当前主流宽带接入技术发展分析

恋々风

宽带接入特别是ADSL技术2003年走上了“快车道”，现在是以每年翻番的速度发展，多少有些像10年前的“装电话”热，所以有些厂商称之为“第二固网”也有一定的道理。宽带接入的迅速发展快速消耗了城域网与骨干网带宽，每年骨干网路由器截面需求超过100Gbit/s，甚至使人们忘记了几年前的“光带宽泡沫”。但是，大家必须看到，这个“第二固网”在网络运行维护和管理上与“第一固PSTN还有很大的差距，必须在运行维护、自动测试上给予充分的重视。

    xDSL的下一步发展方向也十分重要，ADSL2+、VDSL等技术终将引入网络，但产品成熟性和何时引入却还是一个问号。ADSL2+与VDSL的关系更是许多人关注的重点，是竞争关系还是互补关系，各自市场定位又是什么？基于DMT调制的VDSL2的出现再一次使人们看到ADSL2+与VDSL合一的曙光，使运营商可以根据用户需求而各取所需。

    光纤接入也是一个古老的技术，从90年代初就走上了舞台，总的说来是一种“说得多，做的少”的技术。PON系统无疑是其中佼佼者，而PON又分为EPON与GPON，两种技术各有千秋，无论是EPON技术还是GPON技术，其应用在很大程度上决定于光纤接入成本的快速降低和业务需求，而价格则是最核心因素，ADSL的发展就充分证明了这一点。

    宽带接入是目前应用和发展的重点技术之一，也是推动其他技术发展和应用的重要力量，其迅猛增长的带宽需求很大程度上推动了IP城域网与骨干光传送网的发展。从2003年开始，ADSL的应用走上了“快车道”，以每年差不多100％的速率增长，现今还处在高速发展时期。与此同时，其他宽带接入技术也有了新的应用，如一直空言无补的光纤接入在日本、北美一些国家有了许多商用网络。本文深入分析了主要的宽带接入技术在我国的应用状况，重点先容了ADSL和VDSL技术的发展与应用，另外对光纤接入应用前景进行了讨论。

    1 宽带接入市场和业务发展状况

    1．1 宽带接入技术的应用状况

    （1） DSL尤其是ADSL市场异常火爆

    近年来，全球宽带接入市场异常火爆，获得了飞速发展。而在这火爆的宽带接入市场中，DSL的发展势头最为强劲，在国内外都占据主流地位。据RHK 2003年7月统计，全球DSL增长率连续超过200万线/月。在全球DSL市场蓬勃发展的大背景下，亚太地区DSL市场表现突出，其中中国的增长势头最为猛烈（2003年增长率超过200％），显示出了巨大的发展潜力，成为继日本、美国后的第三大DSL市场。

    从国内电信市场来看，宽带接入对固网运营商的业务发展起着举足轻重的作用，已成为固网运营商主要的投资方向和业务收入来源之一。预计到2004年底，中国的DSL用户数将突破2000万，其中ADSL用户占98％以上，ADSL在宽带接入市场中所占比例将接近80％。从中国2亿多的电话用户和不足1％的宽带普及率来看，在未来相当长的时间内，DSL都将具有较大的发展空间。

    目前，我国商用用户的宽带接入速率为512ｋBit/S，这主要受限于上游的IP城域网。但是，随着宽带业务的不断增多，特别是视频业务的开展，512ｋBit/S的速率已经不能满足需求，DSL正面临提速的压力。近期内，2MBit/S将是比较理想的速率。从理论上讲，目前用户的距离已经在2km以内（其中市内距离≤1km），DSLAM设备开通2MBit/S以上的下行速率没有问题，而且目前一些地方已经开通。但是，ADSL提速必然给上游的IP城域网带来提速的压力。

    大家再来看看VDSL在国内的应用状况。由于VDSL技术和标准还不十分成熟，因此目前应用还很少，所占比例不足DSL用户的2％。但是，随着高带宽对称应用的增加和VDSL技术的成熟，VDSL将得到规模应用，与ADSL技术相互补充、协调发展。

