當前主流寬帶接入技術發展分析

2019-11-03 19:04:25

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中國電信北京研究院張成良何小玉余景文

　　張成良：寬帶接入特別是ADSL技術2003年走上了“快車道”，現在是以每年翻番的速度發展，多少有些像10年前的“裝電話”熱，所以有些廠商稱之為“第二固網”也有一定的道理。寬帶接入的迅速發展快速消耗了城域網與骨干網帶寬，每年骨干網路由器截面需求超過100Gbit/s，甚至使人們忘記了幾年前的“光帶寬泡沫”。但是，我們必須看到，這個“第二固網”在網絡運行維護和管理上與“第一固PSTN還有很大的差距，必須在運行維護、自動測試上給予充分的重視。

　　xDSL的下一步發展方向也十分重要，ADSL2+、VDSL等技術終將引入網絡，但產品成熟性和何時引入卻還是一個問號。ADSL2+與VDSL的關系更是許多人關注的重點，是競爭關系還是互補關系，各自市場定位又是什么？基于DMT調制的VDSL2的出現再一次使人們看到ADSL2+與VDSL合一的曙光，使運營商可以根據用戶需求而各取所需。

　　光纖接入也是一個古老的技術，從90年代初就走上了舞臺，總的說來是一種“說得多，做的少”的技術。PON系統無疑是其中佼佼者，而PON又分為EPON與GPON，兩種技術各有千秋，無論是EPON技術還是GPON技術，其應用在很大程度上決定于光纖接入成本的快速降低和業務需求，而價格則是最核心因素，ADSL的發展就充分證明了這一點。

　　寬帶接入是目前應用和發展的重點技術之一，也是推動其他技術發展和應用的重要力量，其迅猛增長的帶寬需求很大程度上推動了ip城域網與骨干光傳送網的發展。從2003年開始，ADSL的應用走上了“快車道”，以每年差不多100％的速率增長，現今還處在高速發展時期。與此同時，其他寬帶接入技術也有了新的應用，如一直紙上談兵的光纖接入在日本、北美一些國家有了許多商用網絡。本文深入分析了主要的寬帶接入技術在我國的應用狀況，重點介紹了ADSL和VDSL技術的發展與應用，另外對光纖接入應用前景進行了討論。

　　1 寬帶接入市場和業務發展狀況

　　1．1 寬帶接入技術的應用狀況

　　（1） DSL尤其是ADSL市場異常火爆

　　近年來，全球寬帶接入市場異常火爆，獲得了飛速發展。而在這火爆的寬帶接入市場中，DSL的發展勢頭最為強勁，在國內外都占據主流地位。據RHK　2003年7月統計，全球DSL增長率連續超過200萬線/月。在全球DSL市場蓬勃發展的大背景下，亞太地區DSL市場表現突出，其中中國的增長勢頭最為猛烈（2003年增長率超過200％），顯示出了巨大的發展潛力，成為繼日本、美國后的第三大DSL市場。

　　從國內電信市場來看，寬帶接入對固網運營商的業務發展起著舉足輕重的作用，已成為固網運營商主要的投資方向和業務收入來源之一。預計到2004年底，中國的DSL用戶數將突破2000萬，其中ADSL用戶占98％以上，ADSL在寬帶接入市場中所占比例將接近80％。從中國2億多的電話用戶和不足1％的寬帶普及率來看，在未來相當長的時間內，DSL都將具有較大的發展空間。

　　目前，我國商用用戶的寬帶接入速率為512ｋBit/S，這主要受限于上游的IP城域網。但是，隨著寬帶業務的不斷增多，特別是視頻業務的開展，512ｋBit/S的速率已經不能滿足需求，DSL正面臨提速的壓力。近期內，2MBit/S將是比較理想的速率。從理論上講，目前用戶的距離已經在2km以內（其中市內距離≤1km），DSLAM設備開通2MBit/S以上的下行速率沒有問題，而且目前一些地方已經開通。但是，ADSL提速必然給上游的IP城域網帶來提速的壓力。

　　我們再來看看VDSL在國內的應用狀況。由于VDSL技術和標準還不十分成熟，因此目前應用還很少，所占比例不足DSL用戶的2％。但是，隨著高帶寬對稱應用的增加和VDSL技術的成熟，VDSL將得到規模應用，與ADSL技術相互補充、協調發展。

