宽带光纤接入网的发展与展望

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摘要：宽带接入网发展的驱动力 长期以来，接入网一直是电信网领域中耗资最大、技术变化最慢、成本最敏感、法规影响最大和运行环境最恶劣的老大难领域。当核心网和用户驻地网频繁地更换和应用各种现代新技术时，接入网领域     宽带接入网发展的驱动力

    长期以来，接入网一直是电信网领域中耗资最大、技术变化最慢、成本最敏感、法规影响最大和运行环境最恶劣的老大难领域。当核心网和用户驻地网频繁地更换和应用各种现代新技术时，接入网领域仍然基本维持着原始的模拟技术和窄带接入技术为主的局面。显然，接入网正日益成为全网进一步发展的瓶颈。

    随着核心网迅速向太比特网演进和用户驻地网迅速向吉比特网演进，中间的接入网正经历有史以来最剧烈的变化，即向宽带化转型，主要的驱动力有六个方面：

    *新业务、新收入和新商务模式的需要；

    *技术进步和创新的驱动；

    *有线电视或其他新兴电信公司的竞争压力；

    *实现全网端到端宽带连接的需要；

    *政府的管制和政策的影响；

    *宽带对世界经济发展的巨大拉动作用。

    首先， 由于IP和移动业务的分流，传统电信运营商固定网中与话音有关的一切，包括用户数、通话时长和业务收入都在走下坡路。美国2000年后电话主线持续下降，每年减少250万，2003年则比2002年减少了470万线。日本NTT几年内用户线减少了1 000万线。西欧前十位运营商的固网有90％出现了收入负增长局面。显然，作为新的业务增长点，宽带接入及其应用已经成为维系固网可持续发展的出路和未来。

    第二，近几年来，由于微电子、光电子、软件技术、系统技术方面所带来的巨大进步使各种宽带接入技术的实现成为可能，而且其成本持续不断地下降，在客观上为宽带接入的发展准备了物理条件。

    第三，由于电信市场的全面开放，电信公司已经或即将面临有线电视公司或新兴电信公司在宽带数据和电话业务方面的激烈竞争。为了保留已有用户，争取新用户，电信公司不得不开始大规模敷设宽带接入网。

    第四，目前核心网正在迅速向太比特网演进，实用化波分复用系统的容量已达1 600Gbit/s。另一方面，用户侧终端的速率也在突飞猛进，低成本千兆比以太网将局域网的速率提高了一个量级，10Gbit/s以太网也已经普遍应用。这种用户接入的宽带化和IP化趋势也反映在普通居民用户群中，从电子邮件到Web浏览乃至视频业务，带宽要求正以几倍、几十倍的速度增长。然而，面对核心网和用户侧带宽的快速增长，接入网已经成为全网实现端到端宽带连接的最后瓶颈，接入网的宽带化和IP化将成为本世纪初接入网发展的主要大趋势。

    第五，政府的管制和政策也会在相当程度上影响宽带接入的发展，诸如消除法律障碍、放松管制、制定产业鼓励和税收鼓励政策、加速折旧政策等。例如，韩国将发展宽带接入作为国策，大力倡导并给予各种政策倾斜，花了三年时间，就成为世界上宽带接入发展最快的国家。

    第六，宽带接入网本身及其巨大的业务应用潜力对世界经济发展具有巨大的拉动作用，有可能创造出万亿美元的世界性新市场。

    宽带接入网发展的状况和应用

    进入21世纪以来，全球宽带接入网进入了大发展阶段，其中亚太地区，特别是韩国和日本是发展最迅猛的国家，这与其政府的大力推动政策密不可分。韩国经过了三年的大发展，宽带用户总数突破1 000万，宽带普及率达世界第一，占据家庭的70％，互联网的90％，市场规模达40亿美元。日本政府也通过各种措施（包括eJapan，uJapan等一系列国家项目）大力推进宽带发展，目前宽带用户总数为1 500万，其中FTTH达120万，计划2005年将宽带用户总数提高到3 000万，其中FTTH达到1 000万。美国的宽带接入是以电缆电视和ADSL为主发展的，近来光纤到驻地（FTTP）也引起不少地方政府的兴趣，成为近期FTTP的主要驱动力。传统电信公司中的Verizon态度最积极，计划在今年敷设100万户。

    我国宽带接入网在近两年发展也十分迅速，据初步统计，到2003年底我国宽带上网用户达1 740万，宽带注册用户达1 010万。2001年到2003年， 我国互联网宽带用户从200万增加到1 740万，年均增长率385%。宽带用户增长率是上网用户增长率的5.7倍， 说明我国宽带用户增长进入高速发展期。

