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铜缆接入技术之于宽带中国的价值

泰尔网 2014-06-09 14:06:19  来源 [电信网技术] 作者 程 强

摘要

  介绍了中国宽带的发展历程,分析和研究了双绞线技术的潜力与瓶颈,最后对宽带接入方式需采取务实的技术路线进行了阐述和分析。

 

1  中国宽带的发展历程

截止到2011年底,我国宽带接入用户数大约1.6亿户,统计中包括了xDSL接入,LAN接入,WLAN接入等几种主要的宽带接入方式的用户。其中,xDSL用户(主要是ADSL1/2+)大约占1.1亿户。图1给出了工业和信息化部发布的历年来的宽带用户数统计。原信息产业部从2004年开始统计宽带接入互联网用户数,当时宽带用户数约2400万户。从2005年开始将xDSL用户在宽带用户中单独统计。

         1  我国宽带用户数统计(万户)

 

20042011年这8年间,中国以年均增加1800万户的速度一跃成为世界上用户规模最大的宽带接入用户群。而支撑这样高速发展的两个技术基石正是ADSLFTTB/C技术。通过对这些统计数据的分析,可以看出在这8年间我国的宽带接入技术的发展可以大致分为几个阶段:

1)在20042006年,当时的DSL技术主要是由部署在端局的DSLAM设备提供,通过利用端局的市话出局电缆向用户提供宽带接入。由于端局的线缆覆盖半径一般在3~4kmADSL技术只能工作在512k~1M的速率,但年均约1000万户的宽带接入用户的增速给了运营商极大的信心。

2)为了进一步提升接入速率,发展更多宽带用户,从2007年开始,电信、联通陆续提出“光进铜退”的计划,将FTTCFTTB作为宽带的主要建设模式。通过将DSLAM从端局下移到小区或路边,将DSLAM到用户的距离大大缩短到最远1~2km,同时由于ADSL2+等技术的发展使得DSL线路更加的高速和稳定。在20072010年,我国DSL用户年均增长数一举跃升到1500万户左右。

3)从2011年开始, 随着10M以上更高速率的固定接入需求的提出,以及无线宽带带动的WLAN网络的建设,一方面原有宽带网络的用户仍在高速发展,另一方面FTTHWLAN用户规模也开始崭露头角(从2012年开始,工业和信息化部统计互联网宽带接入用户已不包括WLAN用户)。宽带接入用户的组成从过去的DSL/LAN两类开始进入多样化的新时代。

DSL的用户量来看,DSL用户数一直占我国宽带接入用户总数的70%~80%之间,当之无愧地成为我国宽带接入网的首要技术。DSL之所以在我国(包括世界范围)成为目前宽带接入网络的首要技术,与其技术特点是分不开的,其中最主要的原因就是:DSL是依附在原有的电话铜缆线路上提供宽带接入,提供DSL接入无需向用户敷设新的线路,仅在用户家中安装用户端设备即可。

随着PON终端设备成本的下降,20112012年,国内中国电信和中国联通纷纷开始FTTH网络的发力建设。中国电信提出了到2015光纤接入网覆盖1.2亿户,发展FTTH用户达到3000万户。

2  双绞线技术的潜力与瓶颈

市话用双绞铜缆线对一般是使用直径0.35~0.5mm的铜芯披覆聚氯乙烯绝缘层对绞而成。由于铜缆线对的衰减特性随着工作频率的增加而增加(近似于频率的0.5次方),当某一频率下的信号衰减的程度超过了收发器的接收灵敏度门限后,该频率将无法用于通信。因此,从传输媒质的角度讲,若要利用更高的传输频带提高传输速率,势必要缩短铜缆的长度。

另一方面,根据香农定理可知,如果信道可用频带是确定的(线路长度不变),则可以通过提高信号的信噪比来提升传输速率。铜线传输技术从普通的电话业务一路发展,正是沿着这两条道路不断的提升,充分的发掘市话铜缆线对中的通信能力。表1给出了各种应用在铜缆双绞线上的用户线技术,从上到下可以明显的看出铜缆传输技术的发展脉络。

