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[導(dǎo)讀]摘要本文簡要介紹了寬帶接入網(wǎng)的有關(guān)概念和特點,論述了光纖接入網(wǎng),以及光纖接入未形成時的xDSL和CableModem等寬帶接入技術(shù),最后討論了寬帶接入網(wǎng)未來的發(fā)展前景。 關(guān)鍵詞寬帶接入網(wǎng)光纖接入 1引言 現(xiàn)代通信網(wǎng)包括

摘要本文簡要介紹了寬帶接入網(wǎng)的有關(guān)概念和特點,論述了光纖接入網(wǎng),以及光纖接入未形成時的xDSL和CableModem等寬帶接入技術(shù),最后討論了寬帶接入網(wǎng)未來的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞寬帶接入網(wǎng)光纖接入

1引言

現(xiàn)代通信網(wǎng)包括核心網(wǎng)和接入網(wǎng)。核心網(wǎng)正在頻繁地更換新技術(shù),以支持各類窄帶和寬帶、實時和非實時、恒定速率和可變速率,尤其是多媒體業(yè)務(wù),最終成為數(shù)字化、智能化、寬帶化和光纖化的網(wǎng)絡(luò);而接入網(wǎng)做為語音、數(shù)據(jù)和活動圖像等全業(yè)務(wù)綜合的主要部分和必經(jīng)之路,仍是以銅纜雙絞線為主(90%以上)的原始模擬系統(tǒng),兩者技術(shù)上存在較大反差。接入網(wǎng)已成為制約整個通信網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸,競爭已從核心網(wǎng)轉(zhuǎn)向接入網(wǎng)。

2接入網(wǎng)有關(guān)概念

接入網(wǎng)(AccessNetwork,AN)是連接核心網(wǎng)與用戶或用戶駐地網(wǎng)的橋梁,是本地交換機到用戶終端的實施系統(tǒng)。它直接面向用戶和業(yè)務(wù)節(jié)點,提供電話、視像和多媒體等業(yè)務(wù),完成傳輸、復(fù)用和交叉連接的功能,相關(guān)接口是交換機和用戶終端設(shè)備,傳輸介質(zhì)有雙絞線、光纖、同軸電纜、無線等。

接入網(wǎng)分為有線接入、無線接入和綜合接入。有線接入包括銅線接入網(wǎng)、光纖接入網(wǎng)、混合光纖/同軸電纜接入網(wǎng)(HFC)等;無線接入包括固定無線接入和移動無線接入;綜合接入是有線和無線相結(jié)合的接入方式,這里主要討論有線接入。

接入速率在2Mbit/s以上(含2Mbit/s)的為寬帶接入網(wǎng),主要用于傳輸多媒體和數(shù)據(jù);2Mbit/s以下的為窄帶接入,用于傳輸語音。

接入網(wǎng)的接口,也稱為定界,如圖1所示。接入網(wǎng)與用戶側(cè)的接口是用戶網(wǎng)絡(luò)接口(UNI),用于支持多業(yè)務(wù)接入;與業(yè)務(wù)節(jié)點(SN)的接口是業(yè)務(wù)節(jié)點接口(SNI),用于連接交換機;與電信管理網(wǎng)(TMN)之間的接口是管理接口(Q3),用于TMN對接入網(wǎng)的管理。

ITU-T開發(fā)和規(guī)范了兩個綜合接入V接口(V5.1和V5.2),它們是專為接入網(wǎng)設(shè)計的,作為開放的標(biāo)準(zhǔn),降低了接入網(wǎng)的成本,打破了光纖接入的壟斷。從1998年開始,不具備V5接口的交換機將不被使用。目前接入網(wǎng)與業(yè)務(wù)節(jié)點:PSTN、CATV、ATM等分別有各自的SNI接口,如V5.1和V5.2支持PSTN,VB5支持ATM寬帶接入等,未來的接入網(wǎng)與業(yè)務(wù)節(jié)點的接口僅有一個SNI接口。

3接入網(wǎng)的技術(shù)特點

接入網(wǎng)無交換功能,通過V5接口與交換設(shè)備相連,采用ATM以支持多業(yè)務(wù)接入,除接入交換業(yè)務(wù)外,還可接入數(shù)據(jù)、視像、租用等綜合業(yè)務(wù)。

