国际上接入网的最新发展动向

发布: 2010-10-20 14:27 | 作者: | 来源: | 字体: 小中大

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国际上接入网的最新发展动向
    摘要  解释最近普遍使用“接入网”这一名词的涵义，并分别说明国际上对固定有线
通信接入网和对移动通信与固定通信无线接入两大领域的最近发展动向。
    关键词  通信网  接入网  无线接入  宽带接入
1接入网的涵义
    一般地说，通信网包含核心网（Core network）（也即骨干网，backbone）和接入网
（access network）两大部分。例如一个大城市，必有市内通信网（常称市内电话网，lo
cal telephone network），它分若干地区设立若干交换局（CO，central office）（也即
exchange）作为网的结点。这些交换局经过局间线路（interoffice line）相互连接，传
输成群的信号，构成市内通信的核心网。
    与此同时，每一通信用户终端各自经过这样或那样的有线传输线路，连接各该地区的
交换局。这样的用户线，英文原来称Sub－sriber line或local loop，近来则称为 acces
sline，译成接入线。用户叫话时，信号通过这种接入线接至交换局；用户被叫时，信号从
交换局通过接入线接至该用户。这种接入线既是整个通信网的最后一英里（last mile），
又是最初一英里（first mile）。这样，一个市内通信网范围内众多用户的接入线就构成
接入网。
    从整个通信网来看，核心网承担全市通信，关系重大，而接入网的每一对接人钱只涉
及一个用户，影响较小。但是，用户数众多，相应地接入线的线对数庞大，因此对通信网
投资企业者来说，接入网需要比核心网更多的资金。
    “access”这个英文名词，不久以前才在通信技术英文文献中出现和推广使用，我们
译为“接入”。它可能代表两种意义。一是象前面说的那样，把用户叫话的信号接至通信
网的结点，准备进行交换。二是把用户的话音、数据或视频信息业务送进通信网，或从通
信网传出至用户。通信网可以是有线固定的，也可以是无线移动通信的或固定通信的。对
于无线，就称为“无线接入”（ wireless  access）
2固定有线通信的接入网
    最先敷设并沿用至今的用户接入线是铜线。每一用户各有一对铜线（即扭绞线对，tw
isted pair），邻近地区若干个用户的铜线集合在一根铅包电缆，常称用户电缆（subscr
iber cable），埋在地下管道内或挂在架空电杆上。旧式对绞铜线主要用于传送电话模拟
信号，频带300～3400HZ，简称4kHZ带宽。如利用调制解调器（modem），则用户的数据通
信也可利用这样的铜线，但只能是很低速率的数据。近年来，新的对绞铜线在结构设计上
大有改进，因而传输的频带宽度加大，尤其在距离不长的线路，可传送较大带宽的信息业
务。然而，按传输带宽能力而言，铜线的对绞线不如同轴管，而光纤则远优于铜线。
    随着信息时代步伐的前进，人们对信息业务种类的需求明显增长、特别是90年代中期
起，Internet向全世界公开开放，广大计算机用户踊跃上网，互通电子邮件，进行文件转
移，寻求WWW信息，因而数据业务量猛增，在全世界范围内即将与传统电话业务量相等甚
至超过，这使原有通信网受到巨大冲击，尤其是接入网几乎成为“瓶颈”。另外，用户也
越来越需要视频通信，诸如可视电话、可视会议、可视图文，以及电视和电影传送到家等
等，甚至多媒体通信。
    对这样的高速率数据信息和视频信息业务，显然需要能够提供宽频带或高数字速率的
通信网。对于有线固定通信网而言，核心网已经利用光纤线路和波分多路（WDM）系统，
而且可以逐年扩容，实际上构成了宽带通信网。但大范围普遍敷设的大量接入网，还来不
及立即变成宽带网。因此，对于运营企业来说，宽带接入网在近年必须特别重视发展，既
要满足广大用户对高速数据和宽带信息业务的通信需求，又要不过分加重用户承担的开支
费用。
    在分析用户的数字接入线时，应该考虑到用户实际使用有些通信业务时具体利用接入
线的情况。其中有一种非常明显的情况是：用户在接入线上不是双向都需要宽频带。例如，
计算机用户需要向Internet上网时，接入线上只有网至用户的方向（即下行方向）才传送
长时间的大量高速数据信息。又例如，住家用户需要点播电视或电影（VOD或MOD）时，接
入线上也只有下行方向才传送长时间的大量高速数字电视或电影，而且这些电视或电影都
经过了高度的压缩编码。这两类实际应用的例子表明：用户接入线上行和下行两方向传输
数据所需的带宽是不对称的。因此，接入网宜于有效地发展“不对称数字用户线”（ADSL.
