上海宽带网发展的现状和前景

韩国舞族

    随着通信技术的发展，及通信市场的逐步开放。上海电信所拥有的传统话音业务，已经受到多方面的冲击。在电信传统业务市场饱和的情况下，上海电信为保持企业的可持续发展，寻求新的业务增长点成为当务之急。在技术和市场需求的推动下，宽带业务市场的发展，有目共睹，因此发展宽带业务，使之成为上海电信的业务增长点，势在必行。
    本文主要从网络结构和业务种类先容上海宽带网发展的现状，并进一步展望一下宽带网发展的美好前景。
    网络体系结构
    1． 承载网
ATM是90年代发展起来的新一代宽带信息传递和交换技术，已被ITU－T确定为B－ISDN的主流技术。ATM技术集中了电路交换和分组交换这二种交换类型的优点，既有电路交换时延小又有分组交换资源利用率高及速率可变的优点，由于采用统计复用，充分有效地利用了网络资源。无论信息的种类、速率的高低、突发性大小、实时性要求和通信质量要求，ATM网络都可以根据不同的服务等级QoS满足用户通信要求。
   上海本地ATM宽带网采用北方电讯设备，核心层由8个Concorde ATM交换机构成，交换能力为40G；交换机中继速率STM-4（622Mbit/s），交换能力为40Gbit/s，传输方式为SDH。边缘层有40个Passport交换机，交换能力为1.6Gbit/s，每个Passport有二条STM-1（155Mbit/s）中继连到两个不同方向的Concorde 交换机上，具有线路迂回功能，传输方式为SDH。
    目前多媒体服务中心与各个小区接入都是通过STM－1的光接口与承载网的边缘交换机相连，采用的接口标准是UNI 3.1，互连采用ATM PVC的方式。



    2． 用户端接入方式
    上海邮电ATM宽带试验网采用了目前比较流行的两种接入网方式，一种是铜线接入网络（ADSL，VDSL），另一种是光纤到小区（FTTB＋LAN，FTTB＋多媒体引入线）。
    (1) ADSL
    ADSL指非对称数字用户环路，这是一种上行速率和下行速率不等的数字用户线技术。它利用了各种高速多媒体业务的特点，即下行速率较高而上行速率较低，在一对用户线上可达到下行8Mbit/s，上行800kbit/s，甚至更高的速率，但它的传输速率受传输距离及传输线路质量的影响很大。ADSL在一对电话线上同时传送一路高速下行单向数据，一路双向较低速率的数据，以及一路模拟电话，因此在进行数据传送时并不影响普通电话通信。各信号间采用频分复用的方式，占用不同的频带。ADSL除了能提供高速IP（Internet、远程教育、远程购物网上购物等）外，还可提供VOD业务，使用户能在家中享受相当于VCD质量（MPEG I）的影片。
    ADSL产品一般包括局端设备和用户网络终端设备，以及网管系统。局端设备包括ADSL调制解调器、电话分插器、用户设备接口及相应的协议转换功能；网管系统实行对网络参数的设置及设备运行状态的监控。ADSL 调制解调器有两种接口：ATM 25M和10BASE-T。ATM 25M接口是通过ATM方式与ATM骨干网相连，而10BASE-T接口则是为了适应目前成熟的以太网，可直接连接一台PC终端，或接一个HUB（即组成一个LAN后共享上网）。ADSL线路调制方式是DMT。
    目前上海ADSL局端设备已覆盖全市八大汇接局，且局端设备通过ATM PVC上连到多媒体服务中心的业务选择网关上，使用户能轻轻松松在家高速上网和点播VOD。
    (2) VDSL
    VDSL技术是xDSL中的一种，它可以在一对铜导线上提供最多52Mbit/s的下行数字带宽，可允许多路高质量数字视频，它的上行带宽为64kbit/s，主要用于信令交换。VDSL技术上行采用Qpsk调制，下行则采用QAM64调制。
    VDSL设备分局端设备和用户端设备两部分。局端设备的作用是将众多的用户模拟双绞线复接起来，同时向骨干网提供155M uplink。用户端的设备主要是一个带有无源分离器（让用户连接模拟电话）的VDSL Modem，它除了调制解调功能以外，还向用户提供ATM 25M的接口，让用户自由选择连接到STB或PC。　　
    VDSL技术象其他xDSL技术一样不需要重新布线，非常有利于推广。目前VDSL技术主要是在邮电二村进行试验。
    (3) FTTB＋LAN
    LAN技术是指通过ATM PVC将多媒体服务中心和用户连接起来，传输采用的帧格式是RFC 1483 Bridge。用户可以通过自己的PC（插有以太网卡）连接到大楼的以太网交换机上，而以太网交换机与ATM骨干网之间有一条光纤相连，这样用户就能与上海的多媒体服务中心建立联系，获得中心提供的VOD、GOD或高速上网等服务。
　　LAN技术主要是针对商用大楼的用户，因为大多数的物业管理都在商业楼内布好了10M的网线（UTP－5），这样只要光纤到大楼，在大楼的机房内安顿一台插有155M或622M ATM卡的局域网交换机后，楼内所有这些商业用户不用重新布线，直接就可通过大楼的局域网享受宽带网上的服务了，而且价格也比较低。目前LAN技术主要是在邮电二村进行试验。
    (4) FTTB＋多媒体引入线
    FTTB＋多媒体引入线是在CATV的基础上发展起来的一种新型宽带接入技术，由光纤干线、电缆支线和用户配线网络三部分组成，以模拟传输方式为主。网络的主干系统使用光纤，采用频分复用的方式传输多种信息，网络支线和配线网络采用同轴电缆传输和分配用户信息。在FTTB＋多媒体引入线网络中传输数字信息时，必须经过带宽调制，将数字信息调制到模拟信道中传输。此网络可以传送除CATV业务以外的语音、数据和其他交互式业务。
     FTTB＋多媒体引入线系统主要是由Headend、Cable Modem组成。传输速率下行40Mbit/s，上行10Mbit/s，由多个用户通过时分复用或码分复用实现共享。数据调制方式下行为64QAM或256QAM，上行16QAM或QPSK。
    目前FTTB＋多媒体引入线这种方式已在六里小区进行了试点，数据调制方式下行采用64QAM，上行采用QPSK，传输速率下行27Mbit/s，上行1.5Mbit/s，且小区里的Headend通过ATM PVC上连到多媒体服务中心的业务选择网关上，使用户能轻轻松松在家高速上网和点播VOD。但基于目前试验方式，上连带宽是共享的，视频点播的并发用户数较少，用户独享带宽受到限制，互相之间会受干扰，且网络安全性，可靠性也是突出的问题，并且随着用户的增加，易产生‘噪声漏斗效应’。
    应用系统
    目前在浦东和浦西建立了两个服务中心，分别对不同的小区提供服务，提供的业务包括高速上网、视频电播、交互游戏、视频广播。
    1． 高速上网
    服务中心中通过一台路由器与“上海热线”的骨干路由器之间建立了155M的连接，使无论采用何种接入方式的用户均可实现高速上网。高速上网应用端实现方式为IP over SDH，用户端实现方式为IP over ATM，采用RFC1577 PVC的方式。


