寬帶化――電信發(fā)展的必由之路務(wù)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技的飛速發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò)正在發(fā)生深刻的變化，電信業(yè)務(wù)正在逐漸從傳統(tǒng)的以電話業(yè)務(wù)為主的窄帶業(yè)務(wù)向集語音、高速數(shù)據(jù)和圖像為一體的多媒體寬帶業(yè)務(wù)發(fā)展。多媒體通信已成為建立公用寬帶網(wǎng)的主要?jiǎng)恿�。傳統(tǒng)電話網(wǎng)將不可避免要過渡到以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、特別是 IP業(yè)務(wù)為中心的下一代電信網(wǎng)，這些都對(duì)電信網(wǎng)的寬帶化提出了迫切的要求。寬帶網(wǎng)絡(luò)就是依靠寬帶技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)體系。眾所周知，多媒體信息的數(shù)據(jù)含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過以前以單一形式傳輸信息的數(shù)據(jù)量，在傳輸速率不能降低并且同時(shí)信息容量增大的情況下，電信網(wǎng)絡(luò)必須努力提高傳輸通道的容量和速度，否則必然不能保障信息及時(shí)、準(zhǔn)確、完整地傳遞。因此，要實(shí)現(xiàn)社會(huì)信息的多媒體化，必須依靠寬帶技術(shù)。
寬帶網(wǎng)絡(luò)按其技術(shù)結(jié)構(gòu)來說可以分為寬帶傳輸網(wǎng)、寬帶交換網(wǎng)和寬帶接入網(wǎng)三個(gè)部分。傳輸網(wǎng)是所有信息元素傳輸?shù)幕�礎(chǔ)通道，信息單元和數(shù)據(jù)就是通過傳輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)從源地址到目的地址的轉(zhuǎn)移。寬帶交換網(wǎng)絡(luò)通過對(duì)信息的接收、分揀和轉(zhuǎn)發(fā)的過程，實(shí)現(xiàn)了信息的相互交換過程；接入網(wǎng)是整個(gè)寬帶網(wǎng)絡(luò)中與用戶相連的最后一段，用戶通過接入網(wǎng)連接到寬帶網(wǎng)上。
寬帶接入網(wǎng)
接入網(wǎng)的建設(shè)占全網(wǎng)投資的比例較大，是技術(shù)最復(fù)雜、實(shí)施最困難、影響面最廣的一部分。要因地制宜，因時(shí)制宜，盡量合理地發(fā)展接入網(wǎng)。先進(jìn)的光纖接入網(wǎng)發(fā)展既要考慮光纖接入網(wǎng)與原電纜接入網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的兼容性，又要明確接入網(wǎng)的全光纖化方向；既要節(jié)省投資成本，又要堅(jiān)持高起點(diǎn)、分期實(shí)施的原則。因此在接入網(wǎng)的建設(shè)過程中我們應(yīng)該循序漸進(jìn)，從低速業(yè)務(wù)開始，逐漸向高速業(yè)務(wù)發(fā)展。當(dāng)前常用的窄帶接入技術(shù)有頻帶Modem技術(shù)，V.90標(biāo)準(zhǔn)的Modem下行速率是56kbps；窄帶ISDN接入技術(shù)能在一對(duì)普通的電話線上，通過基本速率（2B＋D，144kbps）接口，為用戶提供端到端的全數(shù)字連接的多種電信業(yè)務(wù)。目前，寬帶接入技術(shù)主要有下列幾種：
（一）基于電信網(wǎng)用戶線的數(shù)字用戶線（DSL）接入技術(shù)DSL技術(shù)是一系列基于雙絞銅線的用戶線高速傳輸技術(shù)，包括HDSL、SDSL、ADSL、RADSL及IDSL等，統(tǒng)稱為xDSL。?ADSLADSL（非對(duì)稱數(shù)字用戶線）技術(shù)，其下行速率達(dá) 8Mbps，上行速率達(dá)640kbps，能傳輸3～5km的距離。ADSL所支持的主要業(yè)務(wù)是因特網(wǎng)和電話，該技術(shù)接入速度可滿足寬帶因特網(wǎng)接入和部分寬帶應(yīng)用（如會(huì)議電視、視頻點(diǎn)播等）。更重要的是結(jié)合ATM等寬帶干線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以支持廣播級(jí)的視頻分發(fā)和VoD。利用ADSL技術(shù)開展寬帶接入業(yè)務(wù)的優(yōu)勢(shì)非常明顯，首先可以充分利用電信網(wǎng)現(xiàn)有的銅纜資源，保護(hù)這一巨大投資，并充分發(fā)揮銅線的潛力。