 

                     表1  各种铜缆传输技术

 

与光纤接入技术相比,铜线传输技术的主要瓶颈在于铜线媒质本身的信道带宽,若要提升速率,必然要牺牲传输距离,而铜线收发器设备本身则尽力使用可用频率内的信道容量。而光纤接入技术使用的光纤媒质本身具有巨大的带宽潜力,传输速率的瓶颈主要存在于设备中的光收发器件的处理能力(及价格)。

ADSL技术开始,离散多音调制(DMT)技术成为DSL技术的主要调制方式,DMT调制结合注水算法进行比特分配,对频率选择性衰减恒参信道适应性较强,可以充分的利用铜缆的可用信道资源。随着DSL技术利用的频段越来越高,不同线对之间的信道隔离度变差,铜缆内的干扰愈发严重,成为VDSL技术应用的主要瓶颈。

VDSL2向量化技术使DSL技术的性能上了一个新台阶,其利反馈技术将接收端的误差采样发回发送端,对发送信号进行预编码,达到抵消系统内不同线路之间的串扰噪声的目的。向量化技术这种噪声消除的方式,可以主动的减轻系统内不同用户之间的串扰噪声,大大提升了DSL技术的接收信号信噪比,解决用户较多时的出线率问题。

在“光进铜退”的大潮中,随着铜缆距离的缩短,铜缆所表现出的速率瓶颈将逐渐消失,而光缆真正向普通用户桌面延伸还面临较多的困难。继VDSL2之后,ITU-T正在制定工作在100m线路上的超高速铜缆传输技术G.fast,目标速率在500M~1G,应可以满足普通家庭用户在相当长一段时间内的带宽增长的需求。

3  宽带接入方式需采取务实的技术路线

从现有的网络结构来看,主要的宽带用户的接入方式是采用FTTC+ADSL2plusFTTB+LAN的这两种方式提供的,光纤到小区和光纤到楼已经是十分普遍的。目前,光纤到小区一般配合ADSL2plus技术,光纤到楼配合五类线的LAN接入比较普遍。对于FTTC+ADSL2plus的用户,如果需要进一步的提速到20M以上的接入能力,则需要将光纤进一步向用户延伸。基本的改造方式主要有以下三种:

1)直接采用FTTH,将光纤部署入户,为用户安装ONU,利用PON技术提供接入。

2)实现光纤到楼,楼内到户内改造为五类线的LAN接入方式。

3)采用光纤到楼,楼内到户内的传输媒质仍然使用原有用户铜缆,将用户原有的ADSL CPE更换为更高速率的DSL CPE

3种演进路线的优点与缺点参见表2

 

                   表2  光纤进一步延伸的技术选择

 

前几年的用户发展成功经验证明,光纤和铜缆在接入网中具有强烈互补的作用。光纤可以实现高速大带宽的传输,PON技术成功解决了数据在接入片区内的分发,而DSL是快速完成入户部署的有效手段。FTTx+铜缆技术已成功地解决了超过1亿用户的宽带接入的需求。

因此,固网运营商在规划部署未来高速接入网时,应目标明确,因地制宜,取长补短。在新建住宅区积极推进FTTH,最好能在用户装修之前完成光纤光缆的入户布放;而对于需要进行线路改造完成接入提速的地区,应根据实际情况在FTTHFTTB+LANFTTB+VDSL2三种技术之间进行比较,选择适宜方式进行,不宜实施一刀切。

目前,我国拥有城市住宅电话用户数11332.2万户,农村住宅电话用户7926.0万户,全国住宅电话用户约1.9亿户。据预测到2015年,我国宽带用户总数量将达到2.5亿户。宽带用户的增长仍具有大量的空间。为了尽快达到宽带中国提出的目标,满足广大用户对带宽的需求,1.9亿户固网电话用户的入户铜线资源无疑是一个不应忽视的宝库。


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