鄧冠文

（中國(guó)鐵通集團(tuán)有限公司肇慶分公司，廣東 肇慶 526020）

引言

寬帶，顧名思義是傳輸帶寬很寬的意思，在數(shù)字通信中通常指可傳送2Mbit/s以上信號(hào)的帶寬。寬帶，其實(shí)并沒(méi)有很嚴(yán)格的定義，一般是以窄帶撥號(hào)上網(wǎng)速率的上限56Kbps(Bits per Second，數(shù)據(jù)傳輸速率的常用單位)為分界，將56Kbps及其以下的接入稱為“窄帶”，之上的接入方式則歸類于“寬帶”。寬帶，從一般的角度理解，它是能夠滿足人們感觀所能感受到的各種媒體在網(wǎng)絡(luò)上傳輸所需要的帶寬，因此它也是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、發(fā)展的概念。目前的寬帶對(duì)家庭用戶而言是指?jìng)鬏斔俾食^(guò)1M，可以滿足語(yǔ)音、圖像等大量信息傳遞的需求。FCC（Federal Communications Commission全稱美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)）2010年07月24日為“寬帶”這個(gè)詞語(yǔ)下了一個(gè)定義，F(xiàn)CC認(rèn)為寬帶意味著下載速率為4Mbps，上行為1Mbps，可以實(shí)現(xiàn)視頻等多媒體應(yīng)用，并同時(shí)保持基礎(chǔ)的Web瀏覽和E-Mail特性。

寬帶的通信質(zhì)量和能力都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了我們目前普遍使用的窄帶通信系統(tǒng)，主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)通信能力、圖像通信能力方面。寬帶網(wǎng)甚至可以為分布在世界各地的人召開電視會(huì)議，看清彼此的動(dòng)作、表情、語(yǔ)氣，就像只相距1米一樣。換句話說(shuō)，只要帶寬足夠?qū)?，任何信息都能夠最迅速和?zhǔn)確的傳遞。

寬帶通信網(wǎng)是一種全數(shù)字化、高速、寬帶、具有綜合業(yè)務(wù)能力的智能化通信網(wǎng)絡(luò)。寬帶通信網(wǎng)的顯著特點(diǎn)就是在信息數(shù)據(jù)傳輸上突破了速度、容量和時(shí)間空間的限制。寬帶通信近技術(shù)年在世界上發(fā)展非?？?，目前，四種主要寬帶技術(shù)較為流行，它們分別是DSL、LAN、PON和3G無(wú)線寬帶技術(shù)。

1.中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷史

1986年，王運(yùn)豐教授領(lǐng)導(dǎo)的北京市計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)研究所實(shí)施的國(guó)際聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目——中國(guó)學(xué)術(shù)網(wǎng)啟動(dòng)，合作伙伴是德國(guó)卡爾斯魯厄大學(xué)。

1987年9月，北京計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)研究所正式建成我國(guó)第一個(gè)Internet電子郵件節(jié)點(diǎn)，連通了Internet的電子郵件系統(tǒng)，并發(fā)送了第一封電子郵件，內(nèi)容是“越過(guò)長(zhǎng)城，走向世界”，揭 開了中國(guó)人使用互聯(lián)網(wǎng)的序幕。

1990年11月28日，中國(guó)的頂級(jí)域名.CN完成注冊(cè)。由于當(dāng)時(shí)中國(guó)尚未實(shí)現(xiàn)與國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)的全功能聯(lián)接，中國(guó)CN頂級(jí)域名服務(wù)器暫時(shí)設(shè)在德國(guó)。1994年5月21日，中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心完成了中國(guó)國(guó)家頂級(jí)域名(CN)服務(wù)器的設(shè)置，改變了中國(guó)的CN頂級(jí)域名服務(wù)器一直放在國(guó)外的歷史。

1994年3月，中國(guó)終于獲準(zhǔn)加入互聯(lián)網(wǎng)，并在同年5月完成全部中國(guó)聯(lián)網(wǎng)工作。

1995年5月，第一家互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)供應(yīng)商—瀛海威創(chuàng)立，中國(guó)的普通百姓開始進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。

2004年2月3日至18日，新浪、搜狐和網(wǎng)易先后公布2003年度的業(yè)績(jī)報(bào)告，分別實(shí)現(xiàn)了的全年度營(yíng)業(yè)收入，首次引來(lái)了全年盈利。宣布互聯(lián)網(wǎng)的春天已經(jīng)來(lái)臨。

