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VDSL（甚高速數(shù)字用戶環(huán)路）是一種在普通短距離的電話銅線上傳輸數(shù)據(jù)的技術，其帶寬設計為下行52Mbit/s，上行6.4Mbit/s，傳輸速度大大高于ADSL（非對稱數(shù)字用戶環(huán)路）和Cable Modem（線纜調制解調器）的傳輸速度，相當于T3的數(shù)據(jù)傳輸速率。ADSL在提高因特網(wǎng)接入速度的同時，可提供本地不同區(qū)域網(wǎng)絡之間的快速鏈接，為視頻信息服務提供良好的平臺。
VDSL技術現(xiàn)在還處在研究階段，本文首先介紹了VDSL的一些基本規(guī)范，分析和比較了VDSL雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬煞N方案，最后介紹了VDSL的發(fā)展現(xiàn)狀并結合北京電信公司的發(fā)展狀況提出了系統(tǒng)應用模型。
一、概述
簡單地說，VDSL就是ADSL的快速版本。使用VDSL，短距離內的最大下行速率可達55Mbit/s，上行速率可達2.3Mbit/s（將來可達19.2Mbit/s，甚至更高）。上行和下行數(shù)據(jù)信道都可在現(xiàn)有的POTS或ISDN服務上被頻分，使VDSL成為高速、低價網(wǎng)絡的佳選。像ADSL一樣，VDSL將主要用于實時視頻傳輸和高速數(shù)據(jù)訪問。VDSL復用上行和下行管道以獲取更高的傳輸速率，它也使用了內置糾錯功能以彌補噪聲等干擾。VDSL適于短距傳輸，最初主要為支持多媒體應用（如VOD業(yè)務），隨著寬帶業(yè)務需求的不斷發(fā)展，VDSL技術逐漸得到了普及應用。
雖然VDSL的國際標準還在制定之中，但美國的ANSI T1.4和歐洲的ETSI TM6標準化小組已確定了VDSL的系統(tǒng)規(guī)范，主要包括數(shù)據(jù)傳輸速率及下行上行速率比例、輻射抑制、功率話密度等方面。
為了防止雙絞線上的VDSL信號通過輻射對業(yè)余無線電頻段產生干擾，ANSI和EISI都規(guī)定了在業(yè)余無線電頻段內VDSL調制解調器的發(fā)送功率話務密度不得高于-80dBm。ANSI和ETSI都規(guī)定VDSL系統(tǒng)的最大發(fā)送功率為11.5dBm。
二、VDSL的噪聲環(huán)境
影響VDSL的噪聲主要有串擾、無線電頻率干擾和脈沖干擾。線纜的線束中有很多對雙絞線，由于無法實現(xiàn)完全的互相屏蔽，所以它們會相互耦合形成串擾。在VDSL應用中，串擾有兩種形式：NEXT（近端串擾）和FEXT（遠端串擾）。NEXT是本地接收機檢測到了一個或多個本地發(fā)送機在其他線路上發(fā)送的信號；FEXT是本地接收機檢測到在其它頻帶中傳輸?shù)囊粋�或多個遠端發(fā)送機發(fā)送的信號。NEXT與線路長度無關，F(xiàn)EXT由于是耦合信號經(jīng)過線路傳輸，所以隨著線路長度的增加而減小。在ADSL的應用中由于傳輸線路較長，所以FEXT是次要的干擾，而在VDSL應用中FEXT則成為主要的干擾。
與VDSL頻帶交迭的無線電信號會耦合到電話線上引起干擾，特別是具有大功率和強頻譜密度的調幅廣播。調幅廣播在VDSL頻譜中的干擾表現(xiàn)為一個從525kHz到1.61MHz頻帶上的尖峰噪聲信號。
三、VDSL的雙工方式
實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸有兩種方案，一種是頻分復用（FDD），另一種是時分復用（TDD）。
