時間:2022-06-02 23:19:18
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對于未來,電力線上網技術將面臨技術和市場的雙重考慮,由于電壓變化所帶來的干擾影響上網質量,用電高峰時期數率波動大,PLC芯片主要來自歐美,以及國家法律法規不明確等因素,都將嚴重制約著電力線上網技術的良性發展,其未來之路絕非一帆風順。
技術還需重大改進。在帶寬、傳輸距離以及信號干擾方面雖已取得了長足進步,但由于電力網使用的是非屏蔽線,用它來傳輸數據不可避免地會形成電磁輻射,影響數據的保密性,因此信息安全性能差。多數電力線接入產品采用帶寬共享,導致用戶數量增加之后帶寬下降,電力線接入時數據需要通過電表傳輸,帶寬在電表處產生衰減,用電高峰期傳輸數率嚴重下降等方面還亟待改進。
商業模式不成熟。由于受到有關政策的限制,目前還沒有相關業務的支持,而且在商業模式方面也只是處于摸索階段。此外,中國廠商在產品芯片技術方面的缺乏,最終用戶的認可、接受,市場的培育以及與該技術相關的產業鏈等問題也必須重點考慮。
與其他寬帶技術相比,競爭優勢并不明顯。除了安全性這一眾所周知的致命弱點外,PLC在價格方面也暫時處于劣勢。“電力貓”目前價格在800元至1200元之間,比ADSL還要貴很多,現有電信運營商的上網資費已經很低,PLC如不能解決設備的成本問題,制定相對低的資費標準,是不具備競爭力的。而與此相關的是PLC的經營成本問題。另外,PLC所宣揚的最大優點是其便利性,無需任何布線,無需挖溝和穿墻打洞,通過遍布各個房間的插座就可上網。而無線局域網(WLAN)與3G無線互聯網的迅猛發展,已經令PLC的這一優勢黯然失色。
在市場接受程度上,據近期的一項調查顯示,只有14.62%的網民表示對這項技術較為熟悉,其他的表示僅了解一點或一無所知。對于電力線上網技術在中國的商用,則有73.26%的網民持謹慎態度,其中有12.21%的人則明確表示不會使用,這反映了大部分用戶對直接騎在電老虎背上上網還是心存疑慮的,畢竟是直接連在220V的電力線上,要想用戶沒有顧慮是不現實的,這就需要一邊進一步的提高安全系數,一邊加大宣傳力度和市場推廣力度,使用戶對PLC有更多深入的了解,從而充分信任和接受PLC。
總之,PLC作為一項有潛力的寬帶網絡接入技術,相關電力部門如果充分發揮其潛力,并和原來自身的電力通訊網相連接互補,很可能形成四網合一的大好形勢。另一方面,如果因缺乏長遠戰略眼光、市場運作不利、技術等原因也有可能失去進入寬帶市場的最佳時間,流于一種輔助的上網手段。
PLC的優點
首先是其無可比擬的網絡覆蓋優勢,居民家里可以沒有五類線,可以沒有雙絞線,也可以沒有DDN,但誰都離不開電力線。據了解,我國目前電話用戶不到3億,但用電用戶已超過10億。在廣闊的農村地區,特別是那些電話網絡不太發達的地區,PLC會更有用武之地。畢竟,電力網規模之大,是其他任何網都不可比擬的。雖然這些地區上網短期需求量并不大,市場發展成熟較慢,但會存在電力線上網先入為主的局面,可以有先行之利,對PLC的長遠發展和擴張非常有利。
其次是它可充分利用現有的低壓配電網絡基礎設施,不再需要任何新的線路鋪設,隨意接入,是一種“NoNewWires”技術,簡單方便的安裝設備以及使用方式,節約了資源和費用;無需挖溝和穿墻打洞,避免了對建筑物和公用設施的破壞,同時也節省了人力;共享互聯網絡連接;可以在任何客戶進行網絡連接;移動計算機至任意位置,簡單使用;高通訊速率,可達到14Mbps(將來通過升級設備可達100Mbps),可使用VOD點播;數據加密,提供高安全性和高可靠性能。
高速訪問可以為用戶提供高速因特網訪問服務、話音服務,從而為用戶上網和打電話增加了新的選擇,有利于其它電信服務商改善服務、降低價格。家居自動化的生力軍通過遍布各個房間的墻上插座將智能家電聯網,提前享用數字化家庭的舒適和便利。物理安全性強利用電力線的永久在線連接,構建的防火、防盜、防有毒氣體泄漏等的保安監控系統,讓上班族高枕無憂。構建的醫療急救系統,讓有老人、孩子和病人的家庭倍感放心。遠程讀取方便遠程自動讀出水、電、氣表數據,使公用事業公司節省大量費用,也方便了用戶。
無所不在的電力功能,比較容易實現或者說推動智能化大廈和家庭智能化。這就是電力貓的競爭力。
PLC的缺點
首先,技術瓶頸尚待突破。PLC與電話線上網從本質上來講并沒有區別,都是利用銅線作為傳輸媒質。而銅線上網的最大問題就是不能解決傳輸帶寬的問題,這是電力線上網面臨的首道關卡。PLC試驗網絡接入速度較快,不但遠遠超過普通撥號和ISDN,也已超過ADSL,上網桌面速率達到2Mpbs。但這個速度只是理想情況下的最高速度,電力線上網就是銅線上網,在銅線上不可能無限制地提升傳輸數據通訊容量的潛能。其次,電力線上網所產生的輻射問題不易解決。因為電力網使用的大多是非屏蔽線,用它來傳輸數據不可避免地會形成電磁輻射,從而會對其他無線通信,如公安部門或軍事部門的通信造成干擾。再次,電力線上網存在著不穩定的問題。電力線不同于普通的數據通信線路,當作為一種數據傳輸的媒介時,會遇到許多干擾。電力線上有許多不可預料的噪聲和干擾源,如吸塵器、電冰箱、洗衣機等;其次,電力線通訊具有時間上不可控、不恒定的特點。與信號潔凈、特性恒定的Ethernet電纜相比,電力線上接入了很多電器,這些電器任何時候都可以插入或斷開、開機或關閉電源,因而導致電力線的特性不斷變化。最后,在網絡管理上也有麻煩。PLC并非如一般用戶所想象的只要安裝PLC調制解調器即可,事實上還是要一個通信骨干網支撐,由骨干網連接到PLC局端設備(MDU),再連接到用戶PLC調制解調器。
關鍵詞:寬帶接入網電力線通信技術無線寬帶接入技術
一、引言
隨著電子政府、電子商務、電子社區以及各類Ieternet相關應用的飛速發展,應用對帶寬的需求越來越大,網上流量每6~9個月就翻一番。再加上由單一信息形式、單一業務向數據、語音、圖像“三合一”多媒體信息形式以及綜合業務方向發展,也即所謂交互式多媒體信息時代的到來,對網絡容量提出了越來越高的要求。目前骨干網速度已經達到了上百Gbps,并且在很多城市已經實現了光纖到大樓、小區。
