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对我国农村接入网发展途径的研究

作者:LunWen 来源:中华论文网-免费论文下载 加入时间:2005-9-20

对我国农村接入网发展途径的研究

(邮电部电信传输研究所)李少英

一、国外接入网状况

目前,世界各国电信公司普遍把发展接入网作为主要的经营策略之一,倾注了很大的力量。设备制造商也积极适应这方面的需要,开发了各种各样的接入网设备产品。

接入网概念的出现,使电信运营者能够综合考虑用户环路的设备配置问题,既着眼于现在的需求又放眼于网络未来的发展。但由于发展的不平衡,服务水平都存在巨大差异。在现阶段接入网发展建设过程中,普遍面临着两个方面的主要问题:一个是在电信欠发达地区缺乏配套的用户线问题,另一个是电信发达地区用户环路的数字化与宽带化问题。在发展中国家,城市和乡村普遍存在着因没有用户线而造成的大量待装用户无法及时装机。

许多国家的电信运营公司认为,采用无线用户环路解决电话网的机线矛盾是见效最快的方法,尤其在偏远的农村和山区,效果更明显。因为目前的农村电话用户基本是固定用户,不存在不同无线技术之间的互通问题,也基本不考虑漫游问题,所以原则上可以不对采用的技术加以限制。

另外,SDH/SONET已大规模推广,ATM也已经从实验室走向公用网,开始商用。因此用户环路也需要相应宽带化以支持各种宽带业务。现在,电信运营公司已经认识到用户环路宽带化刻不容缓,纷纷提出改造或重建用户网络的计划。

用户环路宽带化的方案有很多,如FTTB、FTTC、FTTH、HFC、HDSL、ADSL、WLL等等,并且有可能不断推出更新的接入技术。

对于新的各种接入技术,FTTB、FTTC、FTTZ将在近期内占有较大市场;国外电信界普遍认为FTTH是未来的发展方向;HFC是目前较看好的提供CATV等宽带业务的方法;HDSL在利用现有用户线对提供基群速率业务方面技术相对比较成熟;WLL还限于提供基本电话业务,与有线技术相比很具竞争力。但无论采用什么技术,运营公司最关心的是每线成本及商用的时间。

无线用户环路(WLL)目前主要用于提供基本电信业务,所采用的主要技术是以数字/模拟蜂窝为基础的技术、数字微波技术和毫米波(28GHz)技术、一点多址技术。

目前,无线用户环路在发展中国家应用较多,想以此加快提高和发展电信业务。一些发达国家新的运营公司也用WLL作为竞争手段,在日本,已把发展无线接入技术作为今后通信发展的主要技术政策之一。日本NTT公司将从1998年开始在人口密度低的农村地区,采用光纤接入和固定无线接入方式或有线无线混合接入等方式正式商用PHS-WLL固定无线接入技术,并把这种技术推向国外。一些国家在局部高密度用户区域也开始应用无线接入技术(PHS等)以扩大业务。

二、我国接入发展状况

自“八五”、“九五”规划期以来,我国电信网建设获得了巨大成绩,综合通信能力明显增强,通信网正向全数字化、综合化方向发展。电话网网络规模已跃居世界第二位(交换机总容量达1.1亿门)。全国县城以上城市全部开通了程控电话交换机,程控化比重达到99.7%,长途话路中数字电路占99.2%以上,据ITU统计,1995年美国电信网数字化率达73%。应当说我国通信网路装备水平实现了历史性跨越。但从网络整体看,我国处于网络末端的用户线路短缺问题在一些地区和农村地区十分突出,传统的模拟铜缆为主要的用户线传输手段,在一定程度上限制和制约着通信新业务的发展,成为建设现代化电信网的瓶颈。随着经济发展,高速数据、高质量视频业务等宽带业务的需求日趋迫切,作为交换局与用户终端间的连接纽带,用户接入网的数字化宽带化也被提到重要日程。我国农村通信市场迅速启动,将成为电信业务发展新的增长点。因此,农村用户接入网的建设也十分迫切。农村用户接入网建设受农村用户分散、地形条件复杂,山区、水网、用户线路超长,再加上农村经济条件差,这些特点,使得农村地区的用户接入网建设难度比城市用户接入网建设的难度更大。

目前,接入网的许多技术仍不够成熟,或成本太高,离大规模商用化还有一定距离。我国有关接入网的体制、标准正在抓紧制定中,相关的接入网试验也在几种交接上进行实用化试验工作。因此,在确定各地区接入网发展途径和建设中,一定要根据城市和农村地区具体情况,根据不同特点和条件,坚持实事求是,因地制宜地发展接入网。

三、接入网的定义和定界

国际电信联盟ITU-T已通过关于用户接入网定义、定界和功能的G·902建议,以及接入网的接口建议G·904、G965,我国已制订了接入网的相关标准。

接入网(AN)是由业务节点接口(SNI)和相关用户网络接口(UNI)之间的一系列传送实体所组成的,为传送电信业务提供所需传送承载能力的实施系统,可经由Q3接口进行配置和管理,传送实体提供必要的传送承载能力,对用户信令是透明的,不作处理。换言之,接入网是由网络侧V或Z参考点与用户测T或Z参考点之间的所有机线设备所构成。

