Att uppnå fiberoptiska hastigheter över kopparlinjer

Alcatel-Lucent har utvecklat en prototypteknik som dramatiskt kan öka hastigheten på datakommunikation över koppartrådarna som utgör majoriteten av världens telefoninfrastruktur. Tekniken kombinerar tre befintliga tekniker, kända som bindning, vektorering och DSL-fantomläge. Den kan nå hastigheter på 300 megabit per sekund på ett avstånd av 400 meter från ett kommunikationsnav och 100 megabit per sekund på en kilometer.

Att pressa ut mer hastighet ur kopparanslutningar är ett viktigt mål för teleföretag i USA. De vill konkurrera med de hastigheter på 50 megabit per sekund som kabelleverantörer erbjuder, men DSL-anslutningar överför data via telefonlinjer – en helt annan teknik än den som används av kabelbolag. Alcatel-Lucents teknologi kan hjälpa dessa företag att utöka höghastighetsanslutning till Internet innan nästa generations fiberoptiska nätverk blir allmänt tillgängliga.

De två första komponenterna i prototypsystemet, vektorering och bindning, är standardsätt att öka hastigheten på DSL-bredbandsanslutningar: vektorering tar bort brus i en DSL-linje och bindning behandlar flera linjer som om de vore en enda kabel, vilket ökar bandbredden med en multipel nästan lika med antalet inblandade kablar. Ingen av teknikerna används i stor utsträckning i USA, men bindning används i begränsad omfattning i både Asien och Europa, där hög täthet i städerna gör det mer ekonomiskt.

Den tredje komponenten, fantomläget, är baserad på ett nätverksknep som uppfanns 1886 av elektroingenjören och telefonipionjären John J. Carty, som senare blev vice president på AT&T.

En digital signal sänds normalt genom två ledningar som är tvinnade tillsammans - en positiv och den andra negativ. Carty insåg att det är möjligt att skicka en tredje signal ovanpå fyra ledningar separerade i två tvinnade par. Den negativa halvan av denna fantomförbindelse sänds ned ett tvinnat par (som redan bär en konventionell signal), och den positiva hälften ner sänds ner till ett annat tvinnat par. Vid destinationen används analoga processorer för att extrahera alla tre signalerna – två reella och en fantom – från de två paren.

Utmaningen, säger Stefaan Vanhastel, chef för produktmarknadsföring på Alcatel-Lucent, är att all ytterligare bandbredd som uppnås genom att skapa en fantomkanal lätt kan översvämmas av det ökade bruset som tekniken introducerar. Bullret uppstår på grund av att telefonledningar ofta är tätt hopbundna i en enda kabel, vilket möjliggör elektrisk induktion, eller överhörning, mellan dem.

Den uppenbara lösningen är att ta bort överhörningen, vilket är anledningen till att vi lägger till [höghastighets] DSL-vektoring ovanpå detta, säger Vanhastel. Vektorering eliminerar överhörning i buntade ledningar genom att skicka en signal ner genom kabeln som är exakt motsatsen till överhörningssignalen, vilket eliminerar bruset.

Att kombinera de tre teknikerna har potential att öka överföringshastigheterna långt över vad som är möjligt med befintliga DSL-anslutningar. Typiska ADSL-anslutningar toppar med sex megabit per sekund, medan avancerade, ADSL2+-drivna anslutningar till fiberoptiska nav annonseras med hastigheter upp till 24 megabit per sekund. Kommande VDSL-teknik kan öka hastigheter upp till 50 megabit per sekund, och vektorisering kan ta linjer till mer än 100 megabit per sekund. Fantomläget kan ytterligare öka hastigheterna, beroende på avståndet, med upp till 200 %, eller helt enkelt öka utbudet av befintliga höghastighetsanslutningar.

Det finns dock några fångster. En är att ett hem eller ett företag måste ha minst två linjer redan anslutna (i USA är det många som gör det). Dessutom, säger Vanhastel, har tillverkarna ännu inte introducerat ett trekanalsmodem för konsumentbruk.

Även om Alcatel-Lucent är det första företaget som offentligt tillkännager en teknik som kombinerar dessa tre tekniker, är det inte det första som använder dem i labbet eller i fältförsök, enligt professor vid Stanford University John Cioffi , VD för DSL-förvaltningsbolaget HESSE . Jag har sett det fungera i fält på kundernas linjer, men jag kan inte säga var och hur, säger Cioffi. Han noterar att kostnaden för bindning och vektorering har avskräckt telekommunikationsföretag från att införa dem tills nu.

Andra metoder används för att få ut mer hastighet ur kopparanslutningar. Förra året meddelade Ericsson att man hade inducerat en DSL-linje att överföra data med 500 megabit per sekund, men den prestationen innebar att sex separata linjer sammanfogades. Alcatel-Lucent begränsade sitt test till två bundna linjer, säger Vanhastel, eftersom det är det största antalet linjer som ett hem eller företag realistiskt sett kan förväntas ha anslutit.

Alcatel-Lucent tror inte att det kommer att lansera kombinationstekniken förrän efter 2011. Trots det ligger det långt före tidtabellen för att utöka fiberoptisk teknik till alla delar av USA.

Hundra megabit DSL är vad vi kan se under de kommande fem till 10 åren, säger Cioffi. Det kommer att vara precis i tid för att förverkliga Federal Communications Commissions mål, som tillkännagavs i februari, att rulla ut 100 megabit per sekund bredband till 100 miljoner amerikanska hem till 2020.

Dölj