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住宅小区的智能化,已经成为住宅小区生态化之后的又一重要发展趋势,房产开发商以智能化来作为新建楼盘的卖点,而购房者也在各种广告传媒的影响下,把小区智能化作为购房的考虑因素之一。虽然在沿海经济发达地区,智能化作为房产商的炒作题材已不再新鲜,但智能化却正在成为新建住宅小区的基本功能。随着政府相关部门对智能化小区规范工作的加强,智能化小区的建设已逐步趋于理性化。
住宅小区的智能化,从基本功能体系上来说,主要由三部分组成。一是信息网络系统,二是社区安全防范系统,三为社区物业服务与管理系统。其中,二、三两项具有相对成熟的技术和模式,而住宅小区的信息网络则包含了电话网、有线电视网和宽带接入网。其中前两者分属于电信和广电部门,而宽带接入网(又称宽带驻地网)的组网方式和技术支持却是电信、广电和部分IP运营商(甚至包括部分房地产发展商)竭力争夺的一块“风水宝地”。根据《国家康居示范工程智能化系统示范小区建设要点与技术导则》(修改移)的要求；居住小区宽带接入网应提供管理系统；支持用户开户、销户、用户暂停及其它相应的管理功能,并提供安全的网络保障。每个住户至少有两对电话、两个电视插座和一个高速数据接口(一星级标准),宽带接入网的类型可以是HFC(光纤同轴网)、FTTX LAN(X可以为B、F)、也可以是ADSL、VDSL或其它类型的数据网络。
一、住宅小区宽带接入网的主要技术方案：
住宅小区宽带接入方式分为有线方式和无线方式：有线接入方式包括：
1. ADSL/VDSL (电信)
2.(FTTX) LAN (电信、IP运行商)
3. HomePNA (电信)
4. HFC (广电)
无线接入方式：如LMDS技术(电信)
(1)ADSL/VDSL技术：
这是基于PSTN的接入技术,即借助已有的电话线路,采用各种先进的调制技术和编码技术来提高铜线的传输数率,实现宽带(或准宽带)接入。
ADSL(Asymmetrical Digital Subscriber Loop)非对称数字用户环线,利用一对现有的电话线,为用户提供上、下行非对称的传输速率,理论上下传速率可达1.5Mbps~8Mbps,上行速率为640Kbps~1 Mbps,其实现时的具体差异主要由所用的ADSL Modem、局端ADSL设备性能、传输方式、传输介质(物理链路)的好坏及传输距离所决定。
由于ADSL的用户线路主要由电话线(一种低标准的UTP)组成,数字信息的衰减主要与传输和信号频率有关。在相同的传输速率下,线路衰减是影响ADSL性能的主要因素。随着传输速率的提高,ADSL的有效传输距离将随之缩短。据文献报导：在1.5Mbps的速率下,一对0.6mm线径的电话线传输距离可达6Km,而一对0.4mm线径的电话线的传输距离缩短为4.6Km。考虑到我国电话网络的实际情况；电话电缆的抗干扰性能较差(每米扭绞节数太少)易串音,线路转接头过多,线径不一致造成阻抗不匹配,故ADSL的实际应用通常在2Mbps速率以下、3.5Km范围以内。电信部门对一般家庭用户提供的多为512Kbps的速率。
由于ADSL技术是一种比较成熟的技术,在进行数据传送的同时,还保留着普通电话的业务,是一种“两网合一”(电话网、宽带网)、用户独享宽带的“在线”接入方式,也是当前欧美发达国家常用的宽带技术之一。在美国目前已有8000万左右用户的电话网地区有ADSL接入服务,其中约6000万用户可申请ADSL接入。
VDSL(Very hight data rate Digital Subscriber Loop)甚高速数字用户环线,是xDSL技术的新一代产品,它比ADSL有更高的带宽、使用上也更为简便。与ADSL一样,VDSL也采用频分复用方式,将POTS及VDSL的上、下行信号分配在不同的频带内传输,但它的传输速率却远高于ADSL,可以支持13Mbps~27Mbps的下行速率和3Mbps的上行速率。根据传输介质和速率的不同,VDSL传输距离可以从300m~1500m,从目前的设备状况来看,一般传播距离在500m以内。由于传播距离的限制,使得VDSL技术的应用受到一定的制约；另一方面VDSL尚未出台正式的国际标准。
