寬帶中國戰(zhàn)略中FTTdp的運用

林炎， 侯欣

（江蘇省郵電規(guī)劃設計院有限責任公司，南京 210019）

寬帶中國戰(zhàn)略中FTTdp的運用

林炎， 侯欣

（江蘇省郵電規(guī)劃設計院有限責任公司，南京 210019）

隨著寬帶業(yè)務的不斷豐富，大眾對于寬帶的需求不斷增長，然而，通過“光進銅退”的方式對老舊小區(qū)網絡的改造卻困難重重。在分析了寬帶中國戰(zhàn)略要求和對比了FTTB和FTTdp兩種光纖接入技術的基礎上，提出了分場景應用新銅線技術，通過FTTdp+DSL模式改造老舊小區(qū)網絡的新思路。

光纖到分配點；新銅線技術；寬帶中國；老舊小區(qū)

高清視頻、互動游戲、云服務、物聯(lián)網、智慧家居等帶寬業(yè)務的飛速發(fā)展，令大眾對于寬帶的需求不斷增長，寬帶網絡已成為信息社會必不可少的基礎設施。2013年8月，國務院正式印發(fā)了“寬帶中國”戰(zhàn)略實施方案[1]，部署了我國未來8年兩個階段寬帶發(fā)展目標——2015年前，城市和農村家庭寬帶接入能力分別達到20 Mbit/s和4 Mbit/s，部分發(fā)達城市達到100 Mbit/s；2020年前，城市和農村家庭寬帶接入能力分別達到50 Mbit/s和12 Mbit/s，發(fā)達城市達到1000 Mbit/s。

寬帶接入實現(xiàn)的途徑分為無線和有線兩種。無線寬帶接入分為無線技術（如Wi-Fi、微波等）和移動技術（2G、3G、4G等），有線寬帶接入分為銅線技術和光纖技術。狹義的寬帶接入就是指有線寬帶接入，這是由于一方面有線接入能夠提供更大的帶寬，是標桿性的指標；另一方面，無線歸根到底都是由有線承載的。因此，持續(xù)提升有線接入的速率是實現(xiàn)寬帶中國戰(zhàn)略的重中之重。

1 “光進銅退”現(xiàn)狀及分析

有線寬帶接入最初是單純地通過銅線完成的，最具有代表性的是非對稱數字用戶環(huán)路（Asymmetric Digital Subscriber Line，ADSL）技術，即把普通的電話銅雙絞線頻分復用（Frequency Division Multiplexing，F(xiàn)DM）為電話、上行和下行三個相對獨立的信道，同時利用低、中、高頻譜，分別滿足語音以及數據上載和下載的需求。銅線的兩端分別是在局端的DSL訪問多路復用器（DSL Access Multiplexer，DSLAM）和在用戶端的以調制解調器Modem為核心的終端設備（Customer Premise Equipment，CPE）。此外，兩端還都需要配置一個語音和數據信號分離器，以減少收發(fā)語音和數據信號時，兩者之間的相互干擾。不過，在漫長的線路上還存在著更多無法避免的干擾源，比如高壓電、積水等，它們都會影響通信的速率和質量。

光纖接入（Fiber To The x，F(xiàn)TTx）采用光纖作為傳輸媒質，具有大容量、高質量、長距離、抗電磁干擾等優(yōu)點，逐漸替代了銅線，成為有線寬帶接入最重要的實現(xiàn)方式，這就所謂的“光進銅退”。無源光纖網絡（Passive Optical Network，PON）是“光進銅退”的首選方案，它采用了點到多點拓撲結構——局端的光線路終端（Optical Line Terminal，OLT）設備是整個系統(tǒng)的核心部件，向上提供與核心網的高速接口，向下提供PON 口。每個PON口通過一根光纖經由無源光纖分路器（Passive Optical Splitter，POS）廣播給各光網絡單元（Optical Network Unit，ONU）。2013年4月工業(yè)和信息化部、住房和城鄉(xiāng)建設部共同組織編制的《住宅區(qū)和住宅建筑內光纖到戶通信設施工程設計規(guī)范》和《住宅區(qū)和住宅建筑內光纖到戶通信設施工程施工及驗收規(guī)范》兩項國家標準已經明確規(guī)定“在公用電信網已實現(xiàn)光纖傳輸的縣級及以上城區(qū)，新建住宅區(qū)和住宅建筑的通信設施應采用光纖到戶（Fiber To The Home，F(xiàn)TTH）方式建設?！?/p>

