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宽带接入技术分析和市场回顾

敖立

导读　宽带接入技术是面对NGN、NGI以及IP业务迅猛发展的关键环节，当前各种宽带接入技术及市场发展情况怎样?

这是业界关注的热点问题。

本文首先介绍了当前宽带业务市场的一些情况，然后对宽带接入领域的三大技术热点，包含ADSL2/2+、802.16无线接入及FTTH（EPON、GPON）技术进行了较详细地分析，最后对我国发展宽带接入市场有关问题进行了评述。

一、我国宽带接入市场发展特点回顾

　　1）我国的宽带产业在短时间内聚集形成了规模用户市场，用户数量持续、快速增长。

在经过2003年井喷式的发展后，宽带市场在2004年进入了平稳增长的发展阶段。

按照信息产业部的最新统计，截止到去年10月底，我国宽带用户数已突破2000万达到创记录的2172万，与2003年年末相比增长了超过1000万用户。

而作为宽带潜在用户市场的互联网用户数同期也在快速增加，从CNNIC最新的统计数据来分析，截止到2004年6月30日，我国的上网用户总人数为8700万人，半年增加了750万人，增长率为9.4%，和前年同期相比增长27.9%，我国的上网计算机总数已达3630万台，半年增加了541万台，增长率为17.5%，和前年同期相比增长41.1%。

放眼今年的全球宽带接入市场，从DSLForum提供的数据来看，截止到2004年6月底，全球已经有1.23亿宽带用户，和前年同期相比增长55%，而DSL用户达到了0.78亿用户，一年的时间增加了约3000万用户，而中国DSL用户以1300万高居榜首。

　　2）在运营商实施有效市场战略和产业链各方的通力合作下，国内宽带使用价格和终端设备价格越来越接近普通大众的消费水平，宽带消费变得更加“划算”和“实惠”。

“物美价廉”的消费模式进一步带动了用户的增长，拉动了接入业务的提升。

宽带接入雪崩期的到来已经预示我国宽带产业已成功翻越了用户规模这座大山，宽带服务与应用将在大众中迅速得到普及，在用户规模的有力支撑下，2004年宽带产业以良性循环步入了健康发展的轨道。

　　3）宽带应用进入突破期，2004年宽带的飞速发展并非我们意料之外，而深藏在宽带用户数量高速增长的背后，是人们对宽带理解的进一步加深和市场结构的进一步优化，是宽带内容应用的持续推进和层层突破。

随着中国网通“天天在线”全面改版和中国电信“互联星空”商用一周年，国内宽带内容应用平台已经可以承载更多网民的多样化需求。

宽带运营商打破传统观念，开放独有的网络和接入资源，紧密联合上下游企业，聚合各方优势资源，积极拓展网上信息源和各类应用，打造了丰富的网上应用，有效引导和满足了日益活跃的信息消费需求。

依托强大的应用平台和丰富的内容资源，运营商对宽带内容消费群体进行了有效细分，针对不同消费需求推出风格各异的宽带应用业务，“在线炒股”、“远程教育”、“可视聊天”、“在线游戏”、“视频点播”等全新应用使广大用户共享到宽带的欢乐，体验到宽带生活的精彩。

2004年，网络游戏应用逐步走出了粗放经营模式，无论是运营商还是游戏开发商都越来越注重精耕细作，在游戏开发和市场拓展上下工夫，合作共赢，使网游产业走上一条持续高速发展的快车道。

而2005年，以面向家庭电视机为接收终端的IPTV市场正在启动，运营商正在从政策、商业模式、运营维护、网络和设备、技术标准等各方面进行着准备，这些需要消耗大带宽的视频业务将与宽带接入技术和设备形成良好的互动。

　　4）从宽带接入技术的市场分析，作为当前最适应宽带发展需要的接入方式，ADSL占据了宽带接入绝大多数的市场份额（据统计，我国ADSL用户占到所有宽带用户的80%）。

固定无线接入技术如3.5GHz和5.8GHzFWA直接面向中小商业用户，发展处于不瘟不火的情形，而WLAN技术则从一度的热炒中走下神坛，其发展在各大运营商里都差强人意，一些新的宽带接入技术如电力线PLC、FTTH（EPON/GPON）则还处于小规模的实验或试商用阶段，短期内还难有作为。

