超寬帶接入技術(shù)的演進

吳忠勝+余鋼

摘要：在過去的二十年里，科學技術(shù)得到飛速發(fā)展，對人類的生活產(chǎn)生了極大的影響，其中寬帶接入技術(shù)的突飛猛進帶給我們的變化尤為明顯。如今我們可以“宅”在家里完成諸如購物、娛樂、教育、工作、醫(yī)療和交友等幾乎所有以往覆蓋室內(nèi)和室外進行的社會活動，這是二十年前普通民眾無法想象的，而這一切與我們家中“給力”的寬帶接入網(wǎng)絡(luò)密不可分。

【關(guān)鍵詞】超寬帶 接入演進

1 寬帶接入速率之演進

在二十世紀九十年代，第一代寬帶接入業(yè)務(wù)可提供速率范圍從幾百Kbps到幾Mbps，多年來，基于雙絞線的DSL技術(shù)的不斷發(fā)展使接入能力有了指數(shù)級的增長。新技術(shù)的發(fā)展促進了新業(yè)務(wù)的不斷提供：ADSL適用于早期的網(wǎng)上瀏覽業(yè)務(wù)，隨后出現(xiàn)的VDSL技術(shù)適用于視頻業(yè)務(wù)。當許多人認為DSL技術(shù)至此已經(jīng)到達發(fā)展終點的時候，Vectoring技術(shù)的出現(xiàn)又使VDSL技術(shù)所提供的信號質(zhì)量獲得極大的改善，使接入速率提升到了lOOMbps，可為家庭用戶提供多路高清視頻業(yè)務(wù)。Vectoring即矢量化技術(shù)可以消除在同一捆雙絞線線對之問的串擾（該技術(shù)受啟發(fā)于無線通訊使用過的干擾抵消技術(shù)）。最新的DSL標準，Vplus和G.fast，即將進行部署，Vplus使雙絞線單線對上的速率達到300Mbps，基于矢量化技術(shù)架構(gòu)，使其能夠兼容現(xiàn)有的VDSL2。結(jié)合優(yōu)化的vectoring矢量技術(shù)，G.fast提供了超寬帶傳輸速率，使速率能夠到達Gbps。而這還未達到銅線的上限，實驗證明在銅線上也能把接入速率再提升一個數(shù)量級，達到lOGbps，這就是XG-Fast技術(shù)。

同樣地，高帶寬和高清視頻業(yè)務(wù)驅(qū)動著有線電纜網(wǎng)絡(luò)的不斷創(chuàng)新。圖1顯示的是每一代基于有線同軸線業(yè)務(wù)集成規(guī)范（DOCSISTM）標準的數(shù)據(jù)承載接入技術(shù)的下行帶寬能力。圖中所示的接入帶寬是用戶的瞬時峰值速率（一個用戶可以使用所有的帶寬），而每用戶可持續(xù)使用的速率遠低于最大速率（例如，當10個用戶同時使用網(wǎng)絡(luò)時，每個用戶只能使用最大速率的10%）。在1997年，DOC，SISl.0定義了第一個非專用高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，可提供網(wǎng)絡(luò)瀏覽業(yè)務(wù)，最新的DOCSIS

3.1標準能將下行帶寬提高到lOGbps，將上行帶寬提高到lGbps，其原因是采用更寬的下行頻譜（1GHz或者更高）和上行頻譜（高達200MHz），同時引入了已經(jīng)廣泛應用于DSL和無線中的正交頻分復用技術(shù)（OFDM），一種改進了頻譜利用率的信號格式。

