对宽带接入技术发展的思考

2019-11-03 18:57:56

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供稿：网友

中国电信集团公司技术发展部　　王波

　　随着经济、社会信息化进程的持续推进，数据、多媒体业务的快速发展，以及传送、数据骨干网带宽的不断提高，宽带接入网的发展已成为运营商业务发展的迫切需要。目前，中国电信主要采用的宽带接入技术有ADSL和以太网接入，无线接入网技术作为特定条件下的一种接入手段将开始推进，EoVDSL(Ethernt over VDSL)技术结合了ADSL和以太网技术的特点，近来得到了广泛关注，在标准和设备方面发展很快。

一、ADSL

　　ADSL技术能够充分利用现有的电话铜缆资源，在开通话音业务的同时向用户提供宽带业务。目前ADSL的标准和设备已比较成熟，设备价格也在不断下降，在宽带业务发展初期，该接入技术风险和经济风险都比较小。

　　ADSL不同厂家局端设备(DSLAM)和用户端设备(CPE)的互通性在不断改善，多数主流厂家的产品已能够顺利互通，放开用户端设备市场已成为可能。目前ADSL技术的主要问题是传输速率受线路质量、长度的影响，特别是线间串扰影响出线率，难以在用户比较密集的情况下使用(这种影响究竟有多大，目前尚无密集用户较大规模使用的经验)。

　　由于ADSL是基于ATM技术体制，传统的DSLAM采用ATM接口上联，这对城域内的ATM网络资源造成较大压力，有的地方还需专门对ATM网进行扩容。在当前ip城域网发展迅速的情况下，可以考虑采用以太网接口上联的DSLAM。

　　另外，具有ADSL、POTS、ISDN、SDSL/HDSL/SHDSL等接口的综合接入设备在某些具有多种业务需求的场合也是一种可以考虑的选择。

二、以太网接入

　　1．以太网技术的发展

　　以太网是目前使用最广泛的局域网技术，而且近年来在很多方面得到了发展。从10/100Mbit/s到1Gbit/s，以及目前正在研发的10Gbit/s，以太网的速率不断提高；从共享式、半双工、利用CSMA/CD机制到交换式、点对点、全双工，以及流量控制、生成树、VLAN、CoS等机制的采用，说明以太网的功能和性能逐步改善；从电接口UTP传输到光接口光纤传输，以及光电转换器的采用，以太网的覆盖范围大大扩展。在应用领域上，以太网由于其简单、灵活、可扩展性强、与IP网能够很好结合等特点，正从企业和部门的内部网络，向跨地区的企业互连、公用电信网的接入等领域迈进。

　　2．以太网接入中的主要技术问题

　　以太网接入是指将以太网技术应用于公用电信网的接入网领域，直接向用户提供基于IP的多种业务的传送通道。中国电信发展以太网接入的目标是建设可运营、可管理的宽带接入网络。由于以太网从本质上说仍是一种局域网技术，采用这种技术提供公用电信网的接入，需要妥善解决一系列技术问题，包括认证计费、用户和网络安全、服务质量控制和网络管理等。

（1）认证计费

　　以太网作为一种局域网技术，没有认证、计费等机制，但要利用这种技术作为可运营、可管理的用户接入方式，必须考虑用户认证授权计费(AAA)。

　　AAA一般包括用户终端、AAA Client、AAA Server和计费软件四个环节。用户终端与AAA Client之间的通信方式(通常称为“认证方式”)目前可采用以下技术：PPPoE、DHCP+WEB、IEEE802.1x等。这三种方式各有优缺点，究竟选择哪种方式最合适仍需进一步研究。AAA Client与AAA Server之间的通信采用RADIUS协议。AAA Server和计费软件之间的通信为内部协议。在用户计费方面，可根据经营方式的需要，考虑按时长、流量、次数、应用、带宽等多种方式进行计费。

　　（2）用户和网络安全

　　用户和网络安全对于整个电信网，特别是数据通信网来说都是一个重大课题。在以太网接入网络中，主要体现在用户通信信息的保密、用户帐号和密码的安全、用户IP地址防盗用和重要网络设备(如DHCP服务器)的安全等方面。以太网技术用于企业内部时，不同用户之间需要互传信息，反映在设备上，传统的二层以太网交换机中，单播帧和广播帧在不同端口间是能够互通的。当以太网技术用于提供公用电信网的接入时，由于不同用户间互不信任的关系，必须实现用户之间的二层隔离和三层受控互通。这就要求以太网交换机实现端口隔离，目前的主要方法有划分基于802.1q的VLAN，采用端口隔离的芯片，或通过其它私有技术实现(如利用仅在本交换机上有效的VLAN或其它设置达到端口隔离的目的，但不改变802.1q的VLAN标记)。用户帐号和密码的安全依靠相应信息的加密传送实现。用户IP地址防盗用可通过绑定机制实现，例如IP地址与MAC地址、用户端口的绑定。对于DHCP服务器的安全，应防止用户通过改变MAC地址申请IP地址而耗尽地址资源。

