面向新型业务的宽带接入网
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1.1 接入网概述

1.1.1 接入网的概念

1975年英国电信(BT)在苏格兰格拉斯哥举行的一次研讨会上首次提出了接入网的概念——一个降低接入段线路投资的组网概念。1978年BT在CCITT相关会议上正式提出接入网概念,1979年CCITT用远端用户集线器(Remote Subscriber Concentration,RSC)命名方式对具备类似性能的设备进行了框架描述,标志着接入网技术得到了国际电信技术界的认同。

20世纪80年代后期,在各方面的推动下,ITU-T开始制定标准化程度比较高的数字接口规范,即V5.X接口,并对接入网做了较为科学的定界。V5.X接口使得接入网设备长期被大制造商控制的局面得到了改观。

国际电信联盟标准化部门(ITU-T)在G.902建议中对接入网的结构、功能以及接入类型与原理进行了规范。按ITU G.902定义,接入网是由业务节点接口(Service Node Interface,SNI)和用户网络接口(User to Network Interface,UNI)之间的一系列传送实体构成,为电信业务提供所需承载能力的系统,具有传输、复用和交叉连接等功能。

该接入网的定义可以推广到所有业务网络的接入层网络,而不仅限于G.902所规定的V5.X系列接口。

1.1.2 接入网在电信网中的位置

从整个电信网的角度,可以将电信网划分为公用电信网和用户驻地网两大部分。虽然用户驻地网是整个电信网和电信业务开展不可或缺的一个重要组成部分,但是由于用户驻地网受用户管理和控制,虽然其对外的接口需要遵循公用电信网的要求,但是其设备型号选用、网络改造等都属于用户管理和控制的范围。从本质上看,用户驻地网不受电信运营商的管理和控制,因此在我们讨论电信网时,通常指公用电信网部分。接入网在电信网中的位置如图1-1所示。

图1-1 接入网在电信网中的位置

公用电信网络从层次上一般可以划分为核心层网络和接入层网络两个部分。

从整个通信网来看,核心网承担全市或地区通信,完成业务提供以及业务节点之间的互连,关系重大;接入网的每一对接入线只涉及一个或几个用户,其应用环境、业务量密度以及技术手段与核心网有很大的差别。但是,接入网用户数众多,用户线路在地理上分布散乱,接入线的线对数庞大,对于公用电信网运营商而言,接入网建设所需投资比核心网更多。在当今整个网络向宽带化方向发展,核心网已经逐渐演进为以光纤网为基础网络设施的情况下,国际上权威组织和专家将接入网比做信息高速公路的“最后一里”,认为它是信息高速公路中难度最高、耗资最大的一部分,是信息基础设施建设的“瓶颈”。

另外接入层网络作为直接面向客户、沟通业务层与客户层的网络,充分体现了运营商的用户覆盖能力和业务提供能力。

由于接入网点多、面广、设施数量巨大,自然成为网络投资的重点,一般在整个网络建设投资中占有50%以上的比例,在电信网中占据着重要的位置。尤其是在当前运营商网络和业务转型时期,规划和发展好接入层网络,使其适应核心网的发展变化,更好地支撑运营商的业务转型,是接入网面临的新要求,也正是这一点使得接入网成为网络发展中一个充满生机和活力的领域。

1.1.3 接入层网络的现状

纵观目前接入层网络的现状,有以下几个主要特点:

① 伴随电信网络和业务的发展历程,各个业务网络基本都形成了自己相应的接入层网络,这些接入层网络之间相互分立,技术、拓扑类型多样,整个电信网络的接入层呈现出纷繁复杂的状况。

从电信网的发展历史看,对于每种业务网络,基本上是采用了重叠建网的模式,每种业务网络都有自己相对应技术的业务平台,从提供基本语音业务的PSTN网、提供基础数据业务的X.25分组网和FR网,到提供宽带业务的ATM网、IP互联网和MPLS网等以及承担传输功能的SDH和WDM等,一个典型的全业务大型运营商通常至少拥有20~30个这样类型的网络,相应地每一个业务网络都建设了自己的接入层网络,这样不仅建网成本很高,而且由于每一种网络的管理和控制方法是在不同的历史条件下发展起来的,每个业务网络的控制方法存在很大的差异,整个网络的管理非常复杂,整个接入层网络也呈现出一种极其纷繁复杂的场景。

