骨干网和接入网的演进.doc

一、骨干网络的演进随着未来数据业务、多媒体业务主导地位的确立，整个电信网正朝着宽带化、分组化、综合化、个人化方向发展。宽带、分组交换模式的IP骨干网也将成为主流，话音、数据、图像等各种信息业务将根据市场的需求综合在这个网中传送。1.1骨干网的概况“骨干网”通常是用于描述大型网络结构时经常使用的词语，描述网络结构，主要是要看者清楚网络拓扑结构，而非具体使用的传输方式或协议。骨干网一般都是城域网:作用范围几十到几千公里. 骨干网是由多种传输方式，多种协议组合构成的。在物理层上，SONET（同步光纤网络）在许多方面的重要价值，使它成为长距离、高速度光纤通信的最主要协议。首先，SONET的可伸缩性使它成为实现新一轮高速端口的首要技术。因为OC-3 (155Mbps)已成为一种过时的辅助技术，在高速的路由器和交换机上OC-48 (2.4Gbps)端口速度现在已经非常普遍，OC-768 (40Gbps)的端口速度也即将闪亮登场，随着数据流量吞吐率不断增长，SONET成为一种重要的骨干网络传输技术。 骨干网大量使用SFP可热插拔的光模块，光模块使用高速率，长距离解决升级和实际运用问题，深圳威盛康主要提供155M10G光模块，封装含1*9、SFP、SFF、XFP、SFP+、X2、XENPARK等光模块。 在数据链路层上，ATM为语音、视频和数据创建了一个单一的网络，并且语音和视频流能够维持在用户所要求的较低的时延和抖动水平上。同时，对时间不敏感的数据能够充分利用剩余的信道容量，这样可以相对降低为提供服务质量保证的费用。 ATM有精心制作的服务质量QoS，没有数据链路层所要求的兼容性。然而，ATM作为与物理层的接口，无疑又非常适合第二层协议的定义。它对第一层的选项包括了许多运送ATM信元的光纤传输方法，包括SONET、第五类双绞线铜缆和T1线等。 虽然ATM也能被当作统计多路复用器来为大量非实时的数据流提供服务，但它的主要优势还在于能够接收实时数据流（例如语音和视频）而不造成抖动和时延。 从网络层次上看，由物理层、数据链路层和网络层组成的骨干网形成了IP/ATM/SONET/Optical的体系结构。但是，SONET的APS设备带来了额外的“容错税”，为了实现容错在SONET中需要花费整个带宽的50%作为“容错税”。因此，许多电信运营商想要去掉这一层。 IP/ATM/SONET/Optical体系结构的缺点随着应用的深入逐渐暴露了出来：效率低、设备复杂、成本高昂、管理复杂等。随着吉位路由交换机包转发速度增加到数十兆的速率以及拥有了155Mbps和622Mbps的SONET端口，Internet骨干网于是采用了以PPP协议连接路由器的方式构成，这就是IP over SONET（POS）的结构。这种结构很快取代ATM成为Internet骨干网技术的主流，它将传输效率从不到80%提高到95%以上，并且使设备简化、成本降低。 在服务质量上，新一代的宽带IP骨干网络，已不再是传统意义的Internet，它需要在其骨干上运行比现在更多的业务。新的骨干网络结构必须能够提供包括语音、数据、视频等多种服务。因此，就要求有一定的服务质量(QoS)，这个服务质量是指要求在时间延迟和传输误码率两方面要得到高质量的保证。在网络中就必须能够提供业务流控制的手段和流量管理的方法。IP骨干网络管理上的重要问题是如何监视流量，并防止和化解拥塞。为了适应IP over ATM的发展，出现了多协议标记交换技术MPLS。MPLS可在ATM交换机中根据标记，为IP实时业务数据流建立虚电路，保证QoS。 未来的宽带骨干网将担当起三网统一的任务，为多种业务提供支撑的平台。网络首先要有很高的效率，使网络层次更加简明，从而得到高的传输效率；另外，需要在网络层或者更高的应用层次上下工夫，把服务质量、流量监控和网络管理的功能提高到一个更高的境界。1.2 骨干网在电信网中的位置和定界随着通信网络两极化演进深度，核心网、骨干网、前沿网的界定，依网络结构而言，只控制中继媒体网关(TG)的转接节点(汇接局、长途局、国际接口局为核心网;既可控制中继网关(TG)又可控制接人网关(AG)，并具有用户数据管理能力的为骨干网;多种通信设备放置地/服务提供点哑务切换点从网点:一种与各公用网络运营商/业务提供商/信息服务商的连接点(pOP)如光纤网络单元(ONU)或综合接人设备(认D)至用户业务终端设备(电话机、传真机、PC机、电视机等)之间部分为前沿网。图1 核心网/骨干网/前沿网界面运营商精心打造的“网络堤坝”IP骨干网已经成为最脆弱的层面：骨干网居高不下的单位比特成本、缺失的安全管控能力、复杂的运维模式成为发展新业务、新应用不可逾越的最大障碍。为了改变这种状态，避免“被管道化”，运营商也尝试开始变革。