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关键词 宽带接入 ADSL2/2+ 802.16 FTTH
0、概述
总得说来，这几年宽带接入技术领域热点不断，这其中ADSL2/2+、802.16固定无线接入及FTTH(Fiber to the home，光纤到户)是最受业界关注的三大技术。
1、ADSL2/2+技术
ADSL是目前所有DSL中应用最广泛的技术，因此也是一段时期以来ITU标准化工作中最活跃的领域，技术发展很快。
ITU-T关于ADSL的相关建议如下：
ITU-T G.992.1(G.dmt)、G.992.2(G.1ite)是第一代ADSL标准，自1999年6月发布以来，在实际应用过程中对其传输性能、抗线路损伤和射频干扰能力、线路诊断、运行维护等许多方面提出了改进的要求。2002年5月进行的ITU-T会议中通过了新一代ADSL标准，包括ADSL2(G.992.3)和无分离器ADSL2(G.992.4)，在其基础上频谱进一步扩展的ADSL2+(G.992.5)标准已于2003年1月举行的ITU会议上通过。
ADSL2和ADSL2+将是未来ADSL市场的主流技术，目前各厂家对于ADSL2和ADSL2+核心芯片以及系统的开发正在紧锣密鼓地进行。ADSL2与第一代ADSL相比，有如下特点：
首先是增强了传输能力。G.992.1标准规定ADSL下行速率至少6Mb/s，上行速率至少640kb/s；而G.992.3标准对ADSL2的速率支持下行8Mb/s、上行800kb/s速率。通过提高调制效率、减小帧开销、提高编码增益、改进初始化状态机、采用更高级的信号处理算法等措施，ADSL2系统的传输性能，特别是在长距离、有桥接头、受射频干扰(RTI)等情况下的传输性能有了进一步改善。同时，ADSL2增强了在线重配置功能，支持对不同通道的动态速率分配、无缝速率适配；增强了频谱控制功能，支持对不同通道的动态速率分配、无缝速率适配；增强了频谱控制功能，支持单载波模板；增强了功率控制功能，局端和远端支持功率下调；具有可选的短初始化序列，支持快速错误恢复。
其次是拓展了应用范围。ADSL2/2+的传送模式在G.992.1标准规定的ATM(异步传送模式)和STM(同步传送模式)的基础上，增加了PTM(分组传送模式)，能够更高效率地传送日益增长的以太网业务。ADSL2/2+标准中还增加了话音、全数字模式等方面的规范。ADSL2增加了全数字模式，即在没有POTS业务时采用话带传送数据，这样可增加上行带宽256kb/s；定义了更灵活的帧结构以支持四种延迟通道、四个承载信道，支持对误码和时延的配置。
其三是提高了线路诊断能力。ADSL2/2+系统可在初始化过程中及结束后，提供对线路噪声、线路衰减、信噪比等重要参数的测量功能，特别是定义了一种特殊的诊断测试模式，可在线路质量很差而无法激活时进行测量；在业务运行过程中提供对上述重要参数的实时监测能力。
其四是ADSL2/2+系统优化了节能特性。第一代ADSL不论是否有数据传输，功率始终相同。ADSL2/2+支持收发器在数据速率低或无数据传送时进入休眠状态，可大大降低功耗，降低散热要求，能很好地适应“永远在线”的应用方式。
最后是ADSL2系统的互通性得到进一步改善。由于G.992.3标准对相关功能规定更详细、明确，特别是改进了初始化状态机，从而增强了不同厂家芯片的互通性，同时减小了互通时传输性能上受到的影响，另外，由于ADSL2标准先于产品出台，非技术因素对ADSL互通的影响也得到减少。
由于ADSL2使用的频段与ADSL相同，因此传输性能的改进主要表现在长距离、抗线路损伤、抗噪声等方面，最大传输速率与相同条件下的ADSL相比并无明显提高。而ADSL2+由于将使用的频谱作了扩展，传输性能将有明显提高(下行最大传输速率可达25Mb/s)。ADSL2+(G.992.5)标准是在ADSL2(G.992.3)的基础上进一步扩展，主要是将频谱范围从1.1MHz扩展至2.2MHz，相应地，最大子载波数目也由256增加至512。业内比较统一的观点是：ADSL2是一个过渡性方案，能够实现ADSL2全部功能的ADSL2+将主宰市场。当然，目前业界的芯片产品决大多数都能实现ADSL2/2+的双模功能。
需要指出的是，ADSL2/ADSL2+无法后向兼容第一代的ADSL，虽然ADSL的发展趋势将是以ADSL2/2+取代ADSL1，但ADSL2/2+大规模应用的时间应视其技术成熟度、互通性以及成本等因素综合统筹考虑。ADSL1与ADSL2/2+将在一段时期内共存，当前，ADSL2/2+可应用于一些长距离(超过3km)的ADSL1无法开通的用户线上。
