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[圖]靈活性是“光纖到樓”的制勝之道
運營商均認為應當使用光纖承載所需帶寬以便在多業(yè)務競爭中占據(jù)一席之地。但在光網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的選擇上他們卻未能達成一致。
定義與驅(qū)動因素
在研究光網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的差異和部署成本之前，首先對各種結(jié)構(gòu)加以定義：
● FTTP將光纖鋪到用戶所在樓宇，沒有光纖入戶線。
● FTTC將光纖鋪到距用戶1000英尺之內(nèi)的中間節(jié)點處。
● FTTN將光纖鋪到距用戶4000-5000英尺的光纖終端設備處。
● 高級DSL對現(xiàn)有DSL接入復用器（DSLAM）和數(shù)字環(huán)路載波（DLC）進行升級，局端設備與用戶之間的距離可達8000英尺。
FTTP和FTTC通常采用BPON技術(shù)，而FTTN則采用吉比特光以太網(wǎng)（GbE）技術(shù)。上述體系結(jié)構(gòu)都必須考慮傳輸線路上的物理約束，在帶寬和銅入戶線長度之間進行折中。新型DSL技術(shù)，諸如ADSL2＋、VDSL、VDSL2等，能夠在較短的距離上提供更高的帶寬，但是當環(huán)路長度超過8000英尺時，它們的傳輸帶寬和ADSL相差無幾（1.5Mb/s）。當環(huán)路距離較長，帶寬無法滿足業(yè)務需求時，一些運營商采用綁定多對銅線的方法提高傳輸帶寬。
光網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的差異是運營商的接入網(wǎng)現(xiàn)狀和業(yè)務策略不同造成的。影響因素之一是各類本地網(wǎng)升級到光網(wǎng)絡的成本。例如，采用架空光纜的升級成本比采用管道掩埋低，同時從電線桿處將銅線引入用戶的成本也較低?，F(xiàn)有的FTTC系統(tǒng)設備比銅線網(wǎng)絡更容易升級到較高帶寬。位于城區(qū)中心局（CO）附近的大量用戶由于銅線環(huán)路較短，可以選擇ADSL2＋技術(shù)進行升級。如果距用戶4000-5000英尺范圍內(nèi)存在中間節(jié)點設備，那么可以選擇FTTN。這種中間節(jié)點設備通常是一個業(yè)務區(qū)域接口（SAI），它位于通信管道沿線，但沒有供電系統(tǒng)。運營商的各種方案的唯一共同點是在新建網(wǎng)絡中應當采用FTTP體系結(jié)構(gòu)。
用戶密度和商業(yè)用戶為光網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的選擇增加了新的變數(shù)。高層建筑、高檔公寓、合租房屋，以及普通住宅都是典型的多住戶單元（MDU）用戶。這些用戶需要特殊的光纖終端設備，它的入戶線非常短，但能夠同時為多個用戶提供業(yè)務。小型和中型商業(yè)用戶通常需要DS-1和透明以太網(wǎng)LAN業(yè)務，因此也對網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)和設備提出了特殊的要求。
業(yè)務需求
現(xiàn)有網(wǎng)絡造成的體系結(jié)構(gòu)差異并不是重點。實際上，爭論的焦點和決策的難點都與業(yè)務方案相關(guān)。有線MSO采用的光纖/同軸混合（HFC）接入網(wǎng)絡功能非常強大，它具有750MHz到1GHz的模擬傳輸帶寬。在這個網(wǎng)絡上，MSO可以傳送數(shù)百路標準清晰度（SD）視頻信號，提供3Mb/s同軸線調(diào)制解調(diào)器數(shù)據(jù)業(yè)務，以及多路HDTV信號和（不斷增長的）VoIP業(yè)務。如此強大的業(yè)務提供能力給電信運營商帶來巨大的挑戰(zhàn)。提供上述業(yè)務所需帶寬如表1所示。
目前，最大的變數(shù)是HDTV?，F(xiàn)有技術(shù)可以將信號壓縮到每信道19Mb/s。MPEG4和WM9等技術(shù)有望在18個月內(nèi)將數(shù)據(jù)速率壓縮到9Mb/s。然而視頻內(nèi)容提供商對用戶獲得的服務質(zhì)量非常敏感，只有當新的壓縮技術(shù)成熟并得到驗證之后才允許采用更高的壓縮比和更低的帶寬傳送視頻信號。此外，隨著HDTV電視機和個人視頻設備的普及，用戶將同時需要多路HDTV視頻流，因此即使壓縮技術(shù)不斷進步，HDTV的帶寬需求仍將保持持續(xù)增長。