中国电信“骨干双网差异化运行城域双平面运行”的模式，希望能通过差异化的服务摆脱困境，实现从纯管道业务向高价值互联网业务的转型。中国移动构建的移动互联网“智能管道”希望增加管道业务能力，做到精细化运营。在几种不同的承载网络技术变革探索途径中，我们可以发现新型IP骨干网的共通之处，包括：降低比特成本，提高业务承载能力，构建可管可控可信的网络(如图1所示)。图2 新型IP骨干网的关键能力1.3 城域IP骨干网的演进我们可以在第二代系统上通过引入GPRS初步形成分组交换网络，并将随着第三代系统的引入逐步向以IP为主的骨干网演进，演进步骤如下：第一步，在GSM网上引入GPRS，初步建立IP骨干网，话音走传统电路网络，数据进入GPRS的IP网络。图3 GSM网中引入GPRS第二步，IP骨干网不断扩大，传统电路型网络逐渐缩小，在引入第三代移动通信系统时，部分话音及数据进入IP网络。图4 IP网络承载数据业务和部分语音业务第三步:传统电路型网络逐渐被取代,所有业务均进入IP网络。图5 IP网络承载全部业务1.3.1 传统IP城域骨干网传统IP城域网由城域骨干网和城域接入网2部分组成。城域骨干网包括核心路由器和业务控制节点，城域接入网包括二层接入设备，如二层交换机/xPON。业务控制节点作为城域骨干网和城域接入网之间的网关设备，完成网络的AAA和业务分发等功能。用户的数据业务流量通过城域接入网进入归属业务控制节点，认证后进入城域骨干网。可以看出其网络流量从各接入设备到业务控制节点之间没有路由寻址需求，属于二层通信模型。图6 传统数据业务网络流量示意伴随着全业务运营发展，传统移动运营商为用户提供固定语音业务也成为必然，利用统一的IP城域网同时向用户提供数据业务和语音业务成为趋势。目前一般建议在城域网内使用VPN技术完成语音业务与其他业务的隔离，使用SBC设备实现语音用户与核心网设备的互通，SBC设备可以考虑放置在业务控制层或更高。为了实现语音业务的可控制和安全性，建议语音业务通过SBC实现不同业务的互通。可见在SBC设备以下，语音业务的流量模型也是二层方式。图7 固定IP语音业务网络流量示意近年来互联网上最典型的一种应用属于P2P类业务，包括BT、Emule、Skype等。此类业务的显著特征是控制与业务分离，控制信令是典型的点到多点，业务流量是点到点的方式。该方式最大程度地利用了IP网络的寻址等功能，将业务的时延减少到最小，提高了用户的使用感受。从业务模型分析，P2P类的业务要求网络具备三层寻址的功能，但考虑到IP城域网对用户和业务精确划分的运营要求，建议这种三层寻址功能由IP城域骨干网来提供，即P2P业务的点对点寻址功能由业务控制层以上设备完成，在城域接入网通过二层方式实现业务的传送。图8 P2P业务网络流量示意从以上的各种业务流量模型可见，无论是传统的移动业务还是后期的移动业务、传统的数据业务还是今后需要承载的固定IP语音业务，在业务控制层设备BRAS/RNC/GW下都属于点对点二层网络通信模型。1.3.2 超高速以太骨干网为了满足网络流量迅速增长的需求，运营商一直在寻找既可以有效保证业务提供又能减少单位比特成本的方案。高速以太网就是一种方案。10GE链路已经在运营商骨干网广泛部署，在不断提升高密万兆端口的同时，如何用更高速的链路减少链路数量，克服多链路捆绑的局限性，同时简化路由处理和简化MPLS部署已经成为一种迫切的需求。最直接的网络扩容方式，是升级端口速率、提高设备容量。骨干级别路由器一直以来均以不断提升的整体容量作为立命之本。从每槽位10GE线速到每槽位100GE线速的发展，远非表面看到的端口能力提升这么简单，其中蕴藏着整个路由器硬件架构的变革（如图2所示）。图9 骨干路由器单机性能发展CrossBar矩阵架构以集中交换、集中仲裁、静态选路为特点，无论芯片技术如何提升，也无法冲破整个架构对其整机性能提升的桎梏，骨干级别路由器则多采用CLOS架构。CLOS交换架构由贝尔实验室Charles Clos博士在1953年的无阻塞交换网络研究论文中首次提出，后被广泛应用于TDM网络。近二十年来包交换网络的高速发展，迫切需要超大容量和具备优异可扩展性的交换架构，CLOS这个古老而新颖的技术再一次焕发出旺盛的生命力。CLOS交换架构可以做到严格的无阻塞（Non-blocking）、可重构（Re-arrangeable）、可扩展（Scalable），相比传统的CrossBar架构在突发流量处理、拥塞避免、递归扩展上均有巨大的提升（如图10所示）。针对高速的包交换系统，出现了为CLOS架构而设计的信元动态路由选路方式。动态路由关键点在于能负荷分担地均衡利用所有可达路径，结合信元拆分和重组技术，实现严格的无阻塞交换。动态路由方式另一个突出优点，即平滑支持更高速率的网络端口，比如40GE/100GE。