中国互联网宽带技术的历史与发展方向

2011-05-12邓冠文

中国新技术新产品 2011年9期

邓冠文

（中国铁通集团有限公司肇庆分公司，广东肇庆 526020）

引言

宽带，顾名思义是传输带宽很宽的意思，在数字通信中通常指可传送2Mbit/s以上信号的带宽。宽带，其实并没有很严格的定义，一般是以窄带拨号上网速率的上限56Kbps(Bits per Second，数据传输速率的常用单位)为分界，将56Kbps及其以下的接入称为“窄带”，之上的接入方式则归类于“宽带”。宽带，从一般的角度理解，它是能够满足人们感观所能感受到的各种媒体在网络上传输所需要的带宽，因此它也是一个动态的、发展的概念。目前的宽带对家庭用户而言是指传输速率超过1M，可以满足语音、图像等大量信息传递的需求。FCC（Federal Communications Commission全称美国联邦通讯委员会）2010年07月24日为“宽带”这个词语下了一个定义，FCC认为宽带意味着下载速率为4Mbps，上行为1Mbps，可以实现视频等多媒体应用，并同时保持基础的Web浏览和E-Mail特性。

宽带的通信质量和能力都远远超越了我们目前普遍使用的窄带通信系统，主要表现在数据通信能力、图像通信能力方面。宽带网甚至可以为分布在世界各地的人召开电视会议，看清彼此的动作、表情、语气，就像只相距1米一样。换句话说，只要带宽足够宽，任何信息都能够最迅速和准确的传递。

宽带通信网是一种全数字化、高速、宽带、具有综合业务能力的智能化通信网络。宽带通信网的显著特点就是在信息数据传输上突破了速度、容量和时间空间的限制。宽带通信近技术年在世界上发展非常快，目前，四种主要宽带技术较为流行，它们分别是DSL、LAN、PON和3G无线宽带技术。

1.中国互联网发展历史

1986年，王运丰教授领导的北京市计算机应用技术研究所实施的国际联网项目——中国学术网启动，合作伙伴是德国卡尔斯鲁厄大学。

1987年9月，北京计算机应用技术研究所正式建成我国第一个Internet电子邮件节点，连通了Internet的电子邮件系统，并发送了第一封电子邮件，内容是“越过长城，走向世界”，揭开了中国人使用互联网的序幕。

1990年11月28日，中国的顶级域名.CN完成注册。由于当时中国尚未实现与国际互联网的全功能联接，中国CN顶级域名服务器暂时设在德国。1994年5月21日，中国科学院计算机网络信息中心完成了中国国家顶级域名(CN)服务器的设置，改变了中国的CN顶级域名服务器一直放在国外的历史。

1994年3月，中国终于获准加入互联网，并在同年5月完成全部中国联网工作。

1995年5月，第一家互联网服务供应商—瀛海威创立，中国的普通百姓开始进入互联网络。

2004年2月3日至18日，新浪、搜狐和网易先后公布2003年度的业绩报告，分别实现了的全年度营业收入，首次引来了全年盈利。宣布互联网的春天已经来临。

据中国互联网络信息中心2010发布第26次中国互联网络发展状况统计报告显示，截至2010年6月30日，中国网民规模达到4.2亿人，普及率达到31.8%,经过几十年的发展，中国互联网呈现出欣欣向荣的一面。

2.目前中国互联网宽带技术

整个宽带网可以分成三个部分，它们是：宽带传输网、宽带交换网和宽带接入网。在宽带网传输领域中，WDM、DWDM技术是大容量传输技术的发展方向，而SDH是比较成熟的大容量传输技术。在接入网部分，出现了多种宽带接入技术，如宽带接口技术，光纤接入，HFC和XDSL等。以下分别对这几种宽带技术进行简要介绍。

2.1 WDM技术

波分复用(WDM)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，实现在一根光纤上同时传输多路信号的通信技术。在接收端，经解复用器(亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术,称为波分复用。

WDM本质上是光域上的频分复用FDM技术。每个波长通路通过频域的分割实现，每个波长通路占用一段光纤的带宽。WDM系统采用的波长都是不同的，也就是特定标准波长，为了区别于SDH系统普通波长，有时又称为彩色光接口，而称普通光系统的光接口为"白色光口"或"白光口"。

WDM技术的发展一方面得力于发送激光器和接收滤波技术的改进，提高了整个光纤传输系统的容量。另一方面是由于新技术的成功，使得多路光信号可以在同一光纤掺铒放大器中获得增益，从而使间隙很小的多路光载波可以合用同一光纤掺铒放大器。

通信系统的设计不同，每个波长之间的间隔宽度也有不同。按照通道间隔的不同，WDM可以细分为稀疏波分复用 (CWDM)和密集波分复用(DWDM)。CWDM的信道间隔为20nm，而DWDM的信道间隔从0.2nm到1.2nm，所以相对于DWDM，CWDM称为稀疏波分复用技术。波分多路复用技术具有扩容升级方便、系统容量大、传输距离长、光纤利用率高等优点，从而成为提供宽带化高速光纤通信的最佳方案。

