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宽带技术以FTTH为先锋多头并进

2007-01-11 09:10
科技潮人
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编者按:随着视频等各种宽带应用的迅猛发展,宽带接入技术也相应获得突破与飞跃。当前,宽带技术正呈现出多样化和综合化的特征,以FTTH为先锋的各种宽带接入技术风头正劲。无源光网络、电信级以太网、DSL、无线接入技术以及家庭网关等主要宽带接入技术,在各自的细分市场得到了广泛应用。在新的一年里,宽带接入技术必将随着宽带应用的进一步普及而得到更大的发展。

无源光网络:让宽带跨越式升级

跟随市场前行的脚步,国内电信运营商正积极地向信息服务提供商转型。然而转型不仅仅是策略上运营模式上的变化,也需要有相应的技术作为支撑才可更快更好地进行。作为接入技术的“终极解决方案”,光线入户(FTTH)是必然的发展方向。其中的关键技术就是无源光网络(PON)。新的一年中,在标准化方面取得突破性进展的PON,无疑能够在宽带接入层面推动电信运营商更快地实现转型。

最近,GPON技术得到了国际电信联盟的批准。GPON的带宽下载速度将达到2.4Gb/s,上传速率将达到1.2Gb/s。此前的技术,叫宽带无源光纤网络BPON,下载速率为622Mb/s,上传速率为155Mb/s。许多电信公司正在进行历史上最大规模的网络更新,以便为提供包括语音、视频和高速数据在内的三网合一的服务做准备,这一技术日益成为业界关注的焦点。电信运营商开始向综合信息服务提供商转型,GPON技术可提供更好的网络支撑。

随着互联网的持续快速发展,各类增值业务不断涌现,如视频会议、实时游戏、IPTV等应用,使得人们对网络接入带宽提出了更高的要求。而这些新业务,尤其是以IPTV为代表的网络视频业务对于带宽的需求远远超过传统的Web浏览、E-Mail等业务。

虽然其上一代技术(BPON、EPON)可以满足当前网络的需求,但是基于IP协议的互动电视和高清晰度电视,以及中国电信向综合信息服务转型后对网络的更高要求,能够把网络的带宽提高到下行传输每秒钟2.4GB,上行传输每秒钟1.2GB的GPON则可以更好地实现这些业务。

与EPON相比,GPON支持多种速率等级,可支持上下行不对称速率,上行不一定要支持1Gbit/s以上速率,因此与E-PON只能支持对称1Gbit单一速率相比,GPON的光器件选择余地更大,从而可降低成本。

其次,EPON只支持ClassA和B的ODN等级,而GPON可支持ClassA、B和C,因此GPON可支持高达128的分路比和长达20km的传输距离。

GPON无论是在传输汇聚层还是在业务适配层的效率都是最高的。因此其总效率最高,等效系统成本最低。例如,假设TDM业务占10%,数据业务占90%,则GPON的总效率为94%,而APON和EPON分别为72%和49%。GPON不仅可以提供10Mbit/s、100Mbit/s、1Gbit/s的业务,而且可以提供VLAN业务和语音业务,事实上可以适应任何现有业务和未来新业务的适配要求。

GPON促进IPTV发展,带动电信业转型。兴起中的IPTV是一种个人视频业务,它集互联网、多媒体、通信等多种技术于一体,是向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的崭新技术,是向综合信息服务转型的切入点。但目前的宽带主流技术ADSL的实际表现水平不能很好地将这一业务带到终端用户面前,因为IPTV对于网络质量的需求非常高。

IPTV在网上传输的主要内容是流媒体,相当一部分带宽在2M以上,有的甚至高达6M,这对接入带宽提出了更高的要求。在目前部分开通的IPTV试点中,大部分运营商采用MPEG4技术,是通过在小于800k的传输带宽的计算机和IPTV机顶盒上实现的,较高的压缩率是以牺牲清晰度作为代价的,因此其画面质量大多不能令用户十分满意。而GPON这种能够提供高带宽的接入方式则可以轻松解决以上问题,并能够实现对称的双向传输,这是其他接入方式所无法相比的。

IPTV作为向综合信息服务转型的切入点,其进展的好坏直接影响电信能否成功转型,而它的发展还需整个产业链的共同合作,技术是很重要的一部分。中国电信集团公司总工程师韦乐平预测,“我国的发展趋势将可能跨越APON、BPON和EPON阶段,从宽带点到点以太网光纤系统和GEPON开始,可能直接过渡到GPON阶段”。但是国内GPON发展还需解决好四个方面的问题,运营商也应充分利用全新技术加速电信业转型。首先,光纤到户是实现三网融合可行的媒介,而GPON是目前实现FTTH的最佳技术之一。因此国家应对FTTH进行政策上的鼓励和支持,促进“三网合一”,进而带动GPON的应用。

