信息化社会的宽带接入技术

在科技发展日新月异的今天，人们已不再满足于传统的通信和获取信息的方式，众多新的双向交互式业务相继产生，为用户提供语音、数据、视频综合通信业务，使不同用户之间、用户与各种信息媒体之间实现信息交换，如电子邮件、影视点播、会议电视、可视电话等。这些业务要求高质、高速、有效、可靠的传输。处于高速信息网与用户间的接入网越来越受到人们的关注，接入网的宽带化也成为接入技术的发展热点。



　　1.接入技术



　　接入网技术包括铜线接入（MODEM、HDSL、ADSL、VDSL）、CABLE MODEM、光纤接入、HFC接入网。用户接入网（从本地局端到用户之间的部分）作为信息网的重要组成部分，是信息高速公路最接近用户的一段，如果不能实现数据的宽带传输，宽带接入网也就失去了意义。为实现用户接入网的数字化、宽带化，用光纤作为用户线是今后发展的必然方向，但由于光纤用户网的成本高，在今后相当长的时间内大多数用户网仍将继续使用现有的铜线环路，近年来人们提出了多项过渡性的宽带接入网技术，其中xDSL（非对称数字用户线）是最具有竞争力的。



　　2.接入网宽带化的三个发展方向



　　2.1光纤接入



　　光纤接入，尤其同有线电视结合，高速率、低成本特性且发展潜力巨大，资源丰富。光纤接入采用DWDM光波分复用技术，可把高达80个不同波长或数据信道复用在一个光束上，然后在一条光纤上传输。在一个每条信道传输2.5Gbps的系统，一条光纤每秒钟可传输200Gbps的信息。因此光纤接入网将是未来接入网的主流技术。


　　2.1.1有源光接入设备。目前应用的有源光纤接入设备，实现了光纤到路边或到大楼，用光纤替代了部分电缆，开通了大量的窄带数据业务，满足了社会各界对综合业务的需求，为接入网宽带化打下基础，但应用中存在如下问题：



　　（1）有源光节点收容500～1000户的普通电话用户，将光节点建成了变相的交换机模块局，光节点以下普遍应用了较长的音频电缆，这些电缆难以适应定带业务。



　　（2）由于广电和电信两部门利益关系，有线电视及视频业务无法传送。



　　（3）大部分光节点采用小机房，配备了齐全的空调、机架、电源等辅助设备，增加了工程投资，使每线造价大大提高（高达2000元以上），在网络宽带化进程中，前期投入相当部分较难发挥作用。



　　2.1.2计算机局域网技术应用。为适应住宅小区宽带信息化小区建设，在光纤到楼的基础上采用计算机局域网接人用户的方式（FTTB＋LAN），利用光纤+5类线以太网交换技术，实现"千兆到小区、百兆到大楼、 十兆到家庭"，该宽带建设方案主要解决用户拔号上网速度太低的问题，可提供IP技术形成的多媒体业务，这种方案主要特征：



　　在住宅小区建立千兆以太网交换机（ZAN设备），覆盖范围为以500m为半径的小区5～15幢多层住宅楼，200～500户。在楼内设立二层以太网100Mbit／s交换机（BAN设备），BAN的覆盖范围为100m，12～24户。FTTN＋LAN方式存在的问题：



　　（1）现有小区和楼道内重新增设安装一套线路，两套电信线路并存，并要同时维护，以至一个楼道内形成四套线络（电源、电视、电话双绞线、5类线）。


　　（2）500户小区需设小型机房，并应能适应无人值守，环境要求高，一个城市若设置数百个这样的机房和设备，其综合造价较大，运行维护复杂，且成本高，需要保证安全性、可靠性，不符合目前"大容量、少局所"的原则。



　　（3）FTTN＋LAN适应了IP高速投入，却不适应全业务信息网络，不兼容现有传统电信业务，全业务网络需要解决：电信语音业务，机关、企业等小总机专线，虚拟网，数据业务（ISDN、DDN、IP、电子商务、无线寻呼等），实时交互式视频图像业务，模拟、数字广播电视业务。