接入網(wǎng)的網(wǎng)徑較小,由于只連接本地交換機和用戶,傳輸距離比核心網(wǎng)小得多,一般為幾千米到十幾千米;網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與用戶所處的地形有關(guān),一般沿街道鋪設(shè),線路施工難度較大;業(yè)務(wù)量密度低,經(jīng)濟效益差,愿意投資者不多;接入網(wǎng)缺乏規(guī)模經(jīng)濟,成本較高,核心網(wǎng)的成本至少由上千萬用戶來分擔(dān),而接入網(wǎng)的用戶接入線往往是個別用戶專用,接入網(wǎng)的建設(shè)費用占全網(wǎng)總費用的一半以上;接入網(wǎng)的成本差異較大,有的差10倍以上,核心網(wǎng)中每個用戶需分擔(dān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施成本相同,而接入網(wǎng)需要覆蓋所有類型的用戶(市區(qū)、郊區(qū)等),接入線長度也不同;接入網(wǎng)的技術(shù)演進(jìn)比較遲緩,核心網(wǎng)的交換和傳輸設(shè)備在過去的幾十年,經(jīng)歷了幾代更新,而傳統(tǒng)的接入網(wǎng)技術(shù)已使用了約一個世紀(jì),現(xiàn)在才開始變化。

總之,接入網(wǎng)的電信設(shè)施專用、分散獨立、使用率較低,主要以硬件和模擬技術(shù)為主,一般在室外不可控,運行環(huán)境惡劣。而核心網(wǎng)電信設(shè)施共享,高度綜合集成,環(huán)境可控,使用率高;以數(shù)字技術(shù)、軟件、新技術(shù)為主,技術(shù)演進(jìn)迅速,成本也在下降。兩者在物理、技術(shù)、和經(jīng)濟上都處于完全不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境。

4光纖接入網(wǎng)

接入網(wǎng)應(yīng)保證任何人,在任何地點都能及時、可靠地接入各種業(yè)務(wù),要求語音業(yè)務(wù)不間斷、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可靠、圖像業(yè)務(wù)實時性好。因此寬帶化、光纖化是接入網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。

4.1光纖接入網(wǎng)簡介

光纖接入網(wǎng)(OAN)是以光纖作為主要傳輸媒質(zhì),實現(xiàn)接入網(wǎng)功能的技術(shù)。光纖容量大、速率高、損耗小,因此OAN具有帶寬寬、傳輸質(zhì)量好、不需要中繼器、市場看好等優(yōu)點。OAN包括光線路終端(OLT)、光配線網(wǎng)(ODN)、光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)和適配模塊(AF)等。

根據(jù)光纖深入用戶的程度,OAN有FTTX(X=B大樓,C路邊,Z小區(qū),H家)等應(yīng)用類型,即光纖到“X”,其中FTTH是最理想的光纖接入方式。

OAN按室外傳輸是否有源,可分為無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)和有源光網(wǎng)絡(luò)(AON)。PON易于擴容和展開業(yè)務(wù),維修費用低,初期投資也不高,但對光器件要求較高,需較復(fù)雜的多址接入?yún)f(xié)議,在實現(xiàn)雙向通信時,需解決不同地點、不同長度信號的傳輸損耗、時延和同步等問題。

PON中有代表性的是A-PON(ATM-PON)和E-PON(EthernetPON)。A-PON是基于ATM的無源光網(wǎng)絡(luò),即在PON上實現(xiàn)基于ATM信元的傳輸,可用于寬帶綜合業(yè)務(wù)接入。E-PON是用無源光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的以太網(wǎng)接入,它是在吉比特以太網(wǎng)大量涌現(xiàn),10吉比特以太網(wǎng)漸成為主流的情況下,由Alloptic公司提出的。

4.2A-PON的技術(shù)特點和應(yīng)用

A-PON兼有ATM和PON的特點,與傳統(tǒng)窄帶PON相比,具有很好的性能價格比;它以光纖為共享媒質(zhì),無有源器件,組網(wǎng)方式為樹型,是點到多點的無源光分配網(wǎng)(ODN);作為純介質(zhì)網(wǎng)絡(luò),具有波長透明性;由于基于ATM的集中和統(tǒng)計復(fù)用技術(shù),可服務(wù)于更多的用戶;A-PON還具有ATM的高速分組技術(shù)和QoS管理,有成熟的技術(shù)保證,能很好地與ATM主干段互通;A-PON的標(biāo)準(zhǔn)化程度很高,使大規(guī)模生產(chǎn)和降低成本成為可能。但由于A-PON對視頻傳輸帶寬有限,標(biāo)準(zhǔn)不適合本地環(huán)。