1．頻分復用
FDD系統(tǒng)有兩個或多個信道，其性能的關鍵是帶寬和上下行信道頻帶的位置。另一個需要考慮的問題是上下行碼流信道的帶寬。帶寬的選擇取決于所需要達到的數(shù)據(jù)速率和下行與上行數(shù)據(jù)速率的比例關系，支持非對稱8:1比例數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸挿峙渑c支持對稱數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸挿峙渫耆煌�。上下行信道帶寬分配還與實際應用中的線路長度、SNR、有效頻帶的寬度有關。
為了支持一個較寬范圍的數(shù)據(jù)速率和雙向傳輸時下行上行數(shù)據(jù)速率比值，F(xiàn)DD系統(tǒng)必須提供帶寬可變的上下行信道，這樣一般會增加系統(tǒng)特別是模擬濾波器的復雜度。而采用DMT方案的FDD系統(tǒng)則是例外，它是通過在每個方向上提供一個全帶寬系列的子信道集來允許任意的上下行子信道的分配。每個子信道既可以用于上行傳輸，也可以用于下行傳輸。盡管這個技術要求在所有的調制解調器中具有兩個全長DFT單元，增加了系統(tǒng)的數(shù)字部分的復雜度，但這樣可以降低對模擬部分的要求，并且在FDD頻帶分配中可以提供極大的靈活性。
2．時分復用
與頻分復用不同，時分復用系統(tǒng)是在單個頻帶內不同的時間段實現(xiàn)上下行數(shù)據(jù)的傳送。對時間共享信道帶寬的使用是通過使用超幀來協(xié)調的，一個超幀包括下行數(shù)據(jù)傳送時隙、靜寂時隙、上行數(shù)據(jù)傳送時隙和另一個靜寂時隙。下行、上行數(shù)據(jù)信道的時隙寬度是DMT符號周期的整數(shù)倍。超幀可以表示為A－Q－B－Q，A、B分別表示分配給下行和上行數(shù)據(jù)傳送的符號周期的數(shù)目，Q則代表靜寂時隙，用來消除信道的傳播延遲和在發(fā)送和接收時隙之間的回聲響應。以有20個符號周期的超幀為例，A和B占18個符號周期，Q占兩個符號周期。A、B的值可以根據(jù)系統(tǒng)要求的下行與上行數(shù)據(jù)率的比值來確定。
使用TDD要求在一個線束組中的所有線路的調制解調器都同步到一個共同的標準超幀時鐘上，使所有線路上的下行數(shù)據(jù)流與上行數(shù)據(jù)流都同時出現(xiàn)。如果沒有共用的超幀結構，支持TDD的線束中的線路會相互產生NEXT串擾，降低數(shù)據(jù)傳輸率。超幀時鐘的產生可以有多種辦法。例如可以從8kHz的網(wǎng)絡時鐘導出，也可以由其中的某一個TDD調制解調器產生，或使用GPS技術來實現(xiàn)。
3．TDD與FDD的比較
VDSL與其它DSL不同，它既支持對稱傳輸，又支持非對稱傳輸。FDD分別為對稱和非對稱傳輸分配不同帶寬，TDD則在超幀中分配不同的時隙。而當對稱和非對稱服務位于同一線束中時，兩種雙工方式都會產生NEXT。
TDD系統(tǒng)具有較低的復雜度，特別是以DMT為基礎的TDD調制解調器，其發(fā)送和接收功能在本質上是相同的，都需要使用FFT來實現(xiàn)DFT運算，可以共享發(fā)送器和接收器的部份硬件來降低復雜度。由于使用TDD，解調器可以在任何時間段進行發(fā)送或接收，因此，每一個調制解調器只需要一個可計算FFT的硬件結構，這個FFT橫跨整個系統(tǒng)帶寬并且在超幀內除靜寂時隙之外的時間段一直處于工作狀態(tài)。同樣的頻帶可以既發(fā)送又接收，這樣就省去了附加的模擬硬件，使沒有使用的路徑被關閉，以降低功耗；而在FDD方式下，發(fā)送和接收路徑需要不間斷電源的提供。
