寬帶光纖接入網(wǎng)的發(fā)展與展望

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摘要：寬帶接入網(wǎng)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力 長(zhǎng)期以來(lái)，接入網(wǎng)一直是電信網(wǎng)領(lǐng)域中耗資最大、技術(shù)變化最慢、成本最敏感、法規(guī)影響最大和運(yùn)行環(huán)境最惡劣的老大難領(lǐng)域。當(dāng)核心網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)頻繁地更換和應(yīng)用各種現(xiàn)代新技術(shù)時(shí)，接入網(wǎng)領(lǐng)域     寬帶接入網(wǎng)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力

    長(zhǎng)期以來(lái)，接入網(wǎng)一直是電信網(wǎng)領(lǐng)域中耗資最大、技術(shù)變化最慢、成本最敏感、法規(guī)影響最大和運(yùn)行環(huán)境最惡劣的老大難領(lǐng)域。當(dāng)核心網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)頻繁地更換和應(yīng)用各種現(xiàn)代新技術(shù)時(shí)，接入網(wǎng)領(lǐng)域仍然基本維持著原始的模擬技術(shù)和窄帶接入技術(shù)為主的局面。顯然，接入網(wǎng)正日益成為全網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。

    隨著核心網(wǎng)迅速向太比特網(wǎng)演進(jìn)和用戶駐地網(wǎng)迅速向吉比特網(wǎng)演進(jìn)，中間的接入網(wǎng)正經(jīng)歷有史以來(lái)最劇烈的變化，即向?qū)拵ЩD(zhuǎn)型，主要的驅(qū)動(dòng)力有六個(gè)方面：

    *新業(yè)務(wù)、新收入和新商務(wù)模式的需要；

    *技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新的驅(qū)動(dòng)；

    *有線電視或其他新興電信公司的競(jìng)爭(zhēng)壓力；

    *實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)端到端寬帶連接的需要；

    *政府的管制和政策的影響；

    *寬帶對(duì)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的巨大拉動(dòng)作用。

    首先， 由于IP和移動(dòng)業(yè)務(wù)的分流，傳統(tǒng)電信運(yùn)營(yíng)商固定網(wǎng)中與話音有關(guān)的一切，包括用戶數(shù)、通話時(shí)長(zhǎng)和業(yè)務(wù)收入都在走下坡路。美國(guó)2000年后電話主線持續(xù)下降，每年減少250萬(wàn)，2003年則比2002年減少了470萬(wàn)線。日本NTT幾年內(nèi)用戶線減少了1 000萬(wàn)線。西歐前十位運(yùn)營(yíng)商的固網(wǎng)有90％出現(xiàn)了收入負(fù)增長(zhǎng)局面。顯然，作為新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)，寬帶接入及其應(yīng)用已經(jīng)成為維系固網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展的出路和未來(lái)。

    第二，近幾年來(lái)，由于微電子、光電子、軟件技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)方面所帶來(lái)的巨大進(jìn)步使各種寬帶接入技術(shù)的實(shí)現(xiàn)成為可能，而且其成本持續(xù)不斷地下降，在客觀上為寬帶接入的發(fā)展準(zhǔn)備了物理?xiàng)l件。

    第三，由于電信市場(chǎng)的全面開放，電信公司已經(jīng)或即將面臨有線電視公司或新興電信公司在寬帶數(shù)據(jù)和電話業(yè)務(wù)方面的激烈競(jìng)爭(zhēng)。為了保留已有用戶，爭(zhēng)取新用戶，電信公司不得不開始大規(guī)模敷設(shè)寬帶接入網(wǎng)。

    第四，目前核心網(wǎng)正在迅速向太比特網(wǎng)演進(jìn)，實(shí)用化波分復(fù)用系統(tǒng)的容量已達(dá)1 600Gbit/s。另一方面，用戶側(cè)終端的速率也在突飛猛進(jìn)，低成本千兆比以太網(wǎng)將局域網(wǎng)的速率提高了一個(gè)量級(jí)，10Gbit/s以太網(wǎng)也已經(jīng)普遍應(yīng)用。這種用戶接入的寬帶化和IP化趨勢(shì)也反映在普通居民用戶群中，從電子郵件到Web瀏覽乃至視頻業(yè)務(wù)，帶寬要求正以幾倍、幾十倍的速度增長(zhǎng)。然而，面對(duì)核心網(wǎng)和用戶側(cè)帶寬的快速增長(zhǎng)，接入網(wǎng)已經(jīng)成為全網(wǎng)實(shí)現(xiàn)端到端寬帶連接的最后瓶頸，接入網(wǎng)的寬帶化和IP化將成為本世紀(jì)初接入網(wǎng)發(fā)展的主要大趨勢(shì)。

    第五，政府的管制和政策也會(huì)在相當(dāng)程度上影響寬帶接入的發(fā)展，諸如消除法律障礙、放松管制、制定產(chǎn)業(yè)鼓勵(lì)和稅收鼓勵(lì)政策、加速折舊政策等。例如，韓國(guó)將發(fā)展寬帶接入作為國(guó)策，大力倡導(dǎo)并給予各種政策傾斜，花了三年時(shí)間，就成為世界上寬帶接入發(fā)展最快的國(guó)家。

