銅線網絡是固網運營商的重要基礎設施，利用原有銅線資源結合創(chuàng)新技術建設超寬帶網絡有著接入速率高、網絡建設快、投資回報快的特點，相信隨著銅線創(chuàng)新技術的不斷推出，銅線還將不斷為通信產業(yè)做出貢獻，銅線可以再用100年。
銅線網絡發(fā)展歷史
從1876年貝爾發(fā)明電話至今，銅線網絡已經有100多年的歷史。早期的銅線網絡主要用于電話業(yè)務，銅線電纜從局端交換機房部署到用戶家中，采用點對點架構，覆蓋大約5公里范圍，電話交換機集中部署在局端，用戶話機連接在銅線的另一端。電話交換機從最初的人工轉接，到模擬空分交換機，再到數字程控交換機不斷演進，接通速率越來越快，體積越來越小，但交換機外面的銅線網絡始終保持不變。
到上世紀80年代，隨著數據業(yè)務和互聯網的興起，銅線承載數據帶寬的潛能開始被挖掘。最初的撥號Modem需要在交換機房配置大量Modem池，用于集中實現撥號Modem的模擬信號到數字信號的轉換。用戶使用時需要將電話線在話機和Modem終端之間切換，兩者不能同時工作，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技術可以支持用戶邊打電話邊傳送數據，比撥號Modem有了很大進步。
在上世紀末發(fā)明的ADSL技術可以在銅線上提供最高8M的速率，人們開始真正進入寬帶接入時代。其后的ADSL2+技術把工作頻率從1.1MHz擴展到2.2MHz，將最高下行速率提升到了24M，從而完全取代了ADSL技術得到了廣泛應用。ADSL2+通過在局端部署DSLAM設備，采用頻率分離器實現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，對于部分偏遠用戶，需要將DSLAM下移，縮短銅線距離才能開通業(yè)務。
而后面的VDSL技術進一步將頻譜擴大，在增加下行帶寬的同時也提升了上行帶寬，VDSL2技術由于后向兼容ADSL2+得到了廣泛應用，銅線接入技術開始進入“百兆”時代。VDSL2可以工作到17MHz甚至30MHz頻段，在短距離內可以提供更高的帶寬，但在實際應用中由于線路間串擾的影響很難真正達到百兆。
而Vectoring技術采用類似噪聲抵消耳機的原理，通過串擾抵消解決了線路間串擾問題，提升了銅線接入速率，使銅線接入真正達到百兆。由于Vectoring發(fā)揮作用的距離通常小于1公里，因此需要將設備從局端移到室外機柜或者樓道、人井等離用戶距離更近的地方。華為新發(fā)布的SuperVector技術通過頻譜擴展和編碼優(yōu)化，可以在Vectoring基礎上再次將銅線速率提升2～3倍。而最新的G.fast技術將工作頻率擴展到106MHz甚至212MHz，接入速率可以達到1Gbps以上，將銅線帶入千兆時代。
從銅線發(fā)展的歷史可以看出，雖然最初的銅線網絡定位于語音通話，但伴隨著銅線技術的不斷發(fā)展創(chuàng)新，銅線網絡的帶寬可以不斷提升，持續(xù)滿足不斷增長的數據業(yè)務的要求。
銅線網絡的架構和運維
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，歐洲很多運營商的骨干電纜部署于上世紀30～40年代，據今已有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：“銅線已經很好地使用了100年，我相信它還能再用100年，當然需要很好地維護它，銅是不會分解的。”運營商對銅線網絡有著較好的運維傳統，通常電信交換機房是以銅線覆蓋5公里左右的半徑進行規(guī)劃，從交換機房出來的骨干電纜通常采用400對線或100對線，根據用戶的分布在遠端路邊或者小區(qū)布放有電纜交接箱，內置電纜配線架，將骨干電纜中連至該區(qū)域的用戶電纜終結在此，也被稱為內線側。從交接箱往下到用戶的電纜被稱為外線側，根據用戶數不同會采用100對線、50對線或者更細的電纜，通常外線側用戶電纜的數量大于內線側用戶電纜，以保證設備利用率。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。銅線的交接箱或者分線盒通常用于線路的分段維護和測試以及業(yè)務的割接、跳接，非常適合在該點引入設備，接入新的業(yè)務。
重用銅線網絡資源主要是重用最后一段從接入設備到用戶的銅線電纜，如果采用FTTC（Fiber To The Cabinet，光纖到室外機柜）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，而從設備往上采用光纖連至交換機房。由于光纖可以覆蓋更遠的距離，如果將上行光纖連接到更大、更集中的交換機房，就可以關閉一些傳統小交換機房，從而節(jié)省網絡運維成本。
重用銅線提速快、上市快、收益快
銅線接入技術不斷提速，從傳統的ADSL2到ADSL2+，再到VDSL2、Vectoring和SuperVector，可以實現從幾十兆到幾百兆的超高速寬帶接入，而G.fast技術可以將銅線接入速率提升到千兆。銅線網絡是現網資源，無需重新部署，可以節(jié)省大量網絡基礎設施的工程投入，基于現有銅線資源建設超寬帶網絡，建設速度快、業(yè)務開通和發(fā)放快，可以實現更快的投資回報。
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）是比較合適的建網方式。但對于老舊小區(qū)的超寬帶網絡提速改造，特別像歐洲用戶普遍居住分散、建筑設施老化，如果全網采用FTTH建設超寬帶網絡，會面臨光纖改造工程復雜、光纖入戶難、工程周期長、網絡投資大、資金回報慢等一系列問題。如果能充分利用現網銅線資源，通過創(chuàng)新的技術提高接入速率，則將大大節(jié)省超寬帶網絡建設投資，加快網絡布放速度。
