一种基于SDH的集成宽带接入方案

马菊青　陈常嘉

　　摘要：本文介绍了集成宽带接入系统的原理和特点，并与xDLS、HFC、APON等主要的宽带接入技术进行了比较。集成宽带接入系统既是传统电信服务（如E1、T1）的理想解决方案，又是非标准电信服务，如数字电视，计算机网络的理想解决方案。在文章的最后，举了集成宽带接入系统的一个应用实例。

　　关键词　宽带接入　集成　SDH

　　1　简介

　　随着技术所本持续下降，电信市场日益开放以及以IP为代表的数据业务的爆炸式增长，网络的带宽与容量再次成为热门话题和紧缺的资源。以美国为代表的发达国家的骨干网正向超高速和超大容量的方向发展，高达160Gbit/s（16×10Gbit/s）的波分复用系统已投入应用。用户侧的PC机的速率也在突飞猛进，唯独中间的接入网仍停留在窄带水平。为了适应这一新的形势，接入网的宽带接入技术也呈现了新的发展态势。接入网络对电信运营商而言是极其重要的，因为它直接连接着最终用户。面对通信宽带化的趋势，原有的接入网络技术已开始表现出种种不如人意的地方，而建设新型宽带接入网络成了人们关注的新话题。在这种情况下，传统的电话网势必向以数据业务为中心，以宽带化和IP化为特征的下代电信网过渡。电信业务从电话等窄带业务逐渐转向集语音、高速数据、可变视频为一体的多媒体宽带业务。面对众多的接入技术，如何选择理想的解决方案，高效、经济的构建满足各种用户需要的接入网络是人们关注的一个焦点。宽带接入网建设应根据社会的发展、用户的需要、设备的成熟程度和经济实力分阶段实施。接入设备必须组网灵活，窄带、宽带业务都可以接入，支持未来发展。

　　2　集成宽带接入的特点

　　这种集成接入系统是基于SDH的。将SDH技术上的优势带进接入网领域，使SDH的功能和接口尽可能靠近用户是SDH发展的趋势。考虑到接入网对成本的高度敏感性和运行环境的恶劣性，适用于接入网的SDH设备必须是高度紧凑、低功耗和低成本的新型系统。集成宽带接入通过V5接口或DLC完成窄带接入，通过插入不同的接口卡直接向用户提供10/100Mbit/s以太网接口或270Mbit/s DVB数字图像接口，不需ATM适配层就能直接把宽带业务映射到SDH帧中，并能半动态/动态地按需分配带宽（N×E1或N×T1），以适应不同业务接口需要，从而有效地提高带宽利用率，真正实现宽窄接入兼容，是理想的综合宽带接入解决方案。

　　（1）基于SDH

　　这种接入方案的传输部分符合SDH体制标准，其速率、帧结构、功能都与STM-41一致。能与任一厂家的STM-4或STM-6互连，还能平滑升级到STM-4。具有标准的SDH支路接口。除T1和T3接口用于SONET外，还可提供E1（2Mbit/s）支路接口。具有155Mbit/s光/电分支支路功能，利用155Mbit/s光分支盘可以形成光分路。利用155Mbit/s电分支盘复用到上一级传输设备，提高系统组网的灵活性。除能用作接入设备外，还能直接作为传输设备使用，应用范围相当广泛。

　　（2）综合接入

　　接入网是一个快速发展的网络，一些可用于接入网的技术还在不断出现，谁也无法预料将会出现什么新的接入业务，尤其是宽带业务。因此，衡量一个综合接入网产品的好坏，不能仅看其支持接入业务种类的多少，还要看其解决宽/窄兼容的技术。如果能够动态地分配带宽，无论将来宽带业务如何发展，只需开发相应的接口盘就能满足新的业务要求，而不需对设备进行大的改动，减少了开发周期，降低了成本。集成接入系统利用虚容器（VC）将不同的支路的信号映射到STM-1中。级连的VC能映射比单个的VC更大的数据流，因此能更有效地利用带宽并能实现带宽的按需分配，动态地分配信道。对于大多为非电信标准的宽带业务，能提高带宽的利用率。它采用两级复用方案，一级是从STM-1到E1，另一级从E1到64kbit/s。当业务比特率大于Ｅ１时，给它分配多个级联的VC-1；反之，分配一个或部分E1。这些比特小于E1的业务在多个64kbit/s等级中处理，与级联VC中的动态带宽分配无关。

