全業(yè)務(wù)運營接入技術(shù)分析

陳 實

中國移動通信集團設(shè)計院有限公司北京分公司，北京 100038

全業(yè)務(wù)運營接入技術(shù)分析

陳 實

中國移動通信集團設(shè)計院有限公司北京分公司，北京 100038

電信運營商重組完成后，三大運營商都擁有移動網(wǎng)和固定網(wǎng)，并進行全業(yè)務(wù)運營，全業(yè)務(wù)運營要求網(wǎng)絡(luò)可以承載并維護不同帶寬、不同QoS等級的業(yè)務(wù)，在核心網(wǎng)發(fā)展趨于成熟的情況下，接入網(wǎng)技術(shù)成為全業(yè)務(wù)運營成敗的關(guān)鍵之一。盡管核心網(wǎng)早已采用光傳輸技術(shù)，但接入網(wǎng)目前的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀仍是銅纜接入為主。本文主要討論目前存在的大量銅纜接入網(wǎng)絡(luò)作為過渡階段，為了滿足全業(yè)務(wù)運營的需求可以采用哪些接入技術(shù)，以及可以鋪設(shè)光接入網(wǎng)的地區(qū)接入技術(shù)的選擇。

全業(yè)務(wù); 固定網(wǎng); 接入; PON

after completion of the reorganization, all the three carriers have mobile networks and fixed networks, and manage full-service operation.full-service operation requires that the network can carry different bandwidth, different QoS levels of business.with the development of the core network , the access network technologies become key to the success of business operations. Although the core network already uses optical transmission technology, but the current network status of the access network is still copper-based access. This article focuses and what kind of technical can be used in access network in the event that copper access network as a large number of the transition stage, and in the allowed cases which optical access technology is the appropriate choice.

1. 全業(yè)務(wù)運營

1.1 全業(yè)務(wù)運營模式

全業(yè)務(wù)運營分為縱向和橫向兩種理解方式。從橫向角度看，全業(yè)務(wù)運營是指同時經(jīng)營固話業(yè)務(wù)（長途、市話、IP電話等）、寬帶業(yè)務(wù)（互聯(lián)網(wǎng)接入等）、無線業(yè)務(wù)（移動通信、衛(wèi)星通信等）；從縱向角度看，是指同時涉入網(wǎng)絡(luò)接入、基礎(chǔ)業(yè)務(wù)、增值業(yè)務(wù)、內(nèi)容提供等價值鏈的各個環(huán)節(jié)。本文討論的“全業(yè)務(wù)運營”指橫向意義上的全業(yè)務(wù)運營，即同時經(jīng)營固定電話、寬帶及無線通信業(yè)務(wù)，并僅限于討論通信運營商。

中國通信行業(yè)原有的運營商各自專注于移動網(wǎng)絡(luò)或固定網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，2008年電信運營商重組后均具備全業(yè)務(wù)運營能力。

1.2 運營商重組后的網(wǎng)絡(luò)

2008年5月24日，工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展和改革委員會以及財政部聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于深化電信體制改革的通告》，將中國電信、中國網(wǎng)通、中國移動、中國聯(lián)通、中國衛(wèi)通、中國鐵通六家基礎(chǔ)電信企業(yè)合并為中國電信、中國聯(lián)通、中國移動三家基礎(chǔ)電信企業(yè)。

重組時三家的網(wǎng)絡(luò)運營情況為:

重組后三家運營商均具有全業(yè)務(wù)運營的能力，各自擁有的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀為：中國聯(lián)通在移動網(wǎng)絡(luò)和固定網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)相對均衡；中國電信固定網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)好，移動網(wǎng)絡(luò)較弱；中國移動移動網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)好，固定網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)弱。

2. 業(yè)務(wù)類型

2.1 無線網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)

2.1.1 GSM業(yè)務(wù)

GSM移動通信網(wǎng)主要提供6類10種電信業(yè)務(wù)，其業(yè)務(wù)編號、名稱、種類如下表所示。

2.1.2 3G業(yè)務(wù)

第三代數(shù)字蜂窩移動通信業(yè)務(wù)主要特征是可提供移動寬帶多媒體業(yè)務(wù)：

高速移動環(huán)境下：144kb/s

步行和慢速移動環(huán)境下：384kb/s

室內(nèi)環(huán)境：2Mb/s

第三代數(shù)字蜂窩移動通信業(yè)務(wù)要包括第二代蜂窩移動通信可提供的所有的業(yè)務(wù)類型和移動多媒體業(yè)務(wù)，包括話音、數(shù)據(jù)、視頻圖像等業(yè)務(wù)，具體如表2所示。