这是因为它可以充分利用所有可用路径形成一个大的数据流通道，比如24条3.125Gbps通道可以支持100GE数据流。相反，静态路由方式则受限于单条路径的带宽，比如基于XAUI接口的Crossbar交换，网络端口速率最高只能达到10Gbps，无法支持40GE和100GE。通过对整体背板总线和交换网板能力的提升，新一代骨干级别路由器在CLOS架构下更是大放异彩，实现了对100GE接口线速能力的支持。目前40G POS已经开始商用，100G逐渐成为业界关注的热点。尽管100GE迟迟没有完成业内芯片之间的标准统一，国内运营商网络的100G传输也还在单厂商试点过程中，但是作为高端骨干级别路由器已经发展到了具备100GE接口线速提供能力的阶段。同时，大量使用的万兆以太接口密度也在新一代骨干路由器上得以规模提升。在目前运营商网络上部署的骨干路由器，大多只能提供单槽位4个万兆的线速能力，为了扩展端口，只能采用昂贵的集群方式实现端口扩展。新一代的骨干路由器单槽位能够提供的万兆线速能力已经达到了8、16甚至24，更有甚者已经提前发布了48端口万兆线速的远期路标。这样的单机容量已经是现网部署的骨干路由器单机容量的2倍、4倍甚至10倍以上。无论从整体性能，还是占机架空间，或者部署复杂度等方面比较，新一代骨干路由器均以明显优势将现网骨干路由器及其集群远远抛在身后。图10 CLOS多级交换网架构1.3.3 云业务承载虽然在骨干网上部署100GE是必由之路，但是这对于运营商构建新型IP骨干网还远远不够，毕竟业务才是是驱动带宽迅速增长的根本原因。业务数据越来越集中，运营商的骨干网流量模型也呈现出“数据中心化”的趋势。数据中心的流量模型与传统网络有非常大的区别，在新型的数据中心中，由于资源的虚拟化，以及各类设备之间实现数据交互，大多数流量停留在数据中心内部，根据统计2010年数据中心内部设备之间的横向数据流量占到总流量70%以上。同样，城域IP骨干网的流量模型也正在从传统的“纵向穿透型”向“内容分发型”演变，越来越多的流量会停留在城域网内部。IP骨干网将负责资源节点间全网状资源分发的承载，如广电网络的视频分发网、电信的IPTV CDN分发网、运营商大容量NAT资源池、AC资源池等（如图4所示）。图11 新型IP骨干网流量模型城域骨干网“数据中心化”不仅带来流量模型的变化，对业务模型也提出了新的挑战。分布式集群、虚拟机跨数据中心迁移、应用级容灾等业务需求都要求IP骨干网能够支持更大范围的二层网络互联。随着二层网络域的扩大，MAC地址泛滥、二层环路、多路径选择等成为必须解决的问题。数据中心内部的二层域扩展目前通过Trill/SPB/Fabric Path/IRF/VSS等技术解决，而跨城域/跨广域的二层网络扩展面临更加严峻的考验。因为现网部署的路由器大都是通过CPU来实现MAC地址学习、控制平面与转发平面的紧耦合关系导致虚拟机迁移时路由频繁的更新和撤销，增加了控制平面的负担和潜在隐患。跨站点二层网络互联主要有三种方式：裸光纤、MPLS网络、IP网络。从资源复用性，调度能力等因素考虑，目前以MPLS网络为核心成为业界主流研究的方向。IETF的MPLS和L2VPN工作组的联合主席Loa Andersson谈到未来MPLS相关领域的技术方向也表示：L2VPN将主要聚焦在数据中心领域的应用。H3C提出PE路由器MACinMAC+VPLS+IRF2融合方案，解决IP骨干网二层网络互联面临的种种问题。通过将用户MAC封装进入PBB头内部， N-PE不需要学习用户MAC地址，只学习U-PE MAC地址，表项可以大规模减小。采用PBB+VPLS嵌套组网，不同VPN用户在核心层可以共享PW资源，从而减少网络的PW连接数目（如图12所示）。图12 MACinMAC+VPLS融合技术在骨干级别路由器引入IRF虚拟化技术是H3C的创新之举，尤其在城域网数据中心化的云网络趋势面前，虚拟化技术应用在城域范围，使得无论是城域范围内的数据中心/内容中心前端网络的互联，还是提供云服务的服务器之间跨数据中心互联都开启了新的一页。虚拟化技术的使用，使得多台骨干级别路由器成为一台逻辑路由器，使得网元大幅度减少，从而使得网络规划复杂度大大降低。尤其在服务器之间跨数据中心互联应用下，虚拟化技术使得全网状互联的VPLS网络LDP数骤减，从而使得网络规划配置更简单，网元压力更小，对组播等业务的支持更好，同时还满足了网络高可靠性双机部署的要求。1.4 骨干网的发展趋势现有的IP骨干网并没有解决安全性问题，网络攻击成本低，防范和追溯的成本高。新一代IP骨干网必须解决网络的可管可控可信问题，这也是构建“智能管道”的基石。尽管IPv6并不能概括下一代互联网的全部，但已经形成了一个完整成熟的标准体系，能够有效提升网络的可控可管可扩可信能力。