    （2） FTTｘ＋LAN接入增长缓慢

    FTTｘ＋LAN接入目前的发展速率远远低于ADSL，主要是因为LAN接入覆盖范围小，且因需要综合布线导致初期投资成本高，运营商对用户楼进行综合布线后，往往出现用户实装率低、投资难以回收的局面。而且LAN交换机大多不是电信级产品，故障率较高，运行维护比较困难。此外，以太网本身是一种局域网技术，将其应用于电信网接入领域时，需要认真解决认证计费、用户管理、用户安全和绑定、服务质量保证和网络管理等问题，而ADSL技术成熟且设备价格不断下降。运营商在经过充分考虑后，将ADSL技术作为主流的宽带接入技术，而将FTTｘ＋LAN作为一种补充方式，主要用于企业大厦和高档住宅小区。

    从LAN接入技术本身而言，以太网技术已十分成熟。发展LAN接入技术主要需要解决目前存在的几大问题：一是延伸以太网的接入距离；二是提高以太网交换机的可靠性，并实现对以太网交换机的远程集中管理；三是完善其用户认证、用户管理、用户安全和服务质量保证解决方案。

    （3） 光纤接入取得一定应用，但步履艰难

    接入网的长远目标是实现光纤到户（FTTH），本着这样的目标大多数运营商都在积极推进接入网的光纤化进程，目前大城市已基本实现了光纤到小区、光纤到大楼，但受用户需求、成本和业务定位诸多因素的影响，光纤到户的进程一直比较缓慢。虽然近年来比较热门的光接入技术———EPON受到越来越多的关注，有关EPON的试验项目正在逐步开展，在一些竞争比较激烈的地区，EPON甚至被运营商用于抢占网吧客户的重要手段，但是实现光纤到户仍需要相当长的一段时间。

    1．2 宽带业务的发展状况

    国内开展的宽带业务主要有大众用户普通上网业务、网吧业务、视频会议和企业专线业务。随着接入领域竞争的加剧，宽带业务的服务内容成为吸引大众用户的重要因素，而具有高附加值的大客户则更多地关注运营商提供的差异化服务和安全性保证。目前，部分运营商正在联合内容提供商加强服务内容的开发，以促进宽带接入市场的发展，现在大家谈论比较多的是VOD业务。

    对于新业务的开展，有些需要在接入网支撑Qos，在技术方面，也正在加强对组播、视频业务的研究和试验。对于大客户，正在通过优化网络结构，通过专门的上行通道或网络为其提供高Qos保证和高安全性的精品网络服务。

    2 ADSL技术的发展与运行维护

    2．1 技术发展趋势

    （1） ADSL从第一代ADSL技术向新一代ADSL技术演进 随着ADSL应用的不断推广和宽带业务需求的不断变化，基于G．992．1/G．992．2的ADSL技术（业界称为第一代ADSL技术），在业务开展、运维等方面都暴露出了一些难以克服的弱点。例如：第一代ADSL技术所支撑的线路诊断和检测能力较弱，随着用户数的不断增多，如何实现用户终端的远程管理以及线路的自动测试成为运营商十分头疼的事；单一的ATM传送模式难以适应网络IP化的趋势；较低的传输速率难以满足一些高带宽业务的开展，如流媒体业务。

    ITU－T分别于2002年6月和2003年1月通过了ADSL2（G．992．3）和ADSL2＋（G．992．5）两个新一代ADSL技术标准，以使全球的运营商更好地开展ADSL技术、用户更好地享用ADSL业务。ADSL2/2＋在第一代ADSL的基础上增加了一些新的特性，在性能、功能方面有较大改进，其突出特点和主要改进有：扩大了覆盖范围和提高了数据速率，特别是ADSL2＋将频谱范围从1．104 MHｚ扩展到2．208 MHｚ，使下行速率提高（最高可达25 MBit/S以上）；拓展了应用范围，ADSL2/2＋增加了PTM（分组传送模式），能够更加高效地传送日益增长的以太网和IP业务；增强了线路故障诊断和频谱控制能力，能很好地支撑双端测试（DEＬT）功能，支撑部分单端测试（SEＬT）功能；增加了速率适配能力，能在不影响业务的情况下动态调整速率以适应变化的线路条件；增加了节能特性，局端设备和用户端设备都能在业务量小或没有业务的情况下进入低功率模式或休眠状态；支撑多线对速率捆绑，可以实现更高的数据速率。值得指出的是，新一代ADSL技术虽然推出了ADSL2和ADSL2＋两个标准，但ADSL2标准只是为ADSL2＋标准的最终推出作铺垫和基础，新一代ADSL技术将是以ADSL2＋技术的形式得到推广和应用。

