一種基于SDH的集成寬帶接入方案

2019-11-03 09:11:46

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馬菊青　陳常嘉　　摘要：本文介紹了集成寬帶接入系統的原理和特點，并與xDLS、HFC、APON等主要的寬帶接入技術進行了比較。集成寬帶接入系統既是傳統電信服務（如E1、T1）的理想解決方案，又是非標準電信服務，如數字電視，計算機網絡的理想解決方案。在文章的最后，舉了集成寬帶接入系統的一個應用實例。

　　關鍵詞　寬帶接入　集成　SDH

　　1　簡介

　　隨著技術所本持續下降，電信市場日益開放以及以ip為代表的數據業務的爆炸式增長，網絡的帶寬與容量再次成為熱門話題和緊缺的資源。以美國為代表的發達國家的骨干網正向超高速和超大容量的方向發展，高達160Gbit/s（16×10Gbit/s）的波分復用系統已投入應用。用戶側的PC機的速率也在突飛猛進，唯獨中間的接入網仍停留在窄帶水平。為了適應這一新的形勢，接入網的寬帶接入技術也呈現了新的發展態勢。接入網絡對電信運營商而言是極其重要的，因為它直接連接著最終用戶。面對通信寬帶化的趨勢，原有的接入網絡技術已開始表現出種種不如人意的地方，而建設新型寬帶接入網絡成了人們關注的新話題。在這種情況下，傳統的電話網勢必向以數據業務為中心，以寬帶化和IP化為特征的下代電信網過渡。電信業務從電話等窄帶業務逐漸轉向集語音、高速數據、可變視頻為一體的多媒體寬帶業務。面對眾多的接入技術，如何選擇理想的解決方案，高效、經濟的構建滿足各種用戶需要的接入網絡是人們關注的一個焦點。寬帶接入網建設應根據社會的發展、用戶的需要、設備的成熟程度和經濟實力分階段實施。接入設備必須組網靈活，窄帶、寬帶業務都可以接入，支持未來發展。

　　2　集成寬帶接入的特點

　　這種集成接入系統是基于SDH的。將SDH技術上的優勢帶進接入網領域，使SDH的功能和接口盡可能靠近用戶是SDH發展的趨勢。考慮到接入網對成本的高度敏感性和運行環境的惡劣性，適用于接入網的SDH設備必須是高度緊湊、低功耗和低成本的新型系統。集成寬帶接入通過V5接口或DLC完成窄帶接入，通過插入不同的接口卡直接向用戶提供10/100Mbit/s以太網接口或270Mbit/s DVB數字圖像接口，不需ATM適配層就能直接把寬帶業務映射到SDH幀中，并能半動態/動態地按需分配帶寬（N×E1或N×T1），以適應不同業務接口需要，從而有效地提高帶寬利用率，真正實現寬窄接入兼容，是理想的綜合寬帶接入解決方案。

　　（1）基于SDH

　　這種接入方案的傳輸部分符合SDH體制標準，其速率、幀結構、功能都與STM-41一致。能與任一廠家的STM-4或STM-6互連，還能平滑升級到STM-4。具有標準的SDH支路接口。除T1和T3接口用于SONET外，還可提供E1（2Mbit/s）支路接口。具有155Mbit/s光/電分支支路功能，利用155Mbit/s光分支盤可以形成光分路。利用155Mbit/s電分支盤復用到上一級傳輸設備，提高系統組網的靈活性。除能用作接入設備外，還能直接作為傳輸設備使用，應用范圍相當廣泛。

　　（2）綜合接入

　　接入網是一個快速發展的網絡，一些可用于接入網的技術還在不斷出現，誰也無法預料將會出現什么新的接入業務，尤其是寬帶業務。因此，衡量一個綜合接入網產品的好壞，不能僅看其支持接入業務種類的多少，還要看其解決寬/窄兼容的技術。如果能夠動態地分配帶寬，無論將來寬帶業務如何發展，只需開發相應的接口盤就能滿足新的業務要求，而不需對設備進行大的改動，減少了開發周期，降低了成本。集成接入系統利用虛容器（VC）將不同的支路的信號映射到STM-1中。級連的VC能映射比單個的VC更大的數據流，因此能更有效地利用帶寬并能實現帶寬的按需分配，動態地分配信道。對于大多為非電信標準的寬帶業務，能提高帶寬的利用率。它采用兩級復用方案，一級是從STM-1到E1，另一級從E1到64kbit/s。當業務比特率大于Ｅ１時，給它分配多個級聯的VC-1；反之，分配一個或部分E1。這些比特小于E1的業務在多個64kbit/s等級中處理，與級聯VC中的動態帶寬分配無關。