其次，用戶隨時(shí)可以上網(wǎng)，無需每次重新建立連接，而且不會(huì)影響電話的使用，每個(gè)用戶都可以獨(dú)享高速通道，沒有阻塞問題。其主要缺點(diǎn)是對(duì)線對(duì)的要求苛刻，目前只有大約30％的線對(duì)可以開通ADSL業(yè)務(wù)。目前一種簡(jiǎn)化型的、無分路器的ADSL標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)問世，稱為G.Lite。其基本特點(diǎn)有兩點(diǎn)：第一是速率降低到1.5Mbps左右，第二是在用戶端不用電話分路器，價(jià)格可以下降，安裝更為方便。它具有自適應(yīng)速率適配能力，抗射頻干擾的能力比ADSL強(qiáng)，主要業(yè)務(wù)為因特網(wǎng)接入、Web瀏覽、IP電話、遠(yuǎn)程教育、在家工作、可視電話和電話等。?VDSL系統(tǒng)有關(guān)ADSL系統(tǒng)發(fā)展的第二個(gè)趨勢(shì)是進(jìn)一步提高系統(tǒng)的下行帶寬，即演變成甚高速數(shù)字用戶線（VDSL）系統(tǒng)。這種技術(shù)在雙絞線上下行傳輸速率可以擴(kuò)展至25Mbps～52Mbps，同時(shí)允許
1．5Mbps的上行速率，其傳輸距離則分別縮短至 1000m或300m左右。很適合光纖到小區(qū)（FTTC）的接入方式。由于它能提供高速接入帶寬，且能滿足高清晰度電視和視頻點(diǎn)播的要求，所以是一種比較現(xiàn)實(shí)的、理想的寬帶混合接入方案。（二）基于CATV網(wǎng)HFC傳輸設(shè)施的電纜調(diào)制解調(diào)器（Cable Modem）接入技術(shù)有線電視網(wǎng)是用來傳輸模擬電視信號(hào)的地面網(wǎng)絡(luò)，所有用戶共享下行帶寬，是真正的寬帶網(wǎng)絡(luò)。HFC（Hybrid Fiber Coaxial，光纜同軸混合）技術(shù)推動(dòng)了CATV網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，HFC網(wǎng)不僅可以提供原有的有線電視業(yè)務(wù)，而且可以提供話音、數(shù)據(jù)以及其他交互型業(yè)務(wù)。Cable Modem方案是以HFC為基礎(chǔ)的高速接入技術(shù)，Cable Modem 用戶共享下行數(shù)據(jù)帶寬，而每一個(gè)子信道下行通道的數(shù)據(jù)吞吐量都可以達(dá)到25Mbps～ 40Mbps。傳統(tǒng)的有線網(wǎng)只能傳輸單向業(yè)務(wù)，必須升級(jí)為雙向的HFC網(wǎng)絡(luò)才能實(shí)現(xiàn)雙向?qū)拵�傳輸�?shù)字化多媒體信息，可開通VoD、遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、因特網(wǎng)高速接入及語音電話等多種新的增值業(yè)務(wù)。Cable Modem的開通率高，不存在ADSL 因線纜質(zhì)量和串?dāng)_引起的開通率低的問題，只會(huì)因?yàn)楣蚕碛脩魯?shù)的增多而降低每個(gè)用戶的可用數(shù)據(jù)帶寬。（三）基于光纜的寬帶光纖接入技術(shù)
?寬帶有源光接入在各種寬帶光纖接入網(wǎng)技術(shù)中，采用了SDH技術(shù)的接入網(wǎng)系統(tǒng)是應(yīng)用最普遍的。這種系統(tǒng)可稱之為有源光接入，主要是為了與基于無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）的接入系統(tǒng)相對(duì)比。SDH技術(shù)是一種成熟、標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)，在骨干網(wǎng)中被廣泛采用。在接入網(wǎng)中應(yīng)用SDH技術(shù)，可以將SDH技術(shù)在核心網(wǎng)中的巨大帶寬優(yōu)勢(shì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)帶入接入網(wǎng)領(lǐng)域，充分利用SDH同步復(fù)用、標(biāo)準(zhǔn)化的光接口、強(qiáng)大的網(wǎng)管能力、靈活網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠芰�和高可靠性帶來的好處，在接入網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展中長(zhǎng)期受益。SDH技術(shù)在接入網(wǎng)中的應(yīng)用雖然已經(jīng)很普遍，但仍只是FTTC（光纖到路邊）、FTTB（光纖到樓）的程度，光纖的巨大帶寬仍然沒有到戶。