解决高速数据业务接入问题的几点考虑
摘要:论述了解决高速数据业务接入问题的必要性和迫切性,对当前几种有发展前途的宽
带接入方式进行了分析,并就建宽带接入网过程中涉及的几个重要技术问题阐明自己的看法。
关键词:高速数据业务 宽带接入网 技术选择
一、引言
传统的接入方式是铜线接入,且SNI接口不开放。这种接入方式仅能支持普通电话业务和
低速数据业务。70年代末、80年代初,国外出现数字用户环路的概念。随着光通信技术和高
速调制技术的突破,以及用户对高速数据业务和多媒体业务需求的推动,接入网技术在90年
代取得飞速发展。总的特点是:设备的标准化程度比以往更高、接口更开放、对不同业务的
支持能力更强。
我国接入网的建设始于九十年代中期,到目前为止网上运行的接入网设备绝大部分是窄
带接入系统。宽带与窄带一般的划分标准是用户网络接口上的速率,即将用户网络接口上的
最大接入速率超过2 Mbit人的用户接入称为宽带接入,对最小接入速度则没有限制。窄带接
入系统是基于支持传统的64kbit/s的电路交换业务发展而来的,对以IP为主流的高速数据业
务支持能力差。宽带接入系统则是以分组传送方式为基础。建设宽带接入网是解决高速数据
业务接入问题的唯一途径。
二、在接入网中支持高速数据业务的必要性和迫切性
首先,电信运营公司建设宽带接入网,支持高速数据业务接入,是为了满足用户日益增
长的对接入带宽的需求。
当前因特网正以惊人的速度迅猛发展。据统计,世界上国特网业务量每6个月翻一番。
现在每天都有数以亿计的人与因特网发生关系。现在因特网除了提供各种互联网基本服务
(WWW、E-mail、FTP、Telnet等)外,还推出各种新型应用,以便通过国特网实现各种电
子商务。随着国特网服务内容的增多,用户对数据传送速率的需求也日益增加,对整个网络
带宽形成巨大压力。特别是在接入部分,已成为国特网的瓶颈。
目前我国因特网用户接入方式主要包括:电话拨号(14.4~56 kbit/S)、通过分组网
接入、通过帧申继网接入,DDN专线、ISDN拨号等。根据中国互联网络信息中心(CNNIC)的
用户调查表明,我国国特网用户最不满的问题是网上速度太慢,而且有时会出现连接中断的
情况。引起这些问题的原因是多方面的,其中用户拨号接入速度的制约是主要因素。目前我
国大多数国特网用户是通过电话拨号上网,而传统用于传送话音的电话网并不适合大量、长
时间的传送数据信息,而且用户端模拟电话线的质量也直接影响上网用户创览速度。要想使
我国因特网用户数保持高速增长,提高接入速率是至关重要的措施之一。
除因特网应用外,宽带会议电视、基于ATM的VOD等其它宽带多媒体应用也需要宽带接入
网的支持,才能提供给电信用户。
其次,支持高速数据业务接入,也是电信运营公司面对越来越激烈的国内外竞争环境的
需要。
21世纪即将来临,各国经济的全球化进程日益加快。服务业和其它行业一样,面临着开
放的压力。电信行业作为服务业的重要组成部分,也在由垄断走向开放。目前欧美等发达国
家已相互开放电信服务业,我国电信服务业也即将对外开放。我国在加入世界贸易组织(WTO)
之前,就要制定电信服务业的开放时间表。届时中国电信、中国联通和中国网通等作为中国
电信服务业的主力军,将面临来自国外竞争对手的压力。目前国外著名电信公司都重视宽带
接入网的建设,以便在高速数据业务接入市场中占领有利的地位。
从国内看,随着中国联通公司于1994年成立,电信服务市场就已经放开。1999年中国网
络通信公司(CNC)又获准经营电信业务。高速数据业务接入市场必将成为这些电信运营公司
的竞争焦点。
从1997年底开始,我国已有不少地区的电信运营部门进行了宽带接入网试验,其中ADSL
的发展势头比较迅猛。目前,广东、上海、浙江、四川和北京已经或正在进行ADSL应用试验。
除ADSL产品外,进入中国市场的宽带接入产品还有ATM接入复用器(ATM MUX),为数不多的
HFC和高速无线接入试验网。
三、实现高递数据业务接入的技术选择
90年代以来,各种新的接入技术不断涌现。基于铜线(缆)的接入技术有XDSL(HDSL、
ADSL、VDSL……)、Cable Modem等;基于光纤的接入技术有有源光接入和无源光接入等;
另外还有固定无线接入技术。
每种不同的技术都有它的适应环境。因此在选择具体接入技术时,要综合分析技术和
经济的合理性。下面列举出几种比较有发展前途的高速接入技术。
1.ADSL、G.lite及VDSL
ADSL、G.lite及VDSL都是基于现有的铜双绞线的高速接入技术。
带话音分离器的ADSL,下行带宽最高可达8Mbit/s,上行带宽最高可达640 kbit/S。
多采用DMT线路编码方式。通过调整传输速率,最远传输距离可达4~5公里。ADSL设备可同
时支持电话高速数据接入业务。由于其上下行速率的不对称性,特别适合于住宅用户和小型
商业用户的因特网接入。但ADSL也存在着开通率低、木能支持视频广播业务、不同厂家的局