　　（2） FTTｘ＋LAN接入增長緩慢

　　FTTｘ＋LAN接入目前的發展速率遠遠低于ADSL，主要是因為LAN接入覆蓋范圍小，且因需要綜合布線導致初期投資成本高，運營商對用戶樓進行綜合布線后，往往出現用戶實裝率低、投資難以回收的局面。而且LAN交換機大多不是電信級產品，故障率較高，運行維護比較困難。此外，以太網本身是一種局域網技術，將其應用于電信網接入領域時，需要認真解決認證計費、用戶管理、用戶安全和綁定、服務質量保證和網絡管理等問題，而ADSL技術成熟且設備價格不斷下降。運營商在經過充分考慮后，將ADSL技術作為主流的寬帶接入技術，而將FTTｘ＋LAN作為一種補充方式，主要用于企業大廈和高檔住宅小區。

　　從LAN接入技術本身而言，以太網技術已十分成熟。發展LAN接入技術主要需要解決目前存在的幾大問題：一是延伸以太網的接入距離；二是提高以太網交換機的可靠性，并實現對以太網交換機的遠程集中管理；三是完善其用戶認證、用戶管理、用戶安全和服務質量保證解決方案。

　　（3）光纖接入取得一定應用，但步履艱難

　　接入網的長遠目標是實現光纖到戶（FTTH），本著這樣的目標大多數運營商都在積極推進接入網的光纖化進程，目前大城市已基本實現了光纖到小區、光纖到大樓，但受用戶需求、成本和業務定位諸多因素的影響，光纖到戶的進程一直比較緩慢。雖然近年來比較熱門的光接入技術———EPON受到越來越多的關注，有關EPON的試驗項目正在逐步開展，在一些競爭比較激烈的地區，EPON甚至被運營商用于搶占網吧客戶的重要手段，但是實現光纖到戶仍需要相當長的一段時間。

　　1．2 寬帶業務的發展狀況

　　國內開展的寬帶業務主要有大眾用戶普通上網業務、網吧業務、視頻會議和企業專線業務。隨著接入領域競爭的加劇，寬帶業務的服務內容成為吸引大眾用戶的重要因素，而具有高附加值的大客戶則更多地關注運營商提供的差異化服務和安全性保證。目前，部分運營商正在聯合內容提供商加強服務內容的開發，以促進寬帶接入市場的發展，現在大家談論比較多的是VOD業務。

　　對于新業務的開展，有些需要在接入網支持Qos，在技術方面，也正在加強對組播、視頻業務的研究和試驗。對于大客戶，正在通過優化網絡結構，通過專門的上行通道或網絡為其提供高Qos保證和高安全性的精品網絡服務。

　　2 ADSL技術的發展與運行維護

　　2．1 技術發展趨勢

　　（1） ADSL從第一代ADSL技術向新一代ADSL技術演進隨著ADSL應用的不斷推廣和寬帶業務需求的不斷變化，基于G．992．1/G．992．2的ADSL技術（業界稱為第一代ADSL技術），在業務開展、運維等方面都暴露出了一些難以克服的弱點。例如：第一代ADSL技術所支持的線路診斷和檢測能力較弱，隨著用戶數的不斷增多，如何實現用戶終端的遠程管理以及線路的自動測試成為運營商十分頭疼的事；單一的ATM傳送模式難以適應網絡IP化的趨勢；較低的傳輸速率難以滿足一些高帶寬業務的開展，如流媒體業務。

　　ITU－T分別于2002年6月和2003年1月通過了ADSL2（G．992．3）和ADSL2＋（G．992．5）兩個新一代ADSL技術標準，以使全球的運營商更好地開展ADSL技術、用戶更好地享用ADSL業務。ADSL2/2＋在第一代ADSL的基礎上增加了一些新的特性，在性能、功能方面有較大改進，其突出特點和主要改進有：擴大了覆蓋范圍和提高了數據速率，特別是ADSL2＋將頻譜范圍從1．104 MHｚ擴展到2．208 MHｚ，使下行速率大大提高（最高可達25 MBit/S以上）；拓展了應用范圍，ADSL2/2＋增加了PTM（分組傳送模式），能夠更加高效地傳送日益增長的以太網和IP業務；增強了線路故障診斷和頻譜控制能力，能很好地支持雙端測試（DEＬT）功能，支持部分單端測試（SEＬT）功能；增加了速率適配能力，能在不影響業務的情況下動態調整速率以適應變化的線路條件；增加了節能特性，局端設備和用戶端設備都能在業務量小或沒有業務的情況下進入低功率模式或休眠狀態；支持多線對速率捆綁，可以實現更高的數據速率。值得指出的是，新一代ADSL技術雖然推出了ADSL2和ADSL2＋兩個標準，但ADSL2標準只是為ADSL2＋標準的最終推出作鋪墊和基礎，新一代ADSL技術將是以ADSL2＋技術的形式得到推廣和應用。

