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Vectoring护航铜线提速

发布时间:2020-01-15 01:26:17 阅读: 来源:钢格板厂家

文/江苏省邮电规划设计院高级工程总监黄白

展望未来,铜线的生命力在一段时间内仍将继续,业界也已经提出SuperMIMO技术构想,将结合信道扩展技术、Vectoring串扰消除技术和多线捆绑技术,通过信道扩展获得额外的虚拟信道,实现DSL接入速率的进一步飞跃

2011年2月,中国电信正式启动“宽带中国·光网城市”工程,全国接入网出现“光进铜退”的建设热潮,同时,FTTN、FTTC/B、FTTH等各种FTTx组网技术也不断发展,最后一公里的提速成为关键。

但是,我们知道,网络越靠近用户,其站点的安装和线路的铺设环境就越复杂。并且由于历史原因,接入网的最后一公里已经存在大量的铜线、同轴电缆等资源。这些管线资源连同沟道、站点等都是运营商在竞争环境中宝贵的财富,不会迅速被光纤完全替代。

因此,在铜线、同轴电缆等传统接入媒介上提供和光纤无差异的高带宽,往往是运营商高宽带接入的重要补充手段。而VDSL2因为具有带宽优势(理想应用环境下可达100Mbps),将会成为最后一公里铜线的重要接入方式。

铜线的潜在需求

从接入场景演进角度看,从CO端局到FTTC/B,DSLAM距离终端用户越来越近,线路持续缩短,在近距离尤其是300米的范围内,信号在普通用户双绞线上的衰减较小,可使用的频谱范围也很宽,为实现高速率的接入提供了可能。但仍有不少铜线潜在市场:由于铺设成本高,某些地区光纤不可达,需要继续依赖铜线来满足接入需求;存在ADSL提速和ATMDSLAM改造需求地区。

因此,DSL技术在不断创新和持续发展中展现出强劲的生命力。2006年2月,ITU-T发布了VDSL2G.993.2标准;2010年4月,ITU-T表决通过G.993.5标准,定义了基于VDSL2通过远端串扰抵消来提升线路速率的Vectoring技术。

Vectoring是通过在DSLAM进行下行预编码和上行联合接受的方法来消除串扰。在串扰信号比线路直接信号幅值相对较小的情况下,Vectoring可以获得接近于无串扰的工作状况,实现300米范围内100M的高带宽接入速率。

Vectoring的技术优势

VDSL2线路速率由线缆的衰减和线路上的噪声干扰决定,在同等距离下,线路的噪声越大,噪声门限也越高,从而造成线路速率的下降。我们知道,双绞线的设计最早是用于电话语音传输的。而非屏蔽、大量线路高度密集、高低频耦合度差异等因素,决定双绞线的串扰存在,并且一定程度上相互影响。

串扰是线对之间信号耦合产生的干扰,分为近端串扰和远端串扰两种。近端串扰(NearEndCross-Talk,简称NEXT)是指链路中一对线与另一对线之间因信号耦合效应而产生的串扰。远端串扰(FarEnd Cross-Talk,简称FEXT)是指从链路近端某一线对发送的信号经过该电路衰减,在链路远端干扰相邻接受线对的串扰信号。

具体而言,NEXT是干扰线对的发送信号从干扰线对出发,耦合到被干扰线对,然后传送到被干扰线对的“近端”接收端。FEXT则是干扰线对的发送信号从干扰线对出发,耦合到被干扰线对后,继续沿着被干扰线对传播,直到被干扰线对的“远端”接收端。

对DSL而言,通俗地理解,NEXT是不同线对的上行信号和下行信号之间的干扰,FEXT则是不同线对的上行信号之间,或者不同线对的下行信号之间的干扰。由于VDSL2系统采用频分复用(FDM)方式,干扰线对的发送信号与被干扰线对的接收信号使用的频段是不同的,因此NEXT的影响可通过滤波器消除或大大降低。

但是,来自干扰线对的FEXT信号与被干扰线对的正常接收信号的频率是相同的,无法通过滤波器消除;同时,VDSL2传输距离较短(一般不大于1公里),使用的频段较高(最高可达30MHz),因而,VDSL2的FEXT较其他DSL技术更为严重,所以,FEXT成为影响VDSL2系统性能的主要因素:会导致信噪比下降,从而降低线路传输速率或增大误码率甚至掉线,严重影响系统的稳定性和用户体验。线路之间若产生串扰,接收端信号将变形。而Vectoring通过矢量化的方法,针对性地解决VDSL2线路中的FEXT,提升多线对VDSL2线路的性能。一条VDSL线路受到的串扰是来自整捆线缆中其他所有线路的集合,是个矢量信息。Vectoring处理系统根据收集到的这些矢量信息进行矩阵运算,输出矢量化的串扰抵消信号,最终使得接收端信号恢复。

理论上说,Vectoring可以完全消除FEXT对VDSL2性能的影响,实现相同距离下速率的提升,或相同速率的更广覆盖。以下行方向的VDSL2“速率vs.距离”实测性能为例进行对比(17aprofile,B8-11PSDmask,0.4mm线径),无噪环境下的性能相比于FEXT环境,可以提升5090%;上行方向的性能对比结果与此类似。而且,线缆越密集、放号率越高、FEXT越强烈,Vectoring的性能提升潜力越大。

实验数据显示,使用Vectoring技术的VDSL2能在300米的接入距离内提供高达100Mbps的平均接入带宽,在500米的典型接入距离下提供80Mbps的平均接入带宽,相比于未使用Vectoring技术时的带宽提升了70%。

多场景应用的实现

作为新一代性能提升技术,Vectoring与重传(p)、Bonding、NTR(NetworkTimeReference)、SRA(SeamlessRate Adaption)、BS(Bit Swap)等其他DSL技术,可以完美地兼容和结合,并灵活应用于住宅用户接入、商业用户接入、移动基站回传、远端接入站点回传等各种场景。

而使用Vectoring技术的设备按架构可以分为单板级Vectoring(BLV)、系统级Vectoring(SLV)以及站点级Vectoring(NLV)等三类。

其中,单板级Vectoring是指Vectoring处理芯片集成在单板上,设备背板及系统架构不变。系统级Vectoring则是指处理芯片集中在一块VP单板上,容量较大,可支持多块Vectoring用户板。而站点级Vectoring是多台SLV跨设备协同处理Vectoring,通过多台中小容量设备的智能协作,来提供大容量的Vectoring功能,使得运营商获得最大带宽提升、更稳定的性能的同时,实现按需投资、分步建设、平滑演进、降低成本。

2011年8月15日,华为FBB(FixedBroadband)创新实验室已成功研制出业界首个站点级Vectoring。华为也与运营商和研究所成功进行了11个以上的Vectoring测试(其中7个在欧洲地区),并考虑了多线对、混合线对、外源干扰等影响,更贴近实际情况。测试均实现了平均50%至90%的带宽提升。在与英国电信合作的试验局项目中,华为Vectoring技术成功为其提升62%至76%的带宽,使得每线对速率接近理论(无串扰)速率。

展望未来,铜线的生命力在很长一段时间内仍将继续,业界也已经提出SuperMIMO技术构想,结合信道扩展技术、Vectoring串扰消除技术和多线捆绑技术,通过信道扩展获得额外的虚拟信道,实现更高带宽接入;同时千兆比特DSL技术也在业界实现了首个样机验证,DSL接入速率将进一步飞跃。

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