端和用户端设备一般不能相互兼容、设备价格高、用户端安装相对复杂等问题。
G.lite与普通ADSL相比,除接入速率较低外,最大区别是用户端不再有独立的话音分离
器,因而用户端安装相对简单。G.lite采用DMT线路编码方式,抗扰性较好。下行速率范围
是64 kbit/s~1.5Mbit/s,上行速率范围是32 kbit/8一512 kbit/s。传输距离比普通
ADSL要长。G.lite设备也可同时支持电话高速数据业务的接入。同样由于其上下行速率的
不对称性,适合于住宅用户和小型商业用户的因特网接入。G.lite设备相对普通ADSL设备
而言,标准化程度高(ITU-T建议G.922.2),将来能做到不同厂家的局端和用户端设备相
互兼容。G.lite同样不能支持视频广播业务。另外,G.lite在一根电缆中的开通率也有限制。
至于具体开通率是多少,目前国内外尚无实验数据可查。
VDSL局端设备一般集成在FTTC或FTTB的ONU中。其下行速率在12~51 Mbit/S之间,上
行速率在1.2~2.3 Mbit人。传输距离比较短,一般在30O~1000米之间。由于VDSL传输距离
短,传输环境相对没有ADSL恶劣,因而其设备成本甚至比ADSL还低。目前VDSL的标准正在制
定中。
要提高ADSL和G.lite的开通率,比较可行的办法是让光纤尽量靠近用户,减短铜双绞线
的长度。
2. Cable Modem
在HFC上利用Cable Modem进行数据传输,是解决住宅用户高速数据接入的另一项热门技
术。Cable Modem下行数据占用50 MHz~860 MHz之间的一个 8 MHZ的频段,一般采用 64
QAM调制方式,速率可达 4O Mbit/S;上行数据占用5 MHZ~42MHZ之间的一个8MHZ的频段,
为解决漏斗噪声问题,一般采用抗噪声能力较强的QPSK调制方式,速率可达10Mbit/s。Ca
ble Modem系统在HFC中的引入不影响有线电视业务的正常传送。CableModem与其它接入技术
相比存在可靠性低的问题。另外,虽然我国同轴电缆入户率很高,但如果要引入Cable Modem
系统,首先要对现有的单向有线电视网进行双向改造,这里涉及的费用往往比较高。
目前Cable Modem设备大多符合MCNS的标准DOCSIS1.1,该标准正成为事实上的国际标准。
3.ATM-PON
ATM-PON最大的特点是连接OLT和ONU的光分配网是无源的光网络,因而具有较高的可靠
性。其网络拓扑结构是树形结构。传输速率可以是上下行双向对称155 Mbt/s或下行622 Mbi
t/s、上行155 Mbit/S的非对称方式。从成本和支持业务的能力来看,ATM-PON是实现FTTH
的最佳技术选择。通过粗波分复用技术,ATM-PON可同时支持模拟有线电视和高速数据业务
的传送。通过升级改造,还能支持未来的DTV/HDTV业务的传送。
ATM-PON的标准化工作相对走在前面。ITUT在 1998年将FSAN的ATM-PON技术规范形成
其正式建议G.983.1。推广ATM-PON最大的阻碍是其成本远高于其它宽带接入设备,再就是
目前用户对接入带宽的需求有限。
4 LMDS
LMDS是一种高速固定无线接入技术。完整的LMDS网络包括三个组成部分:中心站、用户
站和骨干网。中心站以峰窝状进行配置,每个中心站以点到多点的无线链路与本中心站服务
区内的用户通信。根据系统可用度的要求,每个服务区的覆盖半径为2~15km,各服务区之
间可相互重叠。每个服务区又划分出许多扇区,可根据用户需求在该扇区内提供特定业务。
各中心站通过光纤或者高速微波连入骨干网。LMDS一般工作在10GHZ以上频段,可用频带至
少1GHZ,因而具有巨大的带宽资源。LMDS系统调制方式主要分为PSK和QAM两种。
相对其它接入技术而言,LMDS有其固有的优势。首先,建设LMDS时,不象敷设有线接
入设备那样需要市政管道资源。另外,LMDS安装调试容易。因而LMDS具有建设周期短、提
供业务速度快的特点。LMDS的推广同样存在一些障碍,如高频段的收发信机成本较高、雨
衰对高频段无线传输的影响。我国对这个频段的频谱分配没有规划等。还值得注意的是,
LMDS需要视距传输。我国是一个发展中国家,各个城市都经常会有新的高层建筑出现,因
而可能需要频繁调整LMDS收发设备,以避开新的建筑物,这必将增加运营维护成本。
从上面可看出,在建设宽带接入网时,有多种方式可以选择。在实际接入网建设中,
很少选用单一接入技术,往往是采用混合接入方案,如有线接入十无线接入、有源光接入
+无源光接入、光纤接入+XDSL以及HFC等。
四、建设宽带接入网,实现高速数据接人需要注意的问题
前面已提到,要解决高速数据业务接入,必须建设宽带接入网。目前在我国建设宽带
接入网,还没有现成的建网经验可供参考。因此我国电信运营企业在建网之前,应该对一
些重要的技术问题作出认证,以减少失误,提高网络运行效率。
1.建设宽带接入网,如何支持现有的窄带业务?