如何使千家萬戶上網,便是大家都在談論的所謂“最后一公里”的接入問題。接入網建設投資約占信息網絡基礎設施總投資的一半以上,可以說這是寬帶網絡建設的瓶頸、熱點和關鍵環節。目前,各種寬帶接入技術的發展正方興未艾,競爭激烈。
目前國際上主流并且比較成熟的技術包括xDSL技術、以太網技術、光纖接入技術、Cable技術、電力線通信技術以及無線接寬帶接入技術等。但xDSL技術覆蓋面有限(只能在短距離內提供高速數據傳輸),并且一般高速傳輸數據是非對稱的,僅僅能單向高速傳輸數據(通常是網絡的下行方向)。因此xDSL技術只適合一部分應用。此外,xDSL技術對銅纜用戶線路的質量也有一定要求,因此實踐中實施起來有一定難度。以太網的帶寬管理能力先天不足,光纖接入技術的價格昂貴,Cable技術在實現雙向傳輸上面臨大幅度的改造,并且這三種技術在設置終端接口時都存在極大的不便,必須給各個終端預留相應的接口,這樣每個房間都必須預埋線路,對于未預埋線路的樓房來說線路改造工程浩大。
最近幾年出現了電力線通信和無線寬帶接入技術,其中無線部分包括IEEE8002.11和藍牙技術。與上述幾種技術比較,它們具有易建設、見效快等優勢,下文將詳細介紹這三種技術。
二、電力線通信技術
電力線通信PowerLineCommunication技術簡稱為PLC技術,是利用配電網低壓線路傳輸高速數據、話音、圖像等多媒體業務信號的一種通信方式。因為它具有無需新線、覆蓋范圍廣、連接方便的顯著特點,被認為是提供“最后一公里”解決方案最具競爭力的技術之一。
其接入方法十分簡單,用戶通過特定的PLCModem聯結到戶內電源插座,通過電力線進行互連或者接入相應的PLC主控設備,然后連接到網絡。用戶只需裝設一臺PLC-Modem,不用撥號,就能在線地接收和發送Internet信息。PLC調制解調器主要由接口、調制解調和耦合等三部分組成。接口部分是指電力線調制解調器同用戶設備間的雙向數據傳輸的接口,這些接口包括同智能設備之間的RS-232接口、同計算機之間的RJ-45以太網接口或USB接口、同模擬電話之間的RJ-11接口。
采用高速的PLC技術具有很多的優點:
首先,PLC充分利用現有的低壓配電網絡基礎設施,無需任何布線,是一種無需布置新線路的技術,節約了資源。無需挖溝和穿墻打洞,避免了對建筑物和公用設備的破壞,同時也節省了人力。
PLC可以為用戶提供高速因特網訪問服務、話音服務,從而為用戶上網和打電話增加了新的選擇:
另外,PLC對家庭聯網也提供支持,使人們可以盡享由PLC技術帶來的家庭音、視頻網絡,多人對抗游戲等娛樂。
同時,PLC技術是家居自動化的生力軍,通過遍布各個房間的墻上插座將智能家電聯網,提前享用數字化家庭和舒適和便利;利用PLC技術進行遠程自動讀出水、電、氣表數據,可以用一張收費單解決用戶生活的所有收費項目,節省大量人力、物力,也極大地方便了用戶;并且,可以為電力公司提供負荷控制、需求側管理的新手段,提高電力公司管理水平。
為此,國際上有眾多的公司先后投資這個領域,如美國的Intellon、InariIntelogis、ITRAN等公司,韓國的Xeline公司,歐洲的ASCOM、Polytrax等公司,PLC芯片的傳輸速率從1Mbps發展到2Mbps、14Mbps、45Mbps。目前PLC技術已經形成兩種發展模式:其一為以美國為代表的家庭聯網模式,這種模式的PLC只提供家庭內部聯網,戶外訪問使用其它傳統的通信方式,支持該模式的國際組織為Home-Plug,是一個為高速家用電力線通信網絡產品和服務提供開放規模而成立的論壇。另一種模式是面向歐洲和亞洲市場的,提供自配電變壓器或樓邊至用戶家庭的全面PLC解決方案。該模式的國際組織為國際電力線通信論壇。2000年3月23-24日,在瑞士的Interlaken召開了國際電力線通信技術論壇成立大會,該論壇著重制定了與PLC有關的技術標準、討論并解決相關問題,以促進PLC技術的發展,來自17個國家和51個廠商、用戶、投資者成為論壇成員,其中包括北電網絡、思科系統等IT行業的巨頭。目前在北京的華景園小區和廣華軒小區都已經采用了第二種方式。
三、IEEE802.11和藍牙技術
無線接入技術(WirelessAccessTechnology)也稱無線接續技術,或稱無線本地環路(WirelessLocalLoop),主要功能是以無線技術(大部分是移動通信技術)為傳輸媒介向用戶提供固定的或移動的終端用戶。無線用戶環路的宗旨和目標是提供與有線接入網相同的業務種類和更廣泛的服務范圍,無線用戶環路由于具有應用靈活,安裝快捷等特點,目前已也是接入技術中熱門的話題。IEEE802.11和藍牙技術是針對小的或者更?。ㄎⅲ┑臒o線網絡而發展的技術。
802.11是IEEE最初制定的一個無線局域網標準,主要用于解決辦公室局域網和校園網中,用戶與用戶終端的無線接入,業務主要限于數據存取,速率最高只能達到2Mbps。目前,3Com等公司都有基于該標準的無線網卡。
由于802.11在速率和傳輸距離上都不能滿足人們的需要,因此,802.11工作組相繼推出了802.11b和802.11a兩個標準。802.11b規范指定在2.4GHz通信頻帶,物理層采用高速直接序列擴頻技術(HR-DSSS),保持與最初802.11DSSS標準的兼容性。調制方式有兩種:第一種是高效率的“補碼鍵控”(CCK)調制方案,從而達到了11Mbps的頂端數據速率。第二種調制方案是“信息包二進制回旋式編碼”(PBCCTM),憑借其能夠提供3dB的編碼增益,延伸了通信的距離。因此作為在5.5和11Mbps速率的范圍內獲得更高性能的一個選擇。802.11a工作在5GHzU-NⅡ頻帶,并被指定高達54Mbps的數據速率。與單個載波系統載波調制技術。由于802.11a運用5GHz射頻頻譜,因此它與802.11b或最初的802.11WLAN標準均不能進行互操作。