(2)Home PNA( Home Phoneline Network Alliance )技术:
这也是基于PSTN的接入技术,是一种同时提供电话业务和宽带业务的“二合一”网络,该组网方式与ADSL技术相类似,也是利用用户已有的电话线路(铜缆双绞线)作为传输介质,可为每个用户同时提供语音服务(电话业务)和高速数据服务(宽带接入服务)。Home PNA可在一对铜芯电话线上支持对称的上、下行1.0Mbps(1.0标准)~10Mbps的高速数据传输,有效传输距离在300m-500m左右。目前,国内已有少数几个城市(如深圳)的电信部门开展了此项业务。在HomePNA方案中,小区内的布线均为电话双绞线,每个用户终端通过一块带RJ11口的HomePNA网卡接入网络,每户电话双绞的另一端通过大楼或小区内的通信电缆与小区中央机房内,集中设置的HomePNA集线器相连。而多个HomePNA集线器联到一个LANSwitch,尔后通过光纤(155Mbps或622Mbps或更高)接入城域宽带主干网。这种方案实质上是FTTZ HomePNA方式,该方案的特点是：
●直接利用小区现成的电话网络线路,无需重新布线,故工程量少线缆成本低。
●网络为星形结构,一对电话线可同时提供窄带(电话)和宽带接入服务,用户独享1Mbps带宽。
●HomePNA集线器的端口有隔离功能,能确保网络用户的安全隔离。
(3)HFC(光纤同轴混合网) 该种组网方案是广电部门大力推荐的方案,HFC网由光纤干线和同轴电缆分配网络所组成。在住宅小区内,HFC网络拓朴基本上仍保留着原CATV网的结构形式,即为树形--分支型(总线式)同轴电缆网,而不是星形网络结构。HFC网络的频率带宽可达870MHZ,其中50MHZ-550MHZ频段用于模拟电视信号的传输,而550MHZ-750MHZ(也可达870MHZ)频段用于下行数据传输。我国一般采用北美标准,以16/64/256QAM调制方式传输数据,当采用64QAM调制方式时,传输速率为可达27Mbps,若采用256QAM调制方式时(此时要求高质量线缆),传输速率可达40Mbps。上行传输则采用5-40MHZ频段,以QPSK调制方式上传数据,一般最高速率可达5Mbps,每个用户只要在原有电视终端插座上加插一个CableModem就可实现边看电视边高速上网。
然而需要指出的是,与电信的ADSL/VDSL或HomePNA方案不同,HFC网提供的27Mbps( 或40Mbps)下行速率和5Mbps的上行通道是由全体小区住户们共享的,小区住户上网人数越多,每个用户动态分配到的带宽就越窄、传输速率就越低,而电信方案中ADSL/VDSL或HomePNA提供的512Kbps(或640Kbps或1.0 Mbps)通道是独享的。此外,由于原有的CATV网络大多是单向传输(广播式)网络,不符合双向交互式服务的要求,必须进行双向HFC网改造。在经过多年的研究和试验后,Cable Modem技术已趋于成熟,工业标准也已经完善,用HFC技术构造宽带接入网已经进入商业化推广应用阶段;在美国,到1999年底为止,大约有300万用户采用了双向HFC网提供的宽带服务。目前在我国,以HFC构造宽带接入网的成功案例并不多,这主要是由技术和经济两方面的原因引起的。一方面,双向HFC网的建设(或改造)需要较大的投资,使用户的宽带接入成本偏高且目前成本大幅度降低的趋势并不明显。其二,由于国情的不同,我国住宅小区的住户密度较高,使得树形--分支型(总线式)HFC网络的“固有”缺陷,下行共享带宽和上行的“漏斗效应”较为突出。此外网络本身的安全保障也还亟待加强(HFC网各用户间的隔离较差),而且每周有半天无电视节目--用于设备维护,宽带接入服务是否也会有“空白时段”?