二、宽带接入技术的热点

　　总得说来，这些年宽带接入技术领域热点不断，这其中ADSL2/2+、802.16固定无线接入及FTTH（光纤到户）是最受业界关注的三大技术。

　　1、ADSL2/2+技术

　　ADSL是目前所有DSL中应用最广泛的技术，也是一段时期以来ITU标准化工作中最活跃的领域，技术发展很快。

ITU-T关于ADSL的相关建议如下表：

建议编号

建议简称

建议名称

G.992.1

G.dmt

非对称数字用户线路（ADSL）收发器

G.992.2

G.lite

无分路器非对称数字用户线路（ADSL）收发器

G.992.3

G.dmt.bis（ADSL2）

非对称数字用户线路（ADSL）收发器浜2（ADSL2）

G.992.4

G.lite.bis

无分路器非对称数字用户线路（ADSL）收发器-2

G.992.5

ADSL2+

非对称数字用户线路（ADSL）收发器

浜扩展带宽ADSL2（ADSL2+）

　　ITU-TG..992.1（G..dmt）、G.992.2（G.lite）是第一代ADSL标准，自1999年6月发布以来，在实际应用过程中对其传输性能、抗线路损伤和射频干扰能力、线路诊断、运行维护等许多方面提出了改进的要求。

2002年5月进行的ITU-T会议中通过了新一代ADSL标准，包括ADSL2（G.992.3）和无分离器ADSL2（G.992.4），在其基础上频谱进一步扩展的ADSL2+（G.992.5）标准已于2003年1月举行的ITU会议上通过。

　　ADSL2和ADSL2+将是未来ADSL市场的主流技术，目前各厂家对于ADSL2和ADSL2+核心芯片以及系统的开发正在紧锣密鼓地进行。

与第一代ADSL相比，ADSL2有如下特点：

　　首先是增强了传输能力。

G.992.1标准规定ADSL下行速率至少6Mb/s，上行速率至少640kb/s；而G.992.3标准对ADSL2的速率支持下行8Mb/s、上行800kb/s速率。

通过提高调制效率、减小帧开销、提高编码增益、改进初始化状态机、采用更高级的信号处理算法等措施使ADSL2系统的传输性能，特别是在长距离、有桥接头、受射频干扰（RFI）等情况下的传输性能有了进一步改善。

同时，ADSL2增强了在线重配置功能，支持对不同通道的动态速率分配、无缝速率适配；增强了频谱控制功能，支持单载波模板；增强了功率控制功能，局端和远端均支持功率下调；具有可选的短初始化序列，支持快速错误恢复。

　　其次是拓展了应用范围。

ADSL2/2+的传送模式在G.992.1标准规定的ATM（异步传送模式）和STM（同步传送模式）的基础上，增加了PTM（分组传送模式），能够更高效率地传送日益增长的以太网业务。

ADSL2/2+标准中还增加了话音、全数字模式等方面的规范。

其全数字模式，即在没有POTS业务时采用话带传送数据，这样可增加上行带宽256kb/s；定义了更灵活的帧结构以支持四种延迟通道、四个承载信道，支持对误码和时延的配置。

　　其三是提高了线路诊断能力。

ADSL2/2+系统可在初始化过程中及结束后，提供对线路噪声、线路衰减、信噪比等重要参数的测量功能，特别是定义了一种特殊的诊断测试模式，可在线路质量很差而无法激活时进行测量；在业务运行过程中提供对上述重要参数的实时监测能力。

　　其四是优化了节能特性。

第一代ADSL不论是否有数据传输，功率始终相同。

ADSL2/2+支持收发器在数据速率低或无数据传送时进入休眠状态，可大大降低功耗，降低散热要求，能很好地适应“永远在线”的应用方式。

　　最后是互通性得到进一步改善。

由于G.992.3标准对相关功能规定更详细、明确，特别是改进了初始化状态机，从而增强了不同厂家芯片的互通性，同时减小了互通时传输性能上受到的影响，另外，由于ADSL2标准先于产品出台，非技术因素对ADSL互通的影响也得到减少。

　　由于ADSL2使用的频段与ADSL相同，因此传输性能的改进主要表现在长距离、抗线路损伤、抗噪声等方面，最大传输速率与相同条件下的ADSL相比并无明显提高。

而ADSL2+由于将使用的频谱作了扩展，传输性能将有明显提高（下行最大传输速率可达25Mb/s）。

ADSL2+（G.992.5）标准是在ADSL2（G.992.3）的基础上进一步扩展，主要是将频谱范围从1.1MHz扩展至2.2MHz，相应地，最大子载波数目也由256增加至512。

业内比较统一的观点是：

ADSL2是一个过渡性方案，能够实现ADSL2全部功能的ADSL2+将主宰市场。

当然，目前业界的芯片产品大多数都能实现ADSL2/2+的双模功能。

　　需要指出的是，ADSL2/ADSL2+无法后向兼容第一代的ADSL，虽然ADSL的发展趋势将是以ADSL2/2+取代ADSL1，但ADSL2/2+大规模应用的时间应视其技术成熟度、互通性以及成本等因素综合统筹考虑。