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表1 GSM網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)分類表

2.2 固定網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)

固定網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)包括固定電話業(yè)務(wù)、寬帶業(yè)務(wù)以及相應(yīng)的增值業(yè)務(wù)。

表3 固定網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)分類表

3. 接入技術(shù)

3.1 移動網(wǎng)接入技術(shù)

移動網(wǎng)包括核心網(wǎng)和接入網(wǎng)，技術(shù)體制主要分為GSM和CDMA兩種，主流的接入技術(shù)就是GSM和CDMA接入技術(shù)。GSM和CDMA無線接入網(wǎng)絡(luò)各有相應(yīng)的體制、實現(xiàn)技術(shù)和接口標準。

GSM無線接入網(wǎng)絡(luò)由基站收發(fā)信臺（BTS）和基站控制器（BSC）這兩部分的功能實體構(gòu)成。一個基站控制器根據(jù)話務(wù)量需要可以控制數(shù)十個BTS。BTS可以直接與BSC相連接，也可以通過基站接口設(shè)備（BIE）采用遠端控制的連接方式與BSC相連接。無線接入網(wǎng)還應(yīng)包括碼變換器（TC）和相應(yīng)的子復(fù)用設(shè)備（SM）。碼變換器在更多的實際情況下是置于BSC和MSC之間，在組網(wǎng)的靈活性和減少傳輸設(shè)備配置數(shù)量方面具有許多優(yōu)點。

CDMA無線接入網(wǎng)絡(luò)包括無線網(wǎng)絡(luò)控制器RNC和一個或多個基站NodeB，NodeB和RNC通過Iub接口互聯(lián)。在UTRAN內(nèi)，不同的RNS通過Iur接口互聯(lián)，Iur可以通過RNC之間的直接物理連接或通過傳輸網(wǎng)連接。NodeB相當于GSM網(wǎng)絡(luò)中的基站收發(fā)信臺（BTS），它可采用FDD、TDD模式或雙模式工作，每個NodeB服務(wù)于一個無線小區(qū)，提供無線資源的接入功能。RNC相當于GSM網(wǎng)絡(luò)中的基站控制器（BSC），提供無線資源的控制功能。

3.2 固定網(wǎng)接入技術(shù)

3.2.1 固定網(wǎng)接入技術(shù)

隨著光通信技術(shù)的發(fā)展，三大運營商的核心骨干網(wǎng)都早已采用光傳輸技術(shù)，光進銅退是電信運營商的必然之路，而接入網(wǎng)技術(shù)卻相對落后，大部分仍然停留在以銅纜技術(shù)為主的低速率水平上（幾十Kbps到幾百Kbps）。截至2009年底，兩種技術(shù)的用戶規(guī)模比例約為8:2，尤其是中國電信和中國聯(lián)通，具有大量的雙絞線資源。

3.2.1.1 銅纜接入技術(shù)

（1）PLC技術(shù)

PLC是利用電力線傳輸信號的通信技術(shù)。PLC利用1.6M到30M頻帶范圍傳輸信號。在發(fā)送時，利用GMSK或OFDM調(diào)制技術(shù)將用戶數(shù)據(jù)進行調(diào)制，然后在電力線上進行傳輸，在接收端，先經(jīng)過濾波器將調(diào)制信號濾出，再經(jīng)過解調(diào)，就可得到原通信信號。目前可達到的通信速率依具體設(shè)備不同在4.5M～45M之間。 PLC設(shè)備分局端和調(diào)制解調(diào)器，局端負責與內(nèi)部PLC調(diào)制解調(diào)器的通信和與外部網(wǎng)絡(luò)的連接。在通信時，來自用戶的數(shù)據(jù)進入調(diào)制解調(diào)器調(diào)制后，通過用戶的配電線路傳輸?shù)骄侄嗽O(shè)備，局端將信號解調(diào)出來，再轉(zhuǎn)到外部的Internet。

電力網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍非常廣，但電力網(wǎng)絡(luò)的運營權(quán)屬于國家電網(wǎng)公司，通信運營商的接入網(wǎng)絡(luò)無法使用這項技術(shù)。

表2 3G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)分類表

（2）CM技術(shù)

現(xiàn)在CATV系統(tǒng)中普遍采用廣播方式的光纖/同軸電纜混合網(wǎng)絡(luò)(HFC)，即電視信號→頭端→光纜→小區(qū)節(jié)點→同軸電纜→用戶家中的單向樹型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。伴隨智能小區(qū)數(shù)字化建設(shè)、改造，可提供諸如數(shù)字電視、Cablephone、NVOD、HDTV、數(shù)據(jù)通信等多種業(yè)務(wù)，具有860MHz以上頻寬的雙向HFC網(wǎng)絡(luò)已成為發(fā)展趨勢。CM(Cable Modem)就是基于上述網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的一種寬帶接入方式。