基于上述考慮，運營商普遍認為接入網(wǎng)帶寬必須達到50Mb/s以上，某些情況下甚至需要達到100Mb/s。關(guān)鍵在于從何處開始進行網(wǎng)絡升級。采用FTTP方案的運營商更加關(guān)注MSO HFC網(wǎng)絡的最新進展，并計劃鋪設超寬帶網(wǎng)絡與之抗衡。采用FTTN方案的運營商致力于在最短的時間內(nèi)為業(yè)務需求提供盡可能高的傳輸帶寬。由于FTTN中的銅線長度為4000英尺，傳輸速率被限制在17Mb/s之內(nèi)，因此它側(cè)重于提升全網(wǎng)范圍內(nèi)快速開通新業(yè)務的能力。隨著壓縮技術(shù)的進步，運營商可以采用VDSL2、銅線綁定，以及其他新技術(shù)提高傳輸帶寬，達到24Mb/s的最小業(yè)務提供能力。
應對挑戰(zhàn)
在運營商開始興建光網(wǎng)絡提供多種業(yè)務的同時，帶寬需求可能已經(jīng)從20Mb/s開始不斷升級，甚至達到100Mb/s。這就是運營商面臨的挑戰(zhàn)。解決這一問題可以采用兩種不同方案：重疊網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)和多業(yè)務網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)。
重疊型網(wǎng)絡是實施新業(yè)務和新技術(shù)的傳統(tǒng)方案。當新業(yè)務或新型網(wǎng)絡需求出現(xiàn)時，運營商和設備提供商將開發(fā)新型網(wǎng)元（NE）以滿足需求。采用這種方案的典型案例是HDSL、DSLAM、DLC，以及越來越多的分組語音網(wǎng)關(guān)設備的部署。這些單一功能的NE通常在設備提供商和運營商的緊密配合下共同研制，一般部署在大型CO內(nèi)。在CO中，不同業(yè)務分別進入各自的單一業(yè)務NE，大量業(yè)務需求的匯聚實現(xiàn)了規(guī)模經(jīng)濟性。采用重疊型網(wǎng)絡提供新業(yè)務是一種比較安全的方案。重疊型系統(tǒng)如圖1所示。
單一功能重疊型方案的缺陷在當前的電信網(wǎng)絡中顯而易見，它需要重復建設多個網(wǎng)絡，采用不同的運營系統(tǒng)和維護人員。在電信運營商要降低運營開支時，他們卻無法從根本上削減成本，因為他們必須同時維護多種網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)（TDM、ATM、IP網(wǎng)絡，以及各種類型的接入網(wǎng)）。所以，重疊型方案并不像想象中那樣簡單。
事實上，運營商不斷地在采用單一功能重疊型NE的簡單性和維護多個重疊型網(wǎng)絡的復雜性之間進行權(quán)衡。一個顯著的例子是在當前的光網(wǎng)絡擴建過程中，使用IP DSLAM構(gòu)建FTTN網(wǎng)絡。
毫無疑問，F(xiàn)TTN體系結(jié)構(gòu)是光網(wǎng)絡整體競爭策略中非常有吸引力的一部分，而IP DSLAM提供的節(jié)點功能很好的滿足了競爭的需要。DSLAM終結(jié)GbE上行鏈路，并向用戶提供ADSL2＋、VDSL，以及VDSL2業(yè)務。在FTTN網(wǎng)絡中，IP DSLAM本身并不是重疊型設備，重疊發(fā)生在CO匯聚設備處。匯聚設備將多個IP DSLAM的GbE上行接口匯聚到IP/MPLS核心網(wǎng)絡。這些匯聚設備可能是單一功能的或多功能的純IP設備。
純IP到FTTN的匯聚方案表明網(wǎng)絡正在向全IP體系結(jié)構(gòu)快速演進，其他協(xié)議都將被封裝到IP分組中，因此忽視了網(wǎng)絡中現(xiàn)存的其他協(xié)議，例如TMD、ATM等。這種方案同樣排斥將光網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)（FTTC、FTTN等）與其他單一功能的PON系統(tǒng)匯聚。這種純IP到FTTN的匯聚方案本質(zhì)上是構(gòu)建一個單一功能的IP重疊型接入網(wǎng)絡。
多業(yè)務方案
與純IP匯聚方案相對應的是多業(yè)務接入平臺（MSAP）。這種平臺能夠處理TDM、ATM、IP等多種協(xié)議。同時它還能實現(xiàn)不同的光網(wǎng)絡配置和功能，其中包括FTTP和FTTC中的BPON，F(xiàn)TTP中的GbE，以及原有的語音和ADSL2＋業(yè)務功能。
在多業(yè)務FTTN方案中，IP DSLAM只是在接入網(wǎng)中終結(jié)光纖帶寬為用戶提供高帶寬業(yè)務的眾多方式之一。FTTN體系結(jié)構(gòu)并不是重疊型系統(tǒng)，而是通用體系結(jié)構(gòu)中的一部分。它關(guān)注的焦點是業(yè)務本身，而不是各種協(xié)議。各種光網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的共同點是使用MSAP。這是一種非常靈活的方案，它能夠在運營商的整體體系結(jié)構(gòu)中適應網(wǎng)絡和業(yè)務方案的變化。MSAP具有五大功能：