由于IPv4地址的短缺和物联网、移动互联网等业务的驱动，IPv6的建设速度明显提速。到2013年年底前，我国将开展国际互联网协议第6版（IPv6）网络小规模商用试点，形成成熟的商业模式和技术演进路线；2014年至2015年，开展大规模部署和商用，实现国际互联网协议第4版与第6版主流业务互通。IPv6的演进方向已经确定，但整个产业链的成熟需要用户终端、运营商、ISP内容提供商的合作推进，可以预见演进过程不会一蹴而就。为了解决IPv4地址已经耗尽，而IPv6尚未准备就绪的矛盾，在IPv6过渡期内引入运营商级大容量NAT方案，延长IPv4的使用期限，保证业务的平滑过渡，为IPv6的部署争取时间成为IP骨干网向下一代网络演进的必经阶段。传统NAT技术在政企客户/集团客户中大量使用，但是当网络规模扩大至运营级时，网络建设的关键点便集中在大容量、高可靠、用户溯源、与现有城域网的结合等多方面。图13 大容量NAT部署模式如图13所示，在运营商城域骨干网部署大容量NAT有多种方式：集中式、分布式、混合式。集中式是指在城域网骨干核心层（CR）位置旁挂大规模NAT设备（LSN）。分布式是指在城域网骨干边缘层（SR/BRAS）位置旁挂大规模NAT设备（LSN）。混合式是上述两种部署模式的折中。大容量NAT444是一种提高IPv4资源利用率的手段，但始终存在效率低、稳定性差、管理复杂、溯源困难等问题；而且NAT的大量使用造成诸多应用的限制。为了满足长期的发展，必须向IPv6演进。总结未来的宽带骨干网将担当起三网统一的任务，为多种业务提供支撑的平台。网络首先要有很高的效率，使网络层次更加简明，从而得到高的传输效率；另外，需要在网络层或者更高的应用层次上下工夫，把服务质量、流量监控和网络管理的功能提高到一个更高的境界。二、接入网演进随着通信技术迅猛发展，电信业务向综合化、数字化、智能化、宽带化和个人化方向发展，人们对电信业务多样化的需求也不断提高，同时由于主干网上SDH、ATM、无源光网络（PON）及DWDM技术的日益成熟和使用，为实现话音、数据、图像“三线合一，一线入户”奠定了基础。如何充分利用现有的网络资源增加业务类型，提高服务质量，已成为电信专家和运营商日益关注研究的课题，“最后一公里”解决方案是大家最关心的焦点。因此，接入网成为网络应用和建设的热点。通信网是由信息传输、交换和终端三个部分组成。通信传输大体分为三个层次：即长途网、中继网和接入网。通常将长途网和中继网合在一起称作核心网，相对核心网而言，余下的部分称作用户接入网，是用户网络接口(UNI)和业务节点接口(SNI)间实施传送承载能力的实施系统，它的任务是把用户接入到核心网，提供用户最近业务点的连接。2.1 接入网的引入接入网作为电信网中一个新概念产生于20世纪90年代。在接入网中引入接入网的目的是为了突破传统用户环路在整个电信网中的“瓶颈效应”，进而实现用户之间或业务节点之间的信息高速公路，使来自各种用户终端的或业务节点的信息之“车”能方便、快捷地登上信息高速公路，并以最快的速度，安全、可靠地抵达信息目的地。传统的电信网结构模型如图14所示。目前核心网的带宽已经比较宽了。可以认为核心网基本实现了信息的宽带高速传输。但是，用户环路（SL）的带宽却很窄，一般只有一个模拟话路的带宽（4kHz）。如果把网络节点看成信息高速公路的入口，则SL就像一条“羊肠小道”成为限制整个电信网传输各种业务信息的“瓶颈”。为了适应电信网向用户提供多种业务，特别是宽带业务的需要，则必须拓宽这条“羊肠小道”，打破其“瓶颈”限制。这样便产生了接入网（AN）这一新技术，如图15所示。图14 传统的电信网结构模型图15 接入网打破“瓶颈”2.2 接入网在电信网中的位置及定界接入网由业务节点接口（SNI）和用户网络接口（UNI）之间的一系列传送实体（例如线路设施和传输设施）组成，为供给电信业务而提供所需传送承载能力的实施系统，可经由管理接口（Q3）配置和管理。接入网在电信网中的位置如图16所示。图16 电信网中接入网的位置接入网由三个接口定界，在用户侧经用户网络接口（UNI）与用户设备（用户驻地网相连；在网络侧经业务节点接口（SNI）与业务节点（SN）相连；经Q3接口与电信管理网（TMN）相连。如图17所示为三个接口间机线设施的总和。原则上对接入网可以实现的UNI和SNI的类型和数目没有限制。接入网对用户信令是透明的，不作处理，可以看作是一个与业务和应用无关的传送网。图17 接入网的定界2.3 接入网的结构 (1)总线形结构：指以光纤作为公共总线、各用户终端通过耦合器与总线直接连接的网络结构。其特点是共享主干光纤，节约线路投资，增删节点容易，动态范围要求较高，彼此干扰效小。缺点是损耗积累，用户接受对主干光纤的依赖性强。 (2)环形结构：指所有节点共用一条光纤链路，光纤链路首尾相连自成封闭回路的网络结构。特点是可实现自愈，即无需外界干预，网络可在较短的时间自动从失效故障中恢复所传业务，可靠性高。缺点是单环所挂用户数量有限，多环互通较为复杂，不适合CATV等分配型业务。 (3)星形结构：这种结构实际上是点对点方式，各用户终端通过位于中央节点具有控制和交换功能的星形耦合器进行信息交换。特点是结构简单，使用维护方便，易于升级和扩容，各用户之间相对独立，保密性好，业务适应性强。缺点是所需光纤代价较高，组网灵活性较差，对中央节点的可靠性要求极高。 (4)树形结构：类似于树枝形状，呈分级结构，在交接箱和分线盒处采用多个分路器，将信号逐级向下分配，最高级的端局具有很强的控制协调能力。特点是适用于广播业务。缺点是功率损耗较大，双向通信难度较大。2.4 接入网实现技术传统的接入网主要以铜缆的形式为用户提供一般的语音业务和少量的数据业务。随着社会经济的发展，人们对各种新业务特别是宽带综合业务的需求日益增加，一系列接入网新技术应运而生，其中包括应用较广泛的以现有双绞线为基础的铜缆新技术、混合光纤/同轴(FHC)、网技术和混合光纤/无线接入技术、无线本地环路技术(WLL/DWLL)及以太网到户技术ETTH(光纤到路边、光纤到大楼、光纤到Anywhere的统称)+ETTH(Ethernet To the Home)。 (1)双绞线为基础的铜缆新技术。当前，用户接入网技术主要是由多个双绞线构成的铜缆组成。耗资较大，怎样发挥其效益，并尽可能满足多项新业务的需求，是用户接入网发展的主要课题，也是电信运营商应付竞争、降低成本、增加收入的主要手段。发展新技术，充分利用双绞线，是电信界始终关注的热点。所谓铜线接入技术，是指在非加感的用户线上，采用先进的数字处理技术来提高双绞线的传输容量，向用户提供各种业务的技术，主要有数字线对增益(DPG)、高比特率数字用户线(HDSL)、不对称数字用户线(ADSL)、甚高数据速率用户线(VDSL)等技术。 (2)混合光纤/同轴(HFC)网。混合光纤/同轴网是一种基于频分复用技术的宽带接入技术，它的主干网使用光纤，采用频分复用方式传输多种信息，分配网则采用树状拓扑和同轴电缆系统，用于传输和分配用户信息。HFC是将光纤逐渐推向用户的一种新的经济的演进策略，可实现多媒体通信和交互式视象业务。目前，包括ITU-T在内的很多国际组织和论坛正在对下一代的结合MPEG-2和ATM的数字HFC系统进行标准化，这必将会进一步推动其发展。 (3)FTTx+ETTH。FTTH+ETrH是一种光纤到楼、光纤到路边、以太网到用户的接入方式。它为用户提供了可靠性很高的宽带保证，真正实现了千兆到小区、百兆到到楼单元和十兆到家庭，并随着宽带需求的进一步增长，可平滑升级实现了百兆到家庭而不用重新布线。完全实现多媒体通信和交互式视象业务等业务。如海军莲宝二里生活小区宽带接入系统采用此技术。 (4)无线用户环路接入网。无线用户环路又可称为“无线用户接入”，它是采用微波、卫星、无线蜂窝等无线传输技术，实现在用户线盲点偏远地区和海岛的多个分散的用户或用户群的业务接入的用户接入系统。它具有建设速度快、设备安装快速灵活、使用方便等特点。在使用无线的情况下，用户接入的成本对传输距离、用户密度均不敏感。因此对于接入距离较长，用户密度不高的地区非常适用。2.5 接入网技术的发展趋势随着社会和技术的进步，信息技术发展的大趋势是电话、计算机、电视三种技术、产业乃至网络的融合，即所谓“三网合一”。它表现为业务层互相渗透交叉，应用层使用统一的通信协议，网络层互联互通，技术上趋向一致。在这种大潮推动下，电信与信息产业正进行结构重组，各种相关体制和法规也发生相应变革。这给电信业既带来机遇也带来了挑战，它对电信网提出了新的要求：（1）必须改造当前的电信网，使之适于传输数据和图像；（2）建设大容量的WDN网络；（3）逐步实现分组化、无连接化和全球寻址；（4）由于TCP、IP是唯一可为三大网共同接受的通信协议，它必须成为电信网的主导上层通信语言完成接入网部分的融合，这是三网融合中最困难的部分，它要求AN传输设备既能满足业务综合组网能力和网管能力，还要价廉物美。由于在未来的网络中，数据业务将逐渐成为网络的主要业务量，因此AN设备除要实现话音接入外，将以以太网/快速以太网和IP接入为主。从技术发展来看，首先现有的铜接入网必须改造，以xDSL数字用户线系列技术为代表的铜缆接入技术是一种重要改造手段；HFC系统和非对称Cable Modem则是改造现有CATV网的试验性方案；但从发展来看，光纤接入，特别是宽带光接入铺以无线接入手段将占主导地位。在接入网技术中，目前有几个引人注目的发展趋势： a. 内置SDH接入网。主要有以下优势：（1）兼容性强。