　　（3）符合TMN要求的網絡管理系統

　　接入網網管的建設應當是基于TMN的，在開放的環境中，采用標準的管理協議來傳送標準的管理信息，保證網管的高度適應性和可持續性建設要求。TMN對網絡管理系統與被管理設備之間傳送的管理信息進行了標準化，只要各接入網設備都提供標準的接口，不論其具體實現方法如何，也不論其組網方式如何，不同的接入網資源都可以被集中管理，統一調度。在接入網網管的建設中，由于接入網本身的技術特點，要求網管系統具有良好的適應性和可持續性，而TMN技術則切實保證了接入網網管建設的平滑過渡和可持續性發展。

　　3　對各種接入的支持

　　3.1　支持窄帶業務

　　為了更充分地利用SDH的優勢，需要將SDH進一步擴展至低帶寬用戶，特別是無線用戶，提供靈活并能綜合新老業務的64kbit/s等級傳送平臺。具體實施方法可以有多種，如使用STM-0子速率連接（sub STM-0），對于小帶寬用戶是一種經濟有效地方案，同時又能保持全部SDH管理能力和功能。目前LTU-T第15研究組已開發了一個新的建議G.708。規定了sSTM-2n和sSTM-1k接口，屆時SDH演進一步向用戶推進，在接入網領域占據更大的份額。集成寬帶接入設備支持窄帶的接入（V5接口），與V5.1/5.2研究平臺兼容，更改協議可實現升級。兩種協議處理方案（遠端終結和局端終結），用戶可根據情況選擇。

　　3.2支持寬帶業務

　　SDH利用虛容（VC）將不同的支路信號映射到STM-N中。在SDH標準中，采用VC-1（映射T1/E1），VC-2（映射T2），VC-3（映射T3/E3）。級連的VC能映射比單個的VC更大的數據流因此能更有效地利用帶寬。它的另一個好處是能實現“帶寬按需分配”，即動態地分配信道。對于像以太網和壓縮數字圖像這樣的非標準數據速率，動態帶寬按需分配能大大地提高帶寬的利用率。

　　3.3支持IP業務

　　接入網用SDH的最新發展趨勢是支持IP接入。目前至少需要支持以太網接口的映射，除了攜帶語音業務量以外，可以利用部分SDH凈負荷來傳送IP業務，從而使SDH也能支持IP的接入。IBAS設備通過插入網卡作為支路盤，為用戶提供兩路以太網接口，工作方式可為雙工或半雙工。以太網接口所需帶寬可由系統靈活分配（n×2Mbit/s）。

　　綜合起來，集成寬帶接入系統具有如下優點：

　　（1）綜合考慮了窄帶接入和寬帶接入。另外更完善地解決了IP接入，實現了語音、數字電視、多媒體服務的集成接入。

　　（2）基于SDH，由于SDH技術很成熟，能提供可靠的服務。

　　（3）可增加帶寬，提高網絡管理能力，減少維護工作，降低成本。

　　（4）對于GSM系統來說，可靈活地提供2Mbit/s的透明通道。

　　（5）可方便地升級和擴大容量，為平滑過渡至FTTH做好準備。

　　4　與其他寬帶接入技術的比較

　　4.1　與ADLS（非對稱數字用戶線）的比較

　　非對稱數字用戶線（ADSL）系統是一種利用現有雙絞銅線的寬帶接入技術，它利用雙絞線傳送雙向不對稱比特率數據。ADSL的內部比較復雜，它采用了高級的數字信號處理技術和新的算法壓縮數據，使大量的信息得以在網上高速傳輸。ADSL系統的發展趨向是進一步提高系統的下行帶寬，即演變成所謂甚高速數字用戶線（VDSL）系統，這種技術在雙絞線上的下行傳輸速率可以擴展至25-52Mbit/s，同時允許1.5Mbit/s的上行速率，其傳輸距離會縮短至1000m或300左右。

　　ADSL最大特點是無需改變現有銅纜網絡設施就能提供寬帶業務，其主要缺點是線對的苛刻要求，目前國內雙絞線只有10％左右的線對可以開ADSL，另外，價格仍偏高。從長遠的發展看，雙絞線的傳輸帶寬畢竟還是有限的。它最終只能是一個過渡性的方案，或者與其他寬帶接入系統配合使用。

　　拉入網發展的最終目標是光纖到家，應該因地制宜，在有條件的地方，盡量地使光纖靠近用戶。集成接入系統是基于SDH的新型綜合寬帶接入系統，無論從傳輸帶寬、信號質量，還是從今后向FTTH的過渡上，都有其發展優勢。可以針對不同業務提供相應的接口，如以太網接口、DVB接口，實現寬窄帶、新老業務的綜合接入；標準SDH光傳輸平臺，把ONU盡可能地推向用戶端，簡化了網絡體系結構。