根據英國咨詢公司Analysys Mason在2008年的分析結果，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室外機柜方式建設超寬帶網絡，華為提供包括設備、室外機柜、電源、配線架、電池等在內的一站式解決方案。截止到2014年Q1，英國電信已經部署超過4萬臺室外機柜，實現占英國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個月完成了英國電信的NGA（下一代超寬帶網絡）建設。超寬帶網絡也為其發(fā)展新業(yè)務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，帶來電視業(yè)務和寬帶用戶的井噴式增長，不到一年時間電視用戶數就增長了200萬，在運營商贏利的同時也帶動了整個電視產業(yè)的發(fā)展。
瑞士電信同樣選擇了重用銅線建設超寬帶網絡，通過FTTC、FTTB（Fiber To The Building，光纖到樓）等方式建設超寬帶網絡，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，設備可以支持遠程供電并放置在路邊人井里，解決了運營商站點獲取難、取電難等問題，布放效率比傳統方式提升70%。瑞士電信還計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，未來通過更新設備，采用G.fast技術，將接入速率進一步提升10倍，實現500M到1G速率的接入，實現千兆到戶。
采用銅線解決方案建設超寬帶網絡，無疑為運營商帶來更快的投資回報。英國電信的股票在其建設NGA超寬帶網絡后持續(xù)保持增長，從2010年到2014年增長率達到了200%，銅線超寬帶解決方案給運營商帶來了較好的經濟收益。
技術創(chuàng)新令銅線不斷煥發(fā)新活力
超寬帶網絡的帶寬需求在不斷提高，數字歐盟要求到2020年100%實現30Mbps以上帶寬的普遍覆蓋，其中50%以上的用戶帶寬要求達到100Mbps及以上。從業(yè)務層面看，通過最新的H.265視頻壓縮技術，100M接入帶寬足以滿足家庭用戶觀看4K電視和網絡視頻的帶寬需求。目前的Vectoring銅線接入技術已經能滿足100M到戶的要求，但銅線接入技術仍在不斷創(chuàng)新。
G.fast技術首次將銅線接入速率提升到千兆，其工作頻率達到106MHz，未來可擴展到212MHz，進一步提升接入速率。G.fast采用與VDSL2相同的線路信號調制技術，可以后向兼容VDSL2和Vectoring，滿足現網用戶平滑升級的需要。G.fast采用TDD時分復用而不是傳統DSL的FDD頻分復用方式，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G.fast技術樣機，可以在一對電話線上實現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G.fast試驗局，用戶利用現網電話線，無需光纖入戶，實現千兆速率超寬帶接入，將技術夢想轉變?yōu)楝F實。英國電信研發(fā)與創(chuàng)新管理總監(jiān)Tim Whitley表示：“G.fast試驗局成功展示了如何更高效快速地為消費者和企業(yè)布放超高速寬帶網絡，G.fast技術能讓BT在短期、中期和長期都擁有最好的網絡。”Informa高級分析師Tony Brown參觀完G.fast試驗局后表示：“英國電信G.fast實驗局的開通對全球寬帶市場，尤其是澳洲，將產生深遠影響。如果這個實驗局能證明運營商可以在現有銅線網絡上提供1Gbps的數據傳輸速度，那么FTTH的需求將會變得不是那么迫切。”
G.fast的標準已在2014年底正式發(fā)布，在2015年將會開始G.fast產品的規(guī)模部署。在G.fast技術之后，不少廠商已經開始新的超越1Gbps接入速率的銅線技術研究，例如華為已開始5GBB的技術研究，可以將工作頻率提升到500MHz以上，在一對銅線上實現最高5Gbps的超高速率的接入；阿爾卡特朗訊在2014年7月也宣布其貝爾實驗室開發(fā)的XG-fast技術同樣將工作頻率提升到500MHz，通過2對銅線綁定可以實現最高10Gbps的接入速率。在銅線上實現5G到10G的接入速率，無疑讓大家對銅線的未來充滿信心，將極大增強運營商投資銅線超寬帶解決方案的信心。
另一方面，針對已經規(guī)模部署的FTTC解決方案，廠商們也在不斷研究新的技術，實現FTTC站點原址提速。例如華為最新發(fā)布的SuperVector技術，將工作頻段從17MHz擴展到35MHz，采用與VDSL2 Vectoring相同的子載波寬度和調制方式，保證了系統后向兼容。針對簡單擴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，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。該技術可以將現網采用Vectoring的FTTC用戶的速率進一步提升2～3倍，使用該技術只需要更換業(yè)務單板，重用現有站點和設備，實現站點的原址提速。
銅線網絡是固網運營商的重要基礎設施，利用原有銅線資源結合創(chuàng)新技術建設超寬帶網絡有著接入速率高、網絡建設快、投資回報快的特點，正在被越來越多的運營商所青睞。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)新技術的不斷推出，銅線還將不斷為通信產業(yè)做出貢獻，銅線可以再用100年。