其次,决定设备价格的主要因素芯片,目前则还是主要依靠国外生产提供,因此在自主研发的基础上,还要在芯片等关键技术上与国外厂商进行交流、合作,最重要的是,最大限度地降低产品的成本。

最后,在运营方面,目前我国在PON技术层面上与国外的差距不是很大,如何将市场尽快启动并建立一套完善的商业模式成为运营商以及设备厂商必须解决的难题。

因此,无论是运营商还是设备商都应该更多地关注这一技术。电信转型不仅仅是观念政策上的转变,纵观增值业务的发展趋势,目前的网络接入技术势必不能适应未来中国电信作为综合信息服务提供商的需要,这需要关注更好更高端的技术应用。( 徐勇 )

电信级以太网:推进IP网络流畅对接

在2006年香港世界电信展期间,城域以太网论坛(MEF)宣布其第100位成员ARRIS加入论坛。在此之前,MEF的加盟签约掀起了一股浪潮,成员数在过去6个月中上升了50%。种种迹象表明,电信级以太网在未来5年会有飞跃成长。

“以太网是IP的一种自然表达语言。”西门子副总裁Hans一语道出了这一技术的核心优势。但是,传统的以太网缺少很多电信级特性,如服务质量(QoS)、运营、管理与维护等,因此,将“电信级”与以太网结合起来,不仅让以太网的扩展获得更大的空间,更让电信运营商在接入网方面获得新的思路,实现IP网络全程流畅对接。在新的一年中,众多运营商和制造商开始对电信级以太网给予更多的关注。

以太网要想真正获得电信级的性能,服务质量、可靠性、网络安全以及网络管理成为最关键的问题。

——在服务质量方面。早期的以太网在局域网内主要承载数据业务,因此不需要差异化的服务质量保证。但是电信网络要求承载综合业务,传统以太网这种不区分流量类型的“尽力而为”机制难以保证语音和视频等实时业务的质量。实现QoS有IntServ(集成业务体系结构)和DiffServ(区分业务体系结构),以太网通常使用后者。目前,随着流分类、映射、拥塞控制、队列调度等一系列服务质量保证技术的引入,使得以太网的QoS能力得到根本性提升。

——在可靠性方面。传统的以太网使用链路聚合和生成树协议进行保护,链路聚合耗费大量的线路和端口资源,在链路出现故障时恢复时间都在秒级,远远不能满足电信级网络的要求。采用MPLS、RPR等技术,以太网可以同时具备快速修复故障能力。例如,RPR的空间重用技术、公平机制增强了传统以太网的功能,甚至可以组成环网拓扑,利用千兆或万兆以太网接口互连,组成高容量的环网链路,通过环路检测等技术实现保护倒换。

——在网络安全方面。传统以太网的安全问题已经通过VLAN技术划分虚拟网段得到解决。但随着互联网的发展,近年来网络经常遭受蠕虫等网络病毒以及黑客的攻击,全网瘫痪的案例时有发生,合法用户的有效带宽、用户的信息安全难以得到保证。因此在引入电信级网络时,必须考虑如何保证网络的安全性问题。比较常见的以太网安全解决方案是通过ACL(访问控制列表)或者过滤数据库来过滤非法数据。

——在网络管理方面。目前的电信级以太网已经能够提供完善强大的网管功能,并能提供端到端的统一网管能力、集群管理能力、堆叠管理以及可视化图形管理能力。除了常规的配置、监控、用户数据采样分析等,完善的网络管理还能自动发现网络故障,并能及时恢复,能够自动发现新加入的业务节点,能够配置端到端的业务;网管还能够测量端到端的性能,实时掌控网络的运行情况。

当然,今天业界所提供的QoS、可靠性等方面的技术并不能完全解决以太网所有的问题,仍然存在一些问题需要解决,这依然要依靠业界的共同努力去实现。可喜的是,近来全球众多运营商已经开始大规模引入电信级以太网技术。例如,北京西门子通信网络股份有限公司(SCNB)电信级以太网解决方案已经在中国电信的重庆、湖北、江苏等多个省市公司开始了现网试运行。该方案是二层城域网解决方案,整合了环保护、虚拟局域网交换与操作、增强QoS保护能力等业界先进技术。印度尼西亚运营商PTIndosat则选择了上海贝尔阿尔卡特的解决方案,首次在该国推出电信级以太网业务,其中包括VPLS(以太网虚拟专网业务)在内的精品以太网业务。我们可以乐观地预计,电信级以太网未来几年内将会获得飞速发展,在电信网的宽带化中扮演重要角色。 ( 王兵 )