據(jù)中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心2010發(fā)布第26次中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告顯示，截至2010年6月30日，中國(guó)網(wǎng)民規(guī)模達(dá)到4.2億人，普及率達(dá)到31.8%,經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)呈現(xiàn)出欣欣向榮的一面。

2.目前中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)寬帶技術(shù)

整個(gè)寬帶網(wǎng)可以分成三個(gè)部分，它們是：寬帶傳輸網(wǎng)、寬帶交換網(wǎng)和寬帶接入網(wǎng)。在寬帶網(wǎng)傳輸領(lǐng)域中，WDM、DWDM技術(shù)是大容量傳輸技術(shù)的發(fā)展方向，而SDH是比較成熟的大容量傳輸技術(shù)。在接入網(wǎng)部分，出現(xiàn)了多種寬帶接入技術(shù)，如寬帶接口技術(shù)，光纖接入，HFC和XDSL等。以下分別對(duì)這幾種寬帶技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

2.1 WDM技術(shù)

波分復(fù)用(WDM)是將兩種或多種不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)(攜帶各種信息)在發(fā)送端經(jīng)復(fù)用器(亦稱合波器，Multiplexer)匯合在一起，實(shí)現(xiàn)在一根光纖上同時(shí)傳輸多路信號(hào)的通信技術(shù)。在接收端，經(jīng)解復(fù)用器(亦稱分波器或稱去復(fù)用器，Demultiplexer)將各種波長(zhǎng)的光載波分離，然后由光接收機(jī)作進(jìn)一步處理以恢復(fù)原信號(hào)。這種在同一根光纖中同時(shí)傳輸兩個(gè)或眾多不同波長(zhǎng)光信號(hào)的技術(shù),稱為波分復(fù)用。

WDM本質(zhì)上是光域上的頻分復(fù)用FDM技術(shù)。每個(gè)波長(zhǎng)通路通過(guò)頻域的分割實(shí)現(xiàn)，每個(gè)波長(zhǎng)通路占用一段光纖的帶寬。WDM系統(tǒng)采用的波長(zhǎng)都是不同的，也就是特定標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)，為了區(qū)別于SDH系統(tǒng)普通波長(zhǎng)，有時(shí)又稱為彩色光接口，而稱普通光系統(tǒng)的光接口為"白色光口"或"白光口"。

WDM技術(shù)的發(fā)展一方面得力于發(fā)送激光器和接收濾波技術(shù)的改進(jìn)，提高了整個(gè)光纖傳輸系統(tǒng)的容量。另一方面是由于新技術(shù)的成功，使得多路光信號(hào)可以在同一光纖摻鉺放大器中獲得增益，從而使間隙很小的多路光載波可以合用同一光纖摻鉺放大器。

通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不同，每個(gè)波長(zhǎng)之間的間隔寬度也有不同。按照通道間隔的不同，WDM可以細(xì)分為稀疏波分復(fù)用 (CWDM)和密集波分復(fù)用(DWDM)。CWDM的信道間隔為20nm，而DWDM的信道間隔從0.2nm到1.2nm，所以相對(duì)于DWDM，CWDM稱為稀疏波分復(fù)用技術(shù)。波分多路復(fù)用技術(shù)具有擴(kuò)容升級(jí)方便、系統(tǒng)容量大、傳輸距離長(zhǎng)、光纖利用率高等優(yōu)點(diǎn)，從而成為提供寬帶化高速光纖通信的最佳方案。

2.2 SDH技術(shù)

SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步數(shù)字系列）是一種將復(fù)接、線路傳輸及交換功能融為一體、并由統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)操作的綜合信息傳送網(wǎng)絡(luò)。SDH傳輸業(yè)務(wù)信號(hào)時(shí)，要進(jìn)入SDH的幀的信號(hào)都要經(jīng)過(guò)映射、定位和復(fù)用三個(gè)方面：映射是將各種速率的信號(hào)先經(jīng)過(guò)碼速調(diào)整裝入相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)容器，加入通道開銷形成虛容器，幀相位發(fā)生偏差稱為幀偏移；定位即是將幀偏移信息收進(jìn)支路單元或管理單元的過(guò)程，它通過(guò)支路單元指針的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)；復(fù)用則是將多個(gè)低價(jià)通道層信號(hào)通過(guò)碼速調(diào)整使之進(jìn)入高價(jià)通道或?qū)⒍鄠€(gè)高價(jià)通道層信號(hào)通過(guò)碼速調(diào)整使之進(jìn)入復(fù)用層的過(guò)程。SDH具有一套標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級(jí)，稱為同步傳送模塊STM-1、STM-4、STM-16和STM-64，并具有頁(yè)狀矩形幀結(jié)構(gòu)。如表1所示。

