时为多个用户提供业务。小型和中型商业用户通常需要DS-1和透明以太网LAN业务，因此也对网络体系结构和设备提出了特殊的要求。
　　
　　业务需求

　　现有网络造成的体系结构差异并不是重点。实际上，争论的焦点和决策的难点都与业务方案相关。有线MSO采用的光纤/同轴混合（HFC）接入网络功能非常强大，它具有750MHz到1GHz的模拟传输带宽。在这个网络上，MSO可以传送数百路标准清晰度（SD）视频信号，提供3Mb/s同轴线调制解调器数据业务，以及多路HDTV信号和（不断增长的）VoIP业务。如此强大的业务提供能力给电信运营商带来巨大的挑战。提供上述业务所需带宽如表1所示。


表1.业务带宽需求

　　目前，最大的变数是HDTV。现有技术可以将信号压缩到每信道19Mb/s。MPEG4和WM9等技术有望在18个月内将数据速率压缩到9Mb/s。然而视频内容提供商对用户获得的服务质量非常敏感，只有当新的压缩技术成熟并得到验证之后才允许采用更高的压缩比和更低的带宽传送视频信号。此外，随着HDTV电视机和个人视频设备的普及，用户将同时需要多路HDTV视频流，因此即使压缩技术不断进步，HDTV的带宽需求仍将保持持续增长。

　　基于上述考虑，运营商普遍认为接入网带宽必须达到50Mb/s以上，某些情况下甚至需要达到100Mb/s。关键在于从何处开始进行网络升级。采用FTTP方案的运营商更加关注MSO　　HFC网络的最新进展，并计划铺设超宽带网络与之抗衡。采用FTTN方案的运营商致力于在最短的时间内为业务需求提供尽可能高的传输带宽。由于FTTN中的铜线长度为4000英尺，传输速率被限制在17Mb/s之内，因此它侧重于提升全网范围内快速开通新业务的能力。随着压缩技术的进步，运营商可以采用VDSL2、铜线绑定，以及其他新技术提高传输带宽，达到24Mb/s的最小业务提供能力。
　　
　　应对挑战

　　在运营商开始兴建光网络提供多种业务的同时，带宽需求可能已经从20Mb/s开始不断升级，甚至达到100Mb/s。这就是运营商面临的挑战。解决这一问题可以采用两种不同方案：重叠网络体系结构和多业务网络体系结构。

　　重叠型网络是实施新业务和新技术的传统方案。当新业务或新型网络需求出现时，运营商和设备提供商将开发新型网元（NE）以满足需求。采用这种方案的典型案例是HDSL、DSLAM、DLC，以及越来越多的分组语音网关设备的部署。这些单一功能的NE通常在设备提供商和运营商的紧密配合下共同研制，一般部署在大型CO内。在CO中，不同业务分别进入各自的单一业务NE，大量业务需求的汇聚实现了规模经济性。采用重叠型网络提供新业务是一种比较安全的方案。重叠型系统如图1所示。


　　 图1　扩建一个重叠型网络似乎是开展新业务或建设新型网络最直接的方法。然而，这将使网络更加复杂，难以有效地管理和升级。

　　单一功能重叠型方案的缺陷在当前的电信网络中显而易见，它需要重复建设多个网络，采用不同的运营系统和维护人员。在电信运营商要降低运营开支时，他们却无法从根本上削减成本，因为他们必须同时维护多种网络体系结构（TDM、ATM、IP网络，以及各种类型的接入网）。所以，重叠型方案并不像想象中那样简单。

　　事实上，运营商不断地在采用单一功能重叠型NE的简单性和维护多个重叠型网络的复杂性之间进行权衡。一个显著的例子是在当前的光网络扩建过程中，使用IP　　DSLAM构建FTTN网络。

　　毫无疑问，FTTN体系结构是光网络整体竞争策略中非常有吸引力的一部分，而IP DSLAM提供的节点功能很好的满足了竞争的需要。DSLAM终结GbE上行链路，并向用户提供ADSL2＋、VDSL，以及VDSL2业务。在FTTN网络中，IP DSLAM本身并不是重叠型设备，重叠发生在CO汇聚设备处。汇聚设备将多个IP DSLAM的GbE上行接口汇聚到IP/MPLS核心网络。这些汇聚设备可能是单一功能的或多功能的纯IP设备。

　　纯IP到FTTN的汇聚方案表明网络正在向全IP体系结构快速演进，其他协议都将被封装到IP分组中，因此忽视了网络中现存的其他协议，例如TMD、ATM等。这种方案同样排斥将光网络体系结构（FTTC、FTTN等）与其他单一功能的PON系统汇聚。这种纯IP到FTTN的汇聚方案本质上是构建一个单一功能的IP重叠型接入网络。
　　
　　多业务方案