DSL:在升级与演进中不断前进

以ADSL技术为代表的xDSL技术最近几年走上了发展的“快车道”。在快速发展的同时,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技术在业务开展、运维等方面都暴露出了一些难以克服的弱点。比如,第一代ADSL技术所支持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支持一些高带宽业务的开展,如流媒体业务等。

针对上述情况,ITU-T早在两三年前就通过了ADSL2(G.992.3)和ADSL2+(G.992.5)两个新一代ADSL技术标准,促使全球的运营商更好地开展ADSL业务、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,提高了数据传输速率,特别是ADSL2+将频谱范围从1.104MHz扩展到2.208MHz,使下行速率大大提高(最高可达25Mbps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,能很好地支持双端测试功能,支持部分单端测试功能;增强了速率适配能力,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;支持多线对速率捆绑,可以实现更高的数据速率。值得注意的是,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的,新一代ADSL技术将以ADSL2+技术的形式得到推广和应用。

VDSL技术一直是一个有争议的技术,其标准走向以及它与蓬勃发展的ADSL技术之间的关系,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两种调制方式作任何界定,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。

虽然一方面随着ADSL2+技术的发展,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开了风险。需要指出的是,在长距情况下(大于1.5km),由于高频衰减十分严重,VDSL2传输性能与ADSL2+相当,但由于VDSL2芯片需要处理比AD-SL2+芯片高得多的频谱,其成本高于AD-SL2+,在长距应用环境下VDSL2技术没有优势。总之,ADSL2+将用于长距接入,VDSL2主要用于短距高速接入,两种技术将互为补充,在未来几年内仍是主流的宽带接入技术。 ( 姚传富 )

无线宽带:拓展接入网的自由空间

今天,接入网络正在朝着宽带化和综合化的方向发展。与此同时,伴随着以WiMAX和UWB为代表、有着不同传输距离的宽带无线接入技术的兴起,无线已经成为接入领域的重要组成部分。

WiMAX在商用部署方面取得的进展,使其成为推动宽带接入无线化的重要力量。集合Wi-Fi热点,延伸或替代电缆和DSL来解决接入的“最后一公里”问题,是WiMAX技术的魅力所在。2006年,全球数家运营商先后宣布部署固定WiMAX,从而加速了其商用步伐。例如,继固定WiMAX在国际市场上大规模商用之后,移动WiMAX也迈进了一个新的发展阶段。墨西哥韦拉克鲁斯和阿瓜斯卡连特斯通过采用某设备制造商的移动WiMAX802.16e无线宽带解决方案,推出了WiMAX商用服务;美国Sprint也成为首家宣布“将采用WiMAX技术构建4G网络”的主流移动运营商;英国伦敦北部的小城米而顿吉尼斯也将成为英国第一个部署WiMAX网络的城市;韩国KT更是开通了全球第一个投入商用的移动WiMAX网络,推出了名为“WiBro”的移动WiMAX商用服务……

提供无线宽带接入,延伸现有固定宽带接入方式,进而实现宽带接入的“无缝移动”,是WiMAX最为吸引人和最为重要的应用。据Gartner的分析报告预测,从长期来看,WiMAX的无线宽带接入应用将成为主要关注点,该项应用到2009年将占据WiMAX设备销售收入的一半。值得注意的是,移动WiMAX更将在满足人们对“无缝移动”的需求中大显身手。WiMAX论坛亚太区总监胡铁君指出,移动WiMAX应用在便携式DSL设备上,就可实现宽带无线的无缝移动,不仅为用户提供新的宽带体验,也为电信运营商提供了新的机会。对于固定网络运营商而言,移动WiMAX技术能够为原有用户提供移动宽带接入服务,满足他们对于“无缝移动”的需求。

在运营商、设备制造商乃至相关政府的推动下,WiMAX以及相关产业的未来发展不可小觑。据市场研究公司RNCOS最新发表的研究报告称,尽管目前WiMAX技术虽然存在一些不确定性,但WiMAX芯片组市场将强劲增长,到2009年销售收入将达到4.89亿美元,年复合增长率将为209%。在国家层面,韩国明确表示将构建覆盖全国的WiMAX网络,目前已经实现了对首尔的全覆盖。

