作为目前最有竞争力、应用最广的宽带接入技术,xDSL技术继续向前发展以满足日益流行的VoIP和视频等新兴宽带业务的需求。本文将讨论各种xDSL技术的发展趋势、系统设计挑战以及来自其它宽带接入技术的竞争状况。
全球和中国xDSL用户数量的增长进一步巩固其在宽带接入技术领域的主流地位。然而,由于用户类型、业务需求的多样性以及各种运营商的规划和部署,在接入层一直存在多种接入手段,并且随着宽带业务的发展而层出不穷。一方面,xDSL技术本身不断向高宽带、长距离和对称性方向发展,最高下行速率从ADSL的8Mbps提升到ADSL2的12Mbps、ADSL2+的24Mbps以及VDSL的52Mbps,而最近ITU-T通过的VDSL2标准更是将线速度增加到对称的100Mbps。另一方面,灵活方便的WiMAX无线接入、在北美等地区与xDSL平分秋色的有线调制解调器(Cable Modem)接入,以及被看好为未来发展方向的光纤到户(FTTH)等技术都呈现咄咄逼人的发展势态,期望从以xDSL为主的接入网市场中多抢得一杯羹。
xDSL自身的发展也面临急待突破的障碍。尽管xDSL宽带用户数年年增长,但由于xDSL宽带网络的建设和运营长期停留在单一接入业务为主的阶段,各运营商对客户资源竞争的加剧,导致宽带运营“增量不增收”的现象日益严重。为了提高赢利能力和防止客户流失到竞争对手那去,运营商希望开展能带来收入的业务。另外,xDSL宽带用户也已不再满足为电脑“网上冲浪”提供高速连接,他们还希望享受多种增值服务,包括VoIP、视频点播(VoD)、高清晰电视(HDTV)、在线游戏以及视频会议等。
业务多元化为xDSL带来生机,同时也推动承载这些宽带业务的xDSL接入网技术的发展。特别是经历了高速发展的中国xDSL市场发展前景依然喜人,正如上海贝尔阿尔卡特宽带接入业务发展总监刘唯指出的,“由于xDSL能充分利用现有的铜线资源开展宽带业务,市场前景依然广阔。特别是在中国,宽带的渗透率与电话普及率相比依然很低,这使xDSL技术仍具有很大市场空间”。
表1:主要xDSL技术的标准及特点
TI业务发展经理林进也认为xDSL将继续占据着中国接入市场中的主要地位,并指出今年和明年中国仍将继续大量部署xDSL方案。
宽带业务多元化将ADSL2+推向主流
事实上,在美国,当传统的电话交换网(PSTN)业务遭遇Cable Modem和无线电话技术的蚕食时,传送视频业务已成为电信和互联网服务提供商赖以生存的法宝。中国运营商也正加紧利用现有网络将业务战略从“尽力而为”转向具备QoS保证的视频、语音、数据等多种业务。
IPTV也将在未来两年得到巨大发展。目前亚洲地区四分之三的宽带用户使用xDSL技术实现网络接入,所以基于现有xDSL网络提供IPTV业务将是最经济的运营模式。IPTV对网络带宽需求很大,预计它将是xDSL技术发展的重要推动力。
视频、IPTV等多种业务的涌现,使带宽提速成为宽带发展的迫切需求,保守估计至少需要10Mbps以上带宽。例如:HDTV经过压缩后,还将需要19Mbps的传输速率。此外,对VoIP、网络游戏等高速发展的业务来说,低延时比带宽更重要。因此网络除了要增加带宽外还需要提供QoS保证,而低功耗、流量管理、远程管理等功能也需要被增加到xDSL网络中以提供更好的用户体验并降低运营成本。
这些都让ADSL技术在业务开展、运维等方面暴露出一些难以克服的弱点。例如:ADSL技术对线路诊断和检测的支持能力较弱,随着用户数不断增多,如何实现用户终端的远程管理以及线路的自动测试成为运营商十分头疼的事；单一的ATM传送模式难以适应网络IP化的趋势；较低的传输速率难以满足一些高带宽业务的开展等。
“视频、数据、语音的三重播放和网络电视(IPTV)将驱动xDSL市场的发展,预计在2005年底和2006年初,网络技术将从ADSL转移到ADSL2+。”意法半导体(ST)亚太区通讯设备事业部高级经理Rohit Malhotra表示。
相比ADSL,ADSL2/2+在性能、功能方面有较大改进,如:覆盖范围扩大(5-6公里)、数据速率提高；支持分组传送模式(PTM)；增强了线路故障诊断和频谱控制能力强；增加了速率适配能力,能在不影响业务的情况下动态调整速率以适应变化的线路条件；具有节能特性,数字用户线路接入多路复用器(DSLAM)等局端(CO)设备和用户端设备(CPE),能在业务量小或没有业务的情况下进入低功率模式或休眠状态等。值得指出的是,ADSL2+最大下行速率是ADSL2的两倍,达到24Mbps,可以说ADSL2+是包含ADSL2的,因此ADSL2+技术将得到更多推广和应用。