然而，國標中并沒有涉及到兩個具體問題的解決思路，一是農村和郊區(qū)的接入，另一個是老舊小區(qū)的改造。對于第一個問題，應該因地制宜地處理——條件好的農村，尤其是距離城區(qū)較近的郊區(qū)，可以參照城區(qū)的方式進行建設；條件較差的農村，尤其是地廣人稀的山區(qū)農村，應當以移動接入為主進行建設。對于第二個問題，一方面，由于FTTH需要將光纖一直部署到用戶端，而光纖的抗彎性能較弱，沒法穿預先埋在墻里的暗管，只能采取穿墻入戶的方式在室內鋪設明線，需要改變家裝，這讓用戶很難接受，即使用戶接受，物業(yè)也很難協(xié)調，導致FTTH建設進展慢、工程造價高。另一方面，銅線作為電信運營商的重要資源，現(xiàn)網中，80%以上的銅線使用年限不超過20年，且大多使用狀態(tài)和環(huán)境良好，徹底廢棄十分可惜。正確處理光纜和電纜的關系，不將光纖拉“進”室內，而拉“近”室內，可以加速對老舊小區(qū)的寬帶網絡改造。

2 FTTB和FTTdp的對比

將光纖拉近用戶的方式經典的方案是光纖到樓（Fiber To The Building，F(xiàn)TTB），具體實施又分為FTTB+LAN 和FTTB+DSL兩種。對于 FTTB+LAN而言，高帶寬測試流暢，但在進行壓力測試中，帶寬會出現(xiàn)瓶頸。在實際操作中，更多選擇的是FTTB+DSL模式進行銅線利舊改造[2]。但這種模式同樣存在兩個突出的問題，一是ONU選址依然困難，二是對ONU供電難度大。光纖到分配點（Fiber To The distribution point，F(xiàn)TTdp）的解決方案出現(xiàn)正好破解了這兩大難題。

（1）FTTdp的ONU作為一個傳輸中轉器，DSLAM可以被集成在其中[3]，形成一個體積很小的“盒子”。光纜在dp盒左側終結，再經過dp盒右側的端口，通過原有的雙絞線，可與用戶直連。dp盒可以放置在墻上、電桿上、地下室、樹上、下水道等任何既接近用戶，又方便運營商管理的位置。顯然，F(xiàn)TTdp要比FTTB選點更靈活，甚至于比移動寬帶接入的射頻拉遠單元（Radio Remote Unit，RRU）選點還要靈活。

（2）不同于FTTB需要專門的設備進行供電，F(xiàn)TTdp采用低功耗的硬件設計，完全通過反向供電（Reverse Power Feeding，RPF）技術進行供電[4]，不在需要運營商安裝另外的供電設備。在用戶需要上網時，利用家中可以自由安裝的CPE與dp盒間的銅線將電反供，做到即插即用。

拆除原有大對數銅纜，換為光纜，加上dp盒，即可實現(xiàn)對FTTdp的引入；再利用現(xiàn)有銅線網絡，就能覆蓋一定范圍內的用戶，F(xiàn)TTdp+DSL模式的示意圖如圖1所示。