　　（4）目前我国的信息业务仍是以电话业务为主，互联网业务尚在发展中。



　　（5）局域网设置在机关、企业、办公楼，可以利用这些部门的综合布线，除了对外交互数据外，大量的数据为本单位内部交换。而局域网设在住宅小区内，除了小区内的安保监控业务外，大量的交换业务需要在城域范围内交换，若将以太网交换机设置在局外，资源共享利用度不高。



　　（6）IP网同样面临不断升级、改造的问题，现在的IP技术已经不是传统的IP技术。当前网络的时延、IP电话语音质量的不稳定。不同厂商之间的IP电话网关之间的互连、IP网络的服务质量等因素影响业务发展。



　　（7）以太网交换机，100 Mbit／s到小区、100Mbit／s到楼、10Mbit／s到户，长期看其带宽仍不足，10 Mit／s的带宽并不能解决多频道数字电视的传递，传输和交换设备均要改建。



　　2.1.3无源光接入设备



　　接入网发展最有前途的方案是采用无源光网络（PON），目前应用的传统无源光网络主要支持2Mbit／s（ E1）以下速率的业务，适应于电话和窄带ISDN，当采用2波长波分复用单纤传送，也可以传送有线电视和视频点播，目前窄带的PON尚存以下缺点：



　　（1）每个用户的带宽受到限制。



　　（2）广播式信号多路复用测量要求较高。



　　（3）造价还略高。



　　（4）PON技术尚在发展之中，相关技术标准不断颁布（1996年ITU-T颁布了有关采用时分复用多址接入G.982协议，我国原邮电部1997年颁布了"基于无源光网络技术的光接入网"内部技术标准，1998年ITU-T颁布了有关ATM－PON的G.983协议人）。ATM与IP之间相融合技术尚在发展中，全面采用ATM-PON尚得不到一致意见。



　　2.2xDSL技术



　　xDSL通过不对称传输，利用频分复用技术（或回波抵消技术）使上，下行信道分开，减小了串音的影响，从而实现信号的高速传送。xDSL在信号调制、数字相位平衡、回波抑制等方面采用了先进的器件和动态控制技术。其调制技术包括QAM（正交调幅），CAP（无载波幅度相位调制）和DMT（离散多音频）技术，其中DMT调制技术被ANSI标准化小组T1E1.4制订的国家标准所采用。但由于此项标准推出时间不长，目前仍有相当数量的xDSL产品采用QAM或CAP调制技术。xDSL技术能利用现有的市话铜线进行信号传输，其最高下行速率（从端局到用户）可达8Mbps，其最高上行速率（从用户到端局）可达1Mbps，传输距离最大可达4～5km。


　　xDSL最大特点是无须改动现有铜缆网络设施就能提供视频点播、远程教学、可视电话、多媒体检索、LAN互连、Internet接入等业务。xDSL更为引人的地方是：它在同一铜线上分别传送数据和语音信号，数据信号并不通过电话交换机设备，减轻了电话交换机的负载，并且不需要拨号，属于专线上网方式。这意味着使用xDSL上网并不需要缴付另外的电话费。xDSL作为由窄带接入网到宽带接入网过渡的主流技术，近年在欧美等国发展迅猛，而我国有1.3亿用户线装机容量，xDSL潜在用户量巨大。



　　为了适应互联网的发展，用xDSL替代普通电话Modem呼声渐高。用xDSL可以在局端将音频电话分离传递给交换机，而将上网数据联通至多媒体中心，可以享受1.5～8 Mbit／s下载速度，但是推广应用面临如下问题：



　　（1）经济性不好。目前 xDSL每线造价大于6000元，此造价与新建无源光纤点对多点复用相比已无优势可言。



　　（2）实用线路质量难以适应xDSL的高技术标准。若采用 ITUT标准的 G.lite经济性xDSL，最高速率1.5 Mbit／s，这种速率对传递MPEG－Ⅱ标准的视频点播图像，带宽又显不足，更不能传送多频道有线电视。此传输质量毫无竞争能力。