    ADSL技术要完全实现从第一代ADSL技术向新一代ADSL技术的发展演进，还需要一个相对漫长的过程。虽然全球设备商和运营商都倍加关注和期待新一代ADSL技术，但ADSL2/2＋标准自推出至今，芯片厂商推出的芯片只能支撑标准规定的部分内容，完全支撑标准的ADSL2/2＋芯片的推出还有待时日，尤其是ADSL2/2＋终端进展十分缓慢。另外，不同厂商的终端与局端设备的兼容性与互操作性更是一个问题。这些都是制约新一代ADSL技术规模应用的重要因素。在目前ADSL2＋技术还不十分成熟的情况下，ADSL2＋技术仍处于少量试验和试用阶段：一是开通更高的用户速率；二是通过ADSL2＋局端和普通ADSL终端实现长距离接入，解决第一代ADSL技术不能覆盖的用户接入问题。

    （2）IP－DSLAM成为未来DSLAM的主要上行方式

    随着宽带IP城域网的迅速发展，且为了缓解ATM资源紧张和扩容压力、降低网络总体建设成本、增强网络的扩展性，IP上行正逐渐成为一种主流的方式。IP上行DSLAM的推行很好地解决了ATM资源不足的问题，但ATM PVC的终结使IP DSLAM面临着许多新的问题，尤其是IP上行DSLAM设备难以实现用户的惟一标识和定位，造成用户账号盗用、多个用户共用一个包月账号、非法用户难以定位等问题。

    为此，IP DSLAM的推广使用必须解决好其带来的新问题，特别是IP DSLAM的用户惟一定位问题、IP DSLAM设备中不同用户端口的二次隔离问题。另外，在目前业务发展情况下，为了满足不同的业务需求和组网需要，有时要求IP DSALM在提供IP上联接口的同时提供ATM上联接口，但从长远来看，IP网络肯定会代替ATM网络成为城域网主体。

    2．2 运行维护

    随着第一代ADSL技术的大规模推广应用，接入网络的规模越来越大，迫切需要解决ADSL的运维问题。目前主要通过以下两个方面来解决ADSL的运维问题：一是实现ADSL用户终端的远程管理，二是实现ADSL系统的自动测试。

    虽然目前有关ADSL终端远程管理的行业标准还未最终形成，但是行业标准和企业标准在终端远程管理的最终目标上基本达成共识：能在局端实现对用户端故障的快速定位；在业务开通时，能实现用户终端设备的自动配置；终端配置的信息变化时，能重新与局端配置的信息保持一致；能够通过网管系统实现终端的远程升级。

    ADSL终端远程管理的关键技术主要有承载通道、封装协议和管理协议3个。承载通道主要有EOC通道和ATM PVC两种；封装协议主要包括TCP/IP、HDLC和AAＬ5；管理协议主要有HTTP、SNMP和TEｌNET。通过选择不同的承载通道、封装协议和管理协议，设备商主要提供了HTTP over IPover PVC、SNMP over HDLC over EOC和SNMP over AAL5 over PVC 三种解决方案。目前，ADSL终端远程管理标准还未最终界定，几乎没有厂商能提供完全满足终端远程管理最终目标要求的解决方案。ADSL用户终端远程管理的完善还需要运营商和设备商共同努力。

