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铜线接入或迎“第二春”:G.fast敲开“铜线千兆时代”大门

日期: 2015-02-04
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C114讯 7月10日技术评论(李明)网络电视、高清视频、4k电视、物联网等大带宽业务的飞速发展,正在呼唤每用户最高宽带接入速率100M/300M/500M乃至1000M的超宽带网络时代的到来,光进铜退、打造泛在的超宽带网络成为大势所趋。

FTTH光纤到户)已经成为满足用户超宽带网络需求的主流技术,并且成为更多新建小区的标配。但是,针对大多数成熟社区的光纤改造涉及光纤穿墙入户和家庭光纤布线等复杂工程,导致FTTH建设进展缓慢、工程造价较高、且会破坏家庭装修,这让众多成熟社区用户畅享超宽带网络几乎成为一种奢望。

一方面是用户对于网络带宽近乎饥渴的需求,另一方面却是FTTH还不能完全普及的无奈,面对这样的局面运营商又该何去何从呢?我们看到,如果能采用光铜互补的建设思路,重用现有“铜线”资源为用户提供超宽带接入,将大大加快超宽带网络的建设速度,这也成为运营商中期宽带网络战略的一大支柱。

重识铜线价值

那么,在多代系宽带接入技术长期共存的今天,哪种基于铜线资源的宽带接入技术更加适合为用户打造超宽带网络呢?

遥想铜线接入技术发展史,当年2M-4M接入速率的ADSL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8M-24M,完全取代了ADSL技术并得到广泛应用;此后,VDSL技术同时提高了上下行带宽,使对称速率接入成为可能,弥补了ADSL2+非对称接入的不足;但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带宽。由于DSL铜线提速技术的普遍规律是“距离用户越近,带宽提速越快,但因此涉及的光纤改造工程成本越高”。因此,VDSL2技术通常应用于铜线环路距离最终用户小于2.5公里的FTTC场景,目标带宽每用户50M-100M,由于FTTC站点距离最终用户较远,因此是所有宽带提速方案(FTTC/B/D/H)中建网成本最低、布放速度相对较快的解决方案,在当前阶段成为欧洲等大量运营商基于铜线资源进行宽带提速的主流模式之一。

但是,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巨大挑战,而Vectoring技术的出现在一定程度上解决了线路间串扰问题,使铜线接入真正达到百兆。不过,由于Vectoring技术属于串扰抵消技术,本身仍是VDSL2,其达到的最佳效果等效于单线对无噪声的VDSL2速率。

而用户对于带宽的需求是永无止境的,铜线接入要想突破百兆甚至迈向千兆速率,就需要引入更新的接入技术。目前来看,G.fast技术很有希望扛起“铜线接入进入千兆时代”的大旗。

G.fast引领铜线接入迈向千兆时代

据了解,G.fast技术可以在现有铜线资源(电话线或同轴电缆)上实现1Gbps的超宽带接入。未来,G.fast技术可能主要应用于距离最终用户250米以内的FTTB/FTTD场景,目标带宽每户500M-1000M。由于距离用户更近,用户能够获得的带宽相对更高,G.fast将作为与FTTH匹敌的千兆入户接入方案。

与以往技术不同的是,G.fast技术在标准设计初期就引入了用户自定义的理念。传统铜线接入技术,不论是ADSL2+还是VDSL2,都是上、下行固定带宽,大部分情况是网络下行带宽大、上行带宽小。而在云业务时代,最终用户可能需要分享大量的高清影片或图片资料,此时上行带宽太慢就会成为一个瓶颈。而G.fast技术允许运营商根据自己网络业务的实际情况,自行定义上、下行带宽,比如有的运营商会定义为500M下行、500M上行,或者定义为900M下行,100M上行,这将进一步帮助运营商提升宽带网络能力与用户体验。

同时,G.fast技术在标准设计初期还引入了用户自安装的理念。对运营商而言,G.fast技术通常部署在FTTB/FTTD的位置,可以支持用户侧反向供电,运营商无需受到电源位置的限制,基本可以做到即插即用。而用户侧的终端使用起来也和ADSL2+一样简单易用,最终用户也可以自己完成安装,实现即插即用。

接近于光纤到户的带宽速率、简单便捷的安装施工等优点,可以预见G.fast技术在未来将拥有巨大的市场空间。一方面,针对已经部署FTTC/FTTB/FTTD+VDSL2的用户需要更高带宽时,可以通过G.fast技术实现升级;另一方面,在FTTH网络建设中,成熟社区改造环境中要获得等同FTTH的带宽,也可以采用FTTB/FTTD+G.fast方案来大幅降低FTTH入户的成本和开通周期。

标准发布进入倒计时

标准化推进方面,目前G.fast的标准化工作已经提上日程。2014年5月20日-23日,包括国际标准组织、运营商、设备厂家等产业链各环节齐聚巴黎,就G.fast技术的标准进展、试商用效果以及未来商用涉及的各环节内容进行了分享和沟通。

据G.fast标准编辑及ITU-T SG15 Q4项目副主席、华为接入网技术高级科学家Les Brown介绍,目前ITU等标准组织正在完善G.fast技术标准,并且已经于2013年12月发布了G.fast标准征求意见稿,计划2014年底实现G.fast标准最终定稿。

G.FAST的国际标准主要由国际电联ITU-T定义完成,标准由两部分组成:ITU-T G.9700标准和ITU-T G.9701标准,G.9700标准定义了G.fast技术功率谱(PSD:power spectral density)的限制和相应的控制工具,ITU-T G.9701则定义了G.fast收发器的功能特性。