TDD系統(tǒng)提供了一個靈活的、低功率的解決方案，但TDD系統(tǒng)在中心局測和ONU處的調制解調器必須通過標準超幀時鐘嚴格遵守同步規(guī)則以使系統(tǒng)避免NEXT的影響。在考慮不同供應商產品之間兼容性時，標準超幀時鐘的分配將十分困難，網(wǎng)絡服務商們不愿承擔這個責任，所以他們推薦FDD為VDSL的雙工解決方案。
四、VDSL發(fā)展現(xiàn)狀
VDSL的不同實現(xiàn)方案有各自的支持者，在線路編碼方案的選擇上分為兩大陣營：一個是支持QAM／CAP方案的組織，包括Analog Devices、 Aware、Broadcom、Rockwell等公司；另一個是支持DMT方案的聯(lián)盟，其中包括Alcatel、TI、Nortel、Cadence等公司，它們紛紛推出了支持各自方案的VDSL芯片組和系統(tǒng)，其中典型的有Bmdcom公司采用QAM和FDD方案的BCM6010、BCM6020芯片組，TI公司則推出了以可編程 TMS320C5400 DSP為內核的基于DMT和TDD技術的芯片組TNET8000，并且現(xiàn)在正致力于開發(fā)采用DMT和FDD方案的芯片組。
五、VDSL技術在北京電信社區(qū)寬帶建設中的應用
目前北京地區(qū)寬帶接入主要采用ADSL和“FTTB+LAN”兩種技術，這兩種技術都有非常鮮明的特點：局域網(wǎng)接入速度快，服務質量高；受環(huán)境影響小，但無法利用現(xiàn)有資源，需重新布線或改造，前期投資大。另外由于LAN傳輸距離比較短（低于150m），有時設備需要放置在距離用戶很近的地方，這對設備維護產生一定的影響。ADSL傳輸距離較遠，用戶覆蓋范圍大，但傳送帶寬有限（最大速度上行800kbit/s，下行6Mbit/s），但在實際應用中，受種種因素限制，下行帶寬經(jīng)常低于2Mbit/s。
與以上兩種接入技術相比，VDSL同樣具有鮮明的特點：VDSL傳輸距離在1km左右，基本上可以覆蓋一處小區(qū)或大型樓宇，同時可以提供雙向對稱10Mbit/s的接入帶寬，恰好彌補了ADSL和LAN技術的不足。VDSL技術不僅可以讓用戶獨享傳輸帶寬，而且由于傳輸距離縮短，數(shù)字信號處理技術簡化，成本將顯著降低。像其他xDSL技術一樣，VDSL技術充分利用現(xiàn)有線路及用戶資源，不需要重新布線，非常有利于推廣。
盡管VDSL技術還存在著傳輸速率不穩(wěn)定的因素（困擾VDSL應用的主要是各種噪聲的影響，有串擾、無線電頻率干擾和脈沖干擾），并且沒有完全統(tǒng)一的國際標準，但這些問題已經(jīng)基本上得到了解決。
根據(jù)我們的具體實驗情況并結合北京電信公司二層交換機、三層交換機選型情況，我們認為VDSL設備在未來應用模型如1圖所示。
未來小區(qū)接入將由VDSL或LAN設備完成，VDSL設備相當于二層交換機的功能，它完成了用戶在MAC層的接入，然后將用戶接入統(tǒng)一的BAS進行統(tǒng)一認證。
VDSL技術是一項非常有商業(yè)價值和推廣前景的接入技術。北京市電信公司正在進行VDSL產品的應用實驗，并在金典花園等住宅小區(qū)安裝了VDSL試驗系統(tǒng)，試驗內容包括VDSL的數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務，并已取得良好效果。相信不遠的將來，VDSL接入技術一定可以在廣泛的商業(yè)應用中體現(xiàn)出其巨大的優(yōu)勢。
----《通信世界》
