宽带中国战略中FTTdp的运用

林炎， 侯欣

（江苏省邮电规划设计院有限责任公司，南京 210019）

宽带中国战略中FTTdp的运用

林炎， 侯欣

（江苏省邮电规划设计院有限责任公司，南京 210019）

随着宽带业务的不断丰富，大众对于宽带的需求不断增长，然而，通过“光进铜退”的方式对老旧小区网络的改造却困难重重。在分析了宽带中国战略要求和对比了FTTB和FTTdp两种光纤接入技术的基础上，提出了分场景应用新铜线技术，通过FTTdp+DSL模式改造老旧小区网络的新思路。

光纤到分配点；新铜线技术；宽带中国；老旧小区

高清视频、互动游戏、云服务、物联网、智慧家居等带宽业务的飞速发展，令大众对于宽带的需求不断增长，宽带网络已成为信息社会必不可少的基础设施。2013年8月，国务院正式印发了“宽带中国”战略实施方案[1]，部署了我国未来8年两个阶段宽带发展目标——2015年前，城市和农村家庭宽带接入能力分别达到20 Mbit/s和4 Mbit/s，部分发达城市达到100 Mbit/s；2020年前，城市和农村家庭宽带接入能力分别达到50 Mbit/s和12 Mbit/s，发达城市达到1000 Mbit/s。

宽带接入实现的途径分为无线和有线两种。无线宽带接入分为无线技术（如Wi-Fi、微波等）和移动技术（2G、3G、4G等），有线宽带接入分为铜线技术和光纤技术。狭义的宽带接入就是指有线宽带接入，这是由于一方面有线接入能够提供更大的带宽，是标杆性的指标；另一方面，无线归根到底都是由有线承载的。因此，持续提升有线接入的速率是实现宽带中国战略的重中之重。

1 “光进铜退”现状及分析

有线宽带接入最初是单纯地通过铜线完成的，最具有代表性的是非对称数字用户环路（Asymmetric Digital Subscriber Line，ADSL）技术，即把普通的电话铜双绞线频分复用（Frequency Division Multiplexing，FDM）为电话、上行和下行三个相对独立的信道，同时利用低、中、高频谱，分别满足语音以及数据上载和下载的需求。铜线的两端分别是在局端的DSL访问多路复用器（DSL Access Multiplexer，DSLAM）和在用户端的以调制解调器Modem为核心的终端设备（Customer Premise Equipment，CPE）。此外，两端还都需要配置一个语音和数据信号分离器，以减少收发语音和数据信号时，两者之间的相互干扰。不过，在漫长的线路上还存在着更多无法避免的干扰源，比如高压电、积水等，它们都会影响通信的速率和质量。

光纤接入（Fiber To The x，FTTx）采用光纤作为传输媒质，具有大容量、高质量、长距离、抗电磁干扰等优点，逐渐替代了铜线，成为有线宽带接入最重要的实现方式，这就所谓的“光进铜退”。无源光纤网络（Passive Optical Network，PON）是“光进铜退”的首选方案，它采用了点到多点拓扑结构——局端的光线路终端（Optical Line Terminal，OLT）设备是整个系统的核心部件，向上提供与核心网的高速接口，向下提供PON 口。每个PON口通过一根光纤经由无源光纤分路器（Passive Optical Splitter，POS）广播给各光网络单元（Optical Network Unit，ONU）。2013年4月工业和信息化部、住房和城乡建设部共同组织编制的《住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程设计规范》和《住宅区和住宅建筑内光纤到户通信设施工程施工及验收规范》两项国家标准已经明确规定“在公用电信网已实现光纤传输的县级及以上城区，新建住宅区和住宅建筑的通信设施应采用光纤到户（Fiber To The Home，FTTH）方式建设。”