因此，要真正向用戶提供寬帶業(yè)務(wù)能力，單單采用SDH技術(shù)解決饋線、配線段的寬帶化是不夠的，在引入線部分可分別采用FTTB/C＋xDSL、FTTB/C＋Cable Modem、FTTB/C＋局域網(wǎng)接入等方式提供業(yè)務(wù)。?寬帶無源光接入網(wǎng)基于ATM的無源光網(wǎng)絡(luò)（ATM PON）是既能提供傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，又能夠提供先進(jìn)多媒體業(yè)務(wù)的寬帶平臺(tái)。PON的業(yè)務(wù)透明性較好，原則上可適用于任何制式和速率的信號(hào)。APON下行采用TDM，而上行采用TDMA技術(shù)，其下行速率為622Mbps 或155Mbps，上行速率為155Mbps，可給用戶提供靈活的高速接入。ATM PON最重要的特點(diǎn)就是其無源點(diǎn)到多點(diǎn)式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。光分配網(wǎng)絡(luò)中沒有有源器件，比有源的光網(wǎng)絡(luò)和銅線網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單，更加可靠，易于維護(hù)。特別是如果FTTH大量使用，有源器件和電源備份系統(tǒng)從室外轉(zhuǎn)移到了室內(nèi)，對(duì)器件和設(shè)備的環(huán)境要求可以大大降低，維護(hù)周期可以加長(zhǎng)。APON的標(biāo)準(zhǔn)化程度很高，使得大規(guī)模生產(chǎn)和降低成本成為可能。此外，ATM統(tǒng)計(jì)復(fù)用的特點(diǎn)也使ATM PON 能比TDM方式的PON服務(wù)于更多的用戶，ATM的QoS優(yōu)勢(shì)也得以繼承。采用波分復(fù)用技術(shù)是擴(kuò)大光纖傳輸容量的一種有效手段。以波分復(fù)用技術(shù)為基礎(chǔ)的無源光網(wǎng)絡(luò)（WDM?PON）用于接入網(wǎng)有著廣闊的發(fā)展前景。（四）基于以太網(wǎng)（Ethernet）的高速局域網(wǎng)接入以太網(wǎng)接入方式與IP網(wǎng)很相似，技術(shù)上可以達(dá)到 10／100／1000Mbps三級(jí)。采用專用的無碰撞全雙工光纖連接，已可以使以太網(wǎng)的傳輸距離大為擴(kuò)展，完全可以滿足接入網(wǎng)的應(yīng)用需要。以太網(wǎng)技術(shù)將IP包直接封裝到以太網(wǎng)幀中，是目前與IP配合最好的協(xié)議之一，它以變

長(zhǎng)幀來傳送變長(zhǎng)的IP包。在當(dāng)前因特網(wǎng)迅速發(fā)展的情況下，以太網(wǎng)正在轉(zhuǎn)變成一種主要的接入方式。（五）基于無線傳輸手段的無線接入技術(shù)
固定無線接入技術(shù)因其無須敷設(shè)線路、建設(shè)速度快、受環(huán)境制約少、初期投資省、安裝靈活、維護(hù)方便等特點(diǎn)而成為接入網(wǎng)領(lǐng)域的新軍。主要的寬帶固定無線接入技術(shù)有三類：已經(jīng)投入使用的多路多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)（MMDS）、直播衛(wèi)星系統(tǒng)（DBS）以及正在做現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)（LMDS）。LMDS工作在毫米波波段，可用頻帶至少1GHz。典型LMDS由類似蜂窩配置的多個(gè)發(fā)送機(jī)組成，單個(gè)蜂窩的覆蓋區(qū)為2～5km。LMDS不僅可以提供因特網(wǎng)接入，而且可以用來互連局域網(wǎng)。LMDS幾乎可提供任何種類的業(yè)務(wù)，如話音、數(shù)據(jù)、圖像等，還支持TCP/IP以及MPEG2等標(biāo)準(zhǔn)�？偟膩砜�，寬帶固定無線接入技術(shù)代表了寬帶接入技術(shù)的一種新的不可忽視的發(fā)展趨勢(shì)，敷設(shè)開通快，維護(hù)簡(jiǎn)單，用戶較密時(shí)成本低，可以作為電信公司有線接入的重要補(bǔ)充。
寬帶傳輸網(wǎng)
伴隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，寬帶網(wǎng)絡(luò)傳輸主要的物理介質(zhì)必然是光纖。利用光纖組建寬帶傳輸網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)有三點(diǎn)：