从目前来看，ADSL2/2+的芯片已经接近成熟，性能稳定，功能齐全，目前正进入大规模互通测试阶段，这个阶段是ADSL2/2+大规模商用的关键阶段，在IPTV等需要高带宽的业务推动下，ADSL2/2+进入市场的时间有可能提前。
2、802.16无线接入
IEEE 802针对特定市场需求和应用模式提出了一系列不同层次的互补性无线标准，其中已经得到广泛应用的标准包括应用于家庭互连的IEEE 802.15标准和应用于无线局域网的IEEE 802.11标准。为了弥补IEEE在无线城域网(Wireless MAN)标准上的空白，IEEE 802委员会于1999年成立了802.16工作组，专门负责研究开发无线城域网的标准。IEEE802.16的主要工作是开发工作于2～66GHz频带的无线接入系统空中接口物理层(PHY)和媒质接入控制层(MAC)规范，同时还有与空中接口协议相关的一致性测试规范，以及不同无线接入系统之间的共存规范。IEEE 802.16规定的无线系统主要应用于城域网。
根据是否支持移动特性，IEEE 802.16标准可以分为固定宽带无线接入空中接口标准和移动宽带无线接入空中接口标准，其中802.16、802.16a、802.16d属于固定无线接入空中接口标准，而802.16e属于移动宽带无线接入空中标准。这几个标准的研究状态如表1所示。
[table]
空中接口标准 | 频段 | 状态 |
IEEE 802.16 | 固定宽带无线接入(10-66GHz) | 2002.04发布 |
IEEE 802.16a | 固定宽带无线接入(2-11GHz) | 2003.04发布 |
IEEE 802.16c | 固定宽带无线接入系统的兼容性(10-66GHz) | 2002发布 |
IEEE 802.16d | 固定宽带无线接入(2-66GHz)(对802.16/802.16a/802.16c的修订) | 2004年6月在IEEE 802委员会获得通过，将以IEEE |
IEEE 802.16e | 支持固定和移动性的宽带无线接入空中接口标准(固定：＜11GHz；移动：2-6GHz） | 草案，预计2005年上半年完成 |
IEEE 802.16d是固定宽带无线接入的标准，该标准定义了三种物理层实现方式：单载波、OFDM(256-Point)、OFDMA(2048-Point)。由于OFDM、OFDMA具有较高的频谱利用率，在抵抗多径效应、频率选择性衰落或窄带干扰上具有明显的优势，因此OFDM和OFDMA将成为IEEE 802.16中两种典型的物理层应用方式。
IEEE 802.16e是移动宽带无线接入的标准，该标准后向兼容IEEE 802.16d。IEEE 802.16e的物理层实现方式与IEEE 802.16d是基本一致的，主要差别是对OFDMA进行了扩展，可以支持2048-Point、1024-Point、512-Point和128-Point，以适应不同载波带宽的需要。为了支持移动性，802.16e在MAC层引入了很多新的特性。
无线接入技术的发展趋势是通过引入新的技术(0FDM、MIMO等)实现更高容量、更大覆盖并实现一定的移动性，与3G网络共存并互为补充。因此，802.16e技术从一出现便成为了业界的焦点。按照IEEE 802.16e设定的目标，该系统具有以下基本特征：
(1)高速移动 802.16e可以同时支持固定(16d)和移动(16e)无线接入，其移动速率目标为车速移动(通常认为可以达到120km/h)。
(2)宽带接入 系统在不同的载波带宽和调制方式下可以获得不同的接入速率。以10MHz载波带宽为例，若采用OFDM-64QAM调制方式，除去开销，则单载波带宽可以提供约30Mbit/s的有效接入速率，由蜂窝或扇区内的所有用户共享。IEEE 802.16标准并未规定载波带宽，适用的载波带宽范围从1.75MHz到20MHz，其标称的最大带宽70Mbit/s是在特定条件下才能实现的。
(3)城域覆盖范围 802.16e的单基站覆盖范围在几km量级，应用于城域范围。
(4)主要提供数据业务 802.16e系统将接入基于IP协议的核心网，主要面向个人用户提供数据接入业务，也可以提供话音业务。
802.16e是无线接入技术，从技术角度看，随着技术的逐步成熟，可能会经历不同的发展阶段：(1)802.16d基站和终端成熟，802.16d网络部署，802.16d终端从室外逐步发展到室内。(2)802.16e网络开始部署，802.16e便携终端出现，但初期呈“热点”覆盖，无法支持切换移动，但可以支持漫游移动。(3)802.16e网络从点到面，逐步形成规模覆盖，并最终可以支持切换移动。