ADSL1与ADSL2/2+将在一定时期内共存，当前，ADSL2/2+可应用于一些长距离（超过3km）的ADSL1无法开通的用户线上。

　　从目前来看，ADSL2/2+的芯片已经接近成熟，性能稳定，功能齐全，目前正进入大规模互通测试阶段，这个阶段是ADSL2/2+大规模商用前的关键阶段，在IPTV等需要高带宽的业务推动下，ADSL2/2+进入市场的时间有可能提前。

　　2、802.16无线接入

　　IEEE802针对特定市场需求和应用模式提出了一系列不同层次的互补性无线标准，其中已经得到广泛应用的标准包括应用于家庭互连的IEEE802.15标准和应用于无线局域网的IEEE802.11标准。

为了弥补IEEE在无线城域网（WirelessMAN）标准上的空白，IEEE802委员会于1999年成立了802.16工作组，专门负责研究开发无线城域网的标准。

IEEE802.16的主要工作是开发2～66GHz频带的无线接入系统空中接口物理层（PHY）和媒质接入控制层（MAC）规范，同时还有与空中接口协议相关的一致性测试规范，以及不同无线接入系统之间的共存规范。

IEEE802.16规定的无线系统主要应用于城域网。

　　根据是否支持移动特性，IEEE802.16标准可以分为固定宽带无线接入空中接口标准和移动宽带无线接入空中接口标准，其中802.16、802.16a、802.16d属于固定无线接入空中接口标准，而802.16e属于移动宽带无线接入空中标准。

这几个标准的研究状态如表1：

表1　IEEE802.16空中接口相关标准

空中接口标准

频段

状态

IEEE802.16

固定宽带无线接入（10～66GHz）

2002.04发布

IEEE802.16a

固定宽带无线接入（2～11GHz）

2003.04发布

IEEE802.16c

固定宽带无线接入系统的兼容性（10～66GHz）

2002发布

IEEE802.16d

固定宽带无线接入（2～66GHz）（对802.16/802.16a/802.16c的修订）

2004年6月在IEEE802委员会获得通过，将以IEEE802.16-2004名称发布。

IEEE802.16e

支持固定和移动性的宽带无线接入空中接口标准（固定：

＜11GHz：

移动：

2～6GHz）

草案，预计2005年上半年完成

　　IEEE802.16d是固定宽带无线接入的标准，该标准定义了三种物理层实现方式：

单载波、OFDM（256-Point）、OFDMA（2048-Point）。

　　由于OFDM、OFDMA具有较高的频谱利用率，在抵抗多径效应、频率选择性衰落或窄带干扰上具有明显的优势，因此OFDM和OFDMA将成为IEEE802.16中两种典型的物理层应用方式。

　　IEEE802.16e是移动宽带无线接入的标准，该标准后向兼容IEEE802.16d。

IEEE802.16e的物理层实现方式与IEEE802.16d是基本一致的，主要差别是对OFDMA进行了扩展，可以支持2048-Point、1024-Point、512-Point和128-Point，以适应不同载波带宽的需要。