圖1 FTTdp+DSL模式示意圖

3 FTTdp與新銅線技術

通過新銅線技術實現(xiàn) “最后一公里”寬帶提速是發(fā)揮FTTdp+DSL模式功效的關鍵。近年來涌現(xiàn)出了一批提升了傳統(tǒng)銅線技術性能的新銅線技術，如ADSL2+、VDSL和Vectored VDSL、G.FAST和XG.FAST，等等。它們改進的出發(fā)點都是Shannon定理，即通過擴大帶寬，提升傳輸速率。

3.1 從ADSL到ADSL2+

ADSL最高下行速率只有8 Mbit/s，上行最高速率只有1 Mbit/s。后來，ADSL2+通過把頻譜范圍從1.104 MHz擴展到2.208 MHz，如圖2所示。ADSL2+下行最高速率為24 Mbit/s，上行速率最高速率為8 Mbit/s。傳輸距離更可達6 km，還比ADSL多了一倍。

圖2 ADSL2+與ADSL頻譜發(fā)生的變化

3.2 從VDSL到Vectored VDSL2

甚高比特率DSL（Very High Bit Rate DSL，VDSL）繼續(xù)提高了上下行帶寬的同時，彌補了ADSL2+非對稱接入的不足；但VDSL使用正交幅度調制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM)和離散多音（Discrete Multi-Tone，DMT）兩種調制技術，不兼容ADSL2+，最終被與ADSL2+后向兼容性更好的VDSL2技術所取代。VDSL2使用FDD-OFDM作為調制和雙工技術，可工作到30 MHz的頻率。然而，銅線傳輸速率越高，傳輸距離往往越短。理論上，VDSL2 50 Mbit/s速率的接入距離為1 km，150 Mbit/s速率的接入距離為300 m，100 Mbit/s速率的接入距離為500 m。

不過，雙絞線的設計最早用于電話語音的傳送，兩條銅線對間互感和互容耦合引起的串音干擾，影響傳輸速率和質量。串擾分為近端串干擾（Near End Cross Talk，NEXT)和遠端串擾（Far End Cross Talk，F(xiàn)EXT），NEXT是不同線對的上下行信號之間的串擾，F(xiàn)EXT是不同線對的上行信號間或者下行信號間的串擾。由于VDSL2系統(tǒng)采用的是FDM，上下行頻段是不同的，NEXT的影響通過濾波器可基本消除。但FEXT與被串擾線對的正常接收信號的頻率是相同的，無法通過濾波器消除[5]。人們提出了用矢量化（Vectoring）方式來解決這個問題。在下行方向上，局端搜集串擾信息（包括幅度和相位），進行大規(guī)模實時矩陣計算，獲得“反相”串擾，并將其預編碼后疊加到原信號中發(fā)送，這樣，預編碼后的信號和線對之間的串擾信號在傳輸過程中兩相抵消，接收端即可收到近似無串擾的正確信息；在上行方向，局端同樣可以根據串擾信息，將串擾從接收信號中去除。根據處理串擾的能力，Vectored VDSL2的DSLAM可分為站點級、系統(tǒng)級和板卡級三類。站點級DSLAM最強，能帶最多線的用戶。普通的板卡級DSLAM只適用于小于50線用戶的場景。新型的高密度DSLAM板卡有望帶起更多線的用戶[6]。更適合于dp盒的集成。當然，Vectored VDSL2只是對VDSL2進行了串擾抵消，技術指標不會優(yōu)于無串擾的理想環(huán)境下VDSL2。但與ADSL2+相比，在傳輸距離盡少縮短的情況下，傳輸速率得到了極大程度的提高。

3.3 從G.Fast到XF-Fast

G.Fast的標準化工作已于2014年12月底正式完成，它在VDSL2+的基礎上繼續(xù)提高了上下行帶寬，頻譜范圍被擴展到106 MHz。使用TDD-OFDM作為調制和雙工技術，通過分配不同的時隙給上下行進行數據傳送，收發(fā)端在不同時段進行信號的發(fā)送和接收的切換。特別值得一提的是，TDD-OFDM可調節(jié)上下行時隙的比例，改變上下行速率比，這有利于運營商根據業(yè)務的實際情況，G.Fast的性能也會受到FEXT的影響，依然需要進行Vectoring消擾。