　　ADSL技術要完全實現從第一代ADSL技術向新一代ADSL技術的發展演進，還需要一個相對漫長的過程。雖然全球設備商和運營商都倍加關注和期待新一代ADSL技術，但ADSL2/2＋標準自推出至今，芯片廠商推出的芯片只能支持標準規定的部分內容，完全支持標準的ADSL2/2＋芯片的推出還有待時日，尤其是ADSL2/2＋終端進展十分緩慢。另外，不同廠商的終端與局端設備的兼容性與互操作性更是一個問題。這些都是制約新一代ADSL技術規模應用的重要因素。在目前ADSL2＋技術還不十分成熟的情況下，ADSL2＋技術仍處于少量試驗和試用階段：一是開通更高的用戶速率；二是通過ADSL2＋局端和普通ADSL終端實現長距離接入，解決第一代ADSL技術不能覆蓋的用戶接入問題。

　　（2）IP－DSLAM成為未來DSLAM的主要上行方式

　　隨著寬帶IP城域網的迅速發展，且為了緩解ATM資源緊張和擴容壓力、降低網絡總體建設成本、增強網絡的擴展性，IP上行正逐漸成為一種主流的方式。IP上行DSLAM的推行很好地解決了ATM資源不足的問題，但ATM PVC的終結使IP DSLAM面臨著許多新的問題，尤其是IP上行DSLAM設備難以實現用戶的惟一標識和定位，造成用戶賬號盜用、多個用戶共用一個包月賬號、非法用戶難以定位等問題。

　　為此，IP DSLAM的推廣使用必須解決好其帶來的新問題，特別是IP DSLAM的用戶惟一定位問題、IP DSLAM設備中不同用戶端口的二次隔離問題。另外，在目前業務發展情況下，為了滿足不同的業務需求和組網需要，有時要求IP DSALM在提供IP上聯接口的同時提供ATM上聯接口，但從長遠來看，IP網絡肯定會代替ATM網絡成為城域網主體。

　　2．2 運行維護

　　隨著第一代ADSL技術的大規模推廣應用，接入網絡的規模越來越大，迫切需要解決ADSL的運維問題。目前主要通過以下兩個方面來解決ADSL的運維問題：一是實現ADSL用戶終端的遠程管理，二是實現ADSL系統的自動測試。

　　雖然目前有關ADSL終端遠程管理的行業標準還未最終形成，但是行業標準和企業標準在終端遠程管理的最終目標上基本達成共識：能在局端實現對用戶端故障的快速定位；在業務開通時，能實現用戶終端設備的自動配置；終端配置的信息變化時，能重新與局端配置的信息保持一致；能夠通過網管系統實現終端的遠程升級。

　　ADSL終端遠程管理的關鍵技術主要有承載通道、封裝協議和管理協議3個。承載通道主要有EOC通道和ATM PVC兩種；封裝協議主要包括TCP/IP、HDLC和AAＬ5；管理協議主要有HTTP、SNMP和TEｌNET。通過選擇不同的承載通道、封裝協議和管理協議，設備商主要提供了HTTP over IPover PVC、SNMP over HDLC over EOC和SNMP over AAL5 over PVC 三種解決方案。目前，ADSL終端遠程管理標準還未最終界定，幾乎沒有廠商能提供完全滿足終端遠程管理最終目標要求的解決方案。ADSL用戶終端遠程管理的完善還需要運營商和設備商共同努力。