為了提高802.11b的性能,802.11工作組進而提出了802.11g標準,這一初步標準是T1公司、美國Intersil等數家公司提出的妥協方案,在確保與IEEE802.11b相互兼容的情況下,實現2.4GHz頻帶下的多種數據傳輸速度(最大54Mbps)。調制方式遵循CCK-OFDM與T1公司的“PBCC-22”,PBCC-22技術使得22Mbps與現有支持11Mbps的IEEE802.11b產品間相互兼容。
藍牙(IEEE802.15)取自10世紀丹麥國王哈拉爾德的別名。藍牙技術是一種用于替代便攜或固定電子設備上使用的電纜或連線的短距離無線連接技術。其設備使用全球通行的、無需申請許可的2.4GHz頻段,可實時進行數據和語音傳輸,傳輸速率可達到10Mbps,在支持3個話音頻道的同時還支持高達723.2Kbps的數據傳輸速率。也就是說,在辦公室、家庭和旅途中,無需在任何電子設備間布設專用線纜和連接器,通過藍牙遙控裝置可以形成一點到多點的連接,即在該裝置周圍組成一個“微網”,網內任何藍牙收發器都可與該裝置互通信號。而且,這種連接無需復雜的軟件支持。藍牙收發器的一般有效通信范圍為10米,強的可達到100米左右。正如愛立信藍牙組負責人所說,設計藍牙的最初想法是“結束線纜噩夢”。
對于802.11來說,藍牙的出現不是為了競爭而是相互補充。由于它和IEEE802.11b采用相同的工作頻率,造成了相互之間的干擾,并且由于其芯片價格相對昂貴,所以在藍牙技術發展的初期,其前景并不光明。隨著技術的發展,一種新設置的芯片和編制的軟件可以讓藍牙無線網絡避免與其他使用相同頻率的無線網絡發生干涉,而且在802.11a(工作在5GHz)迅速發展的情況下,藍牙技術又重新獲得了新生。
1.1銅線接入技術
銅線接入技術起源較早,是先期通過已經搭建好的電話線網絡進行信息傳輸,然后將傳輸的信息經過編碼等處理輸送到用戶。但是受到銅質材料的物理性質的局限,使得這種技術的信息傳輸速度較為緩慢,因此,難以適應現代快速的信息傳輸要求,已經逐漸應用市場,未來一段時間內將會被其他技術所取代。
1.2同軸電纜接入技術
同軸電纜是本世紀初最為常見的一種信息傳輸媒介,分為網絡同軸電纜和視頻同軸電纜兩大部分,網絡同軸電纜主要用于傳輸數字信息,提供網絡使用,而視頻同軸電纜主要用于傳輸各類音頻文件。同軸電纜即Coaxial;由兩個同心導體組成,由于導體層和屏蔽層之間共用一個軸心電纜,因而得名。最常見的同軸電纜可分為四層:中心銅線層、塑料層,網狀導電層和電線外皮層;其中中心銅線可與網狀導電層形成電流回路。同軸電纜傳導的是交流電,中心銅線發射出來的無線電波將會被網狀導電層隔離,網狀導電層接地來控制發射出的無線電波。同軸電纜的信息傳輸媒介是電纜,電纜在鋪設的過程中必然會發生彎曲,所以應該具有一定的柔韌性。但是同軸電纜的使用原理是將中心信息以網狀的形式進行傳遞,一旦某一區域發生損壞,那么整體的信息傳輸工作就會受到干擾,因此,人們不得不在電纜的外部進行保護層處理,以確保信息傳輸的穩定性,保護層又與電纜的柔韌性發生沖突,因此只有處理好這一問題才能拓寬同軸電纜的應用范圍。
1.3光纖接入技術
光纖接入技術是面向的FTTC和FTTH的寬帶網絡接人技術;光纖接入網技術即OAN技術是目前電信網中發展最快的接入網技術。光纖接入技術指將交換機與用戶之間的饋線段、配線或者及引入線段的全部或部分引入光纖以實現信息傳輸。由于光纖具有高頻寬、高抗干擾力、低成本以及許多其它傳輸介質無法達到的優良性能使得光纖成為目前應用最為廣泛的傳輸媒介意;光纖也是目前傳輸速率最高的傳輸介質,光纖已大量用于主干網中。用戶環路中應用光纖可以滿足用戶未來對各種寬帶業務的需求;寬帶接入網的最終形式也是光纖接入技術。
1.4無線接入技術
無線用戶環路是指利用無線技術為固定用戶或移動用戶提供電信業務,因此無線接入可分為固定無線接入和移動無線接入,采用的無線技術有微波、衛星等。無線接入的優點有:初期投入小,能迅速提供業務,不需要鋪設線路,因而可以省去浦縣的大量費用和時間;比較靈活,可以隨時按照需要進行變更、擴容,抗災難性比較強。無線接入技術即RIT,是RadioInterfaceTechnologies的簡寫;另外,無線接人技術也被稱空中接口。無線接人技術通過無線介質將用戶終端與網絡節點相連以實現用戶在網絡中與有線技術一樣通信的技術。無線信道傳輸的信號遵循以構成無線接人技術的主要內容作為傳輸協議,無線接入技術可以向用戶提供移動接入業務,而這是有線接入技術無法做到的。無線接入網就是指全部或部分采用無線電作波為傳輸媒介以連接用戶、交換中心的一種接入技術;無線接人系統的定位作為通信網的一部分,是本地有線網的延伸與補充,也可作為臨時應急系統。
2、實際應用
因為上述四種傳輸網絡技術各有利弊,所以其未來的發展前景和實際應用范圍也有所差異,下面進行詳細的介紹和分析:
2.1銅線接入技術的實際應用
從目前網絡技術的發展來看,高速度傳遞是一個必然趨勢,也是用戶的基本需求,所以銅線接入技術的應用范圍就會大大的縮減,以至于最終被完全取代。現階段而言,可以利用已經鋪設好的電話線,通過銅線接入技術完成一些相對簡單的信息傳輸例如傳真等。
2.2同軸電纜接入技術的實際應用
同軸電纜接入技術是目前應用最為廣泛的一種,該項技術的使用年限高、對外部環境的抵御性較強,但是最終會被越來越高端的技術做取代,短時間內還會有一定的發展空間,主要集中在蜂窩移動通信系統等。
2.3光纖接入技術的實際應用
光纖接入技術的使用比較靈活,用戶可以根據實際需要進行恰當的選擇,例如如果是辦公區使用信息傳輸,可以申請使用光纖到具體辦公室,如果是獨立用戶使用可以選擇光纖到家庭等。所以未來光纖接入技術會得到很好的發展,但是其使用費用相對高昂,普及起來尚需要一段時間。
2.4無線接人技術的實際應用