CM(Cable Modem)是通過同軸電纜進行寬帶IP網(wǎng)絡(luò)接入的設(shè)備，與符合MCNS DOCSIS協(xié)議標準的有線電視前端設(shè)備兼容。內(nèi)部集成Modem、TUNER、NTU、SNMP代理和以太網(wǎng)集線器等多種功能，可與ISP的服務(wù)器之間建立一個VLAN（虛擬專網(wǎng)）連接，實現(xiàn)無撥號上網(wǎng)的永久在線。其上行/下行數(shù)據(jù)速率最大10/42Mbps，用戶數(shù)小于15(CM可支持管理15個MAC地址)。通過SNMP可對它進行遠程管理服務(wù)，并有自動下載升級軟件版本功能。

（3）以太網(wǎng)技術(shù)

以太網(wǎng)接入技術(shù)是一種計算機接入局域網(wǎng)絡(luò)的連接技術(shù)。以太網(wǎng)接入建立在五類線基礎(chǔ)上，覆蓋范圍在100米以內(nèi)，通常采用二層以太網(wǎng)交換機，它工作于數(shù)據(jù)鏈路層，提供數(shù)據(jù)流量控制、傳輸差錯處理、傳輸介質(zhì)訪問控制等功能。它可以將多個局域網(wǎng)網(wǎng)段連接起來形成更大的局域網(wǎng)。以太網(wǎng)交換機能在端口之間建立多個不同的點對點專用通道，它采用帶寬獨占模式，大大降低了網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞的可能性，顯著提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率。

隨著快速以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，其在寬帶數(shù)據(jù)的接入方面具有了一定的優(yōu)勢。但是在QoS控制和電信級方面還需做更多的努力，特別是在實現(xiàn)時鐘同步、滿足現(xiàn)有TDM接入方面還存在問題。

（4）xDSL

xDSL是DSL(Digital Subscriber Line)的統(tǒng)稱,意即數(shù)字用戶線路,是以銅纜為傳輸介質(zhì)的點對點傳輸技術(shù)。xDSL技術(shù)在傳統(tǒng)的電話網(wǎng)絡(luò)(POTS)的用戶環(huán)路上支持對稱和非對稱傳輸模式，解決了經(jīng)常發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供應(yīng)商和最終用戶間的“最后一公里”的傳輸瓶頸問題。xDSL技術(shù)目前大量應(yīng)用，是非常成熟的接入技術(shù)。

xDSL系統(tǒng)主要由局端設(shè)備(DSLAM--Digital Subscriber Line Access Multiplexer)和用戶端設(shè)備(CPE)組成,

局端由DSLAM接入平臺、xDSL局端卡、語音分離器、IPC(數(shù)據(jù)匯聚設(shè)備)等組成。語音分離器將線路上的音頻信號和高頻數(shù)字調(diào)制信號分離,并將音頻信號送入電話交換機,高頻數(shù)字調(diào)制信號送入xDSL接入系統(tǒng);DSLAM接入平臺可以同時插入不同的xDSL接入卡和網(wǎng)管卡等;局端卡將線路上的信號調(diào)制為數(shù)字信號,并提供數(shù)據(jù)傳輸接口；IPC為xDSL接入系統(tǒng)提供不同的廣域網(wǎng)接口,如ATM、幀中繼、T1/E1等。這些設(shè)備都設(shè)在電話系統(tǒng)的交換機房中。

用戶設(shè)備由xDSL Modem和語音分離器組成，xDSL Modem對用戶的數(shù)據(jù)包進行調(diào)制和解調(diào),并提供數(shù)據(jù)傳輸接口。

由于目前接入網(wǎng)領(lǐng)域仍然存在大量銅纜資源，因此xDSL仍然是當前接入網(wǎng)的主要應(yīng)用技術(shù)，xDSL領(lǐng)域主要存在的接入技術(shù)為：

HDSL：利用二對雙絞線能提供2Mbit/s的對稱速率；

ADSL：利用一對雙絞線，可提供的速率下行為6～8Mbit/s，上行為640kbit/s；

VDSL：采用了先進的調(diào)制技術(shù)，即上行和下行使用不同的頻率范圍。通常下行速度有0.9～3.4MHz；上行速度有4.0～7.75MHz，能實現(xiàn)話音、數(shù)據(jù)以及幾路視頻業(yè)務(wù)的接入。