（1）能提供高帶寬。光纖的帶寬允許高速數(shù)據(jù)傳輸，通過復(fù)用技術(shù)和數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)完全能夠適應(yīng)多媒體通信對(duì)傳輸速度的要求。（2）極低的衰減度。通過光纖進(jìn)行傳輸?shù)墓庑盘?hào)具有低衰減的特性，這就意味著無需中繼器就可進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸，不僅能夠降低成本而且能夠減少由于中間環(huán)節(jié)而形成的斷點(diǎn)。（3）保密性強(qiáng)。傳輸?shù)墓庑盘?hào)是非電子的，不受電磁影響。SDH傳輸體制是一種新型的完整嚴(yán)密的傳送網(wǎng)技術(shù)體制，它有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口，簡(jiǎn)化了信號(hào)的互通以及信號(hào)的傳輸、復(fù)用和交叉連接過程；它安排有豐富的開銷比特用于網(wǎng)絡(luò)的管理和維護(hù)；它有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)光接口，能夠在基本光纜段上實(shí)現(xiàn)橫向兼容；采用SDH組網(wǎng)技術(shù)還可以構(gòu)成具有高度可靠性的自愈環(huán)結(jié)構(gòu)，確保實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的透明性，這對(duì)某些方面的業(yè)務(wù)應(yīng)用十分重要。光纖通信繼續(xù)向大容量、高速縱深發(fā)展，為寬帶網(wǎng)提供了最堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前采用密集波分復(fù)用（DWDM，Dense Wave Division Multiplexing）技術(shù)的高速傳輸系統(tǒng)，其產(chǎn)品已可達(dá)到400Gbps，實(shí)驗(yàn)室的研究水平已超過3Tbps。這也為 IP網(wǎng)絡(luò)的QoS提供了可靠的保證。在帶寬富余的情況下，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)利用率低于70％時(shí)就可以提供有保證的QoS。當(dāng)前傳統(tǒng)語音網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)正在走向統(tǒng)一。TCP ／IP協(xié)議將在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)占據(jù)統(tǒng)治地位。IP可以承載所有的業(yè)務(wù)，包括數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、實(shí)時(shí)語音、視頻等交互式多媒體業(yè)務(wù)。未來網(wǎng)絡(luò)是以IP技術(shù)為核心構(gòu)筑的綜合傳輸語音、數(shù)據(jù)和視頻的大一統(tǒng)寬帶IP網(wǎng)絡(luò)。但I(xiàn)P網(wǎng)只能架構(gòu)在各種基礎(chǔ)傳輸網(wǎng)之上，目前IP的傳輸模式如下。(一)IP over ATM具有動(dòng)態(tài)帶寬分配、高QoS的ATM是一種交換、傳輸、復(fù)用設(shè)備，也是承載IP所有業(yè)務(wù)的理想平臺(tái)。IP over ATM是面向連接的ATM與無連接IP的統(tǒng)一，也是選路與交換的優(yōu)化組合，可以綜合利用ATM速度快、容量大、多業(yè)務(wù)支持能力的優(yōu)點(diǎn)以及IP簡(jiǎn)單、靈活、易擴(kuò)充和統(tǒng)一性的特點(diǎn)，達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的目的。對(duì)于電信網(wǎng)而言，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，ATM作為多業(yè)務(wù)平臺(tái)是比較理想的。即使在將來，在網(wǎng)絡(luò)邊緣地帶，ATM作為業(yè)務(wù)匯集點(diǎn)仍然是不可缺少的。(二)IP over SDHIP與SDH的結(jié)合試圖將IP分組通過PPP協(xié)議或SDL 協(xié)議直接映射到SDH幀，從而省掉中間的ATM層，保留因特網(wǎng)無連接特征，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，提高傳輸效率，降低運(yùn)營(yíng)成本，易于兼容不同技術(shù)體制和實(shí)現(xiàn)網(wǎng)間互聯(lián)，在以IP業(yè)務(wù)為主的骨干網(wǎng)上疏導(dǎo)高速率數(shù)據(jù)流。(三)IP over Optical從理論角度分析，IP到傳輸鏈路層之間增加ATM、 SDH純屬多余。因此IP over Optical是一種理想的體系結(jié)構(gòu)：層次少，避免了功能重疊；設(shè)備和網(wǎng)管復(fù)雜度低；額外開銷小，傳輸效率高；組網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)配置簡(jiǎn)單；可直接利用DWDM 技術(shù)。寬帶交換網(wǎng)