(4)FTTX LAN方式：
这是基于Ethernet的宽带接入技术,也是目前电信部门和IP运营商(它们无法提供ADSL/ VDSL或Home PNA式的宽带接入)大力推荐,并展开激烈竞争的宽带接入方式。在这种接入方式中,传输介质是由光纤和铜芯UTP线两种材料构成的。其中FTTX可以是FTTC(光纤到路边)、FTTZ(Zone--光纤到小区)、FTTB(Building--光纤到大楼)、FTTF(Floor--光纤到楼层)或FTTH(Home--光纤到户)。从目前情况来看,FTTH的成本太高且需求有限,除少数高级别墅区可以考虑外,在一般住宅小区中很少采用。FTTF的情况也与FTTH相类似,它更适合于每层平面用户较多的办公写字楼的场所,在住宅小区应用较少(通常住宅楼层每单元的住户仅为2~6户)。
在住宅小区中,主要采用FTTB(或FTTZ) LAN方式,由于LAN多采用快速Ethernet组网方式,所使用的铜缆多数是五类或超五类甚至六类UTP (至少也是3类UTP) ,其数据传输性能和抗干扰能力远优于普通的电话电缆。若采用千兆位以太网组网技术,可轻松实现10Mbps到户100Mbps到楼的宽带接入服务,小区光纤的出口可直接接至城域光纤主干网、ATM主干网或经相关网络设备接入Internet。
●LAN能为每个家庭提供10BASE-T的端口,可达10Mbps速率。
●LAN也支持小区物业管理信息平台。
●网络端口数扩展和性能提升较方便。
●因为采用共享式网络技术,有潜在的网络安全问题
●需要在小区实施PDS布线,初期投资成本相对较高。(但有较明显的降价空间)
●如果不能解决小区光纤的出口带宽,则无法保证整个小区的高速上网。(这一点需特别提请房产开发商和小区住户注意)
由于FTTB(或FTTZ) LAN的方式可以提供每户10Mbps的宽带接入服务,而且网络设备及线缆的降价趋势明显,所以是一种宽带升级潜力大、扩容成本低的宽带接入方式。国内许多新建的住宅小区都已采用了这种宽带接入技术。
(5)无线接入方式LMDS(Local Multipoint Distribution Service)本地多点分配业务。 这是基于微波通信的宽带接入技术,LMDS采用类似蜂窝通信方式,将一个住宅小区设为一个或多个服务区,在每个服务区内建通讯基站,基站设备采用点到多点的无线链路实现与用户端的通信。由于3.5GHZ频段的开放和宽带无线接入技术的发展,国内首家采用DWDM LMDS应用的宽带网--广州宽带主干网(一期)已正式运行,其最高传输速率可达16Gbps。这种无线接入方式对那些电信基础设施落后的边远地区(无法提供ADSL业务或HomePNA服务、谁愿去做FTTB LAN？)无疑是一个福音。此外,对一些有线接入方式较为困难或成本过高的应用场合(如岛屿上的住宅小区)也是一种不错的选择。
(6)其它接入方式：
在智能住宅小区建设的初期,也有一些地方采用了其它一些宽带接入方式,如DDN LAN、ADSL LAN、FTTZ ADSL等。如某住宅小区的开发商看好宽带接入网的未来发展和收益,同关联企业共同投资在小区内建设了100M的局域网作为小区的内部网络,支持小区内部的管理并尝试开展某些相关的的服务业务,同时提供住户10M的宽带服务,而小区网络的出口是租用电信的DDN专线,带宽仅有2M。
采用ADSL LAN的接入方式,在网络结构上同DDN LAN没有太大的差别,但由于ADSL的租费较DDN专线便宜的得多,在住宅小区规模不大时,多租用几根ADSL线路也能达到较好的使用效果,但在性能上与当前流行的FTTB LAN宽带接入方式不可同日而语。另一方面,此类方式的“宽带网”多由房产商投资并管理,当网络不畅或出现故障时,管理者一时很难说清是小区内部网络的原因还是电信部门ADSL线路(或DDN专线)的故障,加之内部网络的日常维护和升级成本较高、服务质量差,在没有IP运营许可证的情况下,很难得到住户的认可,多已陷于尴尬的境地。