無線接入技術的原理已經在上文中進行了詳細的論述,這里不再重復。通過上述論述分析我們可以獲悉,這種無線接入技術使用起來更方便,用戶不再受到線路的限制,能夠實現某一區域內的靈活移動,對于用戶來說使用更為方便舒適。在這種巨大優勢的推動之下,越來越多的用戶傾向于選擇無線接入技術,這也促進了無線接入技術的快速發展?,F如今無線接入技術已經覆蓋了電話信息業務和網絡信息業務等諸多方面,成為人們生活工作中不可缺少的一項重要信息傳輸方式。除此之外,人們推崇無線接入技術的關鍵在于其使用成本較低。利用蜂窩數據平臺進行的信息傳輸不涉及網絡,所以網絡費用可以得到降低,使用成本低廉。未來的發展前景將會越來越廣。
3、結束語
目前上網有多種技術,第一種是電話線的撥號(即xDSL方式),第二種是有線電視線路的CableModem方式,第三種是雙絞線的以太網方式,第四種是電力線上網,也叫PLC(英文全稱是PowerLineCommunication),即電力線通信。盡管目前電力通信沒有話音業務的許可經營權,但是,隨著技術的進步,在寬帶上提供語音服務將越來越簡單。本文從技術選擇與市場競爭的層面分析電力線上網的優點、缺點、現狀與未來。
PLC的現狀與未來
電力線上網技術,簡稱PLC,是指利用電力線傳輸高頻數據和話音信號的一種通信方式。電力線上網的調制解調器簡稱“電力貓”,它一端插在用戶的電腦上,另一端插入家中任何一個電源插座,就可以實現高達14Mbps或45Mbps的傳輸數率,從而實現因特網接入,電視頻道接收節目,打電話或者是可視電話。
對于未來,電力線上網技術將面臨技術和市場的雙重考慮,由于電壓變化所帶來的干擾影響上網質量,用電高峰時期數率波動大,PLC芯片主要來自歐美,以及國家法律法規不明確等因素,都將嚴重制約著電力線上網技術的良性發展,其未來之路絕非一帆風順。
技術還需重大改進。在帶寬、傳輸距離以及信號干擾方面雖已取得了長足進步,但由于電力網使用的是非屏蔽線,用它來傳輸數據不可避免地會形成電磁輻射,影響數據的保密性,因此信息安全性能差。多數電力線接入產品采用帶寬共享,導致用戶數量增加之后帶寬下降,電力線接入時數據需要通過電表傳輸,帶寬在電表處產生衰減,用電高峰期傳輸數率嚴重下降等方面還亟待改進。
商業模式不成熟。由于受到有關政策的限制,目前還沒有相關業務的支持,而且在商業模式方面也只是處于摸索階段。此外,中國廠商在產品芯片技術方面的缺乏,最終用戶的認可、接受,市場的培育以及與該技術相關的產業鏈等問題也必須重點考慮。
與其他寬帶技術相比,競爭優勢并不明顯。除了安全性這一眾所周知的致命弱點外,PLC在價格方面也暫時處于劣勢。“電力貓”目前價格在800元至1200元之間,比ADSL還要貴很多,現有電信運營商的上網資費已經很低,PLC如不能解決設備的成本問題,制定相對低的資費標準,是不具備競爭力的。而與此相關的是PLC的經營成本問題。另外,PLC所宣揚的最大優點是其便利性,無需任何布線,無需挖溝和穿墻打洞,通過遍布各個房間的插座就可上網。而無線局域網(WLAN)與3G無線互聯網的迅猛發展,已經令PLC的這一優勢黯然失色。
在市場接受程度上,據近期的一項調查顯示,只有14.62%的網民表示對這項技術較為熟悉,其他的表示僅了解一點或一無所知。對于電力線上網技術在中國的商用,則有73.26%的網民持謹慎態度,其中有12.21%的人則明確表示不會使用,這反映了大部分用戶對直接騎在電老虎背上上網還是心存疑慮的,畢竟是直接連在220V的電力線上,要想用戶沒有顧慮是不現實的,這就需要一邊進一步的提高安全系數,一邊加大宣傳力度和市場推廣力度,使用戶對PLC有更多深入的了解,從而充分信任和接受PLC。
總之,PLC作為一項有潛力的寬帶網絡接入技術,相關電力部門如果充分發揮其潛力,并和原來自身的電力通訊網相連接互補,很可能形成四網合一的大好形勢。另一方面,如果因缺乏長遠戰略眼光、市場運作不利、技術等原因也有可能失去進入寬帶市場的最佳時間,流于一種輔助的上網手段。
PLC的優點
首先是其無可比擬的網絡覆蓋優勢,居民家里可以沒有五類線,可以沒有雙絞線,也可以沒有DDN,但誰都離不開電力線。據了解,我國目前電話用戶不到3億,但用電用戶已超過10億。在廣闊的農村地區,特別是那些電話網絡不太發達的地區,PLC會更有用武之地。畢竟,電力網規模之大,是其他任何網都不可比擬的。雖然這些地區上網短期需求量并不大,市場發展成熟較慢,但會存在電力線上網先入為主的局面,可以有先行之利,對PLC的長遠發展和擴張非常有利。
其次是它可充分利用現有的低壓配電網絡基礎設施,不再需要任何新的線路鋪設,隨意接入,是一種“NoNewWires”技術,簡單方便的安裝設備以及使用方式,節約了資源和費用;無需挖溝和穿墻打洞,避免了對建筑物和公用設施的破壞,同時也節省了人力;共享互聯網絡連接;可以在任何客戶進行網絡連接;移動計算機至任意位置,簡單使用;高通訊速率,可達到14Mbps(將來通過升級設備可達100Mbps),可使用VOD點播;數據加密,提供高安全性和高可靠性能。
高速訪問可以為用戶提供高速因特網訪問服務、話音服務,從而為用戶上網和打電話增加了新的選擇,有利于其它電信服務商改善服務、降低價格。家居自動化的生力軍通過遍布各個房間的墻上插座將智能家電聯網,提前享用數字化家庭的舒適和便利。物理安全性強利用電力線的永久在線連接,構建的防火、防盜、防有毒氣體泄漏等的保安監控系統,讓上班族高枕無憂。構建的醫療急救系統,讓有老人、孩子和病人的家庭倍感放心。遠程讀取方便遠程自動讀出水、電、氣表數據,使公用事業公司節省大量費用,也方便了用戶。
無所不在的電力功能,比較容易實現或者說推動智能化大廈和家庭智能化。這就是電力貓的競爭力。
PLC的缺點