asymmetrical digital subscriber line）。
    在原来用户线的铜线上，如装用模拟modem，可在话音频带内传输14.4kb／s低速数据。
近来modem技术有所改进，可传输56kb／S的较高速率数据。由于话音电路终端的限制，话
音频带的modem只能限于使用至64kb／S。为了让用户使用ISDN（窄带），接入线容许数据
速率为56kb／S～128kb／S，但仍不能满足用户使用Internet接入的需要。现在，ADSL技术
有突破，使用户终端ADSL－modem连通其附近交换局ADSL－modem，用一种普通型式（国际
标准称G.Lite）可将接入速率提高至128kb／S～1.5Mb／S。具体地说，它对下行线路（网
至用户）可提供数据速率高达1.5Mb／S，而对上行线路（用户至网）传送数据达384kb／S。
这意味着，ADSL对下行线路提供的带宽相当于现行模拟modem的50倍。而这样的数据速率
适用于用户线长度达18000英尺（世界上75％的用户线都没有超过这长度）。另一种更好的
ADSU-full，甚至能够提供更高的数据速率，2.5Mb／S～8Mb／S。还有一种对称数字用户线
（SDSL），可对双方向同样提供较高的数据速率1.5Mb／S，但速率越高，传输距离越短。
总的来说，利用数字用户线（DSL）技术，今后可以提供需要越来越多的宽带接入（broad
band access）。
    近来又考虑得更深入， DSL／ ADSL技术并不限于用户与网的交换局之间使用，也许
该用户线只到某一分配点，离交换局还有一段距离。因此，对于新的DSL系统，可能需要
设想利用“接人接口平台”（AIP，access Interface platform）的方案。这就可能具有
更大的灵活性；通信网不限于利用电路交换的PSTN，而是改革为新型的分组数据网，即IP
／ATM网。
    与通信网很近似的是有线电视网（CATV，cable television），它是由电视台把电视
节目通过有线线路播送至一个地区的众多住家用户。事实上，最近通信业务运营的趋向表
明，有线电视网也准备提供通信业务，充分发挥网的作用。住家用户的电视机除了用来收
看电视节目外，还在电视机上加装“机项盒（set－top box）。用户连往电视台或通信网
交换局的接入线则采用“光纤与同轴电缆混合”（HFC，hybrid fiber－coax），即电视
台或交换局利用光纤连至用户集中的某一地点，然后利用同轴电缆，让该地区的各个用户
分别接上同轴电缆的许多抽头。这样，某一用户如欲使用Internet接入，就可以经过其家
中电视机的机顶盒与HFC线路组合，连往交换机上网，数据速率可以较高，自56kb／S至10
Mb／s。这就依靠“电缆modem”起作用。另外，HFC网还可提供电话通信业务，受到用户
欢迎。例如英国某公司拥有一百万个住家用户，其中40万家装置电缆modem，90％的用户
需要电缆电话。就是说，在同一接入线上，最好能兼顾电视、电话和Internet等多种业务。
    有线宽带通信网的接入线，最终似乎将由。无源光纤网”（PON，passive optical 
network）来实现。从核心网的交换局直至每一用户终端，或连至离若干用户很近的公共接
入点，再由同轴电缆连至每一用户终端。每一用户的通信终端使用电信号，因而光纤的接
入点需要光／电和电／光转换的端机，而其余全是无源的光纤，所以称为无源光纤网。用
了这样的PON，下行线路提供用户使用各种通信业务，数据速率可以高达155Mb／S。而且，
在PON的光纤线路上，可能加装波分多路（WDM）系统，光纤的传输容量潜在能力巨大，远
远超过同轴和对经铜线电缆。因此，PON在宽带接入网的发展前景是美好的。如果用户是
大型企业和单位，各自在它们的大楼或厂区内部安装了局域网（LAN），而且这些大用户
连往交换局的接入线早已使用光纤线路，这就是常称的“光纤连至大楼”（FTTB）。上面
提及用PON将住家连至公共接入点，类似于“光纤连至路边”（FTTC）。目前，由于发送和
接收、电／光和光／电转换的端机成本仍居高不下，PON没有完全做到使每一住家用户成为
接入点，也就是未能实现“光纤连至每一住家”（FTTH）。在不远的将来，用于宽带信息
的光端机价格下降，并且住家本身的电力源可提供光端机所需的电源，克服光纤不能输送
