銅線網(wǎng)絡(luò)是固網(wǎng)運(yùn)營商的重要基礎(chǔ)設(shè)施，利用原有銅線資源結(jié)合創(chuàng)新技術(shù)建設(shè)超寬帶網(wǎng)絡(luò)有著接入速率高、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)快、投資回報(bào)快的特點(diǎn)，相信隨著銅線創(chuàng)新技術(shù)的不斷推出，銅線還將不斷為通信產(chǎn)業(yè)做出貢獻(xiàn)，銅線可以再用100年。
銅線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史
從1876年貝爾發(fā)明電話至今，銅線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)有100多年的歷史。早期的銅線網(wǎng)絡(luò)主要用于電話業(yè)務(wù)，銅線電纜從局端交換機(jī)房部署到用戶家中，采用點(diǎn)對點(diǎn)架構(gòu)，覆蓋大約5公里范圍，電話交換機(jī)集中部署在局端，用戶話機(jī)連接在銅線的另一端。電話交換機(jī)從最初的人工轉(zhuǎn)接，到模擬空分交換機(jī)，再到數(shù)字程控交換機(jī)不斷演進(jìn)，接通速率越來越快，體積越來越小，但交換機(jī)外面的銅線網(wǎng)絡(luò)始終保持不變。
到上世紀(jì)80年代，隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和互聯(lián)網(wǎng)的興起，銅線承載數(shù)據(jù)帶寬的潛能開始被挖掘。最初的撥號Modem需要在交換機(jī)房配置大量Modem池，用于集中實(shí)現(xiàn)撥號Modem的模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。用戶使用時(shí)需要將電話線在話機(jī)和Modem終端之間切換，兩者不能同時(shí)工作，撥號Modem的速率從最初的14.4K發(fā)展到最終的56K，速率不斷提升。隨后的ISDN技術(shù)將帶寬提升到64K和128K，用戶需要采用專用的ISDN終端，ISDN的2B+D技術(shù)可以支持用戶邊打電話邊傳送數(shù)據(jù)，比撥號Modem有了很大進(jìn)步。
在上世紀(jì)末發(fā)明的ADSL技術(shù)可以在銅線上提供最高8M的速率，人們開始真正進(jìn)入寬帶接入時(shí)代。其后的ADSL2+技術(shù)把工作頻率從1.1MHz擴(kuò)展到2.2MHz，將最高下行速率提升到了24M，從而完全取代了ADSL技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。ADSL2+通過在局端部署DSLAM設(shè)備，采用頻率分離器實(shí)現(xiàn)與電話信號在同一對銅線上共存。ADSL2+覆蓋大約3公里的距離，對于部分偏遠(yuǎn)用戶，需要將DSLAM下移，縮短銅線距離才能開通業(yè)務(wù)。
而后面的VDSL技術(shù)進(jìn)一步將頻譜擴(kuò)大，在增加下行帶寬的同時(shí)也提升了上行帶寬，VDSL2技術(shù)由于后向兼容ADSL2+得到了廣泛應(yīng)用，銅線接入技術(shù)開始進(jìn)入“百兆”時(shí)代。VDSL2可以工作到17MHz甚至30MHz頻段，在短距離內(nèi)可以提供更高的帶寬，但在實(shí)際應(yīng)用中由于線路間串?dāng)_的影響很難真正達(dá)到百兆。
而Vectoring技術(shù)采用類似噪聲抵消耳機(jī)的原理，通過串?dāng)_抵消解決了線路間串?dāng)_問題，提升了銅線接入速率，使銅線接入真正達(dá)到百兆。由于Vectoring發(fā)揮作用的距離通常小于1公里，因此需要將設(shè)備從局端移到室外機(jī)柜或者樓道、人井等離用戶距離更近的地方。華為新發(fā)布的SuperVector技術(shù)通過頻譜擴(kuò)展和編碼優(yōu)化，可以在Vectoring基礎(chǔ)上再次將銅線速率提升2～3倍。而最新的G.fast技術(shù)將工作頻率擴(kuò)展到106MHz甚至212MHz，接入速率可以達(dá)到1Gbps以上，將銅線帶入千兆時(shí)代。