802.16e支持移动性，因此一个无法回避的问题是与3G之间的关系，表2是从技术角度对3G和802.16e进行了比较。
[table]
| 802.16e | 3G |
面向的终端用户(业务定位) | 固定或具有一定移动性的用户，需要一定移动性的宽带数据服务；用户在一定区域内的移动性和漫游。 | 较高移动速率的用户，需要语音服务以及数据服务；3G增强型面向需要高速下行数据速率的服务；支持全程的移动性和漫游。 |
提供的业务类型 | 以宽带数据业务为主(业务不在802.16e的范围内) | 提供电路型的话音业务、电路型和分组型数据传输的承载；提供可视电话业务(电路型或分组型)、多媒体消息业务、定位业务、短消息业务等；提供IP层的接入。 |
网络结构 | 基于分组的结构。目前网络只包含无线接入网。 | 电路型的结构和分组型的结构并存，并向分组型的网络结构演进。网络包括无线型的核心网和基于分组型的核心网，以及于业务相关的子系统(如定位系统等)。 |
支持终端的移动速率 | 可以支持120km/h的移动速度 | 可以支持高于120km/h的移动速度 |
与现有2G移动通信网的关系 | 不兼容 | 演进关系 |
总而言之，从业务定位方面可以得出的结论是，802.16e和3G系统的定位在特定的范围内存在重叠，这种重叠目前主要体现在“数据带宽需求较高的城市区域内提供一定移动性的无线数据服务”方面。802.16e与3G系统中的无线传输技术相比，在提供宽带无线数据业务方面的技术优势是可以肯定的，在技术方面具有一定的竞争优势。802.16e在相同的移动速率下能够提供的数据速率高于3G系统，以及3G增强型系统(HSDPA和1x EV-DV)目前的目标。但是在相关标准和产品的成熟度和产业化程度等方面，802.16e落后于3G系统。802.16e对3G系统的影响可以分成两个阶段，在802.16e达到商用程度之前，不会对我国的3G系统的发展产生影响，但会得到运营商的关注以及国内设备制造商的研发投入。当802.16e发展顺利，达到商用之后，将会在无线宽带数据服务方面与3G系统形成一定范围内的竞争和互补局面。同时未来802.16e的发展，还要考虑到当时移动运营商的网络情况和发展策略、产业规模和设备成本、政府政策、频谱分配状况等因素，这些因素目前还不明确，但都是今后需要进一步考虑和研究的问题。
3、FTTH及EPON/GPON
FTTH光纤到户这个看似遥远的东西在2004年开始起飞，特别是日本和北美已经开始了规模应用，发展非常迅速，从而成为低迷的光通信市场的亮点，甚至被业界公认为光通信重新崛起的最大驱动力。受国外的影响，我国在一些地区(如武汉)也开始了小规模的FTTH试验，一些运营商(如北京通信)甚至开始了FTTH的试商用。
FTTH涉及的技术很多，包括光器件、光传输系统、光纤光缆、安装、维护监控等方面，这其中传输技术和设备是关键，而EPON/GPON技术便是公认的实现FTTH的最佳技术之一。
无源光网络(PON)技术是一种点到多点的光纤接入技术，它由局侧的OLT(光线路终端)、用户侧的ONU(光网络单元)以及ODN(光分配网络)组成。一般其下行采用TDM广播方式、上行采用TDMA(时分多址接入)方式，而且可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓扑结构(典型结构为树形结构)。所谓“无源”，是指ODN中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由光分路器(Splitter)等无源器件组成，因此其管理维护的成本较低。PON技术的概念是20世纪90年代初提出的，可分为用于窄带TDM业务接入的窄带PON技术和用于宽带接入的基于ATM传送的BPON(APON)、基于Ethernet分组传送的EPON技术以及兼顾ATM/Ethernet/TDM综合化的GPON技术。应该说，经过10多年的变迁，PON技术的经历了从窄带PON到BPON(ATMPON)再到EPON及GPON的发展历程，这其中，ITU-T在PON技术的标准化工作中发挥了主导作用，相继出台了G.982(窄带PON)、G.983系列(BPON)以及G.984系列(GPON)等一系列标准建议，而IEEE近几年来在PON标准化上也非常活跃，并于今年推出了IEEE802.3ah EPON的标准。