　　与纯IP汇聚方案相对应的是多业务接入平台（MSAP）。这种平台能够处理TDM、ATM、IP等多种协议。同时它还能实现不同的光网络配置和功能，其中包括FTTP和FTTC中的BPON，FTTP中的GbE，以及原有的语音和ADSL2＋业务功能。

　　在多业务FTTN方案中，IP DSLAM只是在接入网中终结光纤带宽为用户提供高带宽业务的众多方式之一。FTTN体系结构并不是重叠型系统，而是通用体系结构中的一部分。它关注的焦点是业务本身，而不是各种协议。各种光网络体系结构的共同点是使用MSAP。这是一种非常灵活的方案，它能够在运营商的整体体系结构中适应网络和业务方案的变化。MSAP具有五大功能：

　　● 支持原有的接入DLC和DSLAM。
　　● 支持PON和现有的BPON，并可演进到GPON。
　　● 集成了符合GR-303/TR08标准和分组语音标准的语音网关，其中包括H.248标准和SIP标准。
　　● 集成了SONET和GbE传输模块。
　　● 采用Internet组广播协议（IGMP）传送IPTV。

　　具备上述功能的MSAP能够实现业务的多样性和网络的灵活性。它同时支持急救电话和分组语音业务。当铜线距离较短时，它能提供ADSL2＋、VDSL/VDSL2等高速数据业务。在PON业务提供方面，MSAP能够实现BPON，并可以演进到GPON或GEPON。在FTTN中，MSAP能够提供通向IP　　DSLAM的GbE链路。MSAP构建的通用多业务网络如图2所示。


　　 图2　多业务网络方案采用多业务接入平台，提供最大的网络灵活性和最低的网络复杂性。

　　在电信网中，MSAP从体系结构上将接入和交换功能分开。MSAP是一个具有1层和2层功能的系统——它将来自用户的物理连接终结，并将他们的业务汇聚到相应的交换链路上。其中的接入系统能够完成某些交换功能，从而降低交换成本。例如MSAP中的GR-303协议模块能够在接入系统中进行业务汇聚，从而减少5类交换机上的端口数量。MSAP还具有某些3层功能，它能够使用IGMP进行IP广播。与专用3层设备相比，在接入系统中实现IGMP协议功能具有更高的性价比。由于MSAP不支持其他主要3层功能，因此它的开通和维护都非常简单，无需对电信技术人员进行深入培训。

　　此外，MSAP能够在多方面提高网络性价比。首先，它能以非常有竞争力的价格完成其他单一功能设备，诸如DLC或SONET上/下路复用器（ADM）的接入功能。其次，MASP无需配线架之间的电缆连接——集成的传输功能减少了接入系统和SONET　　ADM之间的电缆连接。与原有的两个机箱之间的电缆连接相比，MSAP中只需要简单的软件设置就可以通过背板实现功能模块互连，维护工作将更加高效、简捷。这种优秀特性能够简化网络结构，从而进一步降低成本。

　　从更高的层面上看，MSAP替代了多个重叠系统，进一步简化了网络。MSAP体系结构使终端用户购买的是业务，而不是某种特定的协议或配置。对于终端用户而言，他们的IPTV或高速数据业务是否使用架空线缆或掩埋线缆，是否在TDM、ATM或IP网络上传输，是否采用FTTP、FTTC或FTTN网络体系结构等都是无关紧要的事情。他们真正关注的是业务本身，业务何时开通，是否可靠，随着业务演进和技术进步是否能够成长或升级等等。MSAP能够适应接入网和核心网接口的各种变化，在通用的平台上实现各种业务。
　　
　　两种策略的取舍

　　电信运营商纷纷加大接入网的投入，使之具备多种业务提供能力以便与MSO的HFC网络抗衡。根据各自的网络现状和业务策略，他们推出了FTTP、FTTC、FTTN等体系结构。在运营商之间以及运营商内部，光网络和数据网络的实施方案各有千秋。与此同时，TDM和ATM网络向IP网络的演进也在进行之中。

　　在网络建设时，运营商可以选择原有的单一功能重叠型方案，也可以采用MSAP对网络进行简化。目前，两种策略都被广泛采用。在未来数月甚至数年与MSO的竞争中，电信运营商的成败在很大程度上将取决于他们对接入网体系结构的抉择。
　　
Don McCullough：Entrisphere公司市场部经理
陈利兵：北京邮电大学光通信与光波技术教育部重点实验室