文/江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院高級工程總監(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)摹６瞧帘�、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）是指鏈路中一對線與另一對線之間因信號(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的串?dāng)_信號(hào)。
具體而言，NEXT是干擾線對的發(fā)送信號(hào)從干擾線對出發(fā)，耦合到被干擾線對，然后傳送到被干擾線對的“近端”接收端。FEXT則是干擾線對的發(fā)送信號(hào)從干擾線對出發(fā)，耦合到被干擾線對后，繼續(xù)沿著被干擾線對傳播，直到被干擾線對的“遠(yuǎn)端”接收端。
對DSL而言，通俗地理解，NEXT是不同線對的上行信號(hào)和下行信號(hào)之間的干擾，F(xiàn)EXT則是不同線對的上行信號(hào)之間，或者不同線對的下行信號(hào)之間的干擾。由于VDSL2系統(tǒng)采用頻分復(fù)用（FDM）方式，干擾線對的發(fā)送信號(hào)與被干擾線對的接收信號(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，來自干擾線對的FEXT信號(hào)與被干擾線對的正常接收信號(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，針對性地解決VDSL2線路中的FEXT，提升多線對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Vectoring（BLV）、系統(tǒng)級Vectoring（SLV）以及站點(diǎn)級Vectoring（NLV）等三類。
其中，單板級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、混合線對、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。