表3对EPON和GPON两种千兆比无源光网络技术的主要参数进行了比较，为更加全面，同时也将BPON列入其中。
[table]
| IEEE EPON | ITU-T GPON | ITU-BPON |
下行线路速率(Mb/s) | 1250 | 1244.16或2488.32 | 155.52或622.08或1244.16 |
上行线路速率(Mb/s) | 1250 | 155.52或622.08或1244.16或2488.32 | 155.52或622.08 |
线路编码 | 8b/10b | NRZ(+scrambling) | NRZ(+scrambling) |
最小分路比(on TC level) | 16 | 64 | 32 |
最大分路比(on TC level) | N/A | 128 | 64 |
Tc层支持的最大逻辑传送距离 | 0.5m-10km or0.5-20km | 60km with 20km max.diff | 20km |
数据链路层协议 | Ethernet | Ethernet over GEM and/or ATM | ATM |
TDM支持能力 | TDM over Packet | Native TDM and/or TDM o ATM | TDM over ATM |
PON支持的最大业务流 | Dep.On#of LLIDs/ONT | 4096 | 256 |
上行带宽注(以IP data | 760-860Mb/s | 1160Mb/s(for 1.244Gb/s | 500Mb/s(for 622Mb/s |
OA&M和管理 | Eth OAM(+optional SNMP) | PL OAM+OMCI | PL OAM+OMCI |
下行数据流加密 | Not defined | AES(counter mode) | 《Churning》or AES(am.2) |
注：该带宽是根据不同大小的IP包分布模型算出的平均值，仅供参考。
针对GPON和EPON技术的不同特点，可以对这两种技术做出以下分析：
(1)GPON支持多种速率等级，可以支持上下行不对称速率，上行不一定要支持1Gbit以上的速率，因此与EPON只能支持对称1Gbit的单一速率相比，GPON在光器件的选择上余度更大，从而可降低成本。
(2)EPON只支持Class A和B的ODN等级，而GPON可支持Class A，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。
(3)单从协议上比较，因为EPON标准是以802.3体系结构为基础，因此与GPON标准相比其协议分层更简单，系统实现更容易。更鉴于目前以太网芯片的成熟性，其系统成本更低。
(4)ITU在制定GPON标准过程中沿用了APON标准G.983的很多概念，与EFM制定的EPON标准相比其标准更完善。但由于其增加了TC子层，因此也相应增加了一定的开销，这在一定程度上违背了希望能够借助Ethernet技术简单、经济的特点这一初衷。因此规定一个高效率的TC层机制将成为ITU在制定GPON标准中的一个关键。
(5)GPON标准规定TC子层可以采用ATM和GFP两种封装方式，其中GFP封装方式适于承载IP/PPP等基于包的高层协议，但对于为了支持ATM业务而定义的ATM封装方式在以Ethernet为基础的GPON系统中是否合适，还有待商榷。
(6)在Ethernet上承载TDM业务的技术并不成熟，很难满足电信级的QoS要求。因此EPON为了能够承载TDM业务和话音业务必须设计新的MAC机制并增加新的软硬件。而GPON由于其设计的TC子层结构和ATM封装方式，并采用了125us的帧长及定时机制，能够比较容易地支持TDM业务和话音业务。
目前业内关于EPON和GPON孰优孰劣还存在很大争议，但接入网存在技术多样化的鲜明特点，因此如果EPON/GPON能达到技术成熟、成本低廉的目标，将来都应该会得到应用，但未来1～2年，EPON将会走在GPON的前面，北美和日本的很多运营商都开始采用EPON技术装备其FTTP/FTTH网络。
4、总结
只有向用户提供更丰富、更有吸引力的内容和应用，不断满足用户的需求，提升宽带的价值，才能吸引更多的用户进入宽带互联网，形成互联网产业发展的良性循环。可以说，业务和应用是宽带发展的关键，而宽带接入技术的发展使网络高质量地传送这些高带宽的业务和应用成为可能，宽带接入网络是宽带发展的基础。当宽带业务和应用与宽带接入技术及网络能够形成良性互动时，我国宽带市场必将迎来一轮比一轮热、一浪比一浪高的发展高潮。