    第六，寬帶接入網(wǎng)本身及其巨大的業(yè)務(wù)應(yīng)用潛力對(duì)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有巨大的拉動(dòng)作用，有可能創(chuàng)造出萬(wàn)億美元的世界性新市場(chǎng)。

    寬帶接入網(wǎng)發(fā)展的狀況和應(yīng)用

    進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，全球?qū)拵Ы尤刖W(wǎng)進(jìn)入了大發(fā)展階段，其中亞太地區(qū)，特別是韓國(guó)和日本是發(fā)展最迅猛的國(guó)家，這與其政府的大力推動(dòng)政策密不可分。韓國(guó)經(jīng)過(guò)了三年的大發(fā)展，寬帶用戶總數(shù)突破1 000萬(wàn)，寬帶普及率達(dá)世界第一，占據(jù)家庭的70％，互聯(lián)網(wǎng)的90％，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)40億美元。日本政府也通過(guò)各種措施（包括eJapan，uJapan等一系列國(guó)家項(xiàng)目）大力推進(jìn)寬帶發(fā)展，目前寬帶用戶總數(shù)為1 500萬(wàn)，其中FTTH達(dá)120萬(wàn)，計(jì)劃2005年將寬帶用戶總數(shù)提高到3 000萬(wàn)，其中FTTH達(dá)到1 000萬(wàn)。美國(guó)的寬帶接入是以電纜電視和ADSL為主發(fā)展的，近來(lái)光纖到駐地（FTTP）也引起不少地方政府的興趣，成為近期FTTP的主要驅(qū)動(dòng)力。傳統(tǒng)電信公司中的Verizon態(tài)度最積極，計(jì)劃在今年敷設(shè)100萬(wàn)戶。

    我國(guó)寬帶接入網(wǎng)在近兩年發(fā)展也十分迅速，據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，到2003年底我國(guó)寬帶上網(wǎng)用戶達(dá)1 740萬(wàn)，寬帶注冊(cè)用戶達(dá)1 010萬(wàn)。2001年到2003年， 我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)寬帶用戶從200萬(wàn)增加到1 740萬(wàn)，年均增長(zhǎng)率385%。寬帶用戶增長(zhǎng)率是上網(wǎng)用戶增長(zhǎng)率的5.7倍， 說(shuō)明我國(guó)寬帶用戶增長(zhǎng)進(jìn)入高速發(fā)展期。

    在寬帶應(yīng)用方面，按照美國(guó)麥肯錫公司的最新分析，初期的寬帶應(yīng)用主要是高速上網(wǎng)，可以使上網(wǎng)的時(shí)間增加約30%。此后，隨著業(yè)務(wù)的大規(guī)模拓展，開發(fā)新業(yè)務(wù)成為繼續(xù)發(fā)展的動(dòng)力。美國(guó)RHK在2004年一季度的調(diào)查結(jié)果顯示，2003年美國(guó)前五名的寬帶消費(fèi)是網(wǎng)上賭博、成人節(jié)目、游戲、音樂(lè)下載和點(diǎn)播電視，具有明顯的向消費(fèi)類傾斜的趨勢(shì)。韓國(guó)寬帶發(fā)展的成功主要有兩大因素，因素之一為政府的大力支持，包括政策推進(jìn)，政府資金的支持。韓國(guó)政府撥出15億美元資助運(yùn)營(yíng)商建網(wǎng)，10億美元低息貸款鼓勵(lì)建網(wǎng)，開發(fā)200美元的低價(jià)電腦扶貧以及開放健康的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境。成功因素之二是豐富的在線應(yīng)用和內(nèi)容，教育與游戲結(jié)合形成的應(yīng)用突破，使網(wǎng)民上網(wǎng)時(shí)間從每月17小時(shí)提高到44小時(shí)。

    需要指出，討論應(yīng)用驅(qū)動(dòng)需要注意一個(gè)基本認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)，即不能寄希望于人為地事先研究開發(fā)出一兩項(xiàng)所謂“殺手锏應(yīng)用”，再推廣應(yīng)用。事實(shí)上，從電信發(fā)展歷史看，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)達(dá)到一定規(guī)模，各種應(yīng)用會(huì)自然產(chǎn)生，這也是邁特卡夫定律的威力所在。歷史上沒(méi)有一種技術(shù)生來(lái)就帶著一大堆應(yīng)用，無(wú)論是移動(dòng)通信還是互聯(lián)網(wǎng)，其短信、瀏覽、網(wǎng)上聊天等關(guān)鍵應(yīng)用都是在用戶規(guī)模發(fā)展到一定程度后自然產(chǎn)生的，而不是事先刻意設(shè)計(jì)策劃出來(lái)的。

    寬帶光纖接入網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)

