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从“涓涓细流”到“光联万物”,宽带技术发展分几步?

时间:2025-07-14
来源:中国电信博物馆           作者:
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近期,多家运营商纷纷推出双万兆光网套餐服务,并公布了其率先覆盖的区域范围,这一重大的技术飞跃极大地提升网络的整体性能,更催生出一系列前所未有的新应用。

如今,宽带已深深融入我们的日常生活,成为不可或缺的一部分。那么,你还记得最初拨号上网的那个时代吗?今天就让我们回溯那股推动时代不断向前的核心动力——宽带技术,看看究竟经历了哪些翻天覆地的变革。

拨号上网 初识互联网的“慢”生活

时间回到二十多年前,互联网的种子刚刚在中国大地生根发芽,电脑还是个稀罕物件儿,网络也远非如今这般触手可及。人们如果想要触及信息世界,需要通过一根电话线才可以。虽然那时的网速仅有56Kbps,实际使用仅有几k的流量,但拨号连接这一技术方式却是中国互联网蹒跚起步、探索前行的真实历史印记。

除了电话线,当时上网还需要通过一块笨重的“猫”(Modem,调制解调器),将电话线插在“猫”上,设置账号密码之后,才能拨号上网。

那这个“猫”有什么用呢?因为电话线最初是设计用来传输音频模拟信号的,不能直接传输数字信号。“猫”一方面把PC机输出的数字信号调制成适合电话线路传输的模拟音频信号上行传输,另一方面把从电话线下行的模拟音频信号解调成适合计算机接收的数字信号传给家中的PC机。

所以当时人们在家上网时,座机是无法接通的。而且,拨号上网流量费用并不便宜,和座机收费价格差不多,是按分钟计费的。所以如果当时每天都拨号上网,哪怕每天只用半天,每个月网费都要千元以上!

后来,ISDN(Integrated Services Digital Network,综合业务数字网)在我国短暂地出现,它是早期的数字电话网络标准,它通过普通的铜缆传输语音和数据。虽然它可将网速小幅提升至128Kbps,却依旧难以满足日益增长的上网需求。

xDSL时代 速度与稳定的双重飞跃

正当人们对网速的渴望达到顶点时,ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line,非对称数字用户线)技术犹如一股清流,给人们带来了前所未有的网络体验。它是一种用于传输数字信号的技术,将模拟信号转化为数字信号,使得它们可以通过现有的电话线路传输。ADSL技术允许在现有的铜线上实现更高速率的数据传输,这使得电脑用户能够以更快的速度上网,从而迅速替代了ISDN。

通过频分复用技术,ADSL技术将电话线路分为上行和下行两个频段,上行频段用于传输用户发送的数据,下行频段用于传输互联网数据,不仅大幅提升了网络速率,上网和电话同时进行也不再冲突了。一般情况下,ADSL技术的上行速度为256Kbps-1Mbps,下行速度为1Mbps-24Mbps。

来源:Wikipedia

其接入技术非常便捷,用户只需要在现有的电话线上安装一个ADSL调制解调器,不需要进行复杂的配置和安装,就可以连接到互联网,由于ADSL使用的是成熟的电话线路技术,且ADSL信号在传输过程中受到的干扰较小,因此它能够提供相对稳定的网络连接。

同时,ADSL价格也更加低廉。ADSL业务上网资费构成为基本月租费+信息费,无需支付上网通信费(即电话费),上网不用再像从前一样“争分夺秒”。

此外,ADSL与其升级版ADSL2+及VDSL/VDSL2等xDSL技术。彻底改变了人们的上网方式,让视频、在线游戏、在线聊天成为可能。

光纤革命 从铜缆到光的华丽转身

技术的脚步从未停歇,人们对速度的追求也永不止步。当光纤以它那近乎零损耗的传输特性闯入人们的视野时,一场关于速度与容量的革命悄然拉开序幕。

AON与PON

光纤入网是一个点到多点架构。根据网络结构中设备的不同,光纤接入网大致可以分为无源光网络(PON,passive optical network)和有源光网络(AON,active optical network)两种。这里的“无源” 指的是在光分配网络中不含有任何有源电子器件及电子电源,全部由光分路器(Splitter)等无源器件组成。