为了支持移动性，802.16e在MAC层引入了很多新的特性。

　　无线接入技术的发展趋势是通过引入新的技术（OFDM、MIMO等）实现更高容量、更大覆盖并实现一定的移动性，与3G网络共存并互为补充。

因此，802.16e技术从一出现便成为了业界的焦点。

　　按照IEEE802.16e设定的目标，该系统具有以下基本特征：

　　*高速移动

　　802.16e可以同时支持固定（16d）和移动（16e）无线接入，其移动速率目标为车速移动（通常认为可以达到120km/h）。

　　*宽带接入

　　系统在不同的载波带宽和调制方式下可以获得不同的接入速率。

以10MHz载波带宽为例，若采用OFDM-64QAM调制方式，除去开销，则单载波带宽可以提供约30Mbit/s的有效接入速率，由蜂窝或扇区内的所有用户共享。

IEEE802.16标准并未规定载波带宽，适用的载波带宽范围从1.75MHz到20MHz，其标称的最大带宽70Mbit/s是在特定条件下才能实现的。

　　*城域覆盖范围

　　802.16e的单基站覆盖范围在几km量级，应用于城域范围。

　　*主要提供数据业务

　　802.16e系统将接入基于IP协议的核心网，主要面向个人用户提供数据接入业务，也可以提供话音业务。

　　802.16e是无线接入技术，从技术角度看，随着技术的逐步成熟，可能会经历不同的发展阶段：

　　1）802.16d基站和终端成熟，802.16d网络部署，802.16d终端从室外逐步发展到室内。

　　2）802.16e网络开始部署，802.16e便携终端出现，但初期呈“热点”覆盖，无法支持切换移动，但可以支持漫游移动。

　　3）802.16e网络从点到面，逐步形成规模覆盖，并最终可以支持切换移动。

　　802.16e支持移动性，因此一个无法回避的问题是与3G之间的关系，表2是从技术角度对3G和802.16e进行了比较。

表2　802.16e与3G的技术比较

802.16e

面向的终端用户（业务定位）

固定或具有一定移动性的用户，需要一定移动性的宽带数据服务；用户在一定区域内的移动性和漫游。

较高移动速率的用户，需要语音服务以及数据服务；3G增强型面向需要高速下行数据速率的服务；支持全程的移动性和漫游。

提供的业务类型

以宽带数据业务为主（业务不在802.16e的范围内）。

提供电路型的话音业务、电路型和分组性数据传输的承载；提供可视电话业务（电路型或分组型）、多媒体消息业务、定位业务、短消息业务等；提供IP层的接入。

网络结构

基于分组的结构。

目前网络只包含无线接入网。

电路型的结构和分组型的结构并存，并向分组型的网络结构演进。

网络包括无线接入网、基于电路型的核心网和基于分组型的核心网，以及与业务相关的子系统（如定位系统等）。

支持终端的移动速率

可以支持120km/h的移动速度

可以支持高于120km/h的移动速度

与现有2G移动通信网的关系

不兼容

演进关系

　　总而言之，从业务定位方面可以得出的结论是，802.16e和3G系统的定位在特定的范围内存在重叠，这种重叠目前主要体现在“数据带宽需求较高的城市区域内提供一定移动性的无线数据服务”方面。

802.16e与3G系统中的无线传输技术相比，在提供宽带无线数据业务方面的技术优势是可以肯定的，在技术方面具有一定的竞争优势。

802.16e在相同的移动速率下能够提供的数据速率高于3G系统，以及3G增强型系统（HSDPA和1xEV-DV）目前的目标。

但是在相关标准和产品的成熟度和产业化程度等方面，802.16e落后于3G系统。

802.16e对3G系统的影响可以分成两个阶段，在802.16e达到商用程度之前，不会对我国的3G系统的发展产生影响，但会得到运营商的关注以及国内设备制造商的研发投入。

当802.16e发展顺利，达到商用之后，将会在无线宽带数据服务方面与3G系统形成一定范围内的竞争和互补局面。

同时未来802.16e的发展，还要考虑到当时移动运营商的网络情况和发展策略、产业规模和设备成本、政府政策、频谱分配状况等因素，这些因素目前还不明确，但都是今后需要进一步考虑和研究的问题。

　　3、FTTH及EPON/GPON

　　FTTH光纤到户这个看似遥远的东西在2004年开始起飞，特别是日本和北美已经开始了规模应用。

　　发展非常迅速，从而成为低迷的光通信市场的亮点，甚至被业界公认为光通信重新崛起的最大驱动力。

受国外的影响，我国在一些地区（如武汉）也开始了小规模的FTTH试验，一些运营商（如北京通信）甚至开始了FTTH的试商用。

　　FTTH涉及的技术很多，包括光器件、光传输系统、光纤光缆、安装、维护监控等方面，这其中传输技术和设备是关键，而EPON/GPON技术便是公认的实现FTTH的最佳技术之一。

　　无源光网络（PON）技术是一种点到多点的光纤接入技术，它由局侧的OLT（光线路终端）、用户侧的ONU（光网络单元）以及ODN（光分配网络）组成。

一般其下行采用TDM广播方式、上行采用TDMA（时分多址接入）方式，而且可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓扑结构（典型结构为树形结构）。

所谓“无源”，是指ODN中不含有任何有源电子器件及电子电源，全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成，因此其管理维护的成本较低。

PON技术的概念是20世纪90年代初提出的，可分为用于窄带TDM业务接入的窄带PON技术和用于宽带接入的基于ATM传送的BPON（APON）、基于Ethernet分组传送的EPON技术以及兼顾ATM/Ethernet/TDM综合化的GPON技术。

应该说，经过10多年的变迁，PON技术经历了从窄带PON到BPON（ATMPON）再到EPON及GPON的发展历程，这其中，ITU-T在PON技术的标准化工作中发挥了主导作用，相继出台了G.982（窄带PON）、G.983系列（BPON）以及G.984系列（GPON）等一系列标准建议，而IEEE近几年来在PON标准化上也非常活跃，并于今年推出了IEEE802.3ahEPON的标准。