A-PON作為分布式ATM接入復(fù)用器,可用于商用寫字樓;作為綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)系統(tǒng),可用于信息化小區(qū);作為傳輸平臺,可用于基站與中心站/基站集中器互連;作為數(shù)字回傳平臺,可實現(xiàn)HFC滲透。

4.3E-PON的技術(shù)特點

E-PON上行為用戶共享的吉比特/10吉比特每秒信道,下行可廣播到各個DNU。通道層用以太網(wǎng)幀來承載,幀長最大可達(dá)1518字節(jié)。

E-PON兼有以太網(wǎng)和PON的特點,容量較大(Gbit/s級),可提供各種寬帶網(wǎng)絡(luò)接口;傳輸距離可達(dá)20km;成本低、帶寬高;與現(xiàn)有的以太網(wǎng)802.3完全兼容。但由于以太網(wǎng)的時延較大,E-PON還需解決語音時延的問題。目前E-PON技術(shù)還不夠成熟,重要的是實現(xiàn)QoS時,價格優(yōu)勢將喪失。 [!--empirenews.page--]

5光接入未形成時的寬帶解決方案

光纖接入是未來的發(fā)展主流,但由于價格和技術(shù)等因素,在光接入未形成時,主要采用xDSL和CableModem等技術(shù),來滿足寬帶和窄帶的接入要求。

5.1xDSL技術(shù)

xDSL技術(shù)(x=A,H,S,V)是用數(shù)字技術(shù)對現(xiàn)有的模擬電話用戶線進(jìn)行改造,使之承載寬帶業(yè)務(wù)。其中ADSL(非對稱式)應(yīng)用較多。xDSL在保證原POTS業(yè)務(wù)的前提下,不需改動原有的銅纜設(shè)施,就能提供寬帶業(yè)務(wù),可實現(xiàn)專線接入和Internet寬帶接入;它的傳輸媒質(zhì)覆蓋范圍廣,能充分利用已有的基礎(chǔ)設(shè)施;施工周期短,但成本稍高。

xDSL不需改變中心局交換軟件,可提高雙絞線上的數(shù)字傳輸速率和傳輸質(zhì)量,并提供不同配置的用戶端接口;對電話網(wǎng)的改造升級,比CATV網(wǎng)更容易,投資也低;DSL已有一些標(biāo)準(zhǔn),并被眾多廠商支持和使用,新的衍生技術(shù)有望降低DSL的推廣成本。5.2CableModem技術(shù)

CableModem技術(shù)是利用現(xiàn)有的有線電視(CATV)網(wǎng),以Cable(同軸電纜)或HFC網(wǎng)絡(luò)作為傳輸通道,進(jìn)行的寬帶接入改造。它的上行速率為10Mbit/s,下行速率為27~56Mbit/s。它集Modem、調(diào)諧器、加/解密設(shè)備、橋接器、網(wǎng)絡(luò)接口卡、SNMP代理和以太網(wǎng)集線器的功能于一體,無需撥號上網(wǎng),不占用電話線,只需對某個傳輸頻帶進(jìn)行調(diào)制解調(diào),只占用有線電視系統(tǒng)可用頻譜的一小部分,上網(wǎng)時,不影響看電視和打電話。

CableModem將數(shù)、模傳輸融為一體,既能支持目前的模擬與數(shù)字服務(wù),又能平滑地過渡到今后的FTTH和全數(shù)字化,其最大優(yōu)勢是寬帶接入費用明顯低于xDSL等的接入費用。因此通過CATV網(wǎng)提供語音服務(wù),已成為極具前景的發(fā)展方向,是最佳的三網(wǎng)合一接入方案。

CableModem也存在一些問題。原有的CATV網(wǎng)只能傳送單向數(shù)據(jù),需要進(jìn)行大規(guī)模改造才能提供快速的Internet接入、普通電話、VOD、遠(yuǎn)程教學(xué)等雙向業(yè)務(wù);它主要鋪設(shè)在住宅小區(qū),不如市話的雙絞線覆蓋范圍廣。此外,CATV網(wǎng)作為共享型網(wǎng)絡(luò),數(shù)據(jù)傳送基于廣播機制,通信安全性不高,而且當(dāng)共享用戶數(shù)量增多時,會降低每個用戶的可用帶寬。

目前CableModem已進(jìn)入試行階段,全球較著名的CableModem系統(tǒng)試驗已有數(shù)十個,CableModem系統(tǒng)服務(wù)已進(jìn)入活躍的試用階段,在北美應(yīng)用最為廣泛,我國部分城市的有線電視臺也已開始利用CATV網(wǎng)為用戶提供寬帶服務(wù)。