近來，貝爾實驗室又在G.Fast技術的基礎上，將頻譜進一步擴展到了500 MHz，衍生出了XG-Fast，如圖3所示。不過目前只能用于只能進行極短距離的傳輸，1 Gbit/s速率的接入最大距離為70 m，10 Gbit/s速率的接入最大距離為30 m。與XG-Fast類似的還有華為提出的5 GBB。這些技術目前暫時還不能帶來寬帶的革命，但可以考慮為留存銅質電話線纜的FTTH用戶改善室內網絡傳輸環(huán)境，以達到近似于光纖到桌面（Fiber To The Desktop，F(xiàn)TTD）的效果。

圖3 新銅線技術頻譜規(guī)劃

光和銅的合理的搭配可以快速地打造一張高速寬帶網。綜合看來，Vectored VDSL2和G.FAST都是非常適用于老舊小區(qū)改造的新銅線技術，同時考慮接入距離與帶寬需求兩個邊界條件，對于250 m以內，且有更高帶寬需求的用戶，建議采用FTTdp+G.FAST模式進行改造；對于250m以上1 000 m內的距離，建議采用FTTdp+Vectored VDSL2模式進行改造；1 000 m以上距離的情形在FTTdp運用中很少會遇到，確實遇到的話，暫時只能用FTTdp+ADSL2+模式進行過渡，留待更新銅線技術解決，這里就不再贅述了。

4 結論及未來工作

寬帶中國的建設不是接入網絡的簡單升級，它隱含著對整個電信網絡、乃至整個產業(yè)結構的根本變革。要綜合考慮業(yè)務需求、實際網絡條件、投資與收益等諸多因素，進行科學的規(guī)劃?！肮膺M銅退”的大方向不容置疑，但短時間內不可能得到全面普及的現(xiàn)實必須要正視?；谛裸~線技術的FTTdp+DSL模式可以幫助運營商利用現(xiàn)有資源，節(jié)約投資成本，降低施工難度，提高建設效率。

[1] 馬源. 對寬帶中國戰(zhàn)略實施的思考[J]. 世界電信， 2014，(7):39-43.

[2] 鐘俊輝. 淺析光進銅退的發(fā)展和趨勢[J]. 城市建設理論研究:電子版，2011，(22).

[3] McGarry， Michael P ， Gurrola， Elliott. FTTdp: ONU complexity reduction[C]. Optical Fiber Communications Conference and Exhibition.2014:1-3.

[4] Mazzenga F，Giuliano R，Petracca M. etc. A Downstream Power Back-Off Procedure for Mixed FTTC and FTTDp Scenarios[J]. Communications Letters， IEEE.2011，6:965-968.

[5] 黃白. 淺析基于Vectoring技術的寬帶提速[J]. 科技資訊，2012，(9):7-8.

[6] 李浩琳， 蔣銘， 沈成彬，等. 面向FTTx的VDSL2矢量化技術及其應用模式研究[J]. 電信科學， 2014，(8):166-171，176.

Application of FTTdp in Broadband Chinese

LIN Yan, HOU Xin
(Jiangsu Posts & Telecommunications Planning and Designing Institute Co., Ltd., Nanjing 210019, China)

With the enrichment of broadband service, the demand for broadband is growing. However, "Copper Back into the Light" for the renovation of old communities’ networks is diffi cult. Based on analysis of the requirements of Broadband Chinese and comparing the FTTB and FTTdp, this paper puts forward a novel idea that applying new technologies of copper wire in different scene and using DSL-based FTTdp mode renovate the networks of old communities.

fi ber to the distribution point; new technology of copper wire; Broadband Chinese; old community

TN818

A

1008-5599（2015）03-0062-04

2014-12-18