首先,技術瓶頸尚待突破。PLC與電話線上網從本質上來講并沒有區別,都是利用銅線作為傳輸媒質。而銅線上網的最大問題就是不能解決傳輸帶寬的問題,這是電力線上網面臨的首道關卡。PLC試驗網絡接入速度較快,不但遠遠超過普通撥號和ISDN,也已超過ADSL,上網桌面速率達到2Mpbs。但這個速度只是理想情況下的最高速度,電力線上網就是銅線上網,在銅線上不可能無限制地提升傳輸數據通訊容量的潛能。其次,電力線上網所產生的輻射問題不易解決。因為電力網使用的大多是非屏蔽線,用它來傳輸數據不可避免地會形成電磁輻射,從而會對其他無線通信,如公安部門或軍事部門的通信造成干擾。再次,電力線上網存在著不穩定的問題。電力線不同于普通的數據通信線路,當作為一種數據傳輸的媒介時,會遇到許多干擾。電力線上有許多不可預料的噪聲和干擾源,如吸塵器、電冰箱、洗衣機等;其次,電力線通訊具有時間上不可控、不恒定的特點。與信號潔凈、特性恒定的Ethernet電纜相比,電力線上接入了很多電器,這些電器任何時候都可以插入或斷開、開機或關閉電源,因而導致電力線的特性不斷變化。最后,在網絡管理上也有麻煩。PLC并非如一般用戶所想象的只要安裝PLC調制解調器即可,事實上還是要一個通信骨干網支撐,由骨干網連接到PLC局端設備(MDU),再連接到用戶PLC調制解調器。
1.1首先,話音通信和寬帶數據通信逐漸無線化。隨著固定無線接入系統和移動通信系統在技術和市場方面的發展,通過無線方式進行通信的用戶數量急劇增長,在幾年后,無線話音通信和窄帶數據通信的用戶數量將可能超過有線用戶。目前在中國的部分地區,移動電話用戶的增長數量已超過有線電話用戶的增長。
1.2無線通信須適應IP業務的發展。隨著計算機的普及和電子商務等新業務的發展,數據通信業務量正以指數規律增長,其中使用IP協議進行數據通信的業務量更是急劇增加。固定無線接入系統和移動通信系統須適應IP通信業務發展的需求,并逐漸向高速、寬帶通信網推進。
1.3無線通信與有線通信始終在互補支持發展。與無線通信相比,有線通信具有容量大、速率高、寬頻帶和傳輸質量穩定的特點,能滿足高速數據通信和寬帶多媒體業務的通信需求。在無線通信方面,第三代移動通信擬達到的目標是靜止狀態下為2Mbit/s,10GHz頻段下的固定無線接入通信已可實現20Mbit/s左右或更高速率。更高頻段的無線接入亦在向更高速率邁進,無線通信正利用其實現個人通信的優勢始終與有線通信在互補支持發展著。
2.無線接入系統在通信網中的定位
無線接入技術的主要作用是,在一定條件下,用于提供本地交換局至用戶終端之間的通信傳輸,但不提供局間漫游服務。在建筑物內或局部區域,可通過移動終端提供服務。在地形復雜的山區、海島或用戶稀少、分散的農村地區,鋪設有線電纜比較困難、投資大,用戶經濟實力較低,只有選用無線接入技術,才能解決電話普及與運營企業的經濟效益的矛盾。在遇到洪水、地震、臺風等自然災害時,無線接入系統可作為有線通信網的臨時應急系統快速提供基本業務服務。
在通信網中,無線接入系統的定位是:本地通信網的部分是本地有線通信網的延伸、補充和臨時應急系統。
3.無線接入技術
3.1MMDS接入技術
MMDS多路微波分配系統已成為有線電視系統的重要組成部分,MMDS是以傳送電視節目為目的,模擬MMDS只能傳8套節目,隨著數字圖像/聲音技術和對高速數據的社會需求的出現,模擬MMDS正在向數字MMDS過渡。MMDS的頻率是2.5~2.7MHz。它的優點是:雨衰可以忽略不計;器件成熟;設備成本低。它的不足是帶寬有限,僅200MHz。許多通信公司看中用LMDS技術來作為數據、話音和視頻的雙向無線高速接入網。但由于MMDS的成本遠低于LMDS,技術也更成熟,因而通信公司愿意從MMDS入手。它們正在通過數字MMDS開展無線雙向高速數據業務,主要是雙向無線高速英特網業務。
近年,我國有的大城市已經成功地建成了數字MMDS系統,并且已經投入使用。不僅傳送多套電視節目,同時還將傳送高速數據,成為我國數字MMDS應用的先驅。數字MMDS不應該單純為了多傳電視節目,而應該充分發揮數字系統的功能,同時傳送高速數據,開展增值業務。高速數據業務能促進地區經濟的發展,同時也為MMDS經營者帶來更大的經濟效益。因為數據業務的收入遠高于電視業務的收入。
3.2LMDS接入技術
本地多點分配業務LMDS工作于24GHz~38GHz頻段,帶寬在1.3GHz左右,傳輸容量大和應用靈活等特點使其成為目前倍受矚目的天線寬帶接入技術。
一個完整的LMDS系統由四部分組成,分別是本地光纖骨干網、網絡運營中心(NOC)、基站系統、用戶端設備(CPE)。
寬帶無線接入技術主要有多通道多點分配業務(MMDS)和本地多點分配業務(LMDS)兩種。它們是在成熟的微波傳輸技術上發展起來的,所采用的調制方式與微波傳輸相似,主要為相移鍵控PSK(包括BPSK、DQPSK、QPSK等)和正交幅度調制QAM(包括4-QAM、16-QAM、64-QAM等)。不同之處是MMDS和LMDS均采用一點多址方式,微波傳輸則采用點對點方式。
LMDS的特點是:
(1)LMDS的帶寬可與光纖相比擬,實現無線“光纖”到樓,可用頻帶至少1GHz。與其他接入技術相比,LMDS是最后一公里光纖的靈活替代技術。
(2)光纖傳輸速率高達Gb/s,而LMDS傳輸速率可達155Mb/s,穩居第二。
(3)LMDS可支持所有主要的話音和數據傳輸標準,如ATM、TCP/IP、MPEG-2等。
(4)LMDS工作在毫米波波段、20~40GHz頻率上,被許可的頻率是24GHz、28GHz、31GHz、38GHz,其中以28GHz獲得的許可較多,該頻段具有較寬松的頻譜范圍,最有潛力提供多種業務。
LMDS的缺點是:
(1)傳輸距離很短,僅5~6Km,因而不得不采用多個小蜂窩結構來覆蓋一個城市。
(2)多蜂窩系統復雜。
(3)設備成本高。
(4)雨衰太大,降雨時很難工作。
3.3WCDMA接入技術
WCDMA技術能為用戶帶來最高2Mbit/s的數據傳輸速率,在這樣的條件下,現在計算機中應用的任何媒體都能通過無線網絡輕松地傳遞。WCDMA的優勢在于,碼片速率高,有效地利用了頻率選擇性分集和空間的接收和發射分集,可以解決多徑問題和衰落問題,采用Turbo信道編解碼,提供較高的數據傳輸速率,FDD制式能夠提供廣域的全覆蓋。下行基站區分采用獨有的小區搜索方法,無需基站間嚴格同步;采用連續導頻技術,能夠支持高速移動終端。相比第二代的移動通信技術,WCDMA具有:更大的系統容量