　　ADSL系統自動測試技術主要是用于實現對ADSL用戶故障的集中、自動測試與診斷，并結合112系統（用戶故障處理系統），實現ADSL故障的集中受理、派修和管理。ADSL自動測試技術的測試對象主要包括ADSL MｏDEM、用戶線路和DSLAM設備。目前有關ADSL系統自動測試技術的行業標準和企業標準都相對成熟，在兩者的界定下，在系統自動測試功能的實現方面，各個廠商的解決方案基本一致，即通過在DSLAM設備內置抓線矩陣，通過測試總線與外接測試儀表對接實現系統的自動測試。

　　3 VDSL技術的發展狀況

　　VDSL技術一直是一個有爭議的技術，其標準走向及與蓬勃發展的ADSL技術之間的定位，成為決定VDSL技術生命力的關鍵要素。就標準問題而言，無論是國際的四波段標準還是國內的三波段標準，都未對QAM和DMT兩種調制方式做任何界定，致使業界長期存在著對這兩種標準的爭論，面臨著對這兩種調制方式的選擇。QAM方式技術簡單、容易開發，DMT方式相對復雜一些。批量生產QAM調制的芯片廠商主要有INFINEON和MEATLINK，芯片主要遵循ITU－T四波段標準；批量生產DMT調制的芯片廠商只有IKANOS，芯片也是遵從ITU－T四波段標準。這兩種調制方式的芯片主要是在韓國和日本使用；國內VDSL有少量應用，都是采用PTM模式、QAM調制的EoVDSL技術。

　　（1）VDSL的標準化

　　VDSL技術標準的一個突破是在2003年6月ANSI、IEEE相繼將VDSL的調制方式定為DMT。雖然ＩTU－T組織內部對VDSL的調制方式的爭論始終存在，但是ADSL芯片廠商都強烈要求將VDSL的調制方式定為DMT，并紛紛推出開發DMT調制VDSL的計劃。ITU－T也開始考慮推出新的VDSL標準，即VDSL2標準，在2004年5月國際標準組織會議上指出VDSL2標準只考慮DMT調制，并強調即將產生的VDSL2標準的一個主要內容是做到VDSL2與ADSL2＋兼容。ANSI也表示支持VDSL2標準，并希望和ITU－T一起在2005年推出單一DMT調制方式的VDSL2標準。此外，所有主流芯片廠商也紛紛表態要開發VDSL2/ADSL2＋兼容的芯片方案。

　　目前，ＩTU－T已不再爭論VDSL標準中采用何種調制方式，而是進入技術細節的討論，包括PMS－TC結構、PSD 模板、承載子帶定義、成幀方案、低功耗模式、初始化過程等諸多技術。同時也考慮到與現有ADSL2/2＋的銜接，以便未來相當一段時間內ADSL2/2＋與VDSL2的共存、融合與發展。VDSL2的初步需求包括：

　　平臺兼容性，即希望VDSL2的局端能與VDSL1（DMT）的終端互通，甚至與ADSL、ADSL2、ADSL2＋的終端互通；

　　提出VDSL2在FTTEｘ、FTTCAB、FTTB幾種模式下應用，意味著VDSL2應滿足多種應用場合的需求；

　　提出VDSL2應用US0頻段，以提供更廣覆蓋范圍及盡可能滿足某些情況下的對稱速率需求。

　　可以預見，VDSL2將繼ADSL2、ADSL2＋之后，成為ｘDSL技術的一個重點發展方向。雖然目前在技術細節上仍有諸多的爭執，但大方向是借用ADSL2/2＋已有成果，并結合ADSL2/2＋、VDSL1的優點，發展為一種可支持多種業務應用的DSL接入技術。

　　（2） ADSL2＋與VDSL應用

　　雖然一方面隨著ADSL2＋技術的發展使得很多人對VDSL技術的應用前景產生了懷疑，但另一方面VDSL技術在雙向對稱性和短距離范圍內的高帶寬性方面無可比擬的優勢讓人們對VDSL技術也有幾分期待。可以說，運營商對這兩種技術的選擇十分矛盾。從長遠來看，采用DMT調制方式是VDSL技術發展的必由之路，VDSL2與ADSL2＋的兼容性使業界對DSL技術的發展有了明確的思路：在VDSL2標準成熟前可以優先發展ADSL/ADSL2＋技術，待VDSL2標準和技術發展成熟后，平滑過渡到VDSL2解決方案，在技術選擇上使運營商避免了風險性。