● 支持原有的接入DLC和DSLAM。
● 支持PON和現(xiàn)有的BPON，并可演進到GPON。
● 集成了符合GR-303/TR08標準和分組語音標準的語音網(wǎng)關(guān)，其中包括H.248標準和SIP標準。
● 集成了SONET和GbE傳輸模塊。
● 采用Internet組廣播協(xié)議（IGMP）傳送IPTV。
具備上述功能的MSAP能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務的多樣性和網(wǎng)絡的靈活性。它同時支持急救電話和分組語音業(yè)務。當銅線距離較短時，它能提供ADSL2＋、VDSL/VDSL2等高速數(shù)據(jù)業(yè)務。在PON業(yè)務提供方面，MSAP能夠?qū)崿F(xiàn)BPON，并可以演進到GPON或GEPON。在FTTN中，MSAP能夠提供通向IP DSLAM的GbE鏈路。MSAP構(gòu)建的通用多業(yè)務網(wǎng)絡如圖2所示。
在電信網(wǎng)中，MSAP從體系結(jié)構(gòu)上將接入和交換功能分開。MSAP是一個具有1層和2層功能的系統(tǒng)——它將來自用戶的物理連接終結(jié)，并將他們的業(yè)務匯聚到相應的交換鏈路上。其中的接入系統(tǒng)能夠完成某些交換功能，從而降低交換成本。例如MSAP中的GR-303協(xié)議模塊能夠在接入系統(tǒng)中進行業(yè)務匯聚，從而減少5類交換機上的端口數(shù)量。MSAP還具有某些3層功能，它能夠使用IGMP進行IP廣播。與專用3層設備相比，在接入系統(tǒng)中實現(xiàn)IGMP協(xié)議功能具有更高的性價比。由于MSAP不支持其他主要3層功能，因此它的開通和維護都非常簡單，無需對電信技術(shù)人員進行深入培訓。
此外，MSAP能夠在多方面提高網(wǎng)絡性價比。首先，它能以非常有競爭力的價格完成其他單一功能設備，諸如DLC或SONET上/下路復用器（ADM）的接入功能。其次，MASP無需配線架之間的電纜連接——集成的傳輸功能減少了接入系統(tǒng)和SONET ADM之間的電纜連接。與原有的兩個機箱之間的電纜連接相比，MSAP中只需要簡單的軟件設置就可以通過背板實現(xiàn)功能模塊互連，維護工作將更加高效、簡捷。這種優(yōu)秀特性能夠簡化網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，從而進一步降低成本。
從更高的層面上看，MSAP替代了多個重疊系統(tǒng)，進一步簡化了網(wǎng)絡。MSAP體系結(jié)構(gòu)使終端用戶購買的是業(yè)務，而不是某種特定的協(xié)議或配置。對于終端用戶而言，他們的IPTV或高速數(shù)據(jù)業(yè)務是否使用架空線纜或掩埋線纜，是否在TDM、ATM或IP網(wǎng)絡上傳輸，是否采用FTTP、FTTC或FTTN網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)等都是無關(guān)緊要的事情。他們真正關(guān)注的是業(yè)務本身，業(yè)務何時開通，是否可靠，隨著業(yè)務演進和技術(shù)進步是否能夠成長或升級等等。MSAP能夠適應接入網(wǎng)和核心網(wǎng)接口的各種變化，在通用的平臺上實現(xiàn)各種業(yè)務。
兩種策略的取舍
電信運營商紛紛加大接入網(wǎng)的投入，使之具備多種業(yè)務提供能力以便與MSO的HFC網(wǎng)絡抗衡。根據(jù)各自的網(wǎng)絡現(xiàn)狀和業(yè)務策略，他們推出了FTTP、FTTC、FTTN等體系結(jié)構(gòu)。在運營商之間以及運營商內(nèi)部，光網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的實施方案各有千秋。與此同時，TDM和ATM網(wǎng)絡向IP網(wǎng)絡的演進也在進行之中。
在網(wǎng)絡建設時，運營商可以選擇原有的單一功能重疊型方案，也可以采用MSAP對網(wǎng)絡進行簡化。目前，兩種策略都被廣泛采用。在未來數(shù)月甚至數(shù)年與MSO的競爭中，電信運營商的成敗在很大程度上將取決于他們對接入網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的抉擇。
Don McCullough：Entrisphere公司市場部經(jīng)理
陳利兵：北京郵電大學光通信與光波技術(shù)教育部重點實驗室
來源：光波通信
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