然而，国标中并没有涉及到两个具体问题的解决思路，一是农村和郊区的接入，另一个是老旧小区的改造。对于第一个问题，应该因地制宜地处理——条件好的农村，尤其是距离城区较近的郊区，可以参照城区的方式进行建设；条件较差的农村，尤其是地广人稀的山区农村，应当以移动接入为主进行建设。对于第二个问题，一方面，由于FTTH需要将光纤一直部署到用户端，而光纤的抗弯性能较弱，没法穿预先埋在墙里的暗管，只能采取穿墙入户的方式在室内铺设明线，需要改变家装，这让用户很难接受，即使用户接受，物业也很难协调，导致FTTH建设进展慢、工程造价高。另一方面，铜线作为电信运营商的重要资源，现网中，80%以上的铜线使用年限不超过20年，且大多使用状态和环境良好，彻底废弃十分可惜。正确处理光缆和电缆的关系，不将光纤拉“进”室内，而拉“近”室内，可以加速对老旧小区的宽带网络改造。

2 FTTB和FTTdp的对比

将光纤拉近用户的方式经典的方案是光纤到楼（Fiber To The Building，FTTB），具体实施又分为FTTB+LAN 和FTTB+DSL两种。对于 FTTB+LAN而言，高带宽测试流畅，但在进行压力测试中，带宽会出现瓶颈。在实际操作中，更多选择的是FTTB+DSL模式进行铜线利旧改造[2]。但这种模式同样存在两个突出的问题，一是ONU选址依然困难，二是对ONU供电难度大。光纤到分配点（Fiber To The distribution point，FTTdp）的解决方案出现正好破解了这两大难题。

（1）FTTdp的ONU作为一个传输中转器，DSLAM可以被集成在其中[3]，形成一个体积很小的“盒子”。光缆在dp盒左侧终结，再经过dp盒右侧的端口，通过原有的双绞线，可与用户直连。dp盒可以放置在墙上、电杆上、地下室、树上、下水道等任何既接近用户，又方便运营商管理的位置。显然，FTTdp要比FTTB选点更灵活，甚至于比移动宽带接入的射频拉远单元（Radio Remote Unit，RRU）选点还要灵活。

（2）不同于FTTB需要专门的设备进行供电，FTTdp采用低功耗的硬件设计，完全通过反向供电（Reverse Power Feeding，RPF）技术进行供电[4]，不在需要运营商安装另外的供电设备。在用户需要上网时，利用家中可以自由安装的CPE与dp盒间的铜线将电反供，做到即插即用。

拆除原有大对数铜缆，换为光缆，加上dp盒，即可实现对FTTdp的引入；再利用现有铜线网络，就能覆盖一定范围内的用户，FTTdp+DSL模式的示意图如图1所示。

图1 FTTdp+DSL模式示意图

3 FTTdp与新铜线技术

通过新铜线技术实现 “最后一公里”宽带提速是发挥FTTdp+DSL模式功效的关键。近年来涌现出了一批提升了传统铜线技术性能的新铜线技术，如ADSL2+、VDSL和Vectored VDSL、G.FAST和XG.FAST，等等。它们改进的出发点都是Shannon定理，即通过扩大带宽，提升传输速率。

3.1 从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。后来，ADSL2+通过把频谱范围从1.104 MHz扩展到2.208 MHz，如图2所示。ADSL2+下行最高速率为24 Mbit/s，上行速率最高速率为8 Mbit/s。传输距离更可达6 km，还比ADSL多了一倍。

图2 ADSL2+与ADSL频谱发生的变化

3.2 从VDSL到Vectored VDSL2

甚高比特率DSL（Very High Bit Rate DSL，VDSL）继续提高了上下行带宽的同时，弥补了ADSL2+非对称接入的不足；但VDSL使用正交幅度调制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM)和离散多音（Discrete Multi-Tone，DMT）两种调制技术，不兼容ADSL2+，最终被与ADSL2+后向兼容性更好的VDSL2技术所取代。VDSL2使用FDD-OFDM作为调制和双工技术，可工作到30 MHz的频率。然而，铜线传输速率越高，传输距离往往越短。理论上，VDSL2 50 Mbit/s速率的接入距离为1 km，150 Mbit/s速率的接入距离为300 m，100 Mbit/s速率的接入距离为500 m。