從銅線發(fā)展的歷史可以看出，雖然最初的銅線網(wǎng)絡(luò)定位于語音通話，但伴隨著銅線技術(shù)的不斷發(fā)展創(chuàng)新，銅線網(wǎng)絡(luò)的帶寬可以不斷提升，持續(xù)滿足不斷增長的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的要求。
銅線網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)和運(yùn)維
銅是人類較早使用的金屬，有著較重的比重，本身不易腐化分解，出土文物中上千年的銅器仍然能保存完好，證明銅有著較長的生命力。由于銅不易銹蝕氧化，除了用于制造電纜，還被廣泛用于制造各種閥門配件，比如水龍頭和煤氣閥等。銅纜本身有著非常長的壽命，歐洲很多運(yùn)營商的骨干電纜部署于上世紀(jì)30～40年代，據(jù)今已有70～80年的歷史，仍在繼續(xù)使用著。在中國東北也有二戰(zhàn)時(shí)日本布放的銅線還在工作著，距今也已有80多年的歷史。
澳洲Telstra CEO David Thodey表示：“銅線已經(jīng)很好地使用了100年，我相信它還能再用100年，當(dāng)然需要很好地維護(hù)它，銅是不會分解的。”運(yùn)營商對銅線網(wǎng)絡(luò)有著較好的運(yùn)維傳統(tǒng)，通常電信交換機(jī)房是以銅線覆蓋5公里左右的半徑進(jìn)行規(guī)劃，從交換機(jī)房出來的骨干電纜通常采用400對線或100對線，根據(jù)用戶的分布在遠(yuǎn)端路邊或者小區(qū)布放有電纜交接箱，內(nèi)置電纜配線架，將骨干電纜中連至該區(qū)域的用戶電纜終結(jié)在此，也被稱為內(nèi)線側(cè)。從交接箱往下到用戶的電纜被稱為外線側(cè)，根據(jù)用戶數(shù)不同會采用100對線、50對線或者更細(xì)的電纜，通常外線側(cè)用戶電纜的數(shù)量大于內(nèi)線側(cè)用戶電纜，以保證設(shè)備利用率。從交接箱往下到用戶住宅或者樓道通常還會有分線盒，稱為DP（Distribution Point）點(diǎn)。銅線的交接箱或者分線盒通常用于線路的分段維護(hù)和測試以及業(yè)務(wù)的割接、跳接，非常適合在該點(diǎn)引入設(shè)備，接入新的業(yè)務(wù)。
重用銅線網(wǎng)絡(luò)資源主要是重用最后一段從接入設(shè)備到用戶的銅線電纜，如果采用FTTC（Fiber To The Cabinet，光纖到室外機(jī)柜）方案，通常是重用從交接箱往下的銅線，如果采用FTTDp（Fiber To The Distribution point）則是重用從分線盒往下的最后一段銅線，而從設(shè)備往上采用光纖連至交換機(jī)房。由于光纖可以覆蓋更遠(yuǎn)的距離，如果將上行光纖連接到更大、更集中的交換機(jī)房，就可以關(guān)閉一些傳統(tǒng)小交換機(jī)房，從而節(jié)省網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維成本。
重用銅線提速快、上市快、收益快
銅線接入技術(shù)不斷提速，從傳統(tǒng)的ADSL2到ADSL2+，再到VDSL2、Vectoring和SuperVector，可以實(shí)現(xiàn)從幾十兆到幾百兆的超高速寬帶接入，而G.fast技術(shù)可以將銅線接入速率提升到千兆。銅線網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)網(wǎng)資源，無需重新部署，可以節(jié)省大量網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的工程投入，基于現(xiàn)有銅線資源建設(shè)超寬帶網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)速度快、業(yè)務(wù)開通和發(fā)放快，可以實(shí)現(xiàn)更快的投資回報(bào)。