由于采用ADSL宽带接入时,受到传输距离的限制,通常在距区局3.5Km以上时难以保证传输速率,一种变通的办法就是采用FTTZ ADSL方式；把原来设于电话区局的ADSL局端设备移至住宅小区内(相当于建立一个远端模块),再由光纤接至区局或城域ATM骨干网,这样就避开了传输距离的限制。这种比较实用的宽带解决方案,只有电信部门才能实现。上海地区近两年建立的住宅小区中,不少采用的是该种方案(当时千兆位以太网接入的成本还太高,令人难以接受)。
二、住宅小区宽带接入网的实用方案及市场趋势
(1)宽带接入网的实用方案
在多种宽接入技术方案中,ADSL(包括FTTZ ADSL)、HomePNA(包括FTTZ HomePNA)、HFC和FTTB LAN是目前较为实用的宽带接入方案,从接入成本上看,HFC的成本较高,它包括了双向HFC网改造、相关网络设备及用户CableModem的费用,且在短期内降价趋势不明显。ADSL和HomePNA的成本略低,但网络性能升级的空间不太大,但因每个用户独享1Mbps(或512Kbps)的带宽,仍较HFC网共享27Mbps的方式为优。近年来,由于布线线缆和网络设备的大幅降价和网络技术的成熟,以FTTB LAN方式组建的小区千兆以太网,正显示出较强的竞争力。事实上,自2000年下半年开始中国电信和几家大的IP运行商,如蓝波万维、长城宽带等,均以该方案作为住宅小区宽带接入网的首选方案,并为此开展竞争；‘千兆进小区、百兆进大楼、十兆到用户’的宣传口号确实令人心动,然而需要特别指出的是：不论谁取得了小区宽带网的接入权,以FTTB LAN方式建设的宽带网,必须切实解决的小区光纤的出口问题,能否真正接入宽带城域网或ATM主干网(至少155Mbps、622Mbps或更高)。如果小区出口是“羊肠小道”那么至少在一段时间内,小区内的“高速公路”就失去意义了。比如小区出口为仅有2M的DDN专线 LAN(千兆位以太网),其上网效果或许还不如ADSL方式。
(2)住宅小区宽带接入网的市场趋势
毫无疑问,住宅小区宽带网的建设已得到越来越多的重视,不论是电信、广电和IP运营商均在大力推荐自己的宽带接入方案。从当前市场上看,广电打“双向HFC”牌,IP运营商有“FTTB LAN(Gbps Ethenet)”牌,而电信手中的牌较多；ADSL、HomePNA、FTTB LAN、LMDS(较少见),重点是ADSL和FTTB LAN。有些住宅小区则“三网并存”；电话网的存在为电信ADSL、HomePNA提供了基础,有线电视网的建立为广电的“HFC宽带接入”创造了便利,而取得了小区宽带接入权的IP运营商又规划了“FTTB LAN”的美好前景,但最终选择权很大程度上还在用户手里(你的“宽带”好？我不用谁又能把我怎么样？)；君不见数年前,由房产商和某关联企业投资建立的小区宽带网(出口仅为2M的DDN专线)因服务欠佳和收费偏高,而得不到多数用户的认可,从而陷入了收费高、用户少、服务差(因维护成本高)、引起纠纷、用户进一步下降的怪圈,加之若网络投资商未能拿到IP运行许可证,则有“非法营业”之嫌,许多住户干脆抛开已有的小区宽带网,另行申请ADSL接入方式。
对住宅小区来说,无论如何电话网和有线电视网都是不可少的,而宽带接入网的建设,则构造了住宅小区的第三个信息网络。虽然,在房地产开发建设中,采用“三网合一”的方式,建设统一的住宅小区信息网络是一个良好的愿望,技术上也是可行的,但目前的政策法规却使得“三网合一”的实现困难重重。上海某住宅小区,三年前按“三网合一”的思路建设了小区宽带网,如今也因管理权限、收费和设备维护问题不能解决,用户纠纷不断。