　　（3）xDSL的驱动功率较大（DMT技术高达1w），大驱动功率射频数据流使电缆线对间的申扰加大，这可能对其它低频通信设备造成干扰（据称仅有10％的线路可用）。普通电话的48V馈电，高达近 90 V的铃流信号，用户摘机、挂机的脉冲，这些信号的谐波等噪音，普通市话线路存在的不平衡。反射。串音等（这不同于没有经过接续的出厂电缆），这一系列技术问题都将给xDSL推广造成困难。xDSL宣称的8Mbit／s传输速率在恶劣的噪声干扰下只有"自适应"降低速率和距离。


2.3无线接入



　　无线接入具有施工容易、建设周期短、方便灵活等特点，特别适合于广大农村地区和城市中有线难以覆盖的地区。"本地多点分布服务"（LMDS）将成为企业用户提供高带宽低价格无线接入服务的一种切实可行的选择。所谓"本地多点分布服务"是一种利用微波信号在27.5千兆赫到31千兆赫频带范围内以1千兆位每秒速度传输声音，视频和数据的无线技术。利用LMDS技术可节省铺设昂贵的光纤电缆的费用，比传统专用线可节约50％到75％的费用。



　　不过，还有一种无线技术却鲜为人知，它就是自由空间光通信（FSO）技术。作为一种新的"宽带"选择，在国外它已经开始得到日益广泛的应用。FSO网络主要有3种拓扑结构：点到点、点到多点（星形）和网状，也可以把它们组合起来使用。FSO技术相对是简单的，相连的二个FSO 单位均由一个激光发射器和一个接收器所组成，以提供全双工能力。FSO一方通过将调制后的激光通过透镜发送，另一方的透镜接收后将信号经由光纤连至一个高敏感接收器加以解调。



　　然而，FSO是一种视距宽带通讯技术，传输距离与信号质量的矛盾非常突出，当传输超过一定距离时（一般为几公里）波束就会变宽以致难以被接收点正确接收。目前，在1km以下才能获得最佳的效果和质量。多种因素影响其达到99.999%(五个9)的稳定性。



　　传输质量对天气非常敏感是FSO的另一个主要问题 。晴天对FSO传输质量的影响最小，而雨、雪和雾对传输质量的影响则较大。据测试，FSO受天气影响的衰减经验值分别为：晴天，5-15db/km、雨，20～50db/km、雪，50～150db/km、雾，50～300db/km。国外为解决这个难题，一般会采用更高功率的激光器二极管、更先进的光学器件和多光束来解决。



　　再一个难题是在城市内，由于建筑物的阻隔、晃动将影响两个点之间的激光对准。对FSO来说，为了保证光传输链路的性能，光链路两端的对准（捕获）和保持（跟踪）至关重要。国外FSO公司多采用GPS（全球卫星定位系统）来连续进行监测和调整发射器和接收器的位置，使调校系统费用较为昂贵。



　　3.结束语


　　以上根据接入网建设及其宽带化进程中存在的问题，针对目前接入网技术发展的各种流派和优缺点，在接人网宽带化进程中，少用过渡性措施，以采用主干SDH环网和无源光网络相结合的线路技术手段，实现光纤到楼，建好高速路，适应各种低、中、高速"车"。在传输方式上，宽带、窄带叠加，数字、模拟并举，以AW和IP相融合的MPLS技术为综合平台，承载多媒体业务，将电话网逐渐演进形成语言数据混合网。



　　在建设接入网过程中，应同步建立接入网集中维护管理系统（OMC），以满足接入网自身维护需要，同时要加快OMC与本地网网管接口的研制试验，最终实现接入网OMC与本地网管及TMN 的互连。加紧宽带接入网技术的跟踪、试用和标准化工作，特别应重视IP技术、APON以及视频接入技术的研究，最终将我国的接入网发展成为三网融合的全业务宽带接入网（FSN）。