SDH同步傳輸網(wǎng)由SDH網(wǎng)絡(luò)單元組成，在傳輸介質(zhì)上進(jìn)行同步信息復(fù)用、傳輸和交叉連接。SDH具有世界統(tǒng)一的節(jié)點(diǎn)接口，這樣簡(jiǎn)化了信號(hào)互通以及信號(hào)的傳輸、復(fù)用連接過(guò)程；目前，SDH已經(jīng)在核心網(wǎng)牢牢地站住了腳，靈活性使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者可以更快更有效地為用戶提供所需的長(zhǎng)短期業(yè)務(wù)需求以及組網(wǎng)應(yīng)用需要。對(duì)于發(fā)展迅速的通信系統(tǒng)采用SDH技術(shù)尤其適合,它可以靈活地提供2Mbps的通道。它可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)有效管理、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)監(jiān)控、動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、不同廠商設(shè)備間的互通等多項(xiàng)功能，能大大提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率、降低管理及維護(hù)費(fèi)用、實(shí)現(xiàn)靈活可靠和高效的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行與維護(hù)，因此是當(dāng)今世界信息領(lǐng)域在傳輸技術(shù)方面的發(fā)展和應(yīng)用的熱點(diǎn)，SDH已被各國(guó)列入21世紀(jì)高速通信網(wǎng)的應(yīng)用項(xiàng)目，同時(shí)也是電信界公認(rèn)的數(shù)字傳輸網(wǎng)發(fā)展方向，SDH被多個(gè)著名商業(yè)公司看好，具有遠(yuǎn)大的商用前景。

表1 SDH的速率等級(jí)

2.3 PON技術(shù)

用戶對(duì)接入帶寬的需求將進(jìn)一步增加，現(xiàn)有寬帶接入方式已很難滿足用戶對(duì)高帶寬、傳輸、安全性等方面的需求。因此，市場(chǎng)急切等待更新的技術(shù)出現(xiàn)，以解決這個(gè)問(wèn)題，它需要以更低的價(jià)格、更高的帶寬，更好的服務(wù)質(zhì)量來(lái)滿足客戶的需求。已經(jīng)有過(guò)多年發(fā)展的PON（無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)）開始進(jìn)入到人們的視野。

PON系統(tǒng)由光線路終端(OLT)、光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)/光網(wǎng)絡(luò)終端(ONT)和光分配網(wǎng)(ODN)組成，PON不包括任何有源節(jié)點(diǎn),PDN全部都是由無(wú)源光分路器和光纖等無(wú)源光器件這些無(wú)源器件組成。PON技術(shù)采用了點(diǎn)到多點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。不同的網(wǎng)絡(luò)層相結(jié)合，PON又分為不同的技術(shù)類別，例如ATM+PON形成了APON，Ethernet+PON形成了EPON，ATM/GEM+PON則形成了GPON。

PON有兩種主要的形式:GPON和EPON。GPON是為基于異步轉(zhuǎn)移模式(ATM)協(xié)議的電話系統(tǒng)布線的PON版本，GPON的第一個(gè)版本是APON，隨即BPON取代了APON。BPON實(shí)現(xiàn)了上行155Mbits/s的速率以及下行622Mbits/s的速率，GPON支持非對(duì)稱速率傳輸，上行1.25Gb/s以及下行2.5Gb/s。EPON支持上、下行對(duì)稱1.25Gb/s速率的傳輸。正處于研發(fā)之中還有更快的10Gbit/s標(biāo)準(zhǔn)的EPON又被稱為千兆以太網(wǎng)PON或GE-PON。