    ADSL系统自动测试技术主要是用于实现对ADSL用户故障的集中、自动测试与诊断，并结合112系统（用户故障处理系统），实现ADSL故障的集中受理、派修和管理。ADSL自动测试技术的测试对象主要包括ADSL MｏDEM、用户线路和DSLAM设备。目前有关ADSL系统自动测试技术的行业标准和企业标准都相对成熟，在两者的界定下，在系统自动测试功能的实现方面，各个厂商的解决方案基本一致，即通过在DSLAM设备内置抓线矩阵，通过测试总线与外接测试仪表对接实现系统的自动测试。

    3 VDSL技术的发展状况

    VDSL技术一直是一个有争议的技术，其标准走向及与蓬勃发展的ADSL技术之间的定位，成为决定VDSL技术生命力的关键要素。就标准问题而言，无论是国际的四波段标准还是国内的三波段标准，都未对QAM和DMT两种调制方式做任何界定，致使业界长期存在着对这两种标准的争论，面临着对这两种调制方式的选择。QAM方式技术简单、容易开发，DMT方式相对复杂一些。批量生产QAM调制的芯片厂商主要有INFINEON和MEATLINK，芯片主要遵循ITU－T四波段标准；批量生产DMT调制的芯片厂商只有IKANOS，芯片也是遵从ITU－T四波段标准。这两种调制方式的芯片主要是在韩国和日本使用；国内VDSL有少量应用，都是采用PTM模式、QAM调制的EoVDSL技术。

    （1）VDSL的标准化

    VDSL技术标准的一个突破是在2003年6月ANSI、IEEE相继将VDSL的调制方式定为DMT。虽然ＩTU－T组织内部对VDSL的调制方式的争论始终存在，但是ADSL芯片厂商都强烈要求将VDSL的调制方式定为DMT，并纷纷推出开发DMT调制VDSL的计划。ITU－T也开始考虑推出新的VDSL标准，即VDSL2标准，在2004年5月国际标准组织会议上指出VDSL2标准只考虑DMT调制，并强调即将产生的VDSL2标准的一个主要内容是做到VDSL2与ADSL2＋兼容。ANSI也表示支撑VDSL2标准，并希翼和ITU－T一起在2005年推出单一DMT调制方式的VDSL2标准。此外，所有主流芯片厂商也纷纷表态要开发VDSL2/ADSL2＋兼容的芯片方案。

    目前，ＩTU－T已不再争论VDSL标准中采用何种调制方式，而是进入技术细节的讨论，包括PMS－TC结构、PSD模板、承载子带定义、成帧方案、低功耗模式、初始化过程等诸多技术。同时也考虑到与现有ADSL2/2＋的衔接，以便未来相当一段时间内ADSL2/2＋与VDSL2的共存、融合与发展。VDSL2的初步需求包括：

    平台兼容性，即希翼VDSL2的局端能与VDSL1（DMT）的终端互通，甚至与ADSL、ADSL2、ADSL2＋的终端互通；

    提出VDSL2在FTTEｘ、FTTCAB、FTTB几种模式下应用，意味着VDSL2应满足多种应用场合的需求；

    提出VDSL2应用US0频段，以提供更广覆盖范围及尽可能满足某些情况下的对称速率需求。

    可以预见，VDSL2将继ADSL2、ADSL2＋之后，成为ｘDSL技术的一个重点发展方向。虽然目前在技术细节上仍有诸多的争执，但大方向是借用ADSL2/2＋已有成果，并结合ADSL2/2＋、VDSL1的优点，发展为一种可支撑多种业务应用的DSL接入技术。

    （2） ADSL2＋与VDSL应用

    虽然一方面随着ADSL2＋技术的发展使得很多人对VDSL技术的应用前景产生了怀疑，但另一方面VDSL技术在双向对称性和短距离范围内的高带宽性方面无可比拟的优势让人们对VDSL技术也有几分期待。可以说，运营商对这两种技术的选择十分矛盾。从长远来看，采用DMT调制方式是VDSL技术发展的必由之路，VDSL2与ADSL2＋的兼容性使业界对DSL技术的发展有了明确的思路：在VDSL2标准成熟前可以优先发展ADSL/ADSL2＋技术，待VDSL2标准和技术发展成熟后，平滑过渡到VDSL2解决方案，在技术选择上使运营商避免了风险性。