（3）服务质量控制

　　在服务质量(QoS)方面，以太网技术只有流量控制、CoS(802.1p)等比较简单的机制。对于以太网接入，一方面，应保证网络上足够的带宽，另一方面，可在三层上采用Diffserv的一些方法，如整形(shaping)、管制(policing)、分类、队列调度(如采用WFQ等算法)、拥塞控制(如采用WRED等算法)等。如何通过以太网技术保证服务质量是一个比较复杂的问题，还需要进一步研究，目前这方面的基本要求是能够对用户的最高接入带宽进行限制。

（4）网络管理

　　由于传统的以太网主要用于企业内部，因此以太网交换机的网管功能一般较弱。为了满足电信网络运行、维护、管理的需要，应当对设备的网管功能提出比较全面的要求。当前，以太网接入网络中的设备应支持基于SNMPv2的网元级管理。

　　3．以太网接入的网络结构和设备

　　以太网接入的网络结构可以有多种形式，图1是一种典型的结构。边缘接入设备可看作“L2+”，即传统二层交换机的改进；以太网接入网关可看作“L3+”，即传统三层设备(路由器或三层交换机)的改进。由于以太网接入是一种新技术，相关标准尚不完全成熟，相应地适合这种应用的设备还比较少，在功能、性能方面仍不够完善。目前，不少制造商、运营商等都在进行这方面的研究。

　　4．发展以太网接入技术的主要原则

　　以IP、Ethernet为代表的计算机网络技术和以PSTN、ATM为代表的传统电信网络技术具有不同的特点，对其网络性能的要求也应当有所区别，决不能用ATM的标准来要求以太网。

　　对制造商和运营商来说，不能只为追求新技术，而应以市场、效益为中心。只有满足用户需求，适应市场需要，低成本、高效益的技术才有生命力。因此，发展以太网接入技术应在保持以太网原有优点(简单、灵活、可扩展性强)的基础上对设备进行改进，在不过多地增加成本、降低性能的条件下扩展功能，努力寻找技术、市场与效益，功能、性能与成本的平衡点。

　　5．当前以太网接入发展中的主要问题

　　在以太网接入的发展上，目前的主要问题包括市场、技术、维护三方面。在市场方面，由于宽带业务仍处于发展初期，用户上网率比较低。而以太网接入应用于居民小区或商业大楼时，不论有多少用户，都必须对整座楼进行综合布线，并安装具有一定数量端口的设备。因此，尽管以太网设备(包括交换机和用户网卡)平均每端口的成本较低(低于ADSL)，但如果将较低的上网率(目前一般低于10%)这一因素考虑在内，上述成本可能远高于ADSL的成本。这是目前影响以太网接入发展的主要原因。在技术方面，以太网目前还不够成熟，仍存在上述几个关键问题有待解决。在维护方面，由于以太网传输距离的限制，实际建设时一般需将二层交换机安装在居民楼内，而在电信机房之外放置大量有源设备，需要考虑和解决很多问题(如供电、散热、防尘、防盗等)，必然会带来较大的维护成本。

三、无线以太网

　　无线以太网(也可称为无线局域网，WLAN)技术是一种基于无线传输的局域网技术，与有线网络技术相比，具有灵活性强、建网迅速、个人化等特点。将这一技术应用于电信网的接入网领域，能够方便、灵活地为用户提供网络接入，适合于用户流动性较大且有较多的数据业务需求的公共区域(如机场、大型会展中心、高级宾馆等)，需要临时快速建网的场合以及有线接入方式难以采用的环境等。

　　无线以太网与(有线)以太网技术一样，最初也是一种面向企业内部使用的局域网技术。采用这种技术提供公用电信网的接入，建设可运营、可管理的网络，必须妥善解决认证计费、漫游、用户和网络安全、设备和网络管理、用户接入控制等方面的问题。在这些问题中，不少是与(有线)以太网接入相同的，另一些是由于无线传输引入的新问题。目前需要研究解决的问题主要有，采用何种认证方式最为合适，在静态WEP密钥难以保证安全性的情况下如何实现WEP密钥的动态分配，如何实现用户二层隔离，如何在保证用户隔离的同时实现不同AP间切换信息的互通等。

四、EoVDSL

　　VDSL并不是一项新技术，最初的VDSL可看作ADSL的升级，也具有非对称速率和基于ATM的特点，而下行速率更高(最高可达52Mbit/s)，但传输距离更短。这种技术已有若干年的历史，但尚未得到广泛应用。如今，将VDSL技术与以太网技术相结合产生的EoVDSL (Ethernet over VDSL)得到了广泛关注和迅速发展。

　　EoVDSL是一种利用电话铜缆上的VDSL来传送以太网的技术，即物理层采用VDSL技术，数据链路层为以太网技术。EoVDSL的主要优点有：能够充分利用现有电话铜缆资源，不需重新布设五类线；线间串扰比ADSL小，出线率更高；传输距离比(基于五类线的)以太网更长(12Mbit/s速率的传输距离可超过1km)；速率比ADSL更高，而且可采用对称速率。

　　在VDSL的物理层标准方面，尽管已有ETSI标准， ITU标准(G.993.1)不久前刚刚通过，但仍存在不少待研究未确定的问题。目前EoVDSL两个主要芯片供应商(Broadcom、Infineon)的产品标准仍不一致，尚不能实现互通。因此，制定适合我国电话铜缆特点和业务发展需要的中国标准是目前必须抓紧进行的工作。

----《通信世界》