    寬帶接入網(wǎng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段有多種，包括銅線上的DSL和以太網(wǎng)技術(shù)，同軸電纜上的HFC技術(shù)，光纖上的各種有源、無(wú)源技術(shù)和無(wú)線上的寬帶接入技術(shù)等。當(dāng)前各種寬帶接入技術(shù)都在發(fā)展和應(yīng)用，就世界范圍看，電信公司是以ADSL為主發(fā)展的。根據(jù)ATM論壇統(tǒng)計(jì)，2004年一季度全球已有7 340多萬(wàn)ADSL寬帶用戶，其他寬帶接入技術(shù)的數(shù)量都不是很大。

    然而，目前的ADSL技術(shù)是建立在銅線基礎(chǔ)上的寬帶接入技術(shù)，銅是世界性戰(zhàn)略資源，隨著國(guó)際銅纜價(jià)格持續(xù)攀升，以銅纜為基礎(chǔ)的xDSL線路成本越來(lái)越高。其次，作為有源設(shè)備，電磁干擾難以避免，維護(hù)成本越來(lái)越高。最后，隨著全網(wǎng)的光纖化進(jìn)程繼續(xù)向用戶側(cè)延伸，端到端寬帶連接的限制越來(lái)越集中在接入段。目前ADSL的上行1Mbit/s和下行8Mbit/s的連接速率無(wú)法滿足高端用戶的長(zhǎng)遠(yuǎn)需求。盡管ADSL2和ADSL2+技術(shù)有望緩解這一壓力，但其速率和傳輸距離的繼續(xù)大幅度提高是受限的，不能指望有本質(zhì)性突破。顯然，隨著光纖在長(zhǎng)途網(wǎng)、城域網(wǎng)乃至接入網(wǎng)主干段的大量應(yīng)用，邏輯的發(fā)展趨勢(shì)將是繼續(xù)向接入網(wǎng)的配線段和引入線部分延伸，關(guān)鍵是推進(jìn)速度有多快，這將取決于多種因素，包括市場(chǎng)的需求、競(jìng)爭(zhēng)的需要、應(yīng)用的刺激、技術(shù)的進(jìn)步，成本的下降和配套運(yùn)維系統(tǒng)的開發(fā)，等等。我國(guó)2008年舉辦奧運(yùn)會(huì)和2010年舉辦世界博覽會(huì)這兩大事件將在一定程度上推進(jìn)寬帶光纖接入網(wǎng)的發(fā)展。下面主要從技術(shù)的角度來(lái)分析幾種主要的寬帶光纖接入技術(shù)的特征、面臨的問(wèn)題和發(fā)展趨勢(shì)。

    點(diǎn)到點(diǎn)有源光纖接入網(wǎng)

    1．寬帶數(shù)字環(huán)路載波系統(tǒng)

    光纖接入網(wǎng)可以粗分為有源和無(wú)源兩類。所謂有源光接入網(wǎng)以前主要指第二代數(shù)字環(huán)路載波系統(tǒng)DLC，即綜合的數(shù)字環(huán)路載波系統(tǒng)（IDLC）。隨著寬帶的發(fā)展，DLC也在進(jìn)一步改進(jìn)以支持DSL等寬帶接入業(yè)務(wù)，構(gòu)筑統(tǒng)一的寬窄帶綜合接入平臺(tái)，支持向FTTC/FTTH的演進(jìn)，國(guó)際上（例如Heavy Reading）將其看作第三代數(shù)字環(huán)路載波系統(tǒng)或?qū)拵?shù)字環(huán)路載波系統(tǒng)（B-DLC）。其中又分為兩種，一種是原有IDLC基礎(chǔ)上加寬帶背板總線，支持獨(dú)立DSL接入。另一種是新設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，所有用戶接口都是POTS加DSL，而成本幾乎沒(méi)有明顯變化，設(shè)備往往還集成了VoIP媒體網(wǎng)關(guān)，具有H248控制協(xié)議和信令，可以由軟交換直接控制，適合網(wǎng)絡(luò)從傳統(tǒng)電話網(wǎng)端局向軟交換統(tǒng)一控制的寬帶網(wǎng)的過(guò)渡期應(yīng)用。

    傳統(tǒng)DLC的缺陷是由于低用戶密度區(qū)DSLAM的敷設(shè)缺位或DSL的傳輸距離和速率限制，只能支持大約50％的用戶。而B-DLC可以增加DSL的可用性，允許在所有有業(yè)務(wù)需求的地區(qū)按需提供DSL業(yè)務(wù)。B-DLC也是推動(dòng)接入網(wǎng)靈活點(diǎn)（交接箱處）融合的理想平臺(tái)，可以按需以用戶線為基礎(chǔ)逐步實(shí)現(xiàn)向軟交換的平滑過(guò)渡。這種技術(shù)在較低DSL密度下是比較經(jīng)濟(jì)的解決方案，轉(zhuǎn)折點(diǎn)大約為25％左右。對(duì)于大規(guī)模高密度DSL敷設(shè)，則DSLAM是更理想的解決方案。

    然而，這種技術(shù)作為有源設(shè)備仍然無(wú)法完全擺脫電磁干擾和雷電影響，以及有源設(shè)備固有的維護(hù)問(wèn)題，盡管在中近期會(huì)有所發(fā)展，但不是接入網(wǎng)的長(zhǎng)遠(yuǎn)解決方案。