不过，双绞线的设计最早用于电话语音的传送，两条铜线对间互感和互容耦合引起的串音干扰，影响传输速率和质量。串扰分为近端串干扰（Near End Cross Talk，NEXT)和远端串扰（Far End Cross Talk，FEXT），NEXT是不同线对的上下行信号之间的串扰，FEXT是不同线对的上行信号间或者下行信号间的串扰。由于VDSL2系统采用的是FDM，上下行频段是不同的，NEXT的影响通过滤波器可基本消除。但FEXT与被串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[5]。人们提出了用矢量化（Vectoring）方式来解决这个问题。在下行方向上，局端搜集串扰信息（包括幅度和相位），进行大规模实时矩阵计算，获得“反相”串扰，并将其预编码后叠加到原信号中发送，这样，预编码后的信号和线对之间的串扰信号在传输过程中两相抵消，接收端即可收到近似无串扰的正确信息；在上行方向，局端同样可以根据串扰信息，将串扰从接收信号中去除。根据处理串扰的能力，Vectored VDSL2的DSLAM可分为站点级、系统级和板卡级三类。站点级DSLAM最强，能带最多线的用户。普通的板卡级DSLAM只适用于小于50线用户的场景。新型的高密度DSLAM板卡有望带起更多线的用户[6]。更适合于dp盒的集成。当然，Vectored VDSL2只是对VDSL2进行了串扰抵消，技术指标不会优于无串扰的理想环境下VDSL2。但与ADSL2+相比，在传输距离尽少缩短的情况下，传输速率得到了极大程度的提高。

3.3 从G.Fast到XF-Fast

G.Fast的标准化工作已于2014年12月底正式完成，它在VDSL2+的基础上继续提高了上下行带宽，频谱范围被扩展到106 MHz。使用TDD-OFDM作为调制和双工技术，通过分配不同的时隙给上下行进行数据传送，收发端在不同时段进行信号的发送和接收的切换。特别值得一提的是，TDD-OFDM可调节上下行时隙的比例，改变上下行速率比，这有利于运营商根据业务的实际情况，G.Fast的性能也会受到FEXT的影响，依然需要进行Vectoring消扰。

近来，贝尔实验室又在G.Fast技术的基础上，将频谱进一步扩展到了500 MHz，衍生出了XG-Fast，如图3所示。不过目前只能用于只能进行极短距离的传输，1 Gbit/s速率的接入最大距离为70 m，10 Gbit/s速率的接入最大距离为30 m。与XG-Fast类似的还有华为提出的5 GBB。这些技术目前暂时还不能带来宽带的革命，但可以考虑为留存铜质电话线缆的FTTH用户改善室内网络传输环境，以达到近似于光纤到桌面（Fiber To The Desktop，FTTD）的效果。

图3 新铜线技术频谱规划

光和铜的合理的搭配可以快速地打造一张高速宽带网。综合看来，Vectored VDSL2和G.FAST都是非常适用于老旧小区改造的新铜线技术，同时考虑接入距离与带宽需求两个边界条件，对于250 m以内，且有更高带宽需求的用户，建议采用FTTdp+G.FAST模式进行改造；对于250m以上1 000 m内的距离，建议采用FTTdp+Vectored VDSL2模式进行改造；1 000 m以上距离的情形在FTTdp运用中很少会遇到，确实遇到的话，暂时只能用FTTdp+ADSL2+模式进行过渡，留待更新铜线技术解决，这里就不再赘述了。

4 结论及未来工作

宽带中国的建设不是接入网络的简单升级，它隐含着对整个电信网络、乃至整个产业结构的根本变革。要综合考虑业务需求、实际网络条件、投资与收益等诸多因素，进行科学的规划。“光进铜退”的大方向不容置疑，但短时间内不可能得到全面普及的现实必须要正视。基于新铜线技术的FTTdp+DSL模式可以帮助运营商利用现有资源，节约投资成本，降低施工难度，提高建设效率。

[1] 马源. 对宽带中国战略实施的思考[J]. 世界电信， 2014，(7):39-43.

[2] 钟俊辉. 浅析光进铜退的发展和趋势[J]. 城市建设理论研究:电子版，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] 黄白. 浅析基于Vectoring技术的宽带提速[J]. 科技资讯，2012，(9):7-8.

[6] 李浩琳， 蒋铭， 沈成彬，等. 面向FTTx的VDSL2矢量化技术及其应用模式研究[J]. 电信科学， 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