IP接入技术的有关问题

发布: 2010-10-20 14:27 | 作者: | 来源: | 字体: 小中大
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IP接入技术的有关问题
    一、概述
    目前，IP业务正呈现爆炸式的发展势头，其发展速度是前所未有的。据统计，北美骨干
网上的IP业务量已达到约6～9个月左右就翻一番的程度。我国今年上半年的发展情况，也已
经呈现了这一态势。预计，在今后的10年内，包括我国电信网在内的世界各国电信网中的数
据业务量（主要是IP业务量）将超过电话业务量，这将使电信网发生历史性的变化，不可避
免地给电信网的发展和建设带来一些新的问题，特别是IP业务的接入问题。如何解决好这一
问题，是每一个网络运营者所面临的极富挑战性的问题，本文就此问题进行初步的探讨。
    二、IP业务的特点
    与传统的电话业务相比，IP业务主要有以下几个特点。
    1．长保持时间：一般讲，普通电话的呼叫时间平均为3～5分钟，忙时一般为9分钟，而
IP用户的一般上网时间为30～50分钟，甚至更长，而且呈持续上升的趋势。
    2．独立呼叫：由于IP的长保持时间，严重影响了普通电话的正常使用，进而迫使许多
用户使用第二条电话线。
    3．业务量的不对称性：据统计，目前使用最多的IP业务主要有电子邮件新闻和产品信
息的获取，下载软件及教育服务等，其主要特征是大量的下行业务及少量的上行业务，这一
点，对IP接入系统的研制、开发及使用尤为重要。
    传统电话业务与IP业务的比较，请见表1。
    三、IP用户的类型
    如果从用户的性质上划分，IP用户主要有两种，一种是普通居民用户及小型商业机构、
企事业单位，另一种是大型商业机构及企事业单位。如果从接入方式上划分，有拨号接入及
专线接入两种；具体还有接入路由器、局域网互连和VPN等方式。所有这些对接入方式的要
求及传输速率，均不一样，需要采用不同的接入方式。
    四、目前可供选择的IP接入技术
    众所周知，现有用户所使用的接入方式主要有采用原有的金属线对、以光纤为主和无线
接入。接入方式所使用的传输媒介不同，所采用的传输技术也不相同，其中，在金属线对上
可供选择的接入技术，主要有56KModem，ISDN技术及不对称数字用户线技术；在以光纤为主
的传输媒介上，有Cable Modem、ATM－PON及内置SDH传输技术；在无线接入方面，有移动无
线接入和固定无线接入两类。固定无线接入主要有卫星通信、无线电缆Modem和LMDS等方式，
移动无线接入有分组交换的蜂窝数据技术，电路交换的蜂窝分组数据（CDPD）技术。
    1． 56K Modem技术是利用现有用户线为提供用户
    IP接入的模拟Modem，其下行速率可达56Kb/S，但上行速率最高仅达到33.6Kb/s，这种
技术最主要的优点是可用性能好，价格低廉，网络运营者可以不费太大的代价，即可迅速地
大规模开展业务，用户也可付出不太多的投资即可接入IP网，这种技术最主要的缺点是速率
的限制，由于实际线路情况，不都是处于理想状态，因此，实际传输速率，一般只能达到40
～25Kb/S。此外，小交换机用户更是不能使用这一技术，因为小交换机会引入数模变换。
    2．ISDN技术
    ISDN技术所特有的发展成熟、标准化程度高等优点，使得它比较适合于IP接入，它不仅
可以提高用户的接入速度及线路传输速率，用户还可以同时使用不同的终端设备，如 PC电
话和传真机等，但其设备安装配置复杂，提供业务的成本较高，此外，传输距离也不能太长，
所有这些，在一定程度上影响了它的应用。
    3．不对称数字用户线技术
    这种技术是利用普通电话线中没有使用的频谱容量，采用先进的调制技术传输调速数据
业务，同时不影响统的电话业务，它的下行速率最高可达到6Mb/S，上行速率最高也可达到
1.5Mb/S。它在信号调制、数字相位均衡和回波消除等方面采用一系列先进的技术，如无载波
幅度相位调制器（CAP）、离散多音频调制及统计复用和流量控制等，这种技术最主要的优点
在于，网络运营者可充分利用现有巨大的铜线资源，为用户同时提供电话业务和高速IP接入，
此外，由于它不需要通过拨号，登录或退出等一系列固定的程序来连接网络。因此，不会发
生断线问题，便于系统扩容，保密性比较好，其传输距离见表2。这种技术最主要的缺点是无
法开通双向高速业务，对线路的依赖性很强，0.32mm以下线径的用户线很难使用。在用户侧