　　表3对EPON和GPON两种千兆比无源光网络技术的主要参数进行了比较，为更加全面，同时也将BPON列入其中。

表3　EPON和GPON技术主要参数的比较

IEEEEPON

ITU-TGPON

ITU-TBPON

下行线路速率（Mb/s）

1250

1244.16或2488.32

155.52或622.08或1244.16

上行线路速率（Mb/s）

1250

155.52或622.08或1244.16或2488.32

155.52或622.08

线路编码

8b/10b

NRZ（+scrambling）

最小分路比（onTClevel）

最大分路比（onTClevel）

N/A

128

TC层支持的最大逻辑传送距离

0.5m-10km0rO.5m-20km

60kmwith20kmmax.diff．

20km

数据链路层协议

Ethernet

EthernetoverGEMand/orATM

ATM

TDM支持能力

TDMoverPacket

NativeTDMand/orTDMoATMand/orTDMoPacket

TDMoverATM

PON支持的最大业务流

Dep.on#ofLLIDs/ONT

4096

256

上行带宽注（以IPdata

throughput为业务）

760-860Mb/s

1160Mb/s（for1.244Gb/ssymmetrical）

500Mb/s（for622Mb/s）

OA&M和管理

EthOAM（+OptionalSNMP）

PLOAM+OMCI

下行数据流加密

Notdefined

AES（countermode）

“Churning”orAES（am.2）

　　针对GPON和EPON技术的不同特点，可以对这两种技术做出以下分析：

　　*GPON支持多种速率等级，可以支持上下行不对称速率，上行不一定要支持1Gbit以上的速率，因此与EPON只能支持对称1Gbit的单一速率相比，GPON在光器件的选择上余地更大，从而可降低成本。

　　*EPON只支持ClassA和B的ODN等级，而GPON可支持ClassA，B和C，因此GPON可支持高达128的分路比和长达20km的传输距离。

　　*单从协议上比较，因为EPON标准是以802.3体系结构为基础，因此与GPON标准相比其协议分层更简单，系统实现更容易。

鉴于目前以太网芯片的成熟性，其系统成本更低。

　　*ITU在制定GPON标准过程中沿用了APON标准G.983的很多概念，与EFM制定的EPON标准相比其标准更完善。

但由于其增加了TC子层，因此也相应增加了一定的开销，这在一定程度上违背了希望能够借助Ethernet技术简单、经济的特点这一初衷。

因此规定一个高效率的TC层机制将成为ITU在制定GPON标准中的一个关键。

　　*GPON标准规定TC子层可以采用ATM和GFP两种封装方式，其中GFP封装方式适于承载IP/PPP等基于包的高层协议，但对于为了支持ATM业务而定义的ATM封装方式在以Ethernet为基础的GPON系统中是否合适，还有待商榷。

　　*在Ethernet上承载TDM业务的技术并不成熟，很难满足电信级的QoS要求。

因此EPON为了能够承载TDM业务和话音业务必须设计新的MAC机制并增加新的软硬件。

而GPON由于其设计的TC子层结构和ATM封装方式，并采用了125us的帧长及定时机制，能够比较容易的支持TDM业务和话音业务。

　　目前业内关于EPON和GPON孰优孰劣还存在很大争议，但接入网存在技术多样化的鲜明特点，因此如果EPON/GPON能达到技术成熟、成本低廉的目标，将来都应该会得到应用，但未来1-2年，EPON将会走在GPON的前面，北美和日本的很多运营商都开始采用EPON技术装备其FTTP/FTTH网络。

三、我国宽带市场存在的隐忧和问题

　　1）对我国宽带市场用户总量的过分夸大。

应该看到的是，与话音业务适用于各种消费群体的特点相比，宽带接入业务的市场由于消费成本、技术门槛等种种原因还是相对有限的，我国的上网计算机总数目前仅达3630万台，半年增加了541万台，增长率为17.5%，和去年同期相比增长41.1%。

从CNNIC发布的统计数据可以表明，如果以每台上网计算机对应一个用户的话，我国目前的宽带市场还是有限的，在未来3年内充其量也就是几千万用户的市场，与目前6亿多的电话用户市场总量相比还不可同日而语。

而全球宽带市场虽然在一些地区存在亮点，但总体发展却并没有达到预期，DSLForum预计今年年底全球DSL用户将达到1亿用户的目标已很难实现。

因此，种种数据表明，宽带市场在现有模式下是无法保持长时间快速增长的，未来几年内的用户增长将会放缓也许会成为事实。

　　2）笔者认为，国内宽带市场目前存在以下问题：

第一，目前宽带业务的主

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