SDH的各种速率接口都有标准规范，在硬件上保证了各供应商设备互联互通，为统一管理打下了基础。（2）完善的自愈保护能力，增加网络可靠性。（3）借助SDH的大容量、高可靠性，可组成传输与接入的混合网。AN除承载接入业务外，还可承载GSM基站、交换机中断等其它业务，降低了整个电信网络的投资。（4）面向网络发展的升级能力。目前的接入网建设，一般5Mbit/s速率就能满足需要，但是随着电话普及率的提高及宽带化需求，内置SDH标准化结构可灵活扩展升级。（5）网络操作、维护、管理功能（OAM）大大加强。SDH帧结构中定义了丰富的管理维护开销字节，大大方便了维护、管理，由此建立的管理维护系统很容易实现自动故障定位，可以提前发现和解决问题，降低维护成本。（6）有利于向宽带接入发展。SDH利用虚容器（VC）的特点可映射各级速率的PDH而且能直接接入ATM信号，为向宽带接入发展提供了一个理想的平台。 b. 以ATM技术为基础的无源光网络（ATON）。它代表了宽带接入技术的发展方向，其优势在于：它结合了ATM多业务多比特率支持能力和PON透明宽带传送能力，业务的接入非常灵活。其提供的业务范围从具有交互性的图像分配业务到数据传送、局域网互连、透明的虚通道等。接入网中采用PON技术曾是电信业的热门，但由于价格过高难以为运营商接受，随着多媒体时代的到来和三网融合的发展，以ATM为基础的APON应运而生，它进一步改进了传统PON的性能，并具有更好的性价比。目前，ITU-T对APON的物理层、传输会聚层、传输性能等都制定了详细的规范，预计在不久的将来，APON将在AN中得到推广。利用ATM技术传送MPEG-2信号。实现视频点播业务（VOD）是近几年，ATM论坛、ITU-T等组织研究的一个中心内容，也是AN发展的另一趋势。目前ATM网络提供了两类面向连接的业务，恒定比特率（CBR）和可变比特率（VBR）业务，MPEG-2信号可分别以这种两种业务接入。但在接入时，它们各有优势，同时又都不是最理想的方法。作为CBR业务接入需先用缓冲存储器平滑处理，将MPEG-2适配成CBR业务，从理论上讲，只有当存储器容量足够大时，VBRMPEG-2才可能成为真正平滑的CBR业务接入。这显然是不切实际的，而且随着存储器容量的增大，延时会增加，影响业务实时性。而MPEG-2的VBR业务接入，由于ITU对B-ISDN的AAL2标准尚未制定完善，无法用AAL2对MPEG-2适配，ATM论坛曾准备用AAL5适配的VOD方案，但此方案技术较复杂，成本高。因此，最近ATM论坛选择了一种新型接入方法“piece-wise”，并将以此制定VOD标准草案。它既避免作为VBR业务接入导致的适配功能复杂，又避免作为CBR业务接入而造成对缓冲存储的不合理要求。 c. 基于光纤环路（FITL）和ATM技术的交互式数字视频接入系统（SDV）。目前正在国外进行实验，它除支持传统的话音窄带业务外，还能向用户VOD、数字广播视频业务以及模拟广播视频服务；而且，在SDV网络的不同单元间还可以进行信息流（如图像、ATM数字包）的交换。SDV由于具有比HFC更多的优点，因此有可能成为实现交互式多媒体业务的最佳选择，引起了电信业的重视。SDV实际是以PON为基础的FTTC与单向HFC的结合，它采用分层面方式，一个层面用FITL系统传输电话和数据；另一层面采用基于SDH的ATM信元，支持交互式数字视频等宽带业务，模拟视频接入则以WDM方式叠加或光缆分纤实现。此外，宽带无线接入的本地多路分配业务系统（LMDS）目前已开发面市，LMDS采用蜂窝单元，以毫米波28GHZ向用户提供VO广播和会议电视、视频家庭购特等宽带业务。由于LMDS具有投资小，维护方便、安装迅速的特点，将为电信运营商带来新的选择。在网络管理方面，建设接入网集中维护管理系统，并与其它电信网管理系统相连接，最终连接到电信管理网（TMN）将是今后的发展方向。接入网的追求目标是建立一种全业务宽带接入网（FSN），将各种应用性技术融于一网，以满足用户的各种业务需求。随着电信行业垄断市场消失和电信网业务市场的开放，电信业务功能、接入技术的不断提高，接入网也伴随着发展，主要表现在以下几点： (1)接入网的复杂程度在不断增加。不同的接入技术间的竞争与综合使用，以及要求对大量电信业务的支持等，使得接入网的复杂程度增加。 (2)接入网的服务范围在扩大。随着通信技术和通信网的发展，本地交换局的容量不断扩大，交换局的数量在日趋减少，在容量小的地方，改用集线器和复用器等，这使接入网的服务范围不断扩大。 (3)接入网的标准化程度日益提高。在本地交换局逐步采用基于V5.X标准的开放接口后，电信运营商更加自由地选择接入网技术及系统设备。 (4)接入网应支持更高档次的业务。市场经济的发展，促使商业和公司客户要求更大容量的接入线路用于数据应用，特别是局域网互连，要求可靠性、短时限的连接。