接入网所覆盖的范围由三个接口定界,即网络侧经由SNI与业务节点(SN)相连,用户侧经由UNI与用户相连,管理方面则经Q3接口与电信管理网(TMN)相连。其中SN是提供业务的实体,是一种可以接入各种交换型和/或永久连接型电信业务的网元,而SNI即是AN与SN之间的接口。可提供规定业务的SN有本地交换机、租用线业务节点或特定配置情况下的点播电视和广播电视业务节点等。

四、接入网的功能、位置及标准化接口

根据接入网的定义,接入网为本地交换机与用户端设备之间的实施系统,它可以部分或全部代替传统的用户本地线路网,可含复用、交叉连接和传输功能。接入网可支持包括窄带和宽带多种业务的综合接入。

为了支持不同的业务,接入网需要有不同的接口。交换侧和用户侧的接口根据具体的应用情况配置,两侧的接口可以是不对称的。目前ITU-T规范接口版本交换侧采用的为V5.1和V5.2接口,将来接口类型还要向前发展,例如宽带V接口,如VB5.1,VB5.2,SDH接口和租用线接口等。

V5接口的诞生对接入网的发展起到了极大推动作用。

直到不久前,音频(VF)接口仍是电话用户与本地交换机之间的唯一接口。超过铜线用户电缆的覆盖范围时,只有采用远端模块或音频转接的用户环路载波设备(SLC)来实现接入。这两种技术目前都存在严重的缺陷。SLC设备在交换机侧需要进行一次A/D和D/A转换,无论在经济上还是技术上都极不合理,而且无法解决数据业务的接入问题,因为数据要求透明传输,不能转换。远端模块在技术上和经济上都比较合理,然而,交换机与远端模块之间的数字接口没有统一规范,不同厂家的设备不能互通,给网络的规划和建设造成一定困难。交换机局间中继的数字接口则由于不能支持用户线信令而不能用于接入网。

V5.1和V5.2建立在2.048Mbit/s接口基础上,除了帧同步时隙外,使用一个或多个时隙作为通信控制信道来传送信令,其它时隙作为承载信道,可以传送64Kbit/s数字话音信号或ISDN的B通道信号。V5·1支持1个2Mbit/s链路,1个位于TS16时隙的通信控制信道,其余各时隙固定分配给各承载信道。V5·2支持1~16个2Mbit/s链路,1个或多个通信控制信道,承载信道时隙动态分配,且具有集线功能。

V5链路接入协议定义了V5的所有功能,内容包括:电话网用户信令信号的双向传递、用户端口的状态和控制信息的双向传递、ISDN的D通道信息的双向传递、V5.2承载信道的动态分配和集线控制、V5.2的多个控制信道的倒换功能和承载信道连接功能、V5.2的多个2Mbit/s链路的管理功能等。

V5接口支持的接入类型包括:模拟电话、ISDN基本速率接口、ISDN基群速率接口(仅V5·2)及半永久连接租用线路。

V5接口的问世推动了接入网的技术和产业的发展。

(1)由于V5规范了数字化的用户接口,从而使接入网的引入变得既经济又有效,使得用户环路中音频转换接技术SLC作为一种应用技术将被取代。

(2)由于V5支持多种业务以及它们的综合接入,使得从此在接入网上能够实现模拟和数字多种业务的综合接入。

(3)由于V5接口将交换机的数字接口标准化,故为开放式接口,打破了交换机远端模块的专有性,交换机与接入网设备可由不同厂家提供。大批的厂家加入到接入网行业中竞争,大量的生产降低了设备的成本。各本地网所处地理位置不同,经济发展水平不齐,对接入网的业务需求差异较大,广大农村地区拉入网的发展相对滞后,但随着交换机数字化,ISDN的引入,多种接入网组网方式的应用,迟早要在农村地区实现。

五、接入网的组网技术选用

1、有线接入技术

当前比较实用的有线接入方案中,除了传统的铜线接入方式外,有以下四种接入技术:

(1)光纤接入(FTTB、FTTC、FTTZ、FTTH等)。FTTB、FTTC、FTTZ、FTTH等接入方案是按光纤敷设到那里来区分的,即以接入网主干系统与配线系统的交界点—光网络单元(ONU)的位置进行划分的。FTTB是指光纤敷设到办公大楼,FTTC是指光纤敷设到路边,FTTZ是指光纤敷设到用户小区,FTTH是光纤直接到每个家庭。从技术的角度看,FTTB、FTTC、TFFZ基本相近,没有实质性区别。

从运营角度看,当前业务量最大,用户需求最迫切的是FTTB。FTTB的特点是全数字化接入与传输,主干系统的传输媒介是光纤,各种业务以时分复用方式接入,传输速率为155Mb/s或140Mb/s;配线系统使用星型结构的铜绞线作为传输媒介,根据终端设备的种类,配线系统可以使用二线连接或四线连接结构;FTTB与交换局之间应使用V5接口。可实现多种业务的综合服务(包括宽带业务),容易向环型光纤网过渡。