的设备安装比较复杂，价格也偏高。最近，国外厂商又开发出一种新的无分路器ADSL技术，
这种技术上行速率为  512Kb/s，下行速率最高可达1.5Mb/s，既满足了用户的基本需求，又
不需要在用户侧安装分路器，只需安装一个Modem即可，价格下降50％左右。因此，迅速受到
设备制造厂商、网络运营商和用户的欢迎，ITU-T也制定了相应的标准。
    4．Cable Modem技术
    用户使用这种技术，可通过有线电视网完成IP接入，通常下行速率最高可达30Mb/s，上
行速率也可高达10Mb/S。由于它仅占用了有线电视系统可用频谱中的一小部分，因而，它也
可以使用户同时收看电视和使用电话。这种技术所具有的巨大带宽优势，使得它具有极强的
竞争力。这种技术在应用中需要解决的主要问题有两个，一个是目前使用的大部分有线电视
网均不具备双向通信能力，需要改造，甚至重建原有的有线电视系统；第二个问题是带宽共
享问题。由于Cable Modem的带宽是由用户共享，如果同时使用的用户过多，或者某一个用
户所占用的带宽相当大。将会影响其他用户的使用速度，解决这一问题的最好方法是减少节
点规模，减少共享用户的数量。
    5．无线接入技术
    与有线接入技术相比，无线IP接入技术有其独有的优点，例如安装迅速，业务开通快，
方案灵活，维护要求低，抗灾性能好等优点，无线IP接入有许多种，大体上可分为固定无
线接入和移动无线接入两种。
      ·固定无线接入
    目前，可以有许多无线技术可以用于固定无线接入，如蜂窝、无绳、微波、卫星等，但
真正适用于IP业务接入的只有卫星、无线电话Modem、LMDS及 W－CDMA等几种。
    卫星通信的优点是通信距离远、传输容量大、覆盖区域广、通信质量好，可全天候使用
等优点，其下行速率可高达2Mb/s，但上行链路目前只能通过电话M0dem进行传送，这种方式
的另一个优点是可以组织组播业务。
    无线电话M0dem技术的优势在于，它能够在城市内迅速为用户提供lP接入业务，因为它不
用敷设光缆。电缆等有线传输媒介，只需安装发射塔和头端设备即可。这种技术另一个优点
是下行速率可高达27Mb/S，可同时支持上行用户的IP接入业务，但这种技术目前只能使用电
话线上行线路。
    LMDS（本地多点分配业务）是基于24GHz的微波传输技术。在使用中只需在距网络运营者
LMDS基站5～10Km范围内的用户处，安装一部天线即可开通IP接入业务，其硬件成本与ADSL和
Cable Modem相持平，它是由一系列蜂窝状区域和中央控制点组成，各蜂窝区域的中心取决于
各个基站的位置，所有基站与中央控制点进行相互间的通信，它使用具有很强方向性的天线，
其使用的频段为24GHz、28GHz、31GHz、38GHz，很快也会使用40GHz，其下行速率一般为250Mb
/s，最高可达750Mb/S，这主要取决于所使用的频谱。上行速率一般为12Mb/S或5OMb/S。这种
技术的主要缺点是由于使用了20GHz以上的频段，因此，雨衰落的影响比较大，需要精心设计。
此外，缺乏标准化，接口有限，还不能支持Token网接口，尚处于发展阶段。
    W－CDMA是在窄带CDMA技术上发展的，可进行多种速率的传输，且灵活地提供多种业务，
是一种比较有前途的固定接入技术。
      ·移动无线接入技术
    对移动IP业务接入而言，其基础是在现有移动电话网上采用新的分组交换和电路交换，
其中分组交换就是在移动电话网中增加分组数据处理装置，使得移动电话网能够同时处理
话音和数据业务，其优点在于响应速度快，价格低，但传输速率只有19.2Kb/s比较低。为
了解决这一问题，GSM提出了两种高速移动数据规范，即高速电路交换数据业务（HSCSD）和
通用分组无线业务（CPRS）。高速电路交换数据业务采用了在线键路的多时隙技术，实现比
较简单，只需对无线键路协议作少许的改变，而不用对核心网络进行改造，投资比较低，缺
点是不适合以分组数据为代表的发展趋势，信道利用率不高，用户付费方式不合理。通用分
组无线业务的目标是提油达116Kb/s速率的分组数据业务。其优点是各个用户共享一个无线
信道，用户将数据打包在信道中传送，这样既可以保证多个用户同时通信，又提高信道利用
率，并做到了资费合理，缺点是需要对现有网络进行改造，投资规大，以上几种接入方式的
比较清见表3。
    上面所述的几种IP接入技术，可提供的上、下行速率，只有几十Mb/s，这对于一般的IP接