图2： 高速上网的系统结构图


    图2展示了从用户端经过接入网到应用端的网络结构。以下对图中重要设备功能逐一进行先容。
　　（1）STB：机顶盒通过浏览器进行高速WEB浏览，速率可根据接入方式的不同而变。它与xDSL的接口为25M ATM网卡或10M以太网卡；与Cable Modem和LAN的接口为10M 以太网卡。
    (2)PC：亦通过浏览器进行高速WEB浏览，速率可根据接入方式的不同而变。它与xDSL的接口为25M ATM网卡或10M以太网卡；与Cable Modem和LAN的接口为10M 以太网卡。
　　（3）接入设备：包括局端设备和用户端设备，采用的接入方式有ADSL，VDSL，FTTB＋LAN，FTTB＋多媒体引入线。
　　（4）业务选择网关：隔离用户端和应用端，实现认证和计费。
    2． 视频点播
    VOD（Video on Demand）就是视频点播的英语缩写。它是宽带多媒体业务的主要应用之一，用户可以在家中通过STB（Set Top Box）或PC选择观看自己喜欢的热门影片，并可随心所欲地进行快进、倒退和暂停等功能控制。
    VOD系统分为服务器端、骨干传输网、接入网和用户端几部分。服务器端主要是提供点播片源，并进行用户认证、用户计费和用户管理；骨干网负责所有交互数据的传输；接入网是通过各种接入手段将不同用户连接到骨干网上；而用户端是指终端用户的设备。
    目前上海宽带多媒体服务中心内，VOD系统的服务器采用的硬件设备是SGI企业的Origin 2000。它可通过模块化的配置，大幅度地提高主机处理能力和I/O吞吐能力，配备大容量的磁盘阵列，可存储大量节目源，为用户提供高质量的视频点播业务。且采用统一内存访问体系结构(UMA),代替了传统的总线结构；以及采用可伸缩共享内存多处理结构(S2MP)，使之能大规模并行处理数据。
    VOD系统运行的服务App是Oracle企业的OVS（Oracle Video Server）App。OVS是一种用于客户机/服务器系统的端到端的App解决方案。它可根据需要存储、管理、传输和显示数字影像。OVS服务器通过共享影像文件，可以有效地满足对连续影像数据流或高度交互段的需求。数字影像是基于MPEG-1、MPEG-2编码标准，这一标准可以在一般网络上以约1.5Mbit/s或6Mbit/s的速率传输全动感(30帧/秒)、全屏的VHS质量的影像以及CD音质的声音。
    OVS不仅支撑下行的Native ATM的视频流，还支撑标准的UDP，能有效地传输影像数据流，使用IP用于网络编址。在OVS服务器及其客户机之间的高层网络管理由OMN（Oracle Media Net）提供，它确保了UDP/IP传输信息时的可靠控制。标准网络接口，如用于服务器的高速FDDI和用于客户机的Ethernet，使得与公共网络的集成成为可能。