當(dāng)傳輸技術(shù)逐漸向?qū)拵н~進(jìn)的時(shí)候，使各種不同業(yè)務(wù)充分地利用傳輸資源的交換設(shè)備也有了與之相適應(yīng)的發(fā)展，以IP和ATM為代表的分組轉(zhuǎn)發(fā)和交換技術(shù)是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的熱點(diǎn)。IP的靈活特性和ATM的快速交換能力互有千秋，必將在將來的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，起到關(guān)鍵的作用。（一）ATM異步傳輸模式——ATM就是目前解決寬帶綜合業(yè)務(wù)交換的一種方案。為適應(yīng)多媒體通信的要求，用戶必須支持不同的網(wǎng)絡(luò)：數(shù)據(jù)網(wǎng)、語音網(wǎng)以及視頻網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也必須適應(yīng)不同的應(yīng)用，以太網(wǎng)、令牌環(huán)和FDDI用于局域網(wǎng)，PPP、SLIP 以及Modem用于廣域網(wǎng)。如此復(fù)雜的要求，是以前的交換水平所不能達(dá)到的。ATM技術(shù)的出現(xiàn)將這些問題迎刃而解，它能夠提供一個(gè)公共的、統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)交換框架，支持用戶對(duì)數(shù)據(jù)、語音和視頻的綜合需求。在ATM技術(shù)中傳送信息的基本載體是ATM信元，ATM 信元與分組交換中的分組十分類似，但是它又有自己的特點(diǎn)。它使用定長(zhǎng)的53字節(jié)的信元長(zhǎng)度，整個(gè)信元字節(jié)中包括5個(gè)字節(jié)的信頭和48個(gè)字節(jié)的信息域，信頭用來承載信元的控制信息；其后的信息域一般是承載用戶信息。在信頭信息中VPI表示虛擬路徑標(biāo)識(shí)符，VCI 表示虛擬通道標(biāo)識(shí)符，這兩部分合起來構(gòu)成信元的路由信息。ATM交換機(jī)就是根據(jù)這兩個(gè)信息段選擇路由線路。以ATM技術(shù)為主的寬帶交換網(wǎng)是面向連接的。當(dāng)發(fā)送端想要和接收端通信并通過網(wǎng)絡(luò)交換信息數(shù)據(jù)時(shí)，將建立一條虛擬電路。之后，將需要傳送的信息分割成ATM信元，通過建立的路徑傳送到接收端。當(dāng)信息全部傳送完畢后，該虛電路將取消。ATM寬帶交換網(wǎng)的目標(biāo)，也是其最大的特點(diǎn)，就是對(duì)任何業(yè)務(wù)形式的數(shù)據(jù)傳輸都能達(dá)到最佳的資源利用率。這樣就能使寬帶傳輸網(wǎng)高速傳輸多媒體信息，并毫不停滯地通過交換網(wǎng)絡(luò)迅速、靈活地選擇正確的目的方向繼續(xù)傳送。（二）路由交換機(jī)
路由交換機(jī)結(jié)合二層交換的性能和傳統(tǒng)基于軟件路由的功能，采用硬件專用電路(ASIC)進(jìn)行路由識(shí)別、計(jì)算和轉(zhuǎn)發(fā)，由于其實(shí)現(xiàn)了無阻塞交換，速度很快，能夠處理線路上滿負(fù)荷信息，又被稱為線速路由交換機(jī)。由于它是基于第三層IP的路由交換，也被稱為第三層路由交換機(jī)。目前吉比特路由器可達(dá)線性速率，同時(shí)，更高速率的太比特路由器也已問世，足以與ATM交換抗衡。隨著信息社會(huì)的到來，人類對(duì)多媒體通信的需求日益迫切。雖然窄帶電信網(wǎng)在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)還具有生命力，但我們更應(yīng)當(dāng)看到，寬帶化的趨勢(shì)正向我們走來，必須給予足夠的重視，在網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、建設(shè)上早做準(zhǔn)備，爭(zhēng)取早日建成一個(gè)易于使用的、安全的、多功能的、信息含量豐富的、信息形式多元的、開放的寬帶電信網(wǎng)，為構(gòu)造信息高速公路奠定基礎(chǔ)

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