　　（3）符合TMN要求的网络管理系统

　　接入网网管的建设应当是基于TMN的，在开放的环境中，采用标准的管理协议来传送标准的管理信息，保证网管的高度适应性和可持续性建设要求。TMN对网络管理系统与被管理设备之间传送的管理信息进行了标准化，只要各接入网设备都提供标准的接口，不论其具体实现方法如何，也不论其组网方式如何，不同的接入网资源都可以被集中管理，统一调度。在接入网网管的建设中，由于接入网本身的技术特点，要求网管系统具有良好的适应性和可持续性，而TMN技术则切实保证了接入网网管建设的平滑过渡和可持续性发展。

　　3　对各种接入的支持

　　3.1　支持窄带业务

　　为了更充分地利用SDH的优势，需要将SDH进一步扩展至低带宽用户，特别是无线用户，提供灵活并能综合新老业务的64kbit/s等级传送平台。具体实施方法可以有多种，如使用STM-0子速率连接（sub STM-0），对于小带宽用户是一种经济有效地方案，同时又能保持全部SDH管理能力和功能。目前LTU-T第15研究组已开发了一个新的建议G.708。规定了sSTM-2n和sSTM-1k接口，届时SDH演进一步向用户推进，在接入网领域占据更大的份额。集成宽带接入设备支持窄带的接入（V5接口），与V5.1/5.2研究平台兼容，更改协议可实现升级。两种协议处理方案（远端终结和局端终结），用户可根据情况选择。

　　3.2支持宽带业务

　　SDH利用虚容（VC）将不同的支路信号映射到STM-N中。在SDH标准中，采用VC-1（映射T1/E1），VC-2（映射T2），VC-3（映射T3/E3）。级连的VC能映射比单个的VC更大的数据流因此能更有效地利用带宽。它的另一个好处是能实现“带宽按需分配”，即动态地分配信道。对于像以太网和压缩数字图像这样的非标准数据速率，动态带宽按需分配能大大地提高带宽的利用率。

　　3.3支持IP业务

　　接入网用SDH的最新发展趋势是支持IP接入。目前至少需要支持以太网接口的映射，除了携带语音业务量以外，可以利用部分SDH净负荷来传送IP业务，从而使SDH也能支持IP的接入。IBAS设备通过插入网卡作为支路盘，为用户提供两路以太网接口，工作方式可为双工或半双工。以太网接口所需带宽可由系统灵活分配（n×2Mbit/s）。

　　综合起来，集成宽带接入系统具有如下优点：

　　（1）综合考虑了窄带接入和宽带接入。另外更完善地解决了IP接入，实现了语音、数字电视、多媒体服务的集成接入。

　　（2）基于SDH，由于SDH技术很成熟，能提供可靠的服务。

　　（3）可增加带宽，提高网络管理能力，减少维护工作，降低成本。

　　（4）对于GSM系统来说，可灵活地提供2Mbit/s的透明通道。

　　（5）可方便地升级和扩大容量，为平滑过渡至FTTH做好准备。

　　4　与其他宽带接入技术的比较

　　4.1　与ADLS（非对称数字用户线）的比较

　　非对称数字用户线（ADSL）系统是一种利用现有双绞铜线的宽带接入技术，它利用双绞线传送双向不对称比特率数据。ADSL的内部比较复杂，它采用了高级的数字信号处理技术和新的算法压缩数据，使大量的信息得以在网上高速传输。ADSL系统的发展趋向是进一步提高系统的下行带宽，即演变成所谓甚高速数字用户线（VDSL）系统，这种技术在双绞线上的下行传输速率可以扩展至25-52Mbit/s，同时允许1.5Mbit/s的上行速率，其传输距离会缩短至1000m或300左右。

　　ADSL最大特点是无需改变现有铜缆网络设施就能提供宽带业务，其主要缺点是线对的苛刻要求，目前国内双绞线只有10％左右的线对可以开ADSL，另外，价格仍偏高。从长远的发展看，双绞线的传输带宽毕竟还是有限的。它最终只能是一个过渡性的方案，或者与其他宽带接入系统配合使用。

　　拉入网发展的最终目标是光纤到家，应该因地制宜，在有条件的地方，尽量地使光纤靠近用户。集成接入系统是基于SDH的新型综合宽带接入系统，无论从传输带宽、信号质量，还是从今后向FTTH的过渡上，都有其发展优势。可以针对不同业务提供相应的接口，如以太网接口、DVB接口，实现宽窄带、新老业务的综合接入；标准SDH光传输平台，把ONU尽可能地推向用户端，简化了网络体系结构。