电源的缺点，PON就有可能使每一住家本身成为接入点，FTTH得以普遍实现。
    以上简单论述了固定有线通信网的接入网将向宽带接入网方向发展。在国际上，ADSL、
HFC、相应的modem和PON等方式都有实际应用，而且技术方案各有发展。估计在不太远的将
来，PON将成为主要方式，接入网很可能和核心网一样充分利用光纤线路。
3移动通信和固定通信的无线接入
    近年来，无线移动通信和个人通信在全世界受到人们欢迎，移动用户数急剧增多，估
计到2010年，无线移动用户数将与有线固定用户数一样多。移动通信主要依靠城市的蜂窝
网和全球的卫星通信。移动通信的手机原来只是用于通电话，但近年便携计算机（膝上计
算机）功能增多、尺寸缩小，移动个人用户需要利用它们进行数据通信、Internet上网。
视频通信，甚至多媒体通信。城市的蜂窝网包含若干无线电基台和交换中心。位于某一蜂
窝区的移动用户手机欲与该区基台联系，就必须利用无线接入。现在，移动个人用户需要
使用数据通信等多种通信业务，因而这种无线接入也应是宽带接人。移动个人用户如需上
网到Internet，则基台至用户的下行线路必须具备传送高速数据的能力，以便用户能从WWW
获取大量信息。原来的蜂窝网使用800MHZ～900MHZ频段，近年有倾向使用1800MHZ，2000年
新一代蜂窝网IMT-2000将使用2000MHZ，即2GHZ。无线电频率越高，其传送信息的带宽能力
越大。由于无线电频谱资源有限，人们正在向更高的频率发展，例如20GHZ～30GHZ。但是，
这样高的无线电射频必将遇到传播衰耗和衰落等问题。
    关于卫星通信，应该说是一种重要的现代无线通信。传统的同步卫星（GEO）对固定
通信和移动通信都有继续发展应用的潜力，尤其要设法扩大其系统容量，缩小用户终端天
线的尺寸，降低设备成本。同步卫星有可能运用较高的无线电射频（20GHZ～30GHZ）对用
户提供从16kb／S至2.5Mb／S的数据速率。新开发的低轨道（LEO）卫星族有50～60颗卫星
运行于500km～1500km高度；中轨道（MEO）卫星族则有10颗卫星运行于10000km～10500km
高度。 Iridium、Globalstart和ICO等系统正在陆续开始运转，移动个人用户可能分布于
全球范围。在现阶段，它们的无线接入只能对移动用户手机提供电话和低速数据业务，还
不是宽带接入。据说低轨道还有Teledesic，由288颗小卫星组成，却能提供高达64Mb／S
的数据速率，属于宽带接入。
    近年来，国际上又有建议开发另一种天空无线通信计划，不是发放卫星，而是使气球
或直升飞机上升130km～400km，处于比同温层（stratospher，也称平流层）高的高空，
又设法使它保持在对地面相对固定的位置，上面装有无线通信交换机设备，可对地面上直
径约75km～700km的圆形覆盖区范围内的用户提供相互通信。在这种高空通信系统中，计
划使用28GHZ射频，提供数据通信业务的速率可能高达25Mb／S，属于宽带接入。
    有一种陆地无线通信方式称为“本地多点分配系统”（LMDS，local multipoint dis
tri bution system），即在适当地点设置固定的无线电台，可对2km半径范围内的用户提
供数据通信业务。无线电射频采用1GHZ频段，电台至用户的传送数据速率为155Mb／S，用
户至电台则为55Mb／S，属于宽带接入。这种系统对于用户密度较高的地区特别有利。
    陆地固定无线通信的实际应用还有大家已经熟知的“无线市内用户线”（WLL，wirel
ess local loop），这对发展中地区、用户不是太多的市内通信网特别有利。毕竟它比埋
设地下用户线或直立架空用户线建设快，投资省，而且同样保证通信质量，并有可能作为
提供用户使用多种通信业务的宽带接入。
    另据报道，光无线通信系统近来有新发展，而且能像光纤一样利用波分多路装置。例
如4路不同的红外光波长的光无线系统，每一波长载荷信息2.5Gb／S，4路组成一个系统，
共能传输数据10Gb／S，在自由空间传送约4km，而目前两用的无线数据线路最多只能传输
1Gb／S。就是说，光无线系统的传输容量比普通无线线路大10倍。
    由上文所述可见，无线技术正在加强研究和发展，也可以做到宽带接入，大有希望。