早期,主要用的是有源光网络(AON),主要采用点对点(PTP)网络架构,每个用户都有一个专用的光纤线路。AON依赖有源电子设备(如交换机、路由器、放大器)进行信号放大和分配,通过光纤实现点对点或点对多点的连接。早期应用于长途通信和核心网,后逐步延伸至接入网。然而,随着宽带用户规模爆发式增长,AON的局限性逐渐显现:有源设备需独立供电、配备专用机房,导致建设成本高昂;每新增一个用户需铺设独立光纤或增设有源节点,资源利用率低下;电子器件易受电磁干扰,故障率居高不下。

举个例子,运营商想给一个小区装光纤,早期得给每栋楼甚至每层楼都装设备,一根光纤只能服务几个用户,像“专车接送”一样浪费资源。更头疼的是,这些电子设备怕雷击、怕电磁干扰,动不动就出故障,修起来又费钱又费时。

技术突破的转折点出现在无源光网络(PON)的诞生。PON的核心创新在于用无源分光器替代了所有中间有源设备,通过物理分光实现信号分配。它就像“光学三棱镜”——把一根光纤传来的光信号,按比例分成多路,分别送到不同用户家。比如,一个分光器可以把1根光纤的信号分成32份,同时服务32户人家,就像“拼车”一样高效。

PON 具有带宽大、可扩展性好、节省主干光纤、免维护和电耗低、覆盖范围广等特点。它为用户提供了高质量的网络服务,促进了数字化社会的发展。

PON 的种类丰富多样,并且可以根据不同的需求形成多种组网形态,其中 FTTx 系列就是典型的代表。【注:FTTx 是指光纤到 x,x 可以是 H(家庭)、O(办公室)、B(大楼)、Cab(交接箱)等,是一种基于光纤的宽带接入技术。FTTx 可以根据不同的需求和场景,形成多种组网形态】

EPON与GPON

PON(无源光网络)技术经过多年发展,已形成多种各具特色的技术类型,主要可分为APON、BPON、EPON 和 GPON四类,它们在技术基础、带宽能力及应用场景上各有差异。

APON是最早出现的PON技术,基于复杂的ATM(异步传输模式)构建,能提供稳定的带宽和服务质量保障,但因ATM 技术本身成本高、协议繁琐,逐渐被更简单的方案取代。

BPON 作为 APON 的升级版,优化了带宽和性能,支持语音、数据、视频多业务融合,但设备成本仍居高不下,限制了大规模普及。

2001年,IEEE发布802.3ah标准,确立了EPON(基于以太网的PON,就是你家路由器用的那种)技术框架,下行速率1.25Gbps,与现有以太网设备无缝兼容,完美兼容 IP 电话、IPTV 等常见业务,成为家庭宽带的首选方案,现在,你家用的光纤宽带,大概率就是 EPON 在默默工作!

2004年,GPON(吉比特无源光网络)由国际电信联盟(ITU-T)制定标准(G.984系列),支持2.5Gbps下行、1.25Gbps上行带宽,传输效率更高,且标准性更强(例如,对服务等级、安全管理等有更严格的规定),逐渐成为全球主流技术。虽设备成本略高于 EPON,但通过大规模共享可显著降低单用户成本,广泛用于企业专线、智慧城市等高要求场景,还支持VR直播、远程手术、8K视频,连“元宇宙”都能hold住!