图3： VOD系统结构图


     图3展示了从用户端经过接入网到应用端的网络结构。以下对图中重要设备功能逐一进行先容。
　　（1）STB：通过安装特殊的客户端App与SERVER联系，并安装MPEG II解码卡进行VOD点播（MPEG I为1.5Mbit/s，MPEG II为4Mbit/s）。它与xDSL的接口为25M ATM网卡或10M以太网卡；与Cable Modem和LAN的接口为10M 以太网卡。
    (2)PC：通过安装特殊的客户端App与SERVER联系，借助浏览器进行VOD点播（MPEG I为1.5Mbit/s，只需安装App即可回放；MPEG II为4Mbit/s，必须安装MPEG II的解码卡）。它与xDSL的接口为25M ATM网卡或10M以太网卡；与Cable Modem和LAN的接口为10M 以太网卡。
   (3)接入设备：包括局端设备和用户端设备，采用的接入方式有ADSL，VDSL，FTTB＋LAN，FTTB＋多媒体引入线。
   (4)服务中心的视频服务器安装OVSApp，可以同时接收多个用户的视频请求，以纯ATM方式或UDP方式将视频流通过网络传输给用户。
    3． 交互游戏
    交互游戏顾名思义是指多人通过网络联机打游戏，与窄带不同的是用户端并不需要游戏光盘，在SERVER端有一组虚拟光盘库，用户利用高速网络下载游戏App后，即可进行联机游戏。
    SERVER端提供游戏服务器，客户端使用特定的App连接到SERVER端，寻找游戏内容和游戏对象后开始联机游戏。
   应用端实现方式为IP，用户端实现方式为IP over ATM，采用RFC1577 PVC的方式。


图4:交互游戏的系统结构图
　　

     图4展示了从用户端经过接入网到应用端的网络结构。以下对图中重要设备功能逐一进行先容。
　　（1）PC：通过安装特殊的客户端App与SERVER进行联系，速率要求1.5Mit/s以上。它与xDSL的接口为25M ATM网卡或10M以太网卡；与Cable Modem和LAN的接口为10M 以太网卡。
　　（2）主控服务器＋数据库服务器用来控制光盘库服务器，存储游戏内容和控制游戏对象。
    (3)光盘服务器相当于宽带网络上的虚拟光盘库，存储游戏。
    (4)接入设备：包括局端设备和用户端设备，采用的接入方式有ADSL，VDSL，FTTB＋LAN，FTTB＋多媒体引入线。
    (5)业务选择网关：隔离用户端和应用端，实现认证和计费。
    4． 数字视频广播
    数字视频广播(DVB)可以将卫星等实时广播的信号转换成全数字视频信号，通过目前的ATM骨干网络传输到用户终端。它同样是实时广播的信号，用户可以选择不同的频道，但不能像VOD那样控制视频的播放，不能进行快进、快倒等操作。但它具有一般VOD没有的特性，运用ATM的广播技术，同一频道的节目在网络中只传输一份拷贝，而不需每一个用户都与服务中心建立一条连接。同时还可以将实时广播的部分节目存储下来，以供用户点播。
    DVB系统基于ATM的LANE，首先在IP层上实现整个系统的连通，用户请求视频信号后，建立到用户的ATM VBR连接，将视频数据直接打包成ATM信元，通过网络传送到用户终端。VBR的连接可以保证视频流的质量，在穿过ATM网络时不会受到影响。


图5: DVB的系统结构
   

    图5展示了从用户端经过接入网到应用端的网络结构。以下对图中重要设备功能逐一进行先容。
    (1)STB：机顶盒实行对视频流解码的功能，并向网络发出转换频道的指令。它与xDSL的接口为25M ATM网卡，并在机顶盒上安装特殊的客户端App。
    (2)服务中心的广播服务器可以接受多个不同视频广播信号的输入，实时地将其压缩成数字信号。在有用户请求频道的时候向网上广播数字视频信号。


    前景
    21世纪是网络的世纪，人人都想提速，人人都在抱怨自己的网络速度太慢，而宽带网的发展正是顺应了这一需求，相信在未来几年里，宽带用户将增加，宽带网络的规模也将随之不断扩容。随着中低速视音频点播、网上购物、网上教育等宽带业务的开展，人们将发现网络是生活的一部分，带宽是网络生活的保证，而上网人数也将急剧增加，未来的发展必然会超出大家的想象。