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Vectoring護(hù)航銅線提速

2012年9月15日 22:42  CCTIME飛象網(wǎng)  作 者:江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院高級(jí)工程總監(jiān)黃白

    文/江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院高級(jí)工程總監(jiān)黃白

    展望未來,銅線的生命力在一段時(shí)間內(nèi)仍將繼續(xù),業(yè)界也已經(jīng)提出SuperMIMO技術(shù)構(gòu)想,將結(jié)合信道擴(kuò)展技術(shù)、Vectoring串?dāng)_消除技術(shù)和多線捆綁技術(shù),通過信道擴(kuò)展獲得額外的虛擬信道,實(shí)現(xiàn)DSL接入速率的進(jìn)一步飛躍

    2011年2月,中國電信正式啟動(dòng)“寬帶中國•光網(wǎng)城市”工程,全國接入網(wǎng)出現(xiàn)“光進(jìn)銅退”的建設(shè)熱潮,同時(shí),F(xiàn)TTN、FTTC/B、FTTH等各種FTTx組網(wǎng)技術(shù)也不斷發(fā)展,最后一公里的提速成為關(guān)鍵。

    但是,我們知道,網(wǎng)絡(luò)越靠近用戶,其站點(diǎn)的安裝和線路的鋪設(shè)環(huán)境就越復(fù)雜。并且由于歷史原因,接入網(wǎng)的最后一公里已經(jīng)存在大量的銅線、同軸電纜等資源。這些管線資源連同溝道、站點(diǎn)等都是運(yùn)營商在競爭環(huán)境中寶貴的財(cái)富,不會(huì)迅速被光纖完全替代。

    因此,在銅線、同軸電纜等傳統(tǒng)接入媒介上提供和光纖無差異的高帶寬,往往是運(yùn)營商高寬帶接入的重要補(bǔ)充手段。而VDSL2因?yàn)榫哂袔拑?yōu)勢(理想應(yīng)用環(huán)境下可達(dá)100Mbps),將會(huì)成為最后一公里銅線的重要接入方式。

    銅線的潛在需求

    從接入場景演進(jìn)角度看,從CO端局到FTTC/B,DSLAM距離終端用戶越來越近,線路持續(xù)縮短,在近距離尤其是300米的范圍內(nèi),信號(hào)在普通用戶雙絞線上的衰減較小,可使用的頻譜范圍也很寬,為實(shí)現(xiàn)高速率的接入提供了可能。但仍有不少銅線潛在市場:由于鋪設(shè)成本高,某些地區(qū)光纖不可達(dá),需要繼續(xù)依賴銅線來滿足接入需求;存在ADSL提速和ATMDSLAM改造需求地區(qū)。

    因此,DSL技術(shù)在不斷創(chuàng)新和持續(xù)發(fā)展中展現(xiàn)出強(qiáng)勁的生命力。2006年2月,ITU-T發(fā)布了VDSL2G.993.2標(biāo)準(zhǔn);2010年4月,ITU-T表決通過G.993.5標(biāo)準(zhǔn),定義了基于VDSL2通過遠(yuǎn)端串?dāng)_抵消來提升線路速率的Vectoring技術(shù)。

    Vectoring是通過在DSLAM進(jìn)行下行預(yù)編碼和上行聯(lián)合接受的方法來消除串?dāng)_。在串?dāng)_信號(hào)比線路直接信號(hào)幅值相對(duì)較小的情況下,Vectoring可以獲得接近于無串?dāng)_的工作狀況,實(shí)現(xiàn)300米范圍內(nèi)100M的高帶寬接入速率。

    Vectoring的技術(shù)優(yōu)勢

    VDSL2線路速率由線纜的衰減和線路上的噪聲干擾決定,在同等距離下,線路的噪聲越大,噪聲門限也越高,從而造成線路速率的下降。我們知道,雙絞線的設(shè)計(jì)最早是用于電話語音傳輸?shù)。而非屏蔽、大量線路高度密集、高低頻耦合度差異等因素,決定雙絞線的串?dāng)_存在,并且一定程度上相互影響。

    串?dāng)_是線對(duì)之間信號(hào)耦合產(chǎn)生的干擾,分為近端串?dāng)_和遠(yuǎn)端串?dāng)_兩種。近端串?dāng)_(NearEndCross-Talk,簡稱NEXT)是指鏈路中一對(duì)線與另一對(duì)線之間因信號(hào)耦合效應(yīng)而產(chǎn)生的串?dāng)_。遠(yuǎn)端串?dāng)_(FarEnd Cross-Talk,簡稱FEXT)是指從鏈路近端某一線對(duì)發(fā)送的信號(hào)經(jīng)過該電路衰減,在鏈路遠(yuǎn)端干擾相鄰接受線對(duì)的串?dāng)_信號(hào)。

    具體而言,NEXT是干擾線對(duì)的發(fā)送信號(hào)從干擾線對(duì)出發(fā),耦合到被干擾線對(duì),然后傳送到被干擾線對(duì)的“近端”接收端。FEXT則是干擾線對(duì)的發(fā)送信號(hào)從干擾線對(duì)出發(fā),耦合到被干擾線對(duì)后,繼續(xù)沿著被干擾線對(duì)傳播,直到被干擾線對(duì)的“遠(yuǎn)端”接收端。