　　4 光纖接入技術的發展

　　光纖接入網正越來越受到運營商、設備商、甚至是政府的重視。特別是作為光纖接入最有發展前景的寬帶PON技術正面臨前所未有的機遇。這里所說的寬帶PON技術，指的是基于以太網技術的EPON技術和具有GBit/S傳送能力的GPON技術，曾經風云一時的APON由于技術復雜、設備價格高，加之ATM網絡在市場的萎縮，很難在將來的光纖接入市場中占據一席之地。

　　EPON是在一些設備商的推動下產生的，旨在將目前最為簡單和應用最為廣泛的以太網技術與PON系統相結合，以點對多點的方式解決以太網接入問題。EPON采用8B/10B碼型、利用以太網控制幀來傳送信息，是基于以太網幀結構、TDMA方式的寬帶PON技術。EPON支持1．25GBit/S對稱速率，支持10km和20km兩種最大傳輸距離，支持的用戶分支數為32路或16路。EPON技術相對簡單、速率高、可擴展性強，能夠以較低成本高效率地傳送IP業務，與APON相比，具有更寬的帶寬、更低的價格和更強的寬帶業務能力。有些廠商還對EPON系統進行了改造，通過類似TDM方式定時發送分組信號來傳送實時性要求強的信號，從而很好地支持TDM業務。

　　GPON是由運營商驅動的解決方案。在GPON標準制定初期，將FSAN中運營商成員的業務要求收集起來形成GSR（GPON業務要求）文件，并作為提交給ITU-T的標準之一，編號為G．GPON．GSR，GSR文件是GPON標準形成的基礎。為了按照GSR中所描述的運營商業務需求定義一種傳輸速率更高、能高效支持多種業務，包括電路業務（TDM、PDH和SＯNET/SDH）、ETHEｒNET（10/100 MBit/S）業務、ATM業務、專線業務等，并具有強大ＯAM功能和擴展能力的寬帶PON技術，GPON引入了一個新的傳輸匯聚（TC）子層，采用ITU-TG．7041定義的GFP（通用成幀規程）協議用于多種業務的映射封裝，將任何類型和任何速率的業務保持原有格式封裝后由PON系統傳輸。根據幀封裝格式，GPON可以支持622 MBit/S、1．25 GBit/S和2．5 GB/its上下行對稱速率以及2．5/1．25 GBit/S非對稱速率；支持的物理傳輸距離不低于20km；支持的用戶分支數不小于64路。GPON技術類似于MSTP技術，試圖通過一個平臺解決多種信號的傳送與Qos問題。

　　目前EPON技術已經比較成熟，在國內外已有較多的廠商推出了EPON解決方案，并在國內開展試驗和獲得了少量應用。而GPON技術仍不十分成熟，目前只有國外的FLEｘLIGHT宣稱能提供GPON解決方案。GPON技術雖然是運營商所企盼的能高效綜合各種業務的光纖接入技術，但是價格問題仍是運營商對這項技術感到困惑的關鍵要素，甚至有人認為，對于純數據業務的接入而言，選擇簡單經濟的EPON就足夠了。

　　5 結束語

　　DSL技術特別是ADSL在相當長一段時間內仍是主流技術，保守地估計DSL用戶至5000萬應是可預期的，仍有相當增長空間，目前還需開發新的、高帶寬需求的業務，使用戶不僅僅是上網瀏覽。從DSL技術本身發展來看，ADSL2＋的應用將會加速，但產品必須可以實現ITU－T標準所規定的功能并滿足互操作性。采用DMT調制的VDSL2實現與ADSL 2＋的后向兼容，將是VDSL發展的方向。

　　光纖接入雖然有了一些應用，但高成本依然限制了技術的應用，特別是光器件、光纖、光接續等技術和成本能否快速降低在很大程度上決定了光接入技術的發展。FTTH光纖接入高速增長應該在2005年以后，目前基數依然偏小，成為主流技術還需要時間。但無論如何，光纖應該最大程度地貼近用戶，增大光單元（ONU）數量，減少銅纜長度，一方面可以開通更高速率ｘDSL，另一方面也為向光纖入戶FTTH過渡作準備。

　　
摘自《電信技術》

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