、更優的話音質量、更高的頻譜效率、更快的數據速率、更強的抗衰落能力、更好的抗多徑性、能夠應用于高達500Km/h的移動終端的技術優勢,而且能夠從GSM系統進行平滑過渡,保證運營商的投資,為3G運營提供了良好的技術基礎。WCDMA通過有效地利用寬頻帶,不僅能順暢地處理聲音、圖像數據、與互聯網快速連接,而且WCDMA和MPEG-4技術結合起來還可以處理真實的動態圖像。
3.43G通信技術
在上述通信技術的基礎之上,無線通信技術將邁向3G通信技術時代。3G強大的帶寬和傳輸速率給多媒體通信提供了高速傳輸的可能性。從通信容量上,3G較第二代移動通信系統有大幅提升。另外,3G有效地利用了頻率選擇性分集和空間的接收和發射分集,可以解決多徑問題和衰落問題,使傳輸速率有了大幅提高,該技術又稱為國際移動電話2000,該技術規定,移動終端以車速移動時,其傳轉數據速率為144Kbps,室外靜止或步行時速率為384Kbps,而室內為2Mbps。但這些要求并不意味著用戶可用速率就可以達到2Mbps,因為室內速率還將依賴于建筑物內詳細的頻率規劃以及組織與運營商協作的緊密程度。然而,無線LAN一類的高速業務的速率已可達54Mbps。
3.54G通信技術
在3G技術還沒有最終成型時,人們又開始提出了4G技術。該技術目前還只有一個主題概念,就是無線互聯網技術,隨著互聯網高速發展4G也會繼續高速發展;電腦日趨向小型化、簡便化,最終將所有技術整合為一個類似PDA的產品,將來4G在業務上、功能上、頻寬上均有別于3G,應該是將所有無線服務聯合在一起,能在任何地方接入互聯網,包括衛星通訊、定位定時、數據收集遠程控制等綜合功能。4G將會是多功能集成的寬帶流動通訊系統,是寬帶接入IP的系統。
關鍵詞:光纖通信技術優勢接入技術
引言
近年來隨著傳輸技術和交換技術的不斷進步,核心網已經基本實現了光纖化、數字化和寬帶化。同時,隨著業務的迅速增長和多媒體業務的日益豐富,使得用戶住宅網的業務需求也不只局限于原來的語音業務,數據和多媒體業務的需求已經成為不可阻擋的趨勢,現有的語音業務接入網越來越成為制約信息高速公路建設的瓶頸,成為發展寬帶綜合業務數字網的障礙。
一、光纖通信技術定義
光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸的通信力式。在光纖通信系統中,作為載波的光波頻率比電波的頻率高得多,而作為傳輸介質的光纖又比同軸電纜或導波管的損耗低得多,所以說光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍。光纖是用玻璃材料構造的,它是電氣絕緣體,因而不需要擔心接地回路,光纖之間的中繞非常小,光波在光纖中傳輸,不會因為光信號泄漏而擔心傳輸的信息被人竊聽,光纖的芯很細,由多芯組成光纜的直徑也很小,所以用光纜作為傳輸信道,使傳輸系統所占空間小,解決了地下管道擁擠的問題。
二、光纖通信技術優勢
2.1頻帶極寬,通信容量大
光纖比銅線或電纜有大得多的傳輸帶寬,光纖通信系統的于光源的調制特性、調制方式和光纖的色散特性。散波長窗口,單模光纖具有幾十GHz·km的寬帶。對于單波長光纖通信系統,由于終端設備的電子瓶頸效應而不能發揮光纖帶寬大的優勢。通常采用各種復雜技術來增加傳輸的容量,特別是現在的密集波分復用技術極大地增加了光纖的傳輸容量。采用密集波分復術可以擴大光纖的傳輸容量至幾倍到幾十倍。目前,單波長光纖通信系統的傳輸速率一般在2.5Gbps到1OGbps,采用密集波分復術實現的多波長傳輸系統的傳輸速率已經達到單波長傳輸系統的數百倍。巨大的帶寬潛力使單模光纖成為寬帶綜合業務網的首選介質。
2.2損耗低,中繼距離長目前,實用的光纖通信系統使用的光纖多為石英光纖,此類光纖損耗可低于0.20dB/km,這樣的傳輸損耗比其它任何傳輸介質的損耗都低,因此,由其組成的光纖通信系統的中繼距離也較其他介質構成的系統長得多。
如果將來采用非石英系統極低損耗光纖,其理論分析損耗可下降的更低。這意味著通過光纖通信系統可以跨越更大的無中繼距離;對于一個長途傳輸線路,由于中繼站數目的減少,系統成本和復雜性可大大降低。目前,由石英光纖組成的光纖通信系統最大中繼距離可達200多km,由非石英系極低損耗光纖組成的通信系至數公里,這對于降低通信系統的成本、提高可靠性和穩定性具有特別重要的意義。
2.3抗電磁干擾能力強我們知道光纖原材料是由石英制成的絕緣體材料,不易被腐蝕,而且絕緣性好。與之相聯系的一個重要特性是光波導對電磁干擾的免疫力,它不受自然界的雷電干擾、電離層的變化和太陽黑子活動的干擾,也不受人為釋放的電磁干擾,還可用它與高壓輸電線平行架設或與電力導體復合構成復合光纜。它是一種非導電的介質,交變電磁波在其中不會產生感生電動勢,即不會產生與信號無關的噪聲。這樣,就是把它平行鋪設到高壓電線和電氣鐵路附近,也不會受到電磁干擾。這一點對于強電領域(如電力傳輸線路和電氣化鐵道)的通信系統特別有利。
2.4光纖徑細、重量輕、柔軟、易于鋪設光纖的芯徑很細,約為0.1mm,由多芯光纖組成光纜的直徑也很小,8芯光纜的橫截面直徑約為10mm,而標準同軸電纜為47mm。這樣采用光纜作為傳輸信道,使傳輸系統所占空間小,解決了地下管道擁擠的問題,節約了地下管道建設投資。此外,光纖的重量輕,柔韌性好,光纜的重量要比電纜輕得多,在飛機、宇宙飛船和人造衛星上使用光纖通信可以減輕飛機、輪船、飛船的重量,顯得更有意義。還有,光纖柔軟可繞,容易成束,能得到直徑小的高密度光纜。