PON網(wǎng)絡(luò)的突出優(yōu)勢(shì)是消除了戶外的有源設(shè)備，使用無(wú)源設(shè)備。所有的信號(hào)處理功能均在交換機(jī)和用戶空間設(shè)備內(nèi)完成，這種接入方式的前期投入較小，用戶真正接入時(shí)才投入其大部分的資金。雖然它的傳輸距離比有源光纖短，且覆蓋的范圍也較其小，但它造價(jià)低，維護(hù)容易。因此PON可以經(jīng)濟(jì)地為客戶服務(wù)?，F(xiàn)在，PON的應(yīng)用范圍已成功應(yīng)用在全球各地。

2.4 寬帶接入網(wǎng)技術(shù)

接入網(wǎng)是泛指用戶網(wǎng)絡(luò)接口與業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口間實(shí)現(xiàn)傳送承載功能的實(shí)體網(wǎng)絡(luò)。接入網(wǎng)的目標(biāo)是使用戶能夠獲得話音、租用線業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)多媒體、有線電視等綜合業(yè)務(wù)，并建立一種標(biāo)準(zhǔn)化的接口方。接入網(wǎng)的追求目標(biāo)是建立一種全業(yè)務(wù)寬帶接入網(wǎng)，將各種應(yīng)用性技術(shù)融于一網(wǎng)，以滿足用戶的各種業(yè)務(wù)需求。接入網(wǎng)通過(guò)用戶網(wǎng)絡(luò)接口與用戶相連，通過(guò)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口與交換機(jī)相連，并可通過(guò)Q3接口與電信管理網(wǎng)相連。針對(duì)寬帶網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際應(yīng)用，幾種寬帶技術(shù)的比較如表2。

表2 幾種寬帶技術(shù)的比較

3.未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)寬帶技術(shù)發(fā)展方向

隨著網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)和技術(shù)的不斷發(fā)展，IP將會(huì)逐漸演變成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的核心，DWDM方式的IP over SDH或IP over Optical為將作為高效地傳輸手段，負(fù)責(zé)整個(gè)寬帶信息網(wǎng)絡(luò)的高速傳輸，以XDSL、LAN、PON以及各種無(wú)線接入技術(shù)作為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的邊緣和接入的方式。

從目前來(lái)看，PON技術(shù)沿著兩個(gè)方向發(fā)展。一個(gè)是單波長(zhǎng)更高傳輸速率，如10GEPON和XG-PON。另一個(gè)是單纖更多傳輸波長(zhǎng)，即業(yè)界高度關(guān)注的WDM-PON技術(shù)。WDM-PON技術(shù)融合了WDM(波分)技術(shù)和PON技術(shù)，帶寬潛力巨大，在接入物理速率、帶寬效率和全業(yè)務(wù)承載能力以及安全性方面都具有明顯優(yōu)勢(shì)。NTT、KDDI、Verizon以及歐洲的一些運(yùn)營(yíng)商、韓國(guó)電信 (KT)是全球WDM-PON技術(shù)的積極實(shí)踐者和推動(dòng)者。隨著WDM-PON技術(shù)和產(chǎn)品的逐步完善，ITUT、IEEE等標(biāo)準(zhǔn)化組織也正在進(jìn)行WDMPON和WDM-TDMPON的標(biāo)準(zhǔn)化工作，將其作為NG-PON的重點(diǎn)研究方向。

在業(yè)務(wù)層面，寬帶互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)步將會(huì)極大地推動(dòng)多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)走向融合，由傳統(tǒng)的垂直服務(wù)體系向水平的融合網(wǎng)絡(luò)體系轉(zhuǎn)變，在這個(gè)過(guò)程中，企業(yè)和個(gè)人的需求將得到方便快捷的滿足。企業(yè)通過(guò)各類網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)構(gòu)建各類行業(yè)應(yīng)用，來(lái)滿足信息化的需求，個(gè)人用戶可以僅僅利用一個(gè)設(shè)備就能實(shí)現(xiàn)接入多個(gè)網(wǎng)絡(luò)，并實(shí)現(xiàn)在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)、多終端直接進(jìn)行無(wú)縫漫游，多網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫連接，用戶得到無(wú)處不在、無(wú)時(shí)不在的用戶體驗(yàn)。

4.結(jié)論

本文首先介紹了寬帶網(wǎng)的基礎(chǔ)知識(shí)和中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程,并詳細(xì)介紹了目前使用的寬帶網(wǎng)技術(shù)，最后并討論了寬帶通信網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。

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