我國寬帶接入技術的應用及其發展
接入方式概述
傳統的接入方式是銅線接入,且SNI接口不開放。這種接入方式僅能支持普通電話業務和低速數據業務。70年代末80年代初,國外出現數字用戶環路的概念。隨著光通信技術和高速調制技術的突破,以及用戶對高速數據業務和多媒體業務需求的推動,接入網技術在90年代飛速發展。總的特點是,設備的標準化程度更高,接口更開放,用戶接口速率更高,對不同業務的支持能力更強。
寬帶與窄帶一般的劃分標準是用戶網絡接口上的速率,即將用戶網絡接口上的最大接入速率超過2Mb/s的用戶接入稱為寬帶接入,對最低接入速率則沒有限制。窄帶接入系統是基于支持傳統的64kb/s電路交換業務的,對以IP為主流的高速數據業務支持能力差。寬帶接入系統則是以分組傳送方式為基礎,具有統計復用功能。寬帶接入網適合用來解決高速數據業務接入。
近幾年,Internet以驚人的速度迅猛發展。據統計,世界上Internet業務量每6個月翻一番。現在每天都有數以億計的人與Internet發生關系。隨著Internet服務內容的增多,用戶對數據傳送速率的需求也日益增加,對整個網絡帶寬形成巨大壓力。特別是在接入部分,已成為Internet的瓶頸。為解決Internet業務的接入,國內外主要電信運營商都開始寬帶接入網的建設。這些寬帶接入網中,有的是試驗網,還有的是大規模的商用網。我國接入網的建設始于90年代中期,到目前為止網上運行的接入網設備絕大部分是窄帶接入系統。1999年開始出現較大規模的寬帶接入網試驗。
由于市場需求的推動,寬帶接入技術這幾年有了較大發展,呈現百花齊放的狀態。基于銅線(纜)的接入技術有xDSL(HDSL、ADSL、VDSL....)、Cable Modem等;基于光纖的接入技術有有源光接入和無源光接入等;另外還有固定無線接入技術。這給運營商增加了技術選擇余地。
ADSL和Cable Modem迅速發展
ADSL和Cable Modem是當今發展最快、市場容量最大、技術最為成熟的寬帶接入技術。
ADSL和G.lite(無話音分離器的ADSL)都是基于現有的銅雙絞線的高速接入技術。帶話音分離器的ADSL下行帶寬最高可達8Mb/s,上行帶寬最高可達640kb/s。使用的傳輸頻段是25~1104kHz,多采用DMT線路編碼方式。通過調整傳輸速率,最遠傳輸距離可達4~5km。ADSL設備可同時支持電話高速數據接入業務。由于其上下行速率的不對稱性,特別適合用于住宅用戶和小型商業用戶的Internet接入。但ADSL也存在著開通率低、不能支持視頻廣播業務、不同廠家的局端和用戶端設備一般不能相互兼容、設備價格高、用戶端安裝相對復雜等問題。
G.lite與普通ADSL相比除接入速率較低外,最大區別是用戶端不再有獨立的話音分離器(局端還需要),因而用戶端安裝相對簡單。另外G.lite使用的傳輸頻帶是25~552kHz,不再需要在用戶電纜中傳輸衰耗大的552~1104kHz頻帶,因而傳輸距離得到延長。G.lite也采用DMT線路編碼方式,抗擾性較好。下行速率范圍是64kb/s~1.5Mb/s,上行速率范圍是32~512kb/s。G.lite設備也可同時支持電話高速數據業務的接入。同樣由于其上下行速率的不對稱性,適合用于住宅用戶和小型商業用戶的Internet接入。G.lite設備相對普通ADSL設備而言,標準化程度高(ITU-T建議G.992.2),將來能做到不同廠家的局端和用戶端設備相互兼容。另外,G.lite也不能支持視頻廣播業務。
在HFC上利用Cable Modem進行數據傳輸,是解決住宅用戶高速數據接入的另一項熱門技術。Cable Modem下行數據占用50~860MHz之間的一個8MHz的頻段。一般采用64QAM調制方式,速率可達40Mb/s;上行數據占用5~42MHz之間的一個8MHz的頻段。為解決漏斗噪聲問題,一般采用抗噪聲能力較強的QPSK調制方式,速率可達10Mb/s。Cable Modem系統在HFC中的引入不影響有線電視業務的正常傳送。目前Cale Modem設備大多符合MCNS的標準DOCSIS1.1,該標準正成為事實上的國際標準。Cable Modem與其它接入技術相比存在可靠性低的問題。另外,雖然我國同軸電纜入戶率很高,但如果要引入Cable Modem系統,首先要對現有的單向有線電視網進行雙向改造,這里涉及的費用往往比較高。