虽然“三网合一”暂时难以实现,但“二网合一”却是实在可行的,电信的方式为：电话 宽带接入服务,实现方式为：ADSL、HomePNA(或FTTZ ADSL,FTTZ HomePNA)。广电的“二网合一”是电视 宽带信息服务,以双向HFC网实现。在欧美国家,由于住户居住比较分散,采用光纤接入的FTTH或FTTB LAN方式的成本很高,且FTTH的需求也是一个问题,故住户采用ADSL或双向HFC的宽带接入方式很多,且十分便利。而在我国,因住宅小区住户密度较高,所以采用FTTB LAN的方式作为宽带接入网,才显示出一定的优势。
值得一提的是,由于看好宽带接入网络未来的增值服务可能的收益前景,一些大的IP运营商开始大规模的“免费送网络”活动,以免费为住宅小区投资建设宽带局域网,换取小区的宽带接入权。而房产开发商也乐得以“免费宽带网络”增加卖点,获取广告效应。
虽然在技术上,采用FTTB LAN(千兆位以太网)是最先进的,但未必是最好的,因目前这种“跑马圈地”式的宽带网络建设,究竟能有多少真正实现还是一个未知数。据有关文献[7]报导,到2001年上半年为止,光在北京地区,兰波万维已获得528个住宅小区的接入权,但开工建设的尚不足一半,而真正可开通运行的仅40个左右。长城宽带也获得几百个住宅小区的宽带接入网络的建设权,但仅有20多个开通运行。由于住宅小区的建设和销售都有一个较长的周期,而从宽带接入网建设投资中获取回报也需较长的时间。因不确定因素较多,稍一疏忽就会导致投资的搁浅,资金沉淀而难以运转。退一步说,即使建成并能正式开通的小区宽带网,如果服务质量和服务内容不能为住户满意的话,也难免被用户冷落(住户可另选“电信”或“广电”的宽带接入网)。
据一份调查报告显示：目前认为采用ADSL(包括HomePNA)方式接入宽带网较合适的用户约为48%,而认为采用FTTB LAN方式接入宽带的用户为37%,建议采用HFC网接入宽带的用户仅为15%。而另一份CCID的统计数据表明：目前国内3000万左右用户的上网方式中：采用电话线拨号上网的占76.7%,DDN专线上网为18%,用ISDN方式3%,采用宽带接入上网的仅占2.3%。显然,住宅小区宽带网建设有着巨大的市场前景和商机。在未来几年内,ADSL(包括HomePNA)和FTTB LAN的宽带接入方式将会有较大的发展,而HFC在一定区域、一定范围内也会占据一部分市场,但除非在技术上有新的突破或政策上的优惠,否则仍将是“雷声大,雨点小”、难有太大的发展。
三、结论
住宅小区的宽带接入技术已日趋成熟,无论是电信的铜缆接入方式还是广电的HFC方式,或是FTTB LAN组网方式,都是实用的技术方案,在目前和今后的一段时间内,将出现三者并存、相互补充又相互竞争的局面,面对不同地区、不同层次的消费对象,获取自己的一块市场份额。三者之间只有市场份额的大小之分,却很难说哪种方式具有绝对优势。实际上,住宅信息化的宽带建设并非要求不切实际的“一步到位”,而是应该根据住宅小区的定位、居民的经济收入、生活习惯、文化需求及社会环境等具体情况,将现有的成熟技术和未来发展、全面地综合考虑,选择并实施合理的住宅小区宽带接入方案。那种过份追求技术上的先进性(最先进的东西往往也是不成熟的东西)而忽略了市场实际应用需求的导向,必将导致技术和市场的脱节、应用与市场的缺位。
编辑：小宇
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