现在看来,无论宽带业务怎么飞速发展,用户对以话音通信为代表的窄带业务仍然有
需求,现有的窄带业务网不可能在一夜之间消失。因此,当前在建设宽带接入网时要考虑
如何在接入网中更经济有效地支持现有的窄带业务。
目前建设宽带接入网有三种可选方案来支持窄带业务。第一种方案是在接入网中直接
将话音等窄带信号打成IP包,进入宽带业务网,然后通过网关进入现有窄带业务网;第二
种方案是通过ATM电路仿真方式在宽带接入网中支持现有窄带业务,窄带用户信息通过接入
网的电路仿真接口进入ATM交换机,再通过ATM交换机的电路仿真接口进入现有窄带业务网;
第三种方案是重叠建设窄带和宽带两个接入网,窄带和宽带用户信息分别通过不同的接入
网进入窄带和宽带业务网。
以上三种方案各有不同的适用范围。第一方案适合给用户提供廉价但质量没有保证的
IP电话/IP传真等业务,但无法满足用户对高质量话音通信的需求;第二种方案适用于新
建住宅小区或商业大楼,这些地方还没有建设任何窄带接入网络,通过建设这样的宽带接
入网可给用户同时提供高质量的窄带和宽带电信业务;第三种方案适合在已建设好窄带接
入网的地区建设宽带接入网。
我国地域辽阔,不同地区发展水平差别很大,不同地区的电信基础设施建设同样有很
大差别。因此我国的电信运营企业在不同地区、不同时期应该有不同的宽宽接入网建设实
施方案,以便更好地支持传输的窄带业务。
2目前宽带接入网中是否需要ATM技术?
在确定宽带接入网是基于ATM还是基于IP之前,首先要清楚骨干网的现状及未来走向。
因为接入网技术的选择要依赖于骨干网。
ATM的提出始于80年代,在90年代初曾被认为是构建未来B-ISDN网的唯一可选技术。
应该说,ATM是一种非常理想的传送技术。如果它能按原来的设想按部就班地发展下去,
可以想象,未来的骨干网、接入网和用户驻地网都是基于ATM的。问题是在ATM还没有大规
模进入市场时,IP技术迅猛发展起来。ATM的神话逐渐破灭,不得不朝着如何更好地支持
IP业务的方向发展。
ATM有可靠的质量保证,IP有廉价的优势。但从现在的发展趋势来看,未来的电信业
务将以IP为主。那么,ATM的前景到底如何?在用户驻地网,ATM将逐渐退出历史舞台。ATM
能否继续存在关键要看骨干网的演变。目前,在骨干网上跳过ATM层的基于IP的传送技术
有IP over SDH和 IP overWDM两种。 IP over SDH的实施有几种可选方案,目前国际标准
尚未统~。IP over WDM在标准化方面则几乎是一片空白。对这样还不成熟的技术,传统
电信运营公司的选择是非常慎重的。实际上,从国外的运营公司的资金投入及网络发展计
划上看,不少公司还在建设ATM骨干网,ATM仍然会得到快速发展。在标准方面,ATM与IP
在相互靠拢,相互吸取对方的优点。ATM与IP结合的一个重要协议是MPLS,目前IETF正在
全力研究制定MPLS的标准。因此,ATM在可以预计的将来将在骨干网继续得到发展。
中国电信已经建设了一个全国性的ATM骨干网,大部分发省市也建好了本地区的ATM网
络。目前中国电信也没有建设全国性的IP over SDH或IP over WDM骨干网的动向。因此中
国电信现在建设宽带接入网时应适应其骨干网的现状,考虑采用ATM技术。但在提高用户
接口方面应该多样化。至少应该包括以太网接口和现有的主要窄带用户接口,ATM接口反
而可以没有。至于我国的其它电信运营公司,如果在骨干网中不考虑采用ATM传送技术,
那么接入网也就没有必要采用ATM技术。
以上仅分析了两个问题,另外还有一些重要技术问题:如选用何种接入媒质、光纤在
接入网中的使用策略以及接入网SNI接口的选择等,都是需要考虑的问题。
五、结论
随着因特网业务的爆炸式增长,数据业务正在取代话音业务,成为电信运营企业竞争
的焦点。我国电信运营企业应及时考虑如何解决高速数据业务的接入问题,以满足用户的
业务需求,同时也使自己在未来的竞争中处于有利地位。在建设宽带接入网之前,应该对
一些重要的技术问题,如在接入网中选择哪一种具体接入技术、如何融合现有的窄带和宽
带业务、采用何种传送技术、接入煤质的选择以及光纤在接入网中的使用策略等作出详细
认证,以减少失误,提高网络运行效率。
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