    對(duì)DSL而言,通俗地理解,NEXT是不同線對(duì)的上行信號(hào)和下行信號(hào)之間的干擾,F(xiàn)EXT則是不同線對(duì)的上行信號(hào)之間,或者不同線對(duì)的下行信號(hào)之間的干擾。由于VDSL2系統(tǒng)采用頻分復(fù)用(FDM)方式,干擾線對(duì)的發(fā)送信號(hào)與被干擾線對(duì)的接收信號(hào)使用的頻段是不同的,因此NEXT的影響可通過濾波器消除或大大降低。

    但是,來自干擾線對(duì)的FEXT信號(hào)與被干擾線對(duì)的正常接收信號(hào)的頻率是相同的,無法通過濾波器消除;同時(shí),VDSL2傳輸距離較短(一般不大于1公里),使用的頻段較高(最高可達(dá)30MHz),因而,VDSL2的FEXT較其他DSL技術(shù)更為嚴(yán)重,所以,F(xiàn)EXT成為影響VDSL2系統(tǒng)性能的主要因素:會(huì)導(dǎo)致信噪比下降,從而降低線路傳輸速率或增大誤碼率甚至掉線,嚴(yán)重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和用戶體驗(yàn)。

    線路之間若產(chǎn)生串?dāng)_,接收端信號(hào)將變形。而Vectoring通過矢量化的方法,針對(duì)性地解決VDSL2線路中的FEXT,提升多線對(duì)VDSL2線路的性能。一條VDSL線路受到的串?dāng)_是來自整捆線纜中其他所有線路的集合,是個(gè)矢量信息。Vectoring處理系統(tǒng)根據(jù)收集到的這些矢量信息進(jìn)行矩陣運(yùn)算,輸出矢量化的串?dāng)_抵消信號(hào),最終使得接收端信號(hào)恢復(fù)。

    理論上說,Vectoring可以完全消除FEXT對(duì)VDSL2性能的影響,實(shí)現(xiàn)相同距離下速率的提升,或相同速率的更廣覆蓋。以下行方向的VDSL2“速率vs.距離”實(shí)測性能為例進(jìn)行對(duì)比(17aprofile,B8-11PSDmask,0.4mm線徑),無噪環(huán)境下的性能相比于FEXT環(huán)境,可以提升50–90%;上行方向的性能對(duì)比結(jié)果與此類似。而且,線纜越密集、放號(hào)率越高、FEXT越強(qiáng)烈,Vectoring的性能提升潛力越大。

    實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,使用Vectoring技術(shù)的VDSL2能在300米的接入距離內(nèi)提供高達(dá)100Mbps的平均接入帶寬,在500米的典型接入距離下提供80Mbps的平均接入帶寬,相比于未使用Vectoring技術(shù)時(shí)的帶寬提升了70%。

    多場景應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)

    作為新一代性能提升技術(shù),Vectoring與重傳(G.inp)、Bonding、NTR(NetworkTimeReference)、SRA(SeamlessRate Adaption)、BS(Bit Swap)等其他DSL技術(shù),可以完美地兼容和結(jié)合,并靈活應(yīng)用于住宅用戶接入、商業(yè)用戶接入、移動(dòng)基站回傳、遠(yuǎn)端接入站點(diǎn)回傳等各種場景。

    而使用Vectoring技術(shù)的設(shè)備按架構(gòu)可以分為單板級(jí)Vectoring(BLV)、系統(tǒng)級(jí)Vectoring(SLV)以及站點(diǎn)級(jí)Vectoring(NLV)等三類。

    其中,單板級(jí)Vectoring是指Vectoring處理芯片集成在單板上,設(shè)備背板及系統(tǒng)架構(gòu)不變。系統(tǒng)級(jí)Vectoring則是指處理芯片集中在一塊VP單板上,容量較大,可支持多塊Vectoring用戶板。而站點(diǎn)級(jí)Vectoring是多臺(tái)SLV跨設(shè)備協(xié)同處理Vectoring,通過多臺(tái)中小容量設(shè)備的智能協(xié)作,來提供大容量的Vectoring功能,使得運(yùn)營商獲得最大帶寬提升、更穩(wěn)定的性能的同時(shí),實(shí)現(xiàn)按需投資、分步建設(shè)、平滑演進(jìn)、降低成本。

    2011年8月15日,華為FBB(FixedBroadband)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室已成功研制出業(yè)界首個(gè)站點(diǎn)級(jí)Vectoring。華為也與運(yùn)營商和研究所成功進(jìn)行了11個(gè)以上的Vectoring測試(其中7個(gè)在歐洲地區(qū)),并考慮了多線對(duì)、混合線對(duì)、外源干擾等影響,更貼近實(shí)際情況。測試均實(shí)現(xiàn)了平均50%至90%的帶寬提升。在與英國電信合作的試驗(yàn)局項(xiàng)目中,華為Vectoring技術(shù)成功為其提升62%至76%的帶寬,使得每線對(duì)速率接近理論(無串?dāng)_)速率。

    展望未來,銅線的生命力在很長一段時(shí)間內(nèi)仍將繼續(xù),業(yè)界也已經(jīng)提出SuperMIMO技術(shù)構(gòu)想,結(jié)合信道擴(kuò)展技術(shù)、Vectoring串?dāng)_消除技術(shù)和多線捆綁技術(shù),通過信道擴(kuò)展獲得額外的虛擬信道,實(shí)現(xiàn)更高帶寬接入;同時(shí)千兆比特DSL技術(shù)也在業(yè)界實(shí)現(xiàn)了首個(gè)樣機(jī)驗(yàn)證,DSL接入速率將進(jìn)一步飛躍。

編 輯:崔玉賢
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