ADSL和Cable Modem在北美地區發展最快。到1999年底,北美地區這兩類寬帶接入設備的安裝量均超過了100萬線。這是因為北美的電信運營市場開放較早,有線電視公司和電信運營商的相互競爭促進了這兩種技術的應用。在亞洲地區,僅有少量Cable Modem用戶,ADSL用戶相對多一些。香港和新加坡ADSL的安裝量比較多。世界上目前已接入使用的ADSL基本上都是帶話音分離器的產品,但從發展前途看,G.lite將取代帶話音分離器的ADSL,成為ADSL的主導產品。未來的G.lite用戶端Modem將大部分是PCI插卡式,作為個人計算機的基本配件,由計算機廠商提供給用戶。
我國電信部門已經敷設一億多條銅雙絞線,這是未來發展以ADSL為主的寬帶接入網的重要基礎設施。我國ADSL設備的安裝量到1999年底為止已突破1萬線,主要集中在廣東和上海。另外,北京、四川、云南、山東、湖南、浙江等省市建了少量ADSL試驗網。預計2000年我國ADSL設備(含G.lite設備)的安裝總量將超過5萬線。
我國近年來有線電視網絡也有較大發展。目前已經有近8000萬CATV用戶,每年還以近1000萬的速度增加。這些網絡目前只能提供單向業務。但上海、北京、青島等城市的廣電部門正在對其部分有線電視網絡進行改造,準備建成具有雙向通信能力的HFC試驗網。主要提供高速數據接入業務。
LMDS受到新興電信運營商的青睞
LMDS是一種高速固定無線接入技術,可同時解決高速數據和話音業務的接入。它不需要市政管道資源來敷設光纜或電纜等線路設施,因此它是新興電信運營商的最佳選擇。
完整的LMDS網絡包括3個組成部分:中心站、用戶站和骨干網。中心站以蜂窩狀進行配置,每個中心站以點到多點的無線鏈路和本中心站服務區內的用戶通信。根據系統可用度的要求,每個服務區的覆蓋半徑為2~15km,各服務區之間可相互重疊。每個服務區又劃分出許多扇區,可根據用戶需求在該扇區內提供特定業務。各中心站通過光纖或者高速微波連入骨干網。LMDS一般工作在10GHz以上頻段,可用頻帶至少1GHz,因而具有巨大的帶寬資源。LMDS系統調制方式主要分為PSK和QAM兩種。
相對其它接入技術而言,LMDS有其固有的優勢。首先,建設LMDS時,不像敷設有線接入設備那樣需要市政管道資源;其次,LMDS安裝調試容易。因而LMDS具有建設周期短、提供業務速度快的特點。LMDS的推廣同樣存在一些障礙,如高頻段的收發信機成本較高、雨衰對高頻段無線傳輸的影響等。還需要注意的是,LMDS需要視距傳輸。在我國,各個城市都經常會有新的高層建筑出現,因而可能需要頻繁調整LMDS收發設備,以避開新的建筑物,這必將增加運營維護成本。
目前,LMDS在世界上還沒有大規模商用。美國已經把開展LMDS業務的頻段拍賣,以WINSTAR為代表的新興運營商建設了LMDS試驗網。我國廣州已經有一個LMDS試驗網,上海市今年也準備建設試驗網。但我國LMDS的頻率還未確定。
隨著電信運營市場的放開,將有越來越多的新興運營商加入電信運營市場。預計LMDS將會有比較大的發展。
綜合接入系統將在未來電信網中起重要作用
電信網經過近百年的飛速發展,目前已建成大規模的PSTN、ISDN、DDN、ATM和幀中繼等網絡。未來的網絡無論怎么演變,現有電信網是傳統電信運營商的寶貴財富,這些網絡將在相當長一段時間內繼續發揮作用。電信運營商可以通過綜合接入系統將這些不同的業務網與用戶連接,為用戶提供各種業務。
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