為了實現(xiàn)全業(yè)務(wù)接入，滿足高帶寬業(yè)務(wù)的承載需求，電信運營商可以利用現(xiàn)有的銅纜資源采用升級技術(shù)ADSL2和VDSL2。

VDSL2技術(shù)目前可以為每用戶在1km距離上提供30～50Mbit/s的速率，在300米內(nèi)提供對稱100Mbit/s的速率。VDSL2能與ADSL、ADSL2+和DMT調(diào)制的VDSL1兼容，VDSL技術(shù)在短距離高速接入方面仍具有獨到的優(yōu)勢，特別適合于對上下行速率要求很高的商業(yè)用戶。

ADSL2的有效傳輸距離為5～6公里，在傳輸距離方面比VDSL2更為靈活，ADSL2下行速率最高為24Mbps，上行速率為1Mbps。從傳輸速率看，ADSL2在一段時間內(nèi)可以作為過渡技術(shù)基本滿足帶寬需要，但上行帶寬偏低。

對于目前只具備銅纜接入條件的地區(qū)，VDSL2和ADSL2是可能提供的最優(yōu)接入方式。但是隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)各種熱點業(yè)務(wù)和應(yīng)用（如IPTV、Triple-play等高帶寬需求業(yè)務(wù)）越來越普遍，xDSL技術(shù)在功能和性能上將無法滿足多用戶需求，光進銅退是必然的發(fā)展趨勢。

圖1 PLC技術(shù)接入網(wǎng)絡(luò)示意圖

圖2 CM技術(shù)接入網(wǎng)絡(luò)示意圖

圖3 以太網(wǎng)技術(shù)接入網(wǎng)絡(luò)示意圖

圖4 xDSL技術(shù)接入網(wǎng)絡(luò)示意圖

圖5 PON技術(shù)接入網(wǎng)絡(luò)示意圖

3.2.1.2 光纜接入技術(shù)

光纜接入網(wǎng)從技術(shù)上可以分為兩大類：有源光接入網(wǎng)和無源光接入網(wǎng)。以光纜作為傳輸媒質(zhì)的接入技術(shù)無論是有源光接入網(wǎng)或無源光接入網(wǎng)在帶寬上都可以滿足全業(yè)務(wù)的需求。

有源光接入網(wǎng)也存在幾種形式，其中一種是以光纖替代原有的銅線主干網(wǎng)，從交換局通過光纖用V5接口連接到遠端單元，然后經(jīng)銅線分配到各終端用戶，提高了復(fù)用率。這種技術(shù)本質(zhì)上還是一種窄帶技術(shù)，不能適應(yīng)高速業(yè)務(wù)的需求。另外一種形式就是有源雙星光接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)。采用有源光結(jié)點可降低對光器件的要求，采用性能低、價格便宜的光器件，但是初期投資較大，作為有源設(shè)備存在電磁信號干擾、雷擊以及有源設(shè)備固有的維護問題，因而有源光接入網(wǎng)不是接入網(wǎng)長遠的發(fā)展方向。

圖6 FTTH應(yīng)用EPON技術(shù)接入網(wǎng)絡(luò)示意圖

圖7 FTTB/FTTN應(yīng)用EPON技術(shù)接入網(wǎng)絡(luò)示意圖

無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)技術(shù)是點到多點的光纖接入技術(shù)。無源光網(wǎng)絡(luò)由光線路終端(OLT)、光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)和光分配網(wǎng)絡(luò)(ODN)組成。一般其下行采用TDM廣播方式、上行采用TDMA(時分多址接入)方式，而且可以靈活地組成樹型、星型、總線型等拓撲結(jié)構(gòu)(典型結(jié)構(gòu)為樹形結(jié)構(gòu))，PON的本質(zhì)特征就是ODN全部由無源光器件組成，不包含任何有源電子器件。這樣避免了外部設(shè)備的電磁干擾和雷電影響，減少了線路和外部設(shè)備的故障率，簡化了供電配置和網(wǎng)管復(fù)雜度，提高了系統(tǒng)可靠性，同時節(jié)省了維護成本，是電信運營商可以長期使用的技術(shù)，無源光接入網(wǎng)按照技術(shù)體制主要分為三種：APON、EPON和GPON。

（1）APON技術(shù)