    4 光纤接入技术的发展

    光纤接入网正越来越受到运营商、设备商、甚至是政府的重视。特别是作为光纤接入最有发展前景的宽带PON技术正面临前所未有的机遇。这里所说的宽带PON技术，指的是基于以太网技术的EPON技术和具有GBit/S传送能力的GPON技术，曾经风云一时的APON由于技术复杂、设备价格高，加之ATM网络在市场的萎缩，很难在将来的光纤接入市场中占据一席之地。

    EPON是在一些设备商的推动下产生的，旨在将目前最为简单和应用最为广泛的以太网技术与PON系统相结合，以点对多点的方式解决以太网接入问题。EPON采用8B/10B码型、利用以太网控制帧来传送信息，是基于以太网帧结构、TDMA方式的宽带PON技术。EPON支撑1．25GBit/S对称速率，支撑10km和20km两种最大传输距离，支撑的用户分支数为32路或16路。EPON技术相对简单、速率高、可扩展性强，能够以较低成本高效率地传送IP业务，与APON相比，具有更宽的带宽、更低的价格和更强的宽带业务能力。有些厂商还对EPON系统进行了改造，通过类似TDM方式定时发送分组信号来传送实时性要求强的信号，从而很好地支撑TDM业务。

    GPON是由运营商驱动的解决方案。在GPON标准制定初期，将FSAN中运营商成员的业务要求收集起来形成GSR（GPON业务要求）文件，并作为提交给ITU-T的标准之一，编号为G．GPON．GSR，GSR文件是GPON标准形成的基础。为了按照GSR中所描述的运营商业务需求定义一种传输速率更高、能高效支撑多种业务，包括电路业务（TDM、PDH和SＯNET/SDH）、ETHEｒNET（10/100 MBit/S）业务、ATM业务、专线业务等，并具有强大ＯAM功能和扩展能力的宽带PON技术，GPON引入了一个新的传输汇聚（TC）子层，采用ITU-TG．7041定义的GFP（通用成帧规程）协议用于多种业务的映射封装，将任何类型和任何速率的业务保持原有格式封装后由PON系统传输。根据帧封装格式，GPON可以支撑622 MBit/S、1．25 GBit/S和2．5 GB/its上下行对称速率以及2．5/1．25 GBit/S非对称速率；支撑的物理传输距离不低于20km；支撑的用户分支数不小于64路。GPON技术类似于MSTP技术，试图通过一个平台解决多种信号的传送与Qos问题。

    目前EPON技术已经比较成熟，在国内外已有较多的厂商推出了EPON解决方案，并在国内开展试验和获得了少量应用。而GPON技术仍不十分成熟，目前只有国外的FLEｘLIGHT宣称能提供GPON解决方案。GPON技术虽然是运营商所企盼的能高效综合各种业务的光纤接入技术，但是价格问题仍是运营商对这项技术感到困惑的关键要素，甚至有人认为，对于纯数据业务的接入而言，选择简单经济的EPON就足够了。

    5 结束语

    DSL技术特别是ADSL在相当长一段时间内仍是主流技术，保守地估计DSL用户至5000万应是可预期的，仍有相当增长空间，目前还需开发新的、高带宽需求的业务，使用户不仅仅是上网浏览。从DSL技术本身发展来看，ADSL2＋的应用将会加速，但产品必须可以实现ITU－T标准所规定的功能并满足互操作性。采用DMT调制的VDSL2实现与ADSL 2＋的后向兼容，将是VDSL发展的方向。

    光纤接入虽然有了一些应用，但高成本依然限制了技术的应用，特别是光器件、光纤、光接续等技术和成本能否快速降低在很大程度上决定了光接入技术的发展。FTTH光纤接入高速增长应该在2005年以后，目前基数依然偏小，成为主流技术还需要时间。但无论如何，光纤应该最大程度地贴近用户，增大光单元（ONU）数量，减少铜缆长度，一方面可以开通更高速率ｘDSL，另一方面也为向光纤入户FTTH过渡作准备。