對于新建小區(qū)或者密集型城鎮(zhèn)，采用FTTH（Fiber To The Home，光纖到戶）是比較合適的建網(wǎng)方式。但對于老舊小區(qū)的超寬帶網(wǎng)絡(luò)提速改造，特別像歐洲用戶普遍居住分散、建筑設(shè)施老化，如果全網(wǎng)采用FTTH建設(shè)超寬帶網(wǎng)絡(luò)，會面臨光纖改造工程復(fù)雜、光纖入戶難、工程周期長、網(wǎng)絡(luò)投資大、資金回報(bào)慢等一系列問題。如果能充分利用現(xiàn)網(wǎng)銅線資源，通過創(chuàng)新的技術(shù)提高接入速率，則將大大節(jié)省超寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資，加快網(wǎng)絡(luò)布放速度。
根據(jù)英國咨詢公司Analysys Mason在2008年的分析結(jié)果，全英國如果采用FTTC銅線解決方案，投資將是采用FTTH的1/5。英國電信從2009年底開始采用華為FTTC室外機(jī)柜方式建設(shè)超寬帶網(wǎng)絡(luò)，華為提供包括設(shè)備、室外機(jī)柜、電源、配線架、電池等在內(nèi)的一站式解決方案。截止到2014年Q1，英國電信已經(jīng)部署超過4萬臺室外機(jī)柜，實(shí)現(xiàn)占英國2/3人口的1900萬家庭的超寬帶覆蓋，有近300萬超寬帶連接，每月新增用戶超過10萬，提前12個(gè)月完成了英國電信的NGA（下一代超寬帶網(wǎng)絡(luò)）建設(shè)。超寬帶網(wǎng)絡(luò)也為其發(fā)展新業(yè)務(wù)提供了更寬的管道能力，英國電信基于超寬帶發(fā)布了BT Sport及高清視頻業(yè)務(wù)，帶來電視業(yè)務(wù)和寬帶用戶的井噴式增長，不到一年時(shí)間電視用戶數(shù)就增長了200萬，在運(yùn)營商贏利的同時(shí)也帶動了整個(gè)電視產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
瑞士電信同樣選擇了重用銅線建設(shè)超寬帶網(wǎng)絡(luò)，通過FTTC、FTTB（Fiber To The Building，光纖到樓）等方式建設(shè)超寬帶網(wǎng)絡(luò)，特別是采用FTTS（Fiber To The Street，光纖到路邊）超寬帶一體化解決方案，設(shè)備可以支持遠(yuǎn)程供電并放置在路邊人井里，解決了運(yùn)營商站點(diǎn)獲取難、取電難等問題，布放效率比傳統(tǒng)方式提升70%。瑞士電信還計(jì)劃采用兩步走的方式，先期規(guī)模部署Vectoring解決方案，滿足百兆到戶的接入需求，未來通過更新設(shè)備，采用G.fast技術(shù)，將接入速率進(jìn)一步提升10倍，實(shí)現(xiàn)500M到1G速率的接入，實(shí)現(xiàn)千兆到戶。
采用銅線解決方案建設(shè)超寬帶網(wǎng)絡(luò)，無疑為運(yùn)營商帶來更快的投資回報(bào)。英國電信的股票在其建設(shè)NGA超寬帶網(wǎng)絡(luò)后持續(xù)保持增長，從2010年到2014年增長率達(dá)到了200%，銅線超寬帶解決方案給運(yùn)營商帶來了較好的經(jīng)濟(jì)收益。
技術(shù)創(chuàng)新令銅線不斷煥發(fā)新活力
超寬帶網(wǎng)絡(luò)的帶寬需求在不斷提高，數(shù)字歐盟要求到2020年100%實(shí)現(xiàn)30Mbps以上帶寬的普遍覆蓋，其中50%以上的用戶帶寬要求達(dá)到100Mbps及以上。從業(yè)務(wù)層面看，通過最新的H.265視頻壓縮技術(shù)，100M接入帶寬足以滿足家庭用戶觀看4K電視和網(wǎng)絡(luò)視頻的帶寬需求。目前的Vectoring銅線接入技術(shù)已經(jīng)能滿足100M到戶的要求，但銅線接入技術(shù)仍在不斷創(chuàng)新。
G.fast技術(shù)首次將銅線接入速率提升到千兆，其工作頻率達(dá)到106MHz，未來可擴(kuò)展到212MHz，進(jìn)一步提升接入速率。G.fast采用與VDSL2相同的線路信號調(diào)制技術(shù)，可以后向兼容VDSL2和Vectoring，滿足現(xiàn)網(wǎng)用戶平滑升級的需要。G.fast采用TDD時(shí)分復(fù)用而不是傳統(tǒng)DSL的FDD頻分復(fù)用方式，頻譜資源利用率高，具有更加靈活的上下行速率配比，既可以滿足企業(yè)用戶1:1對稱帶寬的需求，也可以配置成1:9非對稱帶寬用于家庭用戶。