5.3Gbit/s以太網(wǎng)接入

Gbit/s以太網(wǎng)是一種新型的高速以太網(wǎng)。它采用與傳統(tǒng)的10Mbit/s、100Mbit/s以太網(wǎng)相同的CSMA/CD協(xié)議、幀格式和幀長,用戶接入速度只受限于光的接入速度,可提供高達(dá)1Gbit/s的通信帶寬,可在原有的10Mbit/s、100Mbit/s基礎(chǔ)上,平滑、連續(xù)地升級,最大限度地保護用戶已有的投資;它具備可支持新應(yīng)用和新數(shù)據(jù)類型的能力,總體開銷較低,網(wǎng)絡(luò)設(shè)計靈活,可提供內(nèi)部局域網(wǎng)通信。但需要重新布線,對環(huán)境有要求,設(shè)備安裝和維護困難,費用較高,大方向上不符合“三網(wǎng)融合”的趨勢。

6接入網(wǎng)的發(fā)展前景

接入網(wǎng)市場規(guī)模大,技術(shù)競爭激烈,發(fā)展較快,由于對多種因素敏感,目前還沒有一種絕對主導(dǎo)的技術(shù),窄帶接入仍處于主要地位。從長遠(yuǎn)來講,寬帶化是接入網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢,光纖接入網(wǎng)是未來的發(fā)展主流,F(xiàn)TTH是最終目標(biāo),以ATM無源光網(wǎng)絡(luò)代表接入網(wǎng)的發(fā)展方向,無線接入由于其組網(wǎng)方便、使用靈活、成本低等特點,也將占有一席之地。

6.1寬帶化是接入網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢

多媒體和Internet等新型業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展,要求低成本、高質(zhì)量的寬帶解決方案。接入網(wǎng)作為最靠近用戶的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò),須同時支持圖像、數(shù)據(jù)、語音等各類業(yè)務(wù);核心網(wǎng)已逐步寬帶化,接入網(wǎng)也只有寬帶化才能充分利用核心網(wǎng)的巨大帶寬資源,滿足日益增長的業(yè)務(wù)需求。據(jù)了解,128kbit/s的接入速率能滿足80%左右的業(yè)務(wù)需求;2Mbit/s的接入速率能滿足90%左右的業(yè)務(wù)需求;10Mbit/s的接入速率能滿足92%左右的業(yè)務(wù)需求,未來的寬帶業(yè)務(wù)信息速率最高可達(dá)幾百兆比特每秒(高清晰度電視150Mbit/s)。因此寬帶化是接入網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。

6.2光纖接入網(wǎng)是未來的發(fā)展主流,F(xiàn)TTH是最終目標(biāo)

光纖具有容量大、質(zhì)量高、性能穩(wěn)定、防電磁干擾、保密性強等優(yōu)點,而光纖接入網(wǎng)的高性能、寬帶寬,最能適應(yīng)未來的寬帶接入發(fā)展方向,最終目標(biāo)是以FTTH實現(xiàn)的全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)。

FTTH為純光纖接入,由于光纖價格、用戶需求和市場等原因,F(xiàn)TTH仍然是一個長期任務(wù),分階段、有步驟地向FTTH演進(jìn),是接入網(wǎng)未來的發(fā)展方向。

FTTH的普及將在2005年以后,目前光纖接入主要應(yīng)用于城域網(wǎng)的主干層和接入層,或直接到大、中型企事業(yè)用戶,其中無源接入主要是ATM-PON,由于基于ATM,成本較高;有源接入主要是基于SDH,適用于大企業(yè)集團用戶。

6.3ATM無源光網(wǎng)絡(luò)(A-PON)代表接入網(wǎng)的發(fā)展方向

與有源光網(wǎng)絡(luò)和銅線網(wǎng)絡(luò)相比,A-PON更簡單、更可靠,并易于維護,特別是當(dāng)FTTH大量使用時,有源器件和電源備份系統(tǒng)將從室外轉(zhuǎn)移到室內(nèi),維護成本也會降低,最終會使運營者和用戶雙方受益。

與E-PON相比,APON已經(jīng)營了近10年,有明顯綜合技術(shù)優(yōu)勢,標(biāo)準(zhǔn)化工作已基本完成,設(shè)備研制正在進(jìn)行,QoS正是強項。

A-PON既能提供傳統(tǒng)業(yè)務(wù),又能提供先進(jìn)的多媒體業(yè)務(wù)寬帶平臺。人們普遍認(rèn)為,A-PON是寬帶綜合接入中最有效的方式,但目前離最終的商用還有一段距離。

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