　　4.2　與HFC（光纖同軸電纜混合網）的比較

　　HFC是一個靈活的接入和傳輸系統。將光纖和同軸電纜的優點集于一身，又較FTTO或者是SDV造價低廉。同時支持模擬和數字傳輸。HFC的靈活性和強大的功能已使它成為CATV和電話提供商的首選。

　　HFC是廣播式服務的一個很好的解決方案，但在發展雙向、交互式服務中存在著嚴重不足：

　　（1）HFC是一個樹型結構，在電信服務中可靠性不高，易被噪聲干擾。

　　（2）許多用戶共享上行信道，限制上行信道的應用。

　　（3）用模擬傳輸技術。

　　（4）不支持Q3接口。

　　與HFC相比，集成寬帶接入方案運用SDH設備，可形成高可靠網絡技術。同時他支持F接口和Q接口，在局端實現用戶線路測試，遠程和集中式監督和控制。為了滿足VOD、可視電話和其他動態視頻服務，集成寬帶接入方案提供了DVB接口。總之，與HFC相比，集成寬帶接入方案更能滿足廣播公司寬帶接入的需要，帶寬更寬、可靠性更高。易開通雙向服務。

　　4.3與APON的比較

　　接入網正在應用PON（無源光網絡）系統，使攜帶的信息ATM化后的PON稱為APON。對于承載和終端用戶來說，APON有許多優點。因為光纖維護費用遠比銅軸的低。現在，速度為155Mbit/s的對稱APON系統和速度為622Mbit/s/155Mbit/s的非對稱APON系統正發展之中。另外，光纖技術不受電接口的影響，從而保證了高質量的電信服務。APON系統的另一優勢是在提供動態帶寬仇配的OLE中集合了ATM信元、ATM的QoS優勢、PON的寬帶透明傳輸的優勢。

　　但是，APON的發展前景卻面臨著ATM的衰落和IP的興起。另外，APON技術顯得還很昂貴。與APON相比，集成寬帶接入系統費用低，提供寬帶支流接口，實現了N×E1或n×T1到STM-1復用，以及動態帶寬分配。也可提供IP接入，將信號直接映射到SDH幀中，簡化了網絡結構，降低了費用，提高了系統效率。實現了寬帶和窄帶的集成接入。

　　4.4與LMDS比較

　　本地多點分配業務（LMDS）是一種新出現的毫米波寬帶無線接入技術，可提供雙向數據、語音和視頻業務。如果僅用于語音則可以支持6萬個電話用戶，同時可支持速率為ISDN-BRI、E1和E3和專用電話業務，但最有利的業務是數據業務。LMDS可提供對稱業務與不對稱業務，如交互式電視和高速數據。另外可以提供因特網接入，可以用于局域網的互連。LMDS網絡建設周期短，數據傳輸質量高，其信號質量與可靠性與其他技術相比甚至更好。尤其適用于光接入網因用戶密度和/或成本原因而不經濟可行的地區。但是，LMDS所使用的頻段技術實現難度較大，其發展在很大程度上取決于能否開發出低成本的28GHz收發機。這一頻段的放大器需要基于鎵砷技術的單片毫米波集成電路，要做到低成本、高性能不大容易。另外，LMDS的最大弱點是采用無線信道且只能視距傳輸，因而抗干擾能力差，甚至雨點、樹葉等都會對信號產生影響。為了避免阻擋，樞紐站可能不得不設置在高于地面15-20m處，這在有些環境下應用不利。

　　寬帶固定無線接入技術作為有線接入技術的有益補充，代表了寬帶接入技術的一種新的不可忽視的發展趨勢。不過對于中國的廣大用戶而言，目前無線寬帶接入技術仍然是接入技術發展的主流。綜合寬帶接入系統采用有線（光纖）信道，可遠距離傳輸，容量更大，抗干擾能力強，成本較低。集成寬帶接入系統基于SDH體制，它可以提供寬帶支路接口、能夠靈活地按需分配帶寬，電信、廣電等各種部門都可以使用這種接入平臺來為廣大用戶提供寬帶接入業務。

　　5　總結

　　以上討論了集成接入系統的特點，并將其與其他接入系統作了比較。集成寬帶接入系統既是傳統電信服務（如E1、T1）的理想解決方案，又是非標準電信服務，如數字電視、計算機網絡的理想解決方案。

　　集成寬帶接入系統集成了寬帶及窄帶接入，在同一個殼中放置了接入模塊、傳輸模塊、CATV模塊和管理模塊。通過ISDN接口卡，實現電話和Internet接入。通過以太網接口卡實現LAN和VOD的互連。寬帶接入是接入網的趨勢，而集成寬帶接入系統則提供了一個對現有接入網的很好的解決方案。

摘自《中國數據通信》2001.9

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