随着光纤技术向用户网的延伸，CATV的发展给用户环路发展带来了机遇。 (5)支持接入网的技术更加多样化。尽管目前在接入网中光传输的含量在不断增加，但如何更好地利用现有的双绞线仍受重视，但对要求快速建设的大容量接入线路，则可选用无线链路。 (6)光纤技术将更多的应用于接入网。随着光纤覆盖扩展，光纤技术也将日益增多地用于接入网，从发展的角度看，SDH、ATM、IP/DWDM目前仅适用于主干光缆段和数字局端机接口，随着业务的发展，光纤接口将进一步扩展到路边，并最终进入家庭，真正实现宽带光纤接入，实现统一的宽带全光网络结构，因此，电信网络将真正成为本世纪信息高速公路的坚实网络基础。从目前的接入网的发展情况看，主要有下面几种情况。（1）光纤接入网（含光接入网技术）是接入网技术的发展方向有线接入网在接入网中处于主体地位。全光接入网技术，即光纤到桌面、光纤到家，随着用户对带宽需求的不断增加，将得到不断的发展。与传统的用户网相比，光纤网络有很多优点，两者的特点如下：（2）综合接入网技术是接入网技术发展的方向综合接入网设备同时具备POTS、ISDN、DDN、IP等业务的接入功能，既能降低网络建设成本，又方便网络的统一维护。以后的综合接入网设备将能同时提供各类带宽和窄带业务的接入。（3）以ATM技术或以太网技术为基础的无源光网络以ATM为基础的无源光网络（APON）代表了宽带接入技术的发展方向之一，其优势在于它结合了ATM多业务、多比特率支持能力和PON（无源光网络）透明宽带传输能力，业务的接入非常灵活。其提供的业务范围从具有交互性的图像分配业务到数据传送、局域网互联、透明的虚通道等。（4）无线接入是接入网的一个重要组成部分就目前无线接入技术和设备而言，能提供电话业务和低/中速数据业务的系统主要有CDMA系统（19GHz频段）、S-CDMA系统（1.8GHz频段）、PHS系统（19GHz频须）、DECT系统及450MHz模拟系统等；能提供电话、64kbit/s数据和ISDN等综合业务的综合接入系统有微波点到多点通信系统；能提供音频、数据和视频的宽带无线全业务接入系统有局域多点分布式系统（LMDS）等。（5）铜缆技术的更新从技术发展来看，首先现有的铜缆接入网必须改造，以xDSL（ADSL、HDSL、VDSL等）数字用户线系列技术为代表的铜缆接入技术是一种重要改造手段；HFC系统和非对称Cable Modem则是改造现有CATV网的实验性方案；但从发展来看，光纤接入，特别是宽带光接入辅以无线接入手段将占主导地位。但是，从目前我国接入网的发展情况来看，ADSL技术在未来几年还将占居主流地位，并且向ADSL2+方向发展，VDSL也将会得到局部应用。（6）内置SDH接入网内置SDH接入优势在以下几方面：兼容性强；完善的自愈保护能力，增加网络可靠性；借助SDH的大容量、高可靠性，可组成中继传输与接入的混合网；面向网络发展的升级能力；网络操作、维护、管理功能（OAM）大大加强；有利于向宽带接入发展。SDH利用虚容器（VC）的特点可映射各级速率的PDH，而且能直接接入ATM信号，因此为向宽带接入发展提供了一个理想的平台。（7）卫星高速数据接入利用了大容量的卫星高速下行信道，并用电话线路作为上传数据信道，实现下行速率达400kbit/s的高速因特网接入和几十兆比特每秒带宽的数据（视频）广播，是宽带接入的有效补充。由于卫星覆盖面广，卫星接入服务器发展受网络建设的影响较小，并能快速地为有需要的用户提供宽带业务，因此可发展的用户群较大，可极大地提高宽带接入服务器的覆盖范围。总之，固定接入与无线接入一起，将支撑起未来的“无缝覆盖”的网络，用户无论持有什么样的通信终端，都可以轻松接入网络，获得通信新体验。2.6 接入网的标准化进展 自从接入网的概念界定后，ITU先后提出接入网的接口建议G.964（V5.1接口）、G.965（V5.2接口）等一系列技术标准，这些标准为接入网技术的研发和应用发挥了极其重要的作用。随着应用技术的反馈改进，标准化工作正继续完善。我国参照国际标准和国际也制定了接入网技术体制、标准和测试规范，如：“接入网技术体制（暂行规定）”，“交换机和接入网之间V5.1、V5.2接口技术标准”，“接入网集中监控维护管理系统技术规范”等等。 在宽带方面，ITU正制定和寄送VB5.1、VB5.2宽带接口建议（G.967），以及B-ISDN的UNI接口（1.432）、宽带接入（G.966）等建议。此外，近期ITU-T关于接入网的标准化工作有以下几处重要方面：（1）VB5.1和VB5.2接口顺从性测试；（2）接入网供电接口的规范；（3）与ATM论坛制定有关ATM接入方式的新建议I.ima。我国目前也正密切跟踪国际最新动态，组织制定相应宽带标准，以弥补现有V5.1、V5.2接口的不足。