2.5保密性能好對通信系統的重要要求之一是保密性好。然而,隨著科學技術的發展,電通信方式很容易被人竊聽,只要在明線或電纜附近設置一個特別的接收裝置,就可以獲取明線或電纜中傳送的信息,更不用去說無線通信方式。光纖通信與電通信不同,由于光纖的特殊設計,光纖中傳送的光波被限制在光纖的纖芯和包層附近傳送,很少會跑到光纖之外。即使在彎曲半徑很小的位置,泄漏功率也是十分微弱的。并且成纜以后光纖在外面包有金屬做的防潮層和橡膠材料的護套,這些均是不透光的,因此,泄漏到光纜外的光幾乎沒有。更何況長途光纜和中繼光纜一般均埋于地下。所以光纖的保密性能好。此外,由于光纖中的光信號一般不會泄漏,因此電通信中常見的線路之間的串話現象也可忽略。
三、光纖接入技術
隨著通信業務量的不斷增加,業務種類也更加豐富,人們不僅需要語音業務,高速數據、高保真音樂、互動視頻等多媒體業務也已經得到了更多用戶的青睞。光纖接入網可分為有源光網絡A(ON)和無源光網絡((PON。)采用SDH技術、ATM技術、以太網技術在光接入網系統中稱為有源光網絡。若光配線網(ODN全)部由無源器件組成,不包括任何有源節點,則這種光接入網就是無源光網絡。
現階段,無源光網絡P(ON)技術是實現FT-Tx的主流技術。典型的PON系統由局側OLT光(線路終端)、用戶側ONUO/NT(光網絡單元)以及ODN-OrgnizationDevelopmentNetwork(光分配網絡)組成。PON技術可節省主干光纖資源和網絡層次,在長距離傳輸條件夏可提供雙向高帶寬能力,接入業務種類豐富,運維成本大幅降低,適合于用戶區域較分散而每一區域內用戶又相對集中的小面積密集用戶地區。
為實現信息傳輸的高速化,滿足大眾的需求,不僅要有寬帶的主干傳輸網絡,用戶接入部分更是關鍵,光纖接入網是高速信息流進千家萬戶的關鍵技術。在光纖寬帶接入中,由于光纖到達置的不同,有FTB、FTTC,FTTCab和FTTH等不同的應用,統稱FTTx。
FTTH(光纖到戶)是光纖寬帶接入的最終方式,它提供全光的接入,因此,可以充分利用光纖的寬帶特性,為用戶提供所需要的不受限制的帶寬,充分滿足寬帶接入的需求。我國從2003年起,在“863”項目的推動下,開始了FTTH的應用和推廣工作。迄今已經在30多個城市建立了試驗網和試商用網,包括居民用戶、企業用戶、網吧等多種應用類型,也包括運營商主導、駐地網運營商主導、企業主導、房地產開發商主導和政府主導等多種模式,發展勢頭良好。不少城市制定了FTTH的技術標準和建設標準,有的城市還制門了相應的優惠政策,這此都為FTTH在我國的發展創造了良好的條件。
在FTTH應用中,主要采用兩種技術,即點到點的P2P技術和點到多點的xPON技術,亦可稱為光纖有源接入技術和光纖無源接入技術。P2P技術主要采用通常所說的MC(媒介轉換器)實現用戶和局端的自接連接,它可以為用戶提供高帶寬的接入。目前,國內的技術可以為用戶提供FE或GE的帶寬,對大中型企業用戶來說,是比較理想的接入方式。
要想使上述構想成為現實,就必須打破常規的鐵路通信網的接入方式,采用先進的、現代化的有線和無線通信的傳輸和接入方式,實現鐵路通信網的升級,適應信息社會的發展,發揮鐵路通信網在國民經濟中的社會效益和經濟效益。
一、鐵路接入網技術的現狀
由于鐵路列車具有高速運動的特點,因而無線(移動通信)接入網在鐵路通信網中占有相當大的比重。當然,固定位置的車站(場)、單位以及各種固定設施之間的通信方式,首選方案仍是采用SDH光同步數字傳輸設備進行組建,同時應考慮采用ATM交換以及網絡IP通信等先進技術來構成通信主干網及光纖用戶接入網。比如采用“雙纖單向環”接入方式,其不僅具有高速、安全、傳輸質量高、價格合理等光纖通信特有的優點,而且還具有路由迂回、設備備用等特點,從而具備自愈合功能,并使系統的可靠性大大提高。另外,采用遠端用戶單元(RSU)和數字環路載波(DLC)設備,組網更靈活、方便。組網的過程中要把投資與效益綜合統籌來考慮,使系統不僅滿足現在乃至幾年內鐵路通信的需求,而且還能夠為出行的旅客及地面用戶提供先進的電信業務,并且還需具備便于擴容的功能。
按照通信網被分為主干網,局域網和接入網等三部分的構思來看,鐵路通信網也可以通過上述劃分方法進行。就鐵路的通信網來看,接入網占有相當大的比重,包括有線接入網和無線接入網兩大部分。鐵路有線接入網的情況與電信的接入通信網相似,鐵道部將在未來的1~2年內建成可覆蓋全國大中城市的鐵路互聯網,它是由鐵路部門依托于基礎鐵路電信網,組織建設的可以支持眾多信息服務的、具有多媒體通信能力的全國范圍的計算機網絡,鐵道部將有可能成為我國第六個面向大眾的計算機信息互聯網絡單位,為鐵路通信走向市場做準備。關于有線接入這里不再敘述,下面主要討論鐵路的無線接入網,為此首先回顧一下移動通信的發展過程。
1.移動通信的發展過程
移動通信技術經歷了由模擬到數字,由頻分多址到頻分+時分多址,再到碼分多址(CDMA)的發展過程,并即將向寬帶化、智能化和個人化的方向發展。移動通信系統大體可分為二代,第一代是以模擬技術為主,頻分多址,工作在400~800MHz頻段。由于模擬系統存在頻譜利用率低、容量小、設備復雜、抗干擾性能差、保密性不強、價位高、業務面窄等固有缺點,不能滿足通信市場急速發展的需要,因此誕生了第二代移動通信系統。第二代移動通信系統采用數字化、時分多址方式等全數字化技術,克服了第一代移動通信的缺點,得到了迅速發展,目前的移動通信數模兼容,以數字系統為主。隨著用戶對信息接入量的需求呈指數的增長,電信工作者們著手建立最新一代的移動通信第三代移動通信系統。
第三代移動通信系統具有全球化、智能化、個人化和綜合化的特點,工作在2000MHz波段,采用寬帶的CDMA技術,涵蓋地面系統和衛星系統,包括海陸空三維服務面,集成話音、數據、視像、ISDN和多媒體多種業務。這一系統以多種空中接口和接入方式,可向高速和慢速移動用戶提供服務。
2.鐵路無線接入網現狀
鐵路通信網是為旅客和鐵路公務、應急搶險、行車維修等人員提供及時可靠的通信,以提高服務等級和運輸效率。保證列車的安全,達到高效運營而建立的,它是一種集列車公務通信和區間移動作業通信為一體的列車移動通信系統。但是鐵路結構自身的特點,決定了該系統與公用移動通信網和區域性的專業移動通信網的差別,它是一種屬于線面結合、以線為主的鏈狀網。