可以说目前运用最广泛的就是EPON 和GPON技术,也各有利弊。

10G-PON

EPON和GPON,都是1Gbps这个级别的PON。

2010年后,4K/8K超高清视频、云计算、大数据等业务兴起,单用户带宽需求从几十Mbps飙升至数百Mbps。例如,一部4K电影的码率可达50Mbps,如果家庭中有多个设备同时观看,EPON的带宽就会显得捉襟见肘。此外,企业专线、5G基站回传等场景对上行带宽的要求也越来越高,而EPON的1Gbps上行已难以满足需求。

为了解决EPON的带宽瓶颈,IEEE标准化组织在2006年启动了10G EPON的研究,并于2009年正式发布标准(IEEE 802.3av)。这一标准的核心目标是将下行带宽提升至10Gbps,并同时提供两种上行模式,其一为非对称模式:下行10Gbps,上行1Gbps(兼容现有EPON上行,保护运营商投资);其二为对称模式:上下行均10Gbps(满足企业专线等高上行需求)。而10G EPON并非简单地将带宽提升10倍,而是通过多项技术创新实现了性能与成本的平衡。

随着带宽需求的增长,GPON也开启了“10G升级”之路。国际电信联盟(ITU-T)将其分为两个阶段:

① XG-PON(非对称10G GPON):下行9.953Gbps,上行2.488Gbps,波长与GPON错开(下行1577nm,上行1270nm),支持与GPON共存。

② XGS-PON(对称10G GPON):上下行均9.953Gbps,波长与XG-PON相同,通过时分复用实现多ONU接入,满足企业专线等对称带宽需求。

目前,全球有超过25家运营商(如中国电信、英国电信)已开展XG-PON1测试或商用,XGS-PON则成为企业专线的主流选择。截至2024年11月,我国10G-PON端口占比已高达65.5%,已进入“千兆普及,万兆启航”的发展阶段。

50G-PON

如果说之前的每一次升级都是量的积累,那么50G-PON的出现,无疑是宽带技术的一次质变。

50G-PON是ITU-T定义的下一代PON技术,支持泛在万兆全光接入。50G-PON带来的不仅仅是带宽的提升,还能让时延降低 90%,提升10倍的可靠性,为千行百业带来全新确定性极致体验。它通过单根光纤,实现了50Gbps甚至100Gbps的惊人速度。相当于将传统千兆宽带的“高速公路”拓宽为“50车道超高速路”,用户将可以在家中体验到裸眼3D显示、自由视角观影及直播、极速云存储(NAS)和极速云游戏等数字服务,企业通过50G-PON可以实现Wi-Fi 7回传,满足如混合现实(MR)等新型终端并发使用和无障碍在线协作,随时调用云端渲染等边缘算力服务。

50G-PON不仅将带宽提升至50Gbps,更通过“波分复用”“智能调度”等技术,让单根光纤可同时服务64户以上用户,且支持与旧设备兼容,大幅降低升级成本。

目前,50G-PON已从实验室走向现实:在上海,电信用户通过“50G-PON+FTTR(光纤到房间)”组合,实现全屋万兆无死角覆盖,8K视频拖动无卡顿;在雄安新区的工厂里,它承载着工业视频质检的高清数据流,确保生产线零误差;在南京的5G融合小区,单PON口直接回传32路5G基站信号,节省70%光纤资源。这些案例证明,50G-PON不仅是家庭宽带的“升级版”,更是企业专线、智慧城市、5G垂直行业的“基础底座”。

随着国际电信联盟(ITU-T)国际标准的落地和产业链成熟,50G-PON设备成本正快速下降。未来,它有望与Wi-Fi 7、AI边缘计算等技术深度融合,构建“全光万兆”生态圈——从家庭娱乐到智能制造,从远程医疗到元宇宙交互,让“光速”真正融入每一个生活细节,开启一个“万物极速互联”的新时代。

从开始的“涓涓细流”到如今“光联万物”,宽带技术正以前所未有的速度改变着我们的世界。而这一切的背后,是人们对技术极限的不懈追求和对未来生活的美好憧憬。

相信未来,无论是追剧、游戏还是工作、学习,都将因宽带技术的不断进步而变得更加丰富多彩!

参考资料:

1、鲜枣课堂:《宽带上网技术简史》;

2、中国科普博览:《ISDN--“一线通”》《拨号上网--快猫加鞭》;

3、人民网:《中国电信完成全球首个50G-PON现网覆盖 率先启动上海双万兆城市建设》。

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