2.2 SDH技术

SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字系列）是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络。SDH传输业务信号时，要进入SDH的帧的信号都要经过映射、定位和复用三个方面：映射是将各种速率的信号先经过码速调整装入相应的标准容器，加入通道开销形成虚容器，帧相位发生偏差称为帧偏移；定位即是将帧偏移信息收进支路单元或管理单元的过程，它通过支路单元指针的功能来实现；复用则是将多个低价通道层信号通过码速调整使之进入高价通道或将多个高价通道层信号通过码速调整使之进入复用层的过程。SDH具有一套标准化的信息结构等级，称为同步传送模块STM-1、STM-4、STM-16和STM-64，并具有页状矩形帧结构。如表1所示。

SDH同步传输网由SDH网络单元组成，在传输介质上进行同步信息复用、传输和交叉连接。SDH具有世界统一的节点接口，这样简化了信号互通以及信号的传输、复用连接过程；目前，SDH已经在核心网牢牢地站住了脚，灵活性使网络运营者可以更快更有效地为用户提供所需的长短期业务需求以及组网应用需要。对于发展迅速的通信系统采用SDH技术尤其适合,它可以灵活地提供2Mbps的通道。它可实现网络有效管理、实时业务监控、动态网络维护、不同厂商设备间的互通等多项功能，能大大提高网络资源利用率、降低管理及维护费用、实现灵活可靠和高效的网络运行与维护，因此是当今世界信息领域在传输技术方面的发展和应用的热点，SDH已被各国列入21世纪高速通信网的应用项目，同时也是电信界公认的数字传输网发展方向，SDH被多个著名商业公司看好，具有远大的商用前景。

表1 SDH的速率等级

2.3 PON技术

用户对接入带宽的需求将进一步增加，现有宽带接入方式已很难满足用户对高带宽、传输、安全性等方面的需求。因此，市场急切等待更新的技术出现，以解决这个问题，它需要以更低的价格、更高的带宽，更好的服务质量来满足客户的需求。已经有过多年发展的PON（无源光纤网络）开始进入到人们的视野。

PON系统由光线路终端(OLT)、光网络单元(ONU)/光网络终端(ONT)和光分配网(ODN)组成，PON不包括任何有源节点,PDN全部都是由无源光分路器和光纤等无源光器件这些无源器件组成。PON技术采用了点到多点的拓扑结构。不同的网络层相结合，PON又分为不同的技术类别，例如ATM+PON形成了APON，Ethernet+PON形成了EPON，ATM/GEM+PON则形成了GPON。

PON有两种主要的形式:GPON和EPON。GPON是为基于异步转移模式(ATM)协议的电话系统布线的PON版本，GPON的第一个版本是APON，随即BPON取代了APON。BPON实现了上行155Mbits/s的速率以及下行622Mbits/s的速率，GPON支持非对称速率传输，上行1.25Gb/s以及下行2.5Gb/s。EPON支持上、下行对称1.25Gb/s速率的传输。正处于研发之中还有更快的10Gbit/s标准的EPON又被称为千兆以太网PON或GE-PON。

PON网络的突出优势是消除了户外的有源设备，使用无源设备。所有的信号处理功能均在交换机和用户空间设备内完成，这种接入方式的前期投入较小，用户真正接入时才投入其大部分的资金。虽然它的传输距离比有源光纤短，且覆盖的范围也较其小，但它造价低，维护容易。因此PON可以经济地为客户服务。现在，PON的应用范围已成功应用在全球各地。

2.4 宽带接入网技术

接入网是泛指用户网络接口与业务节点接口间实现传送承载功能的实体网络。接入网的目标是使用户能够获得话音、租用线业务、数据多媒体、有线电视等综合业务，并建立一种标准化的接口方。接入网的追求目标是建立一种全业务宽带接入网，将各种应用性技术融于一网，以满足用户的各种业务需求。接入网通过用户网络接口与用户相连，通过业务节点接口与交换机相连，并可通过Q3接口与电信管理网相连。针对宽带网络的实际应用，几种宽带技术的比较如表2。

表2 几种宽带技术的比较

3.未来互联网宽带技术发展方向

随着网络业务和技术的不断发展，IP将会逐渐演变成整个网络的核心，DWDM方式的IP over SDH或IP over Optical为将作为高效地传输手段，负责整个宽带信息网络的高速传输，以XDSL、LAN、PON以及各种无线接入技术作为整个网络的边缘和接入的方式。

从目前来看，PON技术沿着两个方向发展。一个是单波长更高传输速率，如10GEPON和XG-PON。另一个是单纤更多传输波长，即业界高度关注的WDM-PON技术。WDM-PON技术融合了WDM(波分)技术和PON技术，带宽潜力巨大，在接入物理速率、带宽效率和全业务承载能力以及安全性方面都具有明显优势。NTT、KDDI、Verizon以及欧洲的一些运营商、韩国电信 (KT)是全球WDM-PON技术的积极实践者和推动者。随着WDM-PON技术和产品的逐步完善，ITUT、IEEE等标准化组织也正在进行WDMPON和WDM-TDMPON的标准化工作，将其作为NG-PON的重点研究方向。

在业务层面，宽带互联网的进步将会极大地推动多业务网络走向融合，由传统的垂直服务体系向水平的融合网络体系转变，在这个过程中，企业和个人的需求将得到方便快捷的满足。企业通过各类网络平台构建各类行业应用，来满足信息化的需求，个人用户可以仅仅利用一个设备就能实现接入多个网络，并实现在多个网络、多终端直接进行无缝漫游，多网络无缝连接，用户得到无处不在、无时不在的用户体验。