目前发达地区农村接入网已广泛采用了架空光缆,今后在地形条件适宜的农村地区,光缆到乡、镇、村是发展的方向,地、县到乡镇之间地理环境允许的情况下应敷设光缆,接入技术仍可优选远端模块。模块服务半径7~10公里。光缆应备有传送CATV信号的单独光纤为实现共缆分纤综合传输电话和CATV提供基础装备。虽然目前农村普及率水平很低,但近几年农村电话发展速度持续高涨,农村通信水平将有大幅度增长,因此建设农村的光缆接入网应有长远规划来指导建设。

(2)光纤同轴混合接入(HFC)。它的基本特征是以模拟传输方式,综合接入多种业务信息。HFC的主干系统使用光纤,采取频分复用方式传输多种信息;配线部分使用树状拓扑结构的同轴电缆系统,传输和分配用户信息。在HFC网上传输数字语音和数字图像信息时,必须经过宽带调制器(64QAM)将数字信号调制到模拟信道中传输。

HFC可用于解决CATV、电话、数据等业务的综合接入问题。

(3)高速数字用户环路(HDSL)。为了充分发挥现有市话电缆的作用,解决用户线不足和高速业务的需求的矛盾,国外研制开发了高速数字用户环路HDSL技术。使用两对用户线传输2.048Mb/s信息的能力。HDSL可充当用户接入网的主干传输系统。

HDSL的优点是充分利用现有铜缆实现扩容,也可以解决少量用户传输384Kbps和2Mbps宽带信号的需求;安装HDSL设备时基本不改变原有设备,施工方便迅速;当更大容量用户环路建成后,HDSL设备可以转到异地使用。对于原来已铺设有铜缆到乡、镇及村的农村地区,HDSL方式对迅速扩容和开放数据业务也是一种可行的方案。

2、多种固定无线接入技术

在有线通信不断发展的同时,无线通信技术以其灵活方便、建设速度快、维护费用低、受环境限制少、适合于远距离分散用户等功能特点,成为接入网建设中必不可少的手段之一。其中,固定无线接入是解决我国目前机线矛盾等问题的主要方式。地、县到乡镇之间地理环境不允许敷设光缆,接入技术应优选多终端固定无线接入。服务半径10~30公里。

在城、乡用户线紧张的地区,用户的扩容也可采用无线技术接入手段,日本已大量采用无线接入手段、PHS-WLL。

无线接入大体上可分为:

(1)现有移动技术的固定应用,如蜂窝技术和无绳技术;

(2)专为固定无线接入设计的技术;

(3)微波技术(一点多址技术)。

从技术的角度上讲,在城市和农村地区均适用。上海市区已应用一点多址无线接入系统开通电话、传真、数据等业务,农村地区也有较多应用。

采用移动技术或专用固定无线接入技术的系统从应用的角度来说有两种系统结构:与移动混合组网;单独组网。

(1)基于蜂窝移动通信网的网络结构,即固定无线终端接入到移动交换机MSC。此方式可使运营者以同一系统结构服务于移动和固定的不同用户群;

(2)典型的固定无线接入系统结构,即直接接入到PSTN/ISDN,而不接入到移动交换机。

这种结构是由PSTN/ISDN本地交换机来进行呼叫处理、计费和编号识别等。

当固定无线接入系统与PSTN或ISDN连接时,固定无线接入系统应能透明地支持;

(1)PSTN的电话业务、电话新服务项目及非话业务。

(2)ISDN的用户综合(电信)业务、承载业务以及补充业务。

(3)微波一点多址技术是提供中低容量大范围覆盖(几十公里到几百公里)的用户环路技术。它的技术特点决定了它适合在水网地区和山区,每到夏季汛期,通信紧张的矛盾极为突出,但受地理条件限制无法采用有线技术的农村使用,从目前的商用情况看,它的确是解决农村通信的一种主要手段。

农村的接入网在具体建设中应根据各地的经济条件、业务需求、地形条件、用户密度等因素统筹考虑、合理规划,以建设经济实用,可满足目前电话和低速数据业务,同时又要兼顾到今后更多业务种类的需求。应防止出现农村通信建设中的短视行为。

(4)采用定点卫星通信接入手段,将全国各地区分布的边远分散用户,采用有线方式和地面无线接入方式 ,均不能比较经济、方便地接入各本地网内的农村用户,集中统一组织卫星通信网。长远地解决各本地网中部分装机难的用户。由国家统一组织卫星通信网,解决分散在全国的山区、沙漠、森林、海岛等地区电话用户的入网问题要比各个省、各自为政分别用卫星手段来解决这些地区通信问题要来的更经济、组网更合理。建议有关部门尽快研究卫星解决边、远、难用户入网通信的切实可行的技术方案来,以适应农村通信发展的需要。实现邮电发展2000年村村通电话的发展目标。