BPON技術(shù)以APON技術(shù)為基礎(chǔ)，BPON技術(shù)在1998年進行了標準化，它在波長上為視頻通道疊加了一個射頻（RF）。隨后的技術(shù)標準以太網(wǎng)無源光纖技術(shù)EPON和吉比特無源光纖技術(shù)GPON分別提供了下行IGbps和2.5Gbps的可共享帶寬。這些技術(shù)目前得到了廣泛的部署和應用。隨著“千兆入戶”口號的提出，10GPON的規(guī)模部署己進入快車道。出于保護原有投資及平滑過渡的考慮，原則上原EPON網(wǎng)絡(luò)升級為10GEPON，GPON網(wǎng)絡(luò)向XG-PON演進。國際電信聯(lián)盟ITU-T順應形勢又于2016年推出了lOGbps/lOGbps上下行對稱的XGS標準。這些技術(shù)可以允許更多的用戶共享PON網(wǎng)絡(luò)（例如分光比可以到達1：128），也可以同時為家庭用戶、企業(yè)用戶和回程業(yè)務(wù)提供業(yè)務(wù)支持，它們將會成為未來五年內(nèi)逐步替換現(xiàn)網(wǎng)GPON和EPON的主流技術(shù)。與此同時，下一代PON技術(shù)也進入了試點階段，NG-PON2采用四個lOGbps波長的堆疊和波分復用（TWDM）的技術(shù)方案，使帶寬能夠達到40Gbps如果能找到經(jīng)濟有效的方法，采用純TDM系列比特率，支持40Gbps帶寬的PON技術(shù)（XLG-PON）其應用是可以期待的。

2 寬帶接入構(gòu)架的演進

持續(xù)增長的數(shù)據(jù)速率極大地影響了接入網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)的發(fā)展。DSL速率越高，所需要占用傳輸頻帶就越高。（比如ADSL需要1MHz的頻帶；VDSL需要8-17MHz的頻帶，Vplus需要34MHz頻帶，G.fast需要106MHz乃至212MHz的頻帶，XG-fast需要500MHz頻帶）。Vplus是最近除了DSL家族以外的通過將頻帶加倍來提供更高速率且其機柜離用戶側(cè)更近的一項技術(shù)，而G.fast則采用了更高頻段（分兩個階段實現(xiàn)，第一階段擴展到106MHz，第二階段擴展到212MHz），需要在街邊或者地下室放置分配單元。最新一代的XG-fast由于把頻段擴展到了500MHz，要達到lOGbps的接入速率，雙絞線距離當控制在30米之內(nèi)，也就是說交接箱或分線盒需安裝在用戶家門口。由此看來，光纖的遠端節(jié)點越來越靠近用戶的趨勢愈發(fā)明顯。

由于高帶寬有效覆蓋距離的減少，超帶寬銅線技術(shù)必須結(jié)合光纖共同為終端用戶提供接入，如今形形色色的FTTx方案正是兩者相輔相成靈活適配部署場景的體現(xiàn)。常見的名詞有FTTB（光纖到大樓）、FTTC（光纖到交接箱）、FTTDp<光纖到分配點，通常為樓道或門口）和FTTN（光纖到節(jié)點，通常為中高容量的xDSL插卡式設(shè)備），其區(qū)別在于光纖和銅線交接點的位置距離最終用戶的遠近不同。

同樣的演進也正發(fā)生在無線網(wǎng)絡(luò)中，宏站（大概1公里的覆蓋半徑）正在轉(zhuǎn)向小站（大于500米的小區(qū)半徑）。因此，超帶寬的銅線接入（不論是DSL還是同軸線網(wǎng)絡(luò)）和超帶寬無線接入都在向著非常相似的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和用戶的覆蓋距離演進，未來相融合的趨勢已經(jīng)很明顯，兩者將相互依存，提升用戶的接入體驗。

最終，在未來的超寬帶接入網(wǎng)絡(luò)將是一個融合各種接入技術(shù)，將更高的帶寬采用最經(jīng)濟的模式提供給最終用戶，不斷打破固網(wǎng)和移動網(wǎng)的屏障并且融入SDN/NFV等技術(shù)，快速高效的為最終用戶提供各種新型業(yè)務(wù)，迎接5G和云時代的到來。endprint