G.fast引领铜线进入千兆时代

2013-07-24 09:40

一、铜线接入技术发展历史

　　传统铜线网络以语音业务为主，早期的数据业务通过音频拨号Modem和ISDN方式提供，其有限的接入速率很难满足日益增长的数据业务带宽的需求。8M接入速率的ADSL技术的出现第一次把人们带入宽带接入时代，其后的ADSL2+技术通过把工作频率从1.1MHz扩展到2.2MHz，将下行最高速率提升到24M以上，完全取代了ADSL技术并得到了广泛应用。VDSL技术则同时提高了上下行带宽，使得对称速率接入成为可能，弥补了ADSL2+非对称接入的不足。VDSL包含QAM和DMT两种调制技术且不兼容ADSL2+，最终被与ADSL2+后向兼容性能更好的VDSL2技术所取代，铜线接入技术正式进入“百兆”时代。VDSL2可以工作到17MHz甚至30MHz频段，划分了更多的上下行子通道，在短距离内可以提供更高的带宽，因此ADSL2+技术通常定位于局端的DSLAM设备，而VDSL2适合于距离更短的FTTC室外机柜或者FTTB楼道解决方案。由于存在线路间串扰，VDSL2在实际应用中的接入速率要达到百兆还存在非常大的挑战，而Vectoring技术的出现无疑解决了线路间串扰问题，使铜线接入真正达到百兆。由于Vectoring技术属于串扰抵消技术，本身仍是VDSL2，所达到的最佳效果等效于单线对无噪声的VDSL2速率。铜线接入要想突破百兆迈向千兆速率，无疑需要引入更新的技术，而G.fast技术正是肩负着这个使命，它将引领铜线接入进入千兆时代。

二、G.fast关键技术

　　早在2010年华为就开始投入研究在短距离双绞线上传输超高速率带宽的接入技术，用于规避FTTH改造场景下光纤入户难的问题。G.fast技术的市场驱动还来自于英国电信BT（British Telecom）、法国电信FT（French Telecom）等欧洲运营商，由于欧洲人工昂贵、居住分散，采用FTTH光纤入户建设超宽带网络成本高、家庭光纤改造困难，工程进展缓慢。于是他们考虑如何将光纤下移到楼道内或者家门口，最后一小段再利用原有的接入介质如电话线或者同轴电缆提供超高速宽带接入。由于接入距离短，他们希望在源物质上的接入速率达到千兆，作为FTTH光纤到户的替代方案。

　　G.fast技术要想获得成功，首先要能达到高速接入速率，为此必须扩展频谱资源。只有采用更高的频谱，才能获得更高的带宽。目前VDSL2的工作频率是17MHz或者30MHz，而G.fast的频谱将扩展到106MHz甚至212MHz。当然频谱不能无限制向上扩展，与无线频谱资源类似，有线接入网络的频谱资源也需要合理规划和使用，既要防止与已使用的频谱发生冲突，也要为未来技术的发展留有空间。比如英国电信监管机构Ofcom对频谱资源的使用就有严格划分，ADSL2+的频谱只能在局端DSLAM中使用，VDSL2的频谱只能在FTTC室外机柜中使用，而G.fast的频谱可能需要避开已经使用的频段并留有空隙。

　　G.fast的高频段初始阶段会采用106MHz，未来可扩展到212MHz，频率越高G.fast可获得的带宽也越高。但信号频率越高传输距离越短，成本和功耗越大，因此最终的标准会在性能、成本和可实现性之间取得平衡。

　　同VDSL2一样，实际应用中G.fast的性能也会受到线间串扰的影响。如果没有Vectoring技术配合，G.fast速率将严重下降。图1是基于100米实际线缆参数的G.fast速率仿真结果，个别线缆可以达到1.3G速率。但如果存在串扰且没有Vectoring，速率将急剧下降到200M左右。这是因为G.fast工作频率非常高，线间串扰的影响比VDSL2更大，因此G.fast必须采用更加先进的Vectoring技术进行线间串扰抵消。