鐵路通信的無線接入部分目前僅有的是400MHz的無線列調系統,它完成車站值班員與進入其管轄區段的列車車長以及列車司機之間的通話聯系。當列車即將進站或即將出站時,這些通話才進行,否則如果沒有特殊的情況,則在列車運行于區間時,通話一般不進行,這主要是從節約頻率資源,減少同頻干擾的角度出發的。但是,隨著鐵路現代化改造進程的迅速推進,從前單一的無線列調系統已經遠遠不能滿足鐵路無線通信的需要,這樣就迫切需要建設一套適合于鐵路現代化運營指揮需要的先進的無線通信系統。這一系統應該采用小區制,并完成大三角功能。也就是說,系統必須可以實現調度中心與車站值班員之間、車站值班員與列車司機之間、列車司機與調度中心之間的通話功能,必須可以實現線路管理區間的公務移動通信功能,同時還必須能夠實現調度中心與列車司機室之間實時的雙向數據通信功能。基于這一想法,構成鐵路無線通信接入網的方式可以采用現有的無線通信方式的集群通信方式、GSM(全球移動通信系統)移動通信方式、CDMA移動通信方式。
集群通信系統是一種功能強大的專用移動通信系統,是通信與微處理機技術、程控交換技術、計算機網絡技術緊密結合的產物。它集交換、控制、通信于一體,通過無線撥號的方式把一組信道自動最優地動態分配給系統內部用戶,最大限度地利用系統資源和頻率資源,降低系統內呼損,提高服務質量。由于它具有群呼、組呼、強插、強拆等功能,特別適合于調度指揮以及應急、搶險等場合,并較好地解決了通信頻率合理分配的問題,因而倍受專業運營管理部門的青睞,被確定為現行鐵路移動通信方式的首選類型。但是這一系統還具有一定的缺點,主要包括采用動態的頻率分配,沒有考慮與周圍公用網的有效融合問題,沒有先進的路由合理選擇功能,并且在建立通路和自動過網時存在信息丟失現象,保密性不強,容易受干擾等,這些缺點對于話音通信的影響不大,但是會對列車與調度指揮中心之間的實時雙向數據通信造成較大的誤碼,因而對于要求較高數據通信誤碼率的場合并不適合。
即將動工的秦沈客運專線的移動通信系統主要包括400MHz的無線列調系統和800MHz的集群移動通信系統,考慮到集群移動通信系統在越區切換過程中會存在信息的損傷,因此將數據通信部分交由無線列調系統來完成,集群移動通信系統僅進行區間通信(如大三角功能的話音通信,公務通信以及應急搶險通信等),并留有調度電話進入的余地和接入公用通信網的功能。這一系統也是我國鐵路以集群通信的方式為無線接入系統的第一例,是我國鐵路通信史上的一個重大變革。
二、鐵路無線接入網未來的發展趨勢
隨著改革的進一步深入和社會信息化的進展,不僅要求鐵路通信網具有更強的保障鐵路安全運營的通信功能,以適應高速列車通信的需求,而且要以鐵道部的全程全網的優勢全力發展電信增值服務及經營與中國電信業務范圍一樣的電信業務,參與同中國電信的競爭,使旅客和網絡覆蓋區的廣大用戶方便地享受信息的服務。比如隨時隨地的提供鐵路客貨運輸資訊信息、訂購火車票等服務,在列車就能享受語音、傳真、數據、視頻、移動通信及Internet等服務。不過,鐵路現有的通信網絡設施龐大而落后,這是目前該網絡發展的最大障礙。
80年代開發應用的集群移動通信系統具有信道利用率高、組網靈活等優點,能夠確保旅客通話的高質量和優先等級,可供列車公務人員進行業務通信,也可利用調度功能組成臨時的應急通信和收容沿線的移動作業通信,基本上能夠滿足目前的鐵路通信的需要,秦沈客運專線就是采用這一系統來實現鐵路移動通信的功能。但從更高的通信目標來說,比如為了實現列車的實時定位、追蹤,讓列車上和列車下的公務人員都能夠隨時隨地獲得整個路況信息,實現列車運行、調度等自動控制,能夠為廣大旅客提供除語音服務外,還能提供傳真、數據、視頻、移動通信及Internet等服務,還有向鐵路沿線的居民提供電信業務,隨著這些業務的出現,原有的通信系統就不能滿足要求,應該應用先進的移動通信技術,對鐵路通信網進行改造,建立新的、必要的移動通信系統,比如微蜂窩移動通信系統,或者是第三代的移動通信系統。當然,建造鐵路通信網,應根據鐵路的實際情況,在不同的地區要因地制宜地發展有線和無線接入系統。
考慮到未來鐵路發展對通信的需求,認為在通信系統壽命期內,運輸會出現明顯的增加,作為用戶聯絡手段的通信系統,在規劃其指標構成時,必須計算一定的彈性需求。此外還要考慮通信系統的容量擴充性問題,選擇便于擴容的通信方式。從系統高可靠性的要求出發,還必須與別的系統(如微波/租用線路等)結合起來構成一個統一的整體,以此提供必要的備份。
在歐洲,經過長期的研究和決策,最初確定的是兩種系統,一個是GSM,另一個是TETRA(泛歐集群無線通信)。后來由于GSM的技術日趨成熟,使用范圍迅速擴大,造價逐漸下降,并且又由于在用戶迅速擴展的情況下,集群移動通信解決方案所存在的問題日趨突出。鑒于此,歐洲的鐵路移動通信系統最后定位于GSM的方式,并將鐵路移動通信所具有的特色(群呼、組呼、優先級別、強插、強拆等功能)加進去,構成GSMR(用于鐵路的全球移動通信系統)的解決方案。
鐵路通信網未來的發展趨勢應該是向著與公用網相融合的方向,并達到與公用網的統一。從而使得用戶無比是在運行中的列車上,還是在鐵路網的覆蓋區域均能夠通過鐵路通信網進行如同辦公室一樣方便的信息交流,如進行電話聯絡,寬帶的數據通信和圖像傳輸,接入Internet等。而要滿足這一要求,集群移動通信系統已經遠遠不夠,GSM(R)和現行的CDMA技術也不能達到這一要求。從現在的發展情況看,惟有第三代的CDMA技術才可能擔當起這一重任。因此,鐵路通信網的無線接入部分今后的發展方向也必須是朝著第三代CDMA的方向。當然,并不是說第三代的CDMA技術就可以直接用來完成未來的鐵路無線接入系統的功能,如同GSMR一樣,必須將鐵路通信所必備的功能(如群呼、組呼、優先級別、強插、強拆等功能)融入這一技術之中,形成具有鐵路通信特有要求的公用無線通信接入網。