在日前於巴黎舉行的G.fast Summit高峰會上,John Cioffi在專題演講中揭示他所謂的「TB級DSL」(TDSL)背後含義,包括透過單個雙絞線對之間的微小空間傳送50-600GHz的無線訊號。

Cioffi說:「我們期望可在100公尺距離實現TB/s、300公尺實現100Gbit/s以及500公尺時達到10Gbit/s的傳輸速度,較傳統DSL更快200到1000倍。這些數字可能在10-25%之間,但即使是更快10倍,仍然是相當大的進步,也帶來了許多機會。」

John Cioffi在1980年代於美國史丹佛大學(Stanford University)的研究,引領了電話公司採用寬頻DSL。如今,他是史丹佛大學榮譽教授,同時也是DSL軟體開發商Adaptive Spectrum and Signal Alignment Inc. (ASSIA)主席。

該技術可用於減輕對家庭導入光纖的需求,還能傳送來自5G蜂巢式基地台的流量。Cioffi創造了得以驗證這項概念的電腦模型,並估計至少要花兩到三年的時間才能使其商業化。

Cioffi表示,營運商收取高達4,000美元的費用實現光纖到戶(FTTH),如果能採用共享的光纖/ TDSL鏈路,則可讓成本降至200美元。他並補充說,還有人估計在歐洲佈署5G蜂巢式網路的成本約需400億歐元,而如果採用TDSL回程網路,可望使這一價格降低至數十億歐元。

Cioffi表示:「5G最大的成本並不在於無線部份,而是來自其背後的線纜。」

20170510_TDSL_NT01P1 TDSL可在銅纜線對之間的間隙傳送50-600GHz的無線訊號 (來源:John Cioffi)

Cioffi對於TDSL的概念萌生自兩年前,從他在Ted Rappaport主持的紐約大學(NYU)無線研究實驗室參與60GHz MIMO研究時即已開始。Cioffi說:「當時我開始在想是否有類比元件可用於線纜中實現這一任務?於是我和Ted討論後,他也很鼓勵我去嘗試。」

這一席談話後讓他有機會和其他學術界人士以及蘋果(Apple)和華為(Huawei)的傳輸專家們展開討論。至今,約有十幾位同事已經仔細審閱過Cioffi的研究了。

普林斯頓大學(Princeton University)電氣工程教授Mung Chiang說:「TDSL是追求以銅纜實現超高速度的一項突破,結合毫米波導和向量訊號處理,而使得物理學的新里程和數學進展進一步結合——這項技術突破將對於相關業務帶來巨大的影響。」

Ted Rappaport表示,「表面波傳播是一種令人興奮的新傳輸模式,可用於大規模的寬頻通訊應用。我看好John Cioffi,他是為我們帶來DSL的先驅。」

工作原理及下一步

20170510_TDSL_NT01P2 這種TDSL天線看起來就像蝴蝶結或甜甜圈

側面裁剪的典型雙絞線對,看起來像是瑞士起司。TDSL使用這些間距發送無線訊號。線纜不會直接攜帶訊號,而是用作為波導。

由於間隙太小,訊號需要使用微小的波長。Cioffi說:「我們使用50GHz到500-600GHz的頻率,但並不是所有的線纜都起作用,」他解釋與ASSIA的同事共同開發的模式。

Cioffi解釋:「其方式是將外觀看起來像甜甜圈或蝴蝶結的微小天線放在電線周圍,但不會彼此接觸,因而取代了在電線中注入電流的作法。在這些元件上射出紅外線(IR)雷射,創造出一種類似於在同調光學元件中實現的毫米波(mmWave),但我們使用了不同的頻率以及訊陣列,而非僅用一個光學元件。」

他說,天線陣列應用了MIMO無線和向量DSL有線系統中廣泛研究的概念,從而實現「導向散亂且多維度的通道」。

好消息是目前或即將具有足夠的矽支持。他估計,現有的120GHz ADC以及當今16nm GPU的低成本版本就足以處理電子元件。然而,還有很多工作仍在進展中。

他說:「在這些速度下,可從『瑞士起司』中輸出和輸入訊號的裝置並不容易開發…要測量TDSL是否具有高精確度的測量,也可能是一項耗資數百萬美元的計劃。我正試圖鼓勵許多大型的服務供應商與大型網路設應商來驗證這項任務,以及增加他們自己的貢獻。」

在業界多家公司跨產業合作,共同為5G無線技術挹注數億美元之際,「我很高興能看到在這方面的投資與力度,當你考慮到為每個蜂巢式網站提供更大頻寬時,投資報酬率也會更大。」

編譯:Susan Hong

(參考原文:DSL Pioneer Describes Terabit Future,by Rick Merritt)