APON 技術(shù)的核心部分采用ATM技術(shù)，利用ATM的集中和統(tǒng)計復(fù)用特性,提供從窄帶到寬帶等各種業(yè)務(wù),不僅支持可變速率業(yè)務(wù),也支持時延要求較小的業(yè)務(wù),具有支持多業(yè)務(wù)多比特率的能力。對稱速率( 155.52Mbit/s) 和非對稱速率( 下行622.08Mbit/s ,上行155.52Mbit/s)，傳輸距離最大20KM。支持的光分路比在32至64之間。APON技術(shù)具備綜合業(yè)務(wù)接入、QOS服務(wù)質(zhì)量保證等獨有的特點；與有源光接入網(wǎng)和銅纜接入網(wǎng)相比結(jié)構(gòu)簡單、可靠和易維護,能提供相對高速的接入速率；由于標準化時間較早,已有成熟商用化產(chǎn)品等等優(yōu)點。同時APON技術(shù)也存在利用ATM信元造成的傳輸效率較低、帶寬受限；系統(tǒng)相對復(fù)雜、價格較貴；需要進行協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換等缺點。因此APON主要應(yīng)用在企業(yè)、商業(yè)大樓的寬帶接入中，特別適合于ATM骨干交換機端口有限、光纜資源緊張、用戶具有綜合業(yè)務(wù)接入需求且對業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量要求較高的場合。對于經(jīng)濟敏感的接入網(wǎng)領(lǐng)域，APON不是一種適合廣泛應(yīng)用的技術(shù)。

（2）EPON技術(shù)

EPON 是基于以太網(wǎng)的PON，支持的光分路比最大為32，可以支持1.25Gbps對稱速率，下行幀周期為2ms，每幀開頭是長度為1字節(jié)的同步標識符,用于OLT與ONU 之間的時鐘同步，隨后是長度不同的數(shù)據(jù)包。這些數(shù)據(jù)包按照IEEE802.3協(xié)議組成,每個數(shù)據(jù)包包括信頭、長度可變的信息凈荷和誤碼監(jiān)測域三部分。每個ONU分配一個數(shù)據(jù)包。EPON上行幀周期也為2ms ,每幀包含許多可變長度的時隙，每個ONU分配一個,用于向OLT發(fā)送上行數(shù)據(jù)。接入網(wǎng)絡(luò)中的家庭用戶類對成本比較敏感，而對QoS需求相對較小，EPON源于以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，簡單易用且成本低，無論是對安全、計費、控制還是智能化管理都是相對低的，非常適用于家庭級大規(guī)模鋪設(shè)。

針對光接入網(wǎng)目前存在的多種接入方式，EPON可提供的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方式如下：

●FTTH

FTTH即光纖到戶，ONU直接安裝在用戶家里，ONU可以提供FE、POTS、CATV視頻等接口直接與PC電腦、電話機、有線電視等終端設(shè)備相連，也可以通過家庭網(wǎng)關(guān)進行協(xié)議轉(zhuǎn)換與各種音視頻終端相連。

●FTTB/FTTN

FTTB/FTTN即光纖到樓宇或節(jié)點，ONU設(shè)備安裝在樓層機房或綜合機柜內(nèi)，可以多戶ONU集中放置，直接提供FE、POTS、CATV視頻等接口，也可以O(shè)NU下聯(lián)匯聚設(shè)備和綜合接入設(shè)備，再通過這些設(shè)備與用戶的各類終端相連。

（3）GPON

GPON 技術(shù)是針對1Gbit/s以上速率要求的PON標準,除了對更高速率的支持外,還是一種更佳、支持全業(yè)務(wù)、效率更高的解決方案。引入通用成幀協(xié)議(GFP),能將任何類型和任何速率的業(yè)務(wù)進行原有格式封裝后經(jīng)由PON傳輸,而且GFP 幀頭包含幀長度指示字節(jié),可用于可變長度數(shù)據(jù)包的傳遞,大大提高了傳輸效率。因此能更簡單、通用、高效地支持全業(yè)務(wù)。GPON 提供1.244 和2.488Gbit/s的下行速率和所有標準的上行速率。傳輸距離可達20 KM(邏輯60 KM)。支持的光分路比在64～128之間。

表4 EPON、GPON技術(shù)體制對比表

GPON的終端接入方式與EPON相似。

從上表可以看出，GPON更適合在需要提供運營及維護、互通性和安全性等大型網(wǎng)絡(luò)運營所需的所有必要支持的運營商網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)。就成本來說，由于GPON使用的光模塊成本略高于EPON，因此GPON的同類設(shè)備與EPON的同類設(shè)備價格高，但同等接入距離GPON具有更高的分光比，需要根據(jù)用戶數(shù)量和距離不同，選擇合適的接入技術(shù)。

[1]陳雪.無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù).北京郵電大學(xué)出版社.2006:110-247

[2]姜克建.全業(yè)務(wù)運營環(huán)境下接入網(wǎng)建設(shè)策略探討.移動通信：網(wǎng)絡(luò)建設(shè)版.2010，3：76-81

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10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.056