在宽带网络的边缘,是各种不同类型的终端。如何实现在任何地点和任何事物的宽带无缝接入?UWB(超宽带)接入技术凭借着其独特的魅力,成为短距离宽带接入无线化的重要驱动力。首先,传输速率高、带宽大是UWB的最突出特征。FCC的最初报告和工业界将UWB设备定义为传输时带宽至少为500MHz,现在的UWB使用的带宽通常在1GHz以上。其次,发射功率小、消耗电能少、抗干扰能力强的特点,极大地拓展了UWB的应用空间。与此同时,通过采用UWB技术,可以实现在小区域内运行大量的设备,可大大提升频谱利用率和容量。这些优点,均使得UWB技术成为构建数字家庭网络、实现各种设备之间通信的较佳选择。在短距离宽带无线接入领域,UWB技术必将发挥日益重要的作用,最终助力构建一个“无处不在、无所不能”的宽带网络。(姚春鸽)

家庭网关:实现多业务入户的纽带

我国的互联网用户去年就突破了一亿大关,其中宽带接入用户经过几年的迅速发展也达到了数千万户。在此基础上,互联网业务得到了飞速发展,同时,许多网络与业务都围绕IP技术在进行融合,IP网络作为多业务的基础网络平台已成为网络发展的趋势。但是,在现实生活中,我们似乎并没有真正顺畅地享受到这些融合的业务,甚至在单独使用某些业务,如视频业务还不能保证连续稳定的一般要求。现实情况限制了普通家庭用户对业务多样性的选择,也影响了整个市场的发展。究其原因,除了终端性能、带宽等因素外,我们还发现在家庭网络的内部,缺少一个能够整合多业务,并对这些业务进行管理、控制甚至是进行安全保障的环节。为了弥补不足,发展家庭用户这个具有相当增长空间的市场,运营商和制造商等各方力量都将目光锁定到了家庭网关上。

在为用户提供综合业务的家庭网络中,家庭网关作为内部局域网与外部电信网络的连接点,具有举足轻重的地位,是宽带业务与家庭之间的纽带。家庭网关将外部的业务与管理请求转发到家庭网络内部,也为家庭网络内部设备提供到业务系统的连接,为家庭用户提供各种宽带业务,包括一些融合化的宽带业务。

随着家庭里各种终端设备的出现,以及基于他们的业务和融合应用的不断出现,使得我们的生活更加丰富多彩。在打造数字家庭网络,管理这些终端设备的时候,家庭网关成为核心。由于设备的多样性,家庭网关现在不仅仅是一个简单的ADSLModem,还是一个具备多接口、多业务感知和承载、可管理的设备,它在不断发展中也呈现出一些新的特点。

第一,家庭网关突破了调制解调器的概念,连接的终端设备在不断增加。我们的终端设备包括了传统的PC、电话、一些家用电器、摄像头等,他们共同的特点是具有丰富的接口类型,而且对承载的业务要求不同,有高速的、有低速的、有无线的、有有线的,因此要实现对他们的管理,对家庭网关接口类型的要求就越来越高。同时,终端设备的物理位置又遍布整个家庭范围,室内布线情况和障碍物分布等,都可能对实际的组网造成极大影响。这就要求家庭网关在下行方向必须提供丰富的接口,以方便连接不同的智能家庭终端。此外,随着宽带技术的不断发展和带宽需求的增加,运营商的接入网络也在发展,家庭网关还必须提供丰富的上行接口,以跟进宽带网络的变化。

第二,家庭网关对多业务并发的处理能力越来越强。借助丰富的终端,人们在数字家庭里能够享受不同的业务,而且有时候可能是一人使用多个业务,或者家里不同成员使用不同业务,因此对于家庭网关来说,要想有效管理、支持家庭网络,其多业务并发处理能力就显得至关重要。家庭网关作为业务转发的核心,必须保证同一时刻、同一网络内,不同类型的业务能够流畅运转。这些应用都对网关的业务感知、业务分层,QoS能力提出了不同的要求,需要在复杂的组网模式下区分不同的业务流,并按照不同的优先级进行合适的调度。

最后,随着网络不断延伸,除常规的支持业务的能力外,作为沟通内外的中心环节的家庭网关还承担了保护家庭网络安全的重大责任,它必须具备防止有害信息攻击家庭内部网络的能力,还必须支持远程管理、检测等能力。

目前,网络正不断走向融合,运营商提供的服务与家庭网关提供的功能相结合,将能够使家庭网络更加高效和安全,因此家庭网关对宽带网络延伸和宽带增值服务扩展的作用越来越大,为电信运营商提供了新的机遇。据预测,到2008年,全球家庭网络数量将接近1亿,我们可以预见家庭网关的发展即将进入一个快速前进的历史时期。 ( 钟江凌 )

来源:中国信息产业网

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