对于每个业务网络,之前的建设方式是独立建设各自的接入层网络。即使是支持相同接入业务类型的接入网,由于采用的媒质不同,接入技术不同,以及投入的设备类型的不同,也加剧了整个接入层网络的复杂性。因此接入层网络涉及的技术种类是最丰富和最复杂的,从TDM、SDH、ATM、IP、以太网、RPR、xDSL和xPON,到光纤直连、PDH、MSTP、DDN、FR和X.25,等等,都可以在接入网中找到踪迹,一方面是业务的发展,一方面是网络的发展,使得目前的接入层网络可以说是最复杂的网络。

② 宽带接入网络获得了飞速的发展,主要是以DSL和光纤+LAN/Cable接入为主,全光接入网络开始升温。

在2001年年底,中国有3370万互联网用户,但是宽带用户数量只有不到200万户,90%以上的用户仍在使用传统的拨号方式上网。但随着我国宽带基础服务覆盖率的不断扩大,宽带用户规模快速增长,宽带逐步成为我国网民上网的主流手段。截至2010年12月,我国网民规模达到4.57亿,在使用固定网络接入互联网的群体中,宽带普及率达到98.3%,宽带网民规模超过4.5亿。2010年,我国基础电信企业互联网宽带接入用户净增2236万户,总数达到12634万户。我国宽带接入已走过10年的发展历程,虽然10年前ADSL与FTTx+LAN在我国同时起步,但随后ADSL发展更为迅猛,ADSL成为了我国宽带接入的主流手段,占据近80%的市场份额。根据市场研究公司Point-Topic的数据,截至2010年12月,中国DSL用户数达10248万,FTTx用户数达2625万。无论是网民数,宽带用户数,还是FTTx用户数,我国都已排在世界第一。

从全球看,截至2010年6月,DSL用户数为3.20亿,占宽带用户总数的64.3%;Cable接入用户数接近1亿,占20.1%;FTTx用户数为6580万,占13.21%。全球宽带接入技术手段也呈现明显的地域特点,日本、韩国和中国等亚太国家的FTTx比例高,北美的Cable接入比例高,欧洲的DSL比例高。

在所有的宽带接入技术中,ADSL接入网络得到了大规模的部署,基本占据了整个宽带接入市场的60%~70%,其升级换代技术ADSL2+标准和技术已经成熟,正在代替ADSL成为新的主流部署方式;而VDSL2技术标准开始成熟,商用设备开始进入市场。

全光接入是20世纪80年代末兴起的技术,但由于其成本、技术和市场等方面的障碍,始终没有得到大规模的应用。然而,从2005年起,这种局面有了很大的改观,随着EPON和GPON技术逐渐成熟,设备和光纤成本不断降低以及宽带业务需求的驱动,全光接入再次成为热点,开始步入规模发展阶段。

③ 虽然接入层光纤网络获得了很大的发展,但是目前接入层网络还是以铜线接入为主,尤其是接入最终用户的“最后一里”。

从接入介质看,占据接入层网络主要地位的依然是铜线介质,虽然这些年随着光纤和光器件价格的降低,以及光接入技术的应用和推广,接入层的光纤网络得到了很好的发展,但是从总量看,实现光纤到户的全光接入用户数依然非常有限,而担负着用户接入“最后一里”的主力介质,依然是铜线,包括双绞线和一定数量的CATV同轴线。

固定无线接入虽然有一些发展,但是从整体看并没有形成规模。目前主要采用的无线接入技术有基于IEEE802.11的局域无线网WiFi,部署在一些“热点”地区,如机场、展会和高级宾馆的大厅咖啡吧等场所。广域无线接入技术LMDS和MMDS,也都只是在小范围内部署,主要还是作为固定网络接入方式的局部补充,而符合IEEE802.16的WiMAX技术,尚处在试验性商用中,未得到规模化发展。

④ 大客户接入的重要性日益增强,由于需求的多样性和竞争性运营商的参与,使得大客户接入网络呈现技术种类繁多的局面。

大客户接入在接入层网络中占据着一个特殊的地位,由于需求的多样性,以及对这块蛋糕的充分竞争,使得整个大客户接入网络技术种样繁多。支撑大客户接入的承载网络主要包括分组X.25交换网、DDN网、FR/ATM网、SDH网和IP网等,其中基于SDH技术的MSTP和IP-VPN承载大客户业务是近年兴起的主流接入方式。

对于大客户来说,他们对接入网的需求首要的是价格,其次是多样化的业务接口、高可靠性、业务扩展性以及高安全性,从运营商的角度来看,满足大客户的业务需求是他们的首要目标,其次,降低成本、提高竞争力也是主要关注点。

从目前发展形势看,随着大客户业务需求宽带化、组网结构多样化和业务综合化,原有的X.25分组交换网和DDN网已经不能满足网络和业务发展的需要,IP化多业务接入是发展方向。