尽管如此，接入网的标准化仍然跟不上技术发展的速度，特别是接入网传输体制标准化工作较为薄弱，如不尽快完善，将影响到接入网的建设。关于接入网的传输标准，国内外不少专家的意见是基于SDH，这样有利于整个传输体制的标准统一，同时为适应接入网的应用，SDH对网的定时、保护、倒换和网管等要求应做适应简化，以降低成本，方便组网。其中需做的工作如下： 设立低于STM-（155Mbit/s）的子速率，建议用51Mbit/s和7.48Mbit/s，前者已纳入G.707的附件，后者ITU-T正在讲座中，ATM论坛提出还可考虑25Mbit/s；在STM-N帧结构方面作适当补充，该帧格式不作屐，但净荷区可以自行安排。这种简化仅用于接入网。系统方面：在接入网应用中PDH信号作为支路装入SDH，一般只经过一次调整，甚至不必进行码速调整，以达到简化。网和设备的定时要求：接入网中的时钟采取从主站起逐站缺抽取再下传的方式。主站时钟采用外时钟，或自激振荡器。合理选取时钟源，可以减少由于码速调整带来的抖动。对于基于SDH的接入网设备，需要一个时钟源，它应具有4.610-6的自激振荡和一个外时钟，这个时钟源用于时钟链头上，其余设备可选择使用。组网方式：使用ADM和TM组合并采用子速率同STM混合，AN可以组成点对点、链型和环型网。在155Mbit/s或51Mbit/s的环中，可以用子速度作为环T型分支。在基于SDH的接入网中，其网管可以作为整个SDH网管一部分，也可以单独作为一个系统。在后一种情况下，用户一般要求价格低廉，使用方便，建议应保持告警、配置、性能、安全四大功能，但适当简化。个别小系统不需要网管，则只做机上指示。网络接口及其指标：当子速率被建立后，即应开展标准化工作，规范光/电接口参数，如系统的误码指标、抖动、时钟指示等。在这之前，建议暂沿用STM-1光电接指标。接入网的传输体制基于SDH，将带来一系列SDH的技术优势，符合全网的发展要求。相信经过ITU-T和电信业的努力，接入网的传输标准有望近期出台。2.7 宽带接入网的演进宽带接入网技术研究的几个主要方向是： 光纤入户（FTTH） 无线接入（WAN） 电力网接入（电力载波、副载波调制） 卫星接入 局域网接入（综合布线） 光纤同轴混合网（HFC）接入 电话铜缆新技术（XDSL）接入世界上大多数国家都以光纤入户作为宽带接入网技术的理想方案，但是，由于现在光纤入户的费用仍然较高，所以，只有少数国家, 如日本和德国等，计划一步到位实现光纤入户。而多数的国家都用HFC作为向理想方案过渡的宽带接入网技术方案。另一部分国家可能从远端模块或远端节点通过XDSL技术实现宽带接入。当然，最后，宽带接入方案很可能是光节点到小区（FTTC）或到楼(FTTB)，然后以宽带无线入户，解决用户的移动接收等个性化需求。 下面，主要介绍HFC接入和XDSL接入，然后，介绍一下电力网接入和局域网接入的新动向。A、 XDSL技术XDSL以现有的电话线路为传输媒介，利用各种先进的数字调制技术和信号处理技术来提高铜线的传输速率和传输距离。在XDSL的发展过程中，针对不同的业务需求，采用不同的技术方案，出现了诸多DSL技术。其中：（1）HDSL:高速数字用户环路 HDSL(High data rate Digital subscriber Line)是Ballcore(贝尔通信技术研究所)于1988年首先提出的，概念是IISDN基本速率DSL传输技术的发展和延伸。其基本思路是利用两对或三对双绞线传输一次群(T1、E1)的信号。HDSL是XDSL技术中最为成熟的一种。但是，由于HDSL要使用23对双绞线，因而造价较高，一般用于PBX系统、数字局域环路、ISP和大学校园网等。（2）ADSL：非对称数字用户环路ADSL(Asymmetrical Digital Subscriber Line)是Bellcore于1989年提出的设想，为了用普通电话双绞线来传输视频信号、图像，以至高清晰度画面等信息，故没想以不对称形式传递信息，下行速率提高到9Mbps，上行速率也提高到了640Kbps。从公用网到用户的下传信道的速率远高于从用户到公用网的上传信道速率，一般下传信道的速率可达1.5Mbps8Mbps, 而上传信道速率为16Kbps640Kbps，同时可以保持语音通话。ADSL可以在一对双绞线上实现，所以它与普通用户的关系更为密切。 （3）SDSL：单线路数字用户环路（Single line Digital Subscriber Line）。与HDSL一样，SDSL也是对称的。其不同之处仅在于SDSL只使用1对双绞线。 （4）VDSL：甚高速数字用户环路（Very high rate Digital subscriber Line）。VDSL类似于ADSL，VDSL也是非对