    在宽带应用方面，按照美国麦肯锡公司的最新分析，初期的宽带应用主要是高速上网，可以使上网的时间增加约30%。此后，随着业务的大规模拓展，开发新业务成为继续发展的动力。美国RHK在2004年一季度的调查结果显示，2003年美国前五名的宽带消费是网上赌博、成人节目、游戏、音乐下载和点播电视，具有明显的向消费类倾斜的趋势。韩国宽带发展的成功主要有两大因素，因素之一为政府的大力支持，包括政策推进，政府资金的支持。韩国政府拨出15亿美元资助运营商建网，10亿美元低息贷款鼓励建网，开发200美元的低价电脑扶贫以及开放健康的市场竞争环境。成功因素之二是丰富的在线应用和内容，教育与游戏结合形成的应用突破，使网民上网时间从每月17小时提高到44小时。

    需要指出，讨论应用驱动需要注意一个基本认识上的误区，即不能寄希望于人为地事先研究开发出一两项所谓“杀手锏应用”，再推广应用。事实上，从电信发展历史看，当网络用户数达到一定规模，各种应用会自然产生，这也是迈特卡夫定律的威力所在。历史上没有一种技术生来就带着一大堆应用，无论是移动通信还是互联网，其短信、浏览、网上聊天等关键应用都是在用户规模发展到一定程度后自然产生的，而不是事先刻意设计策划出来的。

    宽带光纤接入网的优势

    宽带接入网的技术实现手段有多种，包括铜线上的DSL和以太网技术，同轴电缆上的HFC技术，光纤上的各种有源、无源技术和无线上的宽带接入技术等。当前各种宽带接入技术都在发展和应用，就世界范围看，电信公司是以ADSL为主发展的。根据ATM论坛统计，2004年一季度全球已有7 340多万ADSL宽带用户，其他宽带接入技术的数量都不是很大。

    然而，目前的ADSL技术是建立在铜线基础上的宽带接入技术，铜是世界性战略资源，随着国际铜缆价格持续攀升，以铜缆为基础的xDSL线路成本越来越高。其次，作为有源设备，电磁干扰难以避免，维护成本越来越高。最后，随着全网的光纤化进程继续向用户侧延伸，端到端宽带连接的限制越来越集中在接入段。目前ADSL的上行1Mbit/s和下行8Mbit/s的连接速率无法满足高端用户的长远需求。尽管ADSL2和ADSL2+技术有望缓解这一压力，但其速率和传输距离的继续大幅度提高是受限的，不能指望有本质性突破。显然，随着光纤在长途网、城域网乃至接入网主干段的大量应用，逻辑的发展趋势将是继续向接入网的配线段和引入线部分延伸，关键是推进速度有多快，这将取决于多种因素，包括市场的需求、竞争的需要、应用的刺激、技术的进步，成本的下降和配套运维系统的开发，等等。我国2008年举办奥运会和2010年举办世界博览会这两大事件将在一定程度上推进宽带光纤接入网的发展。下面主要从技术的角度来分析几种主要的宽带光纤接入技术的特征、面临的问题和发展趋势。

    点到点有源光纤接入网

    1．宽带数字环路载波系统

    光纤接入网可以粗分为有源和无源两类。所谓有源光接入网以前主要指第二代数字环路载波系统DLC，即综合的数字环路载波系统（IDLC）。随着宽带的发展，DLC也在进一步改进以支持DSL等宽带接入业务，构筑统一的宽窄带综合接入平台，支持向FTTC/FTTH的演进，国际上（例如Heavy Reading）将其看作第三代数字环路载波系统或宽带数字环路载波系统（B-DLC）。其中又分为两种，一种是原有IDLC基础上加宽带背板总线，支持独立DSL接入。另一种是新设计的系统，所有用户接口都是POTS加DSL，而成本几乎没有明显变化，设备往往还集成了VoIP媒体网关，具有H248控制协议和信令，可以由软交换直接控制，适合网络从传统电话网端局向软交换统一控制的宽带网的过渡期应用。

    传统DLC的缺陷是由于低用户密度区DSLAM的敷设缺位或DSL的传输距离和速率限制，只能支持大约50％的用户。而B-DLC可以增加DSL的可用性，允许在所有有业务需求的地区按需提供DSL业务。B-DLC也是推动接入网灵活点（交接箱处）融合的理想平台，可以按需以用户线为基础逐步实现向软交换的平滑过渡。这种技术在较低DSL密度下是比较经济的解决方案，转折点大约为25％左右。对于大规模高密度DSL敷设，则DSLAM是更理想的解决方案。

    然而，这种技术作为有源设备仍然无法完全摆脱电磁干扰和雷电影响，以及有源设备固有的维护问题，尽管在中近期会有所发展，但不是接入网的长远解决方案。