“ADSL2+将是主要运营商目前正在部署或将要部署的网络技术。”英飞凌通讯事业部产品营销总监Sascha Lindecke说,“由于最近通过的VDSL2是建立在ADSL2+之上,所以即将商用的VDSL2解决方案需要往后兼容ADSL2+。但是在不是那么强调甚高速的应用中,ADSL2+仍是目前首选技术。”他还认为,虽然接入网架构正在从ATM转移到IP,但由于目前ADSL安装数量巨大,而且ADSL调制解调器仍可正常工作,所以现有的ADSL接入网不会转移到IP/以太网架构。
对中国xDSL设备厂商来说,ADSL2+的开发其实早已在紧锣密鼓地进行中。据中兴通讯股份有限公司ADSL项目经理付江明介绍,该公司今年出货的xDSL产品主要是基于ADSL2+。尽管中国关于IPTV的运营模式还没有定论,但铁通、网通以及中国电信等电信运营商一直很关注IPTV的市场发展,并在提前做准备。由于IPTV只能在基于ADSL2+技术以上的网络上应用,因而导致ADSL2+设备供不应求,并一度出现芯片短缺的情况。
烽火通信科技股份有限公司海外项目部经理范志强也表示,该公司目前出口到比较发达地区的产品主要是基于ADSL2+方案,但对带宽要求不高的地区仍以ADSL为主。
ADSL2+如此受欢迎有技术和市场需求两个方面的原因。从技术方面来讲,ADSL2+对ADSL向后兼容,使它可以直接被采用,设备厂商可提供兼容ADSL所有优点的设备也使这种转变成为可能。从市场需求来讲,目前全球大多数地方还不需要超过ADSL2+带宽的应用,而如(线路捆绑)这样的技术将允许ADSL2+在很长一段时间内仍可满足市场需求。此外,带宽更高的VDSL、VDSL2在标准成熟程度、商用程度以及成本方面还无法与ADSL2+相比,也使ADSL2+当仁不让开始成为xDSL应用的主流技术。
成本和系统性能成为最大设计挑战
xDSL接入设备包括局端设备(如DSLAM)和CPE,这些设备的发展趋势是标准化程度更高、接口更开放、用户接口速率更高以及对不同业务的支持能力更强。设备厂商在选择xDSL解决方案的时候,要求解决方案不仅能够满足技术需求,还要能帮助解决设计过程中将要面临的挑战,包括成本、系统性能、产品上市时间、功耗、互操作性等。
“在局端和用户端设备设计中的主要挑战就是要改善性能、降低成本和增加功能,总之就是以更低的成本提供更多更好的性能。”ST的Rohit Malhotra表示。
中国设备厂商也普遍认为,在从ADSL到ADSL2+的转变中,虽然设备的硬件和软件设计都有所改变,但在技术方面将不存在什么问题,对方案的选择主要看成本,还有供应关系等多种因素。价格低、性能稳定的产品会更受欢迎些。
成本的压力要求xDSL设备厂商必须缩短产品开发周期。英飞凌提供的带有综合软件套件的完整系统方案可方便产品开发并缩短产品上市时间,还能解决影响每个产品成本的因素:外部器件管脚数量、信道密度、PCB复杂度、功耗,以及生产和生产测试,已被中国主要xDSL设备厂商采用。
对功耗和信道密度问题,一般是通过完整的系统电路集成、设计技术优化来解决。在CPE边,对语音、视频和无线技术进行富有成本效益功能集成将是最大的挑战。此外,互操作性是产业面临的普遍问题,因为不同供应商的产品不同,所以并没有标准的方法来测量,xDSL方案提供商应与客户紧密合作以确保产品在运营商的网络上具备互操作性。
总之,DSLAM设备设计者面临的挑战是要使设备更快——满足支持视频业务带来的增长的带宽需求；更智能——能够加强宽带业务并提供必需的流量处理和QoS；更便宜——从基础设备投资和实际运营成本角度来说,就是要使运营商维持赢利业务并处于竞争宽带技术的前沿。
杰尔系统的Mark Simkins对此做了进一步解释,他认为以能高效处理流量的线卡流量处理器的形式在DSLAM线卡上分布灵活、高功能、低成本的处理能力,可满足“设备更快”的要求。而具有简单但强大的编程模型的线卡流量处理器可满足“设备更智能”这个要求。这个编程模型提供全套软件,该软件允许利用“黑盒子”模型快速实现标准特性,并对源代码进行简单修改以便增加专有的增值特性。“设备更便宜”则通过采用具有一定集成度的先进技术来实现。另外,更多的智能还能提供可降低实际运行成本的增强型管理特性,简单的软件模型能减少70%-80%的项目软件开发成本,而且由于数据平台代码少,所以现场故障的可能性也相应减少,这样将降低现场失效次数,减少需要升级的代码,从而节省运营成本。