“ITU-T G.9700标准已经于2014年4月正式通过并发布;而ITU-T G.9701标准已经在2013年12月发布意见征询稿,完成了标准化第一阶段的任务,该意见征询稿被广泛发布给行业专家,用于收集多方面的意见,并针对这些意见修订标准内容、解决可能存在的问题。”Les Brown透露,“目前相关工作进展顺利,预计G.9701标准正式发布不会迟于2014年12月的ITU-T SG15标准组织会议。”

运营商积极开展实验局测试

即便G.fast标准尚未正式发布,但由于G.fast可以促进运营商铜线资源增值,实现更少投资、更高带宽、更广覆盖、更快收益,因此受到产业链各方的广泛关注,目前行业主要运营商、设备厂家、芯片厂家已经积极参与其中。目前,参与G.fast研发的主要系统设备厂商有华为、阿尔卡特朗讯等,主流芯片厂商有Broadcom、Ikanos、Lantiq、Sckipio等。

作为G.fast标准的主要贡献者之一,华为一直为G.fast的标准成熟做出贡献,华为的技术专家也承担着G.fast标准协同撰稿人等工作,同时华为还在行业中积极推进G.fast产品化进度。据Les Brown介绍,华为早在2011年12月就推出了业界第一款G.fast产品样机Giga DSL,并于2012年7月与瑞士电信完成了业界首次联合DEMO,2013年华为发布了业界首款G.fast试商用样机。

全球主流运营商也纷纷启动了G.fast商用实验局测试和试商用计划,英国电信(BT)2013年9月联合华为开启了业界首个G.fast商用实验局,主要测试了不同频率对接入速度的影响及一些工程特性;北欧最大的电信运营商TeliaSonera联合华为在2014年2月开启了北欧首个G.fast商用实验局,主要关注点是G.fast技术与传统铜线技术在共站址、共物理线路、共管道的情况下的实际速率表现,该实验局的同管道内包括远端模块局接入的ADSL2+及VDSL2,测试效果良好。

瑞士电信Swisscom计划在2014年6月开启G.fast商用实验局,主要关注在长距离铜线场景以及纸质电缆等老旧、强串扰环境下G.fast技术的表现;此外,更多的运营商包括欧洲、加拿大、中东及亚洲的运营商也陆续加入到G.fast商用实验局测试和试商用计划。这些都标志着G.fast技术不再局限于理论研究和实验室演示,而是即将成为正式标准并且开始走向真正的实践和商用。

突破关键技术2016剑指商用

不过,任何一项新技术从标准到大规模商用,除了基础技术,还会遇到这样或者那样的实际商用问题,G.fast也不例外。诸如在铜线太老、距离太远、环境太复杂、媒介变化等情况下如何部署G.fast,超强串扰问题如何解决,铜线开放(同样管道分给不同运营商或虚拟运营商)环境下能否部署G.fast,供电问题如何解决,如何与现有宽带接入技术兼容,这些都是摆在G.fast迈向商用道路上的实际问题。

例如,G.fast的高频段初始阶段将会采用106MHz,未来可扩展到212MHz,频率越高G.fast可获得的带宽也越高。但是由于G.fast工作频率非常高,线路间的串扰影响也非常大,外界的短时脉冲干扰也容易造成线路不稳定,如何保证连接的稳定可靠是目前最大的挑战,特别是用户掉线后重新激活花费的时间较长,严重影响了用户使用体验。对此,华为通过多家运营商的现网实测,通过创新的Vectoring算法等解决了这些问题。

另外,由于G.fast工作频率非常高,因此要求从设备到用户间的铜线距离相对要短(标准建议小于250米),这样设备的容量相对较小,规模部署意味着大量的G.fast设备部署在FTTDp(光纤到分配点)或FTTD的位置,如此多G.fast设备的安装、运维将会是非常大的挑战。“华为针对这一类问题,同时基于面向SDN的未来方向,提出了创新的OLT聚合管理解决方案,通过将远端海量的接入节点虚拟成OLT侧的端口,在维护上能够保持现网大容量站点,便于维护的一致体验。”Les Brown说。

而针对G.fast与现网多种宽带接入技术如何实现兼容的问题,ITU-T G.9700标准定义了G.fast技术功率谱 (PSD)的限制和相应的控制工具,其中一个工具就是用来控制G.fast的起始频率,通过限制频率确保DSL的波段不会互相冲突、影响。比如,如果现网中已经有ADSL2+或VDSL2,则可以通过限制G.fast在该线路段的频段,避开与现有管道中的其他技术的冲突频段,这种方法在北欧最大运营商TeliaSonia的实际试商用中的效果非常好。

当标准正式发布、瓶颈问题逐个解决之后,G.fast应该很快就会迎来正式商用。对于商用时间表,Les Brown表示,“预计到2015年初,G.fast商用芯片将正式发布,同时宽带论坛(The Broadband Forum)计划在2015年下半年针对G.fast推出完整的技术认证体系。我们预计到2016年,G.fast技术将在欧洲及北美地区率先进入商用部署。”

谈及未来G.fast在中国市场的落地,Les Brown指出,虽然目前中国市场的FTTH发展相对快一些,但是在成熟社区,中国运营商同样面临类似的光纤入户难等问题。因此,中国运营商也开始采用FTTB+VDSL2的方式重用已有的铜线入户资源,以降低入户难度和成本;而在未来,如果最终用户需要更高的带宽,运营商也可以将现有的FTTB+VDSL2升级为FTTB+G.fast的解决方案。总之,比肩FTTH的高带宽+避免挖沟改造等工程施工带来的更低成本优势,注定G.fast技术将有一个光辉的未来。

作者:李明   来源:C114中国通信网
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