　　4.2　与HFC（光纤同轴电缆混合网）的比较

　　HFC是一个灵活的接入和传输系统。将光纤和同轴电缆的优点集于一身，又较FTTO或者是SDV造价低廉。同时支持模拟和数字传输。HFC的灵活性和强大的功能已使它成为CATV和电话提供商的首选。

　　HFC是广播式服务的一个很好的解决方案，但在发展双向、交互式服务中存在着严重不足：

　　（1）HFC是一个树型结构，在电信服务中可靠性不高，易被噪声干扰。

　　（2）许多用户共享上行信道，限制上行信道的应用。

　　（3）用模拟传输技术。

　　（4）不支持Q3接口。

　　与HFC相比，集成宽带接入方案运用SDH设备，可形成高可靠网络技术。同时他支持F接口和Q接口，在局端实现用户线路测试，远程和集中式监督和控制。为了满足VOD、可视电话和其他动态视频服务，集成宽带接入方案提供了DVB接口。总之，与HFC相比，集成宽带接入方案更能满足广播公司宽带接入的需要，带宽更宽、可靠性更高。易开通双向服务。

　　4.3与APON的比较

　　接入网正在应用PON（无源光网络）系统，使携带的信息ATM化后的PON称为APON。对于承载和终端用户来说，APON有许多优点。因为光纤维护费用远比铜轴的低。现在，速度为155Mbit/s的对称APON系统和速度为622Mbit/s/155Mbit/s的非对称APON系统正发展之中。另外，光纤技术不受电接口的影响，从而保证了高质量的电信服务。APON系统的另一优势是在提供动态带宽仇配的OLE中集合了ATM信元、ATM的QoS优势、PON的宽带透明传输的优势。

　　但是，APON的发展前景却面临着ATM的衰落和IP的兴起。另外，APON技术显得还很昂贵。与APON相比，集成宽带接入系统费用低，提供宽带支流接口，实现了N×E1或n×T1到STM-1复用，以及动态带宽分配。也可提供IP接入，将信号直接映射到SDH帧中，简化了网络结构，降低了费用，提高了系统效率。实现了宽带和窄带的集成接入。

　　4.4与LMDS比较

　　本地多点分配业务（LMDS）是一种新出现的毫米波宽带无线接入技术，可提供双向数据、语音和视频业务。如果仅用于语音则可以支持6万个电话用户，同时可支持速率为ISDN-BRI、E1和E3和专用电话业务，但最有利的业务是数据业务。LMDS可提供对称业务与不对称业务，如交互式电视和高速数据。另外可以提供因特网接入，可以用于局域网的互连。LMDS网络建设周期短，数据传输质量高，其信号质量与可靠性与其他技术相比甚至更好。尤其适用于光接入网因用户密度和/或成本原因而不经济可行的地区。但是，LMDS所使用的频段技术实现难度较大，其发展在很大程度上取决于能否开发出低成本的28GHz收发机。这一频段的放大器需要基于镓砷技术的单片毫米波集成电路，要做到低成本、高性能不大容易。另外，LMDS的最大弱点是采用无线信道且只能视距传输，因而抗干扰能力差，甚至雨点、树叶等都会对信号产生影响。为了避免阻挡，枢纽站可能不得不设置在高于地面15-20m处，这在有些环境下应用不利。

　　宽带固定无线接入技术作为有线接入技术的有益补充，代表了宽带接入技术的一种新的不可忽视的发展趋势。不过对于中国的广大用户而言，目前无线宽带接入技术仍然是接入技术发展的主流。综合宽带接入系统采用有线（光纤）信道，可远距离传输，容量更大，抗干扰能力强，成本较低。集成宽带接入系统基于SDH体制，它可以提供宽带支路接口、能够灵活地按需分配带宽，电信、广电等各种部门都可以使用这种接入平台来为广大用户提供宽带接入业务。

　　5　总结

　　以上讨论了集成接入系统的特点，并将其与其他接入系统作了比较。集成宽带接入系统既是传统电信服务（如E1、T1）的理想解决方案，又是非标准电信服务，如数字电视、计算机网络的理想解决方案。

　　集成宽带接入系统集成了宽带及窄带接入，在同一个壳中放置了接入模块、传输模块、CATV模块和管理模块。通过ISDN接口卡，实现电话和Internet接入。通过以太网接口卡实现LAN和VOD的互连。宽带接入是接入网的趋势，而集成宽带接入系统则提供了一个对现有接入网的很好的解决方案。

摘自《中国数据通信》2001.9