面对这些设计挑战,xDSL设备供应商积极应对,配合采用合适的解决方案。例如,上海贝尔阿尔卡特基于IP内核的新型DSLAM平台7302ISAM能向所有用户提供支持三重播放业务的高带宽、高QoS,特别适合视频组播业务。利用现有的DSLAM网管系统5523AWS,运营商能够实现“零负担”引进这一新平台,从而满足为居民提供游戏、视频流及广播、视频点播(VoD)、家庭办公和商业服务的需求。刘唯认为,随着IPTV业务的引进,当前的宽带远程接入服务器(BRAS)的单边缘架构将无法负担,应引入新的业务边缘来终结视频、VoIP业务,上网业务则仍由BRAS来终结,因此多边缘的架构是满足多业务发展的方案。同时,对于CPE要求支持多接口连接到调制解调器、STB,并支持多PVC、路由功能。
多种接入技术共存,xDSL主流地位难撼
虽然ADSL2+正在成为xDSL技术的主流,但在对带宽需求不高地区,ADSL技术仍会在一段时间内得到应用。VDSL技术在一定区域如日本和韩国显得非常重要,但不像ADSL2+那样在很广地区得到应用。VDSL2虽然与VDSL相比具有很重要的特性,比如在更短环路中上行带宽更宽、容量更大,但由于每端口价格和芯片密度还需要一段时间才能降到ADSL2+的水平,所以VDSL2将有可能成为VDSL的替代或者升级。
因此VDSL2将成为xDSL技术的一个重点发展方向,预计将在2007年得到商用,并在相当一段时间内与ADSL2/2+共存。例如VDSL2将在部署了光纤的接入网络中或者本地连接环路很短的地方被服务商采用,ADSL2/2+则将继续在没有光纤或者部署光纤太贵的地方采用。
除了xDSL技术本身的多种标准之间存在竞争与共存的关系外,xDSL技术还面临Cable Modem、WiMAX和PON等宽带接入技术的挑战。
在一些市场区域如美国,Cable Modem是xDSL近期最有威胁的竞争者,在这些地方Cable Modem与xDSL不差上下,或者比xDSL稍有优势。然而在世界大多数地区,特别是在中国,由于运营商的现状以及升级有线电视网络所面临的困难,使得Cable Modem渗透力要弱得多。
在没有铜线、光纤以及强调移动性和灵活性的场合,WiMAX将具有吸引力。WiMAX技术的最高速率可以达到30Mbit/s,而且在组网应用中具有更强的灵活性。但由于xDSL技术是基于现有的铜线基础之上的,成本上明显低于WiMAX,因此WiMAX将在难以采用xDSL等传统宽带连接为用户提供服务的地方有一定规模的部署。
在全球许多地方,运营商正在部署或计划部署各种形式的无源光网(PON),但是部署的PON线数比xDSL线数要少一个数量级,其主要原因是部署PON的每端口成本要比xDSL高得多,特别是考虑铺设新光纤时。
杰尔的Mark Simkins表示,当光纤向接入网渗透的时候,xDSL仍可以满足运营商不断增长的带宽需求,因此PON并不是满足这些带宽需求的必需条件。在某些场合,PON实际上是xDSL的补充技术,因此PON将会稳步发展,但不会对整体xDSL形成很大威胁。
ADI的Tony Zarola对此表示赞同,并认为基础设施建设和投资回报率将限制非xDSL技术的发展。在未来2到3年,非xDSL技术在很多地方会有部署,但普遍不会对ADSL造成威胁。他们可能作为ADSL的补充技术。
不过,也有业内人士对光纤的竞争潜力持乐观态度。ST的Rohit Malhotra则认为从长期来看,FTTH和无线技术将对xDSL形成很大挑战,例如日本和韩国目前已从VDSL转移到FTTH。上海贝尔阿尔卡特也表示固定接入最终的发展方向是光接入。
光纤到节点(FTTN)似乎给这个争论给出了一个折衷答案。带有VDSL-2的FTTN架构将在不牺牲带宽的前提下具有更好的成本优势,在全光纤 FTTH 网络与局端部署全铜缆 xDSL的网络之间实现了良好的折衷。对现有用户来说,这个架构不用像部署 FTTH 那样需要投入高昂的初始成本,但却能显著地提高数据传输速率。当然,FTTN 网络架构还需要解决兼容及互操作性等问题。
可以预计,在铜线基础设施已存在的接入网络中,xDSL业务将继续是宽带业务的主流。而基于WiMAX的业务提供移动性,基于光纤的PON将提供超过VDSL的更高带宽。当然,任何一种接入技术都无法完全替代其它接入技术,xDSL、WiMAX、Cable Modem、光接入以及其它接入技术将一起连在共同的IP核心网上,共存互补,构成一个无缝网络以满足不同层次的联网需求。
作者:张郴莉、赵艳
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