華為在2011年底就推出了業(yè)界首個(gè)G.fast技術(shù)樣機(jī)，可以在一對電話線上實(shí)現(xiàn)千兆速率超高速接入。在2013年10月，華為與英國電信成功開通業(yè)界首個(gè)G.fast試驗(yàn)局，用戶利用現(xiàn)網(wǎng)電話線，無需光纖入戶，實(shí)現(xiàn)千兆速率超寬帶接入，將技術(shù)夢想轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。英國電信研發(fā)與創(chuàng)新管理總監(jiān)Tim Whitley表示：“G.fast試驗(yàn)局成功展示了如何更高效快速地為消費(fèi)者和企業(yè)布放超高速寬帶網(wǎng)絡(luò)，G.fast技術(shù)能讓BT在短期、中期和長期都擁有最好的網(wǎng)絡(luò)。”Informa高級分析師Tony Brown參觀完G.fast試驗(yàn)局后表示：“英國電信G.fast實(shí)驗(yàn)局的開通對全球?qū)拵袌�，尤其是澳洲，將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。如果這個(gè)實(shí)驗(yàn)局能證明運(yùn)營商可以在現(xiàn)有銅線網(wǎng)絡(luò)上提供1Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速度，那么FTTH的需求將會變得不是那么迫切。”
G.fast的標(biāo)準(zhǔn)已在2014年底正式發(fā)布，在2015年將會開始G.fast產(chǎn)品的規(guī)模部署。在G.fast技術(shù)之后，不少廠商已經(jīng)開始新的超越1Gbps接入速率的銅線技術(shù)研究，例如華為已開始5GBB的技術(shù)研究，可以將工作頻率提升到500MHz以上，在一對銅線上實(shí)現(xiàn)最高5Gbps的超高速率的接入；阿爾卡特朗訊在2014年7月也宣布其貝爾實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的XG-fast技術(shù)同樣將工作頻率提升到500MHz，通過2對銅線綁定可以實(shí)現(xiàn)最高10Gbps的接入速率。在銅線上實(shí)現(xiàn)5G到10G的接入速率，無疑讓大家對銅線的未來充滿信心，將極大增強(qiáng)運(yùn)營商投資銅線超寬帶解決方案的信心。
另一方面，針對已經(jīng)規(guī)模部署的FTTC解決方案，廠商們也在不斷研究新的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)FTTC站點(diǎn)原址提速。例如華為最新發(fā)布的SuperVector技術(shù)，將工作頻段從17MHz擴(kuò)展到35MHz，采用與VDSL2 Vectoring相同的子載波寬度和調(diào)制方式，保證了系統(tǒng)后向兼容。針對簡單擴(kuò)展頻譜對長距離銅線提速作用有限的問題，華為引入了創(chuàng)新的編碼技術(shù)，優(yōu)化了信號頻譜，提升了子載波的傳輸效率，極大地挖掘了銅線提速的潛力。該技術(shù)可以將現(xiàn)網(wǎng)采用Vectoring的FTTC用戶的速率進(jìn)一步提升2～3倍，使用該技術(shù)只需要更換業(yè)務(wù)單板，重用現(xiàn)有站點(diǎn)和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)的原址提速。
銅線網(wǎng)絡(luò)是固網(wǎng)運(yùn)營商的重要基礎(chǔ)設(shè)施，利用原有銅線資源結(jié)合創(chuàng)新技術(shù)建設(shè)超寬帶網(wǎng)絡(luò)有著接入速率高、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)快、投資回報(bào)快的特點(diǎn)，正在被越來越多的運(yùn)營商所青睞。而銅線本身易于彎曲，用戶使用方便，銅本身不會分解、不易銹蝕，有著較長的使用壽命，相信隨著銅線創(chuàng)新技術(shù)的不斷推出，銅線還將不斷為通信產(chǎn)業(yè)做出貢獻(xiàn)，銅線可以再用100年。