人用户来讲，是足够的，但对于高速接人，特别是高速局域网互连来讲，是远远不够的，这就
需要采用光纤接入网技术，主要是ATM－PON和内置SDH接入网，八TM－PON代表宽带接入技术的
发展方向，其优势在于，它结合了ATM多业务多比特率支持能力和PON的透明宽带传送能力，其
上行、下行速率可以是155Mb/S，也可以是622Mb/S，它可以提供面向21世纪的所有业务，尽管
由于ATM技术受到IP技术的挑战，使得ATM－PON技术的应用前景受到一定的影响，但世界各个
主要网络运营者正在大力推进它的研发和标准化进程，以降低制造成本，加快市场化进程，预
计明年即可进入规模发展阶段。内置SDH接入网与现在已在电话接入网大量使用的内置SDH接入
网没有太大的不同，所不同之处在于，需要将IP信号映射入SDH信号中传输，这一点在ATM－PON
也同样存在，要将IP信号映射入ATM信号。IP映射进ATM信号传送，可以综合利用ATM速度快、容
量大、多业务支持能力及IP的简单、灵活、易扩充和统一性的特点，形成了优势互补。但缺点
是由于网络体系结构复杂重复，造成开销损失达25％以上。IP信号映射进SDH信号的优点是，简
化了网络体系结构，提高了传输效率，降低了成本，便于兼容不同技术体系和实现网间互联。
但由于IP本身所固有的弱点，因此，目前尚不能用于多业务平台，可扩展性差，只有业务分组，
无优先级业务质量，尚不能支持VPN和电路仿真。因此，这两种技术各有优劣，需要根据应用场
合加以选用。
    五、选用IP接入技术的基本原则
    现在各种IP接入技术各有千秋，尚无一种技术可普遍适用于任何场合，需要各个网络运营
者，根据自己的网络情况、业务发展策略和用户情况，加以选择。对于网络运营者来讲，其主
要目标应该是在任何地方，以各种速率，通过各种传输媒介，为用户提供IP接入业务，实现这
一目标的关键，在于所用技术的可靠性及性能价格比。对于传统的以电话业务为主的网络运营
者来讲，56KModem、ISDN和不对称数字用户线技术，是满足城市用户的首选，特别是56K Modem
技术以其价格低廉的优势，更是在目前占据了主要地位，但随着不对称数字用户线（ADSL）技
术标准的日益完善，技术的逐步成熟及价格的持续下降，ADSL技术将会有广阔的市场，尤其是
无分路器的ADSL，但在选用时要特别注意线路衰减和高频信号的串扰，因为，它们是影响ADSL
性能的主要因素。同时，还要采取有效措施，解决外部干扰问题。对于以提供有线电视业务为
主的网络运营者来讲，Cable M0dem是首选的技术；在经济不发达甚至比较落后，地形复杂的
农村和山区，甚至是一些新兴的网络运营者，可选用固定无线技术。随着通信技术的不断发展，
移动无线技术将会被越来越多的网络运营者所采用。此外，在经济发展比较快的地区及条件允
许时，应尽可能将光缆延伸到靠近用户的小区，路边和大楼，乃至配线箱，以充分发挥光纤接
入网的优势，满足用户各种速率，特别是高速率接入的需求。
    六、选用IP接入技术应注意的问题
    1．数据业务旁路问题
    现在通过拨号方式接入IP业务的方法是，ISP接人服务器与汇接局相连，因此，凡是访问
ISP的用户都可经过汇接局接入IP网。由于IP业务本身的特点，在IP用户增加很多时，势必会
对汇接局的交换机和局问中继传输网造成巨大压力。因此，必须采用数据旁路方式，即交换
机通过号码分析技术，将IP业务旁路至IP网。旁路方式主要有三种，第一种是在端局分路；
第二种是在汇接局分路；第三种是在接入网或远端模块旁路。第一种方式减少
了对局问中继资源的占用，可以比较容易地与ADSL相结合；第二种方式，与传统的IP接入方
式相类似，可以减少增加数据旁路模块所带来的投资；第三种方式，与接入网平台相结合，
可实现多种业务的综合接入。具体采用哪种方式，需要根据业务需求和具体IP接入用户数量
来确定，从原则上讲，在最靠近用户的端局或接入网位置实现IP用户接入，最能有效地利用
网络资源避免IP用户接入给电话网造成阻塞。
    2．符合标准问题
    由于lP接人技术是一项新技术，因此，标准化工作往往滞后于产品商用的时间，这一
点在实际选用时，要加以注意，特别是接口，一定要符合相关标准。
    3．网管统一问题
    这是一个始终未解决的老问题，在建设IP接入网时，同样会遇到，网络运营者，应从自
身的网络情况出发，统筹规划，精心组织。
    七、结束语
    总之，IP接入技术是一项发展很快而又非常重要的技术，对整个IP网的发展有着至关重
要的作用，必须给予充分的重视。