VDSL技術(shù)與應(yīng)用研究

　　隨著視頻業(yè)務(wù)、P2P等技術(shù)的發(fā)展，用戶和業(yè)務(wù)的帶寬需求特性正在發(fā)生深刻變化。一方面要求提供更高的下行帶寬；另一方面要求提供高的上行帶寬，如視頻監(jiān)控、P2P業(yè)務(wù)對(duì)上行帶寬都有較高要求。ADSL、ADSL2+由于其上行帶寬能力有限，很難滿足這些業(yè)務(wù)需求。在ADSL2、第一代VDSL（簡稱VDSL1）基礎(chǔ)上發(fā)展的VDSL2標(biāo)準(zhǔn)G.993.2，通過擴(kuò)展頻譜、改善發(fā)射功率譜密度等措施，可支持更高的傳輸速率和更遠(yuǎn)的傳輸距離，滿足用戶和業(yè)務(wù)的高帶寬需求，具有良好的發(fā)展前景，受到業(yè)界廣泛關(guān)注。

一、VDSL2標(biāo)準(zhǔn)情況

　　VDSL2標(biāo)準(zhǔn)的最先討論始于2003年10月ITU-TSG15全會(huì)。2004年5月，新加坡會(huì)議VDSL2標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目正式啟動(dòng)，經(jīng)過短短一年時(shí)間，在2005年5月ITU-TSG15全會(huì)上通過了VDSL2（G.993.2）標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿，并于2006年2月ITU-T會(huì)議上獲得正式通過。

　　在第一代VDSL（G.993.1-2004）和ADSL2(G.992.3)基礎(chǔ)上形成的VDSL2標(biāo)準(zhǔn)將調(diào)制方式統(tǒng)一為DMT，其最高截止頻率從12MHz擴(kuò)展到30MHz，雙向最大速率可達(dá)200Mbit/s。G.993.2標(biāo)準(zhǔn)要求VDSL2在0.4mm線徑銅纜情況下，可在1829m距離范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)雙向可靠傳輸。

二、VDSL2突出特點(diǎn)和主要改進(jìn)

　　與VDSL1相比，VDSL2技術(shù)突出特點(diǎn)和主要改進(jìn)如下。

1.調(diào)制方式統(tǒng)一為DMT

　　VDSL2（G.993.2）將線路編碼方式強(qiáng)制統(tǒng)一為DMT，徹底擯棄了QAM調(diào)制技術(shù)，從調(diào)制技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了與ADSL、ADSL2+的統(tǒng)一，為VDSL2互聯(lián)互通和后向兼容奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.傳輸性能大大增強(qiáng)

　　由于頻譜范圍從12MHz擴(kuò)展到12～30MHz，支持Trellis和15比特星座編碼，可選支持?jǐn)U展US0帶寬到276kHz，支持時(shí)域均衡（TEQ）和回波抵消（EC）機(jī)制等措施，VDSL2傳送性能大大增強(qiáng)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

　　(1)VDSL2上行速率與ADSL/ADSL2+相比顯著提高，最大上行速率可達(dá)100Mbit/s。

　　(2)12MHz帶寬的雙向凈速率至少68Mbit/s以上，實(shí)際的上行/下行速率可達(dá)40Mbit/s～60Mbit/s。

　　(3)30MHz帶寬的雙向凈速率至少200Mbit/s。

　　(4)支持長距傳輸。VDSL2定義了高輸出功率的PSD，其最高輸出功率達(dá)20.5dBm（Profile8b）。與ADSL2+相同，與VDSL1相比，VDSL2的覆蓋范圍有所提升，長距離條件下可實(shí)現(xiàn)類似ADSL的傳輸性能。

　　(5)可以通過BandPlan的選擇，靈活適應(yīng)對(duì)稱、非對(duì)稱各種應(yīng)用需求。

　　總之，VDSL以短距離高帶寬的特性，將與具備長距離特性的ADSL2+、ADSL形成應(yīng)用上的互補(bǔ)。

3.支持基于IEEE802.3ah64/65B封裝的PTM傳送模式將成為應(yīng)用主流

　　G.993.2定義了多種封裝協(xié)議，包括STM、ATM和基于IEEE802.3ah64/65B（直接引用IEEE的EFM）封裝的PTM。STM在ADSL、ADSL2+和VDSL1中極少使用，因此在VDSL2中基本上不會(huì)采用。另外，隨著整個(gè)電信網(wǎng)絡(luò)的IP化，DSLAM設(shè)備正向IP內(nèi)核演進(jìn)，因此VDSL2將主要采用效率很高的64/65B的PTM封裝格式，以簡化協(xié)議棧、提高數(shù)據(jù)傳輸效率和性能，并大幅度降低終端成本。

　　考慮到兼容ATM封裝的ADSL、ADSL2+需求時(shí)，對(duì)于VDSL2DSLAM局端，連接ADSL、ADSL2+終端時(shí)，端口應(yīng)該能支持ATM封裝，否則使用EFM封裝格式。因此，VDSL2局端需支持ATM和EFM兩種封裝格式。

4.定義了8種Profile，可靈活滿足運(yùn)營商的多種應(yīng)用場(chǎng)景需求

　　線路衰減、遠(yuǎn)端串?dāng)_、噪聲、業(yè)余無線電干擾等因素都將制約VDSL2的大規(guī)模應(yīng)用，而且主要制約因素也因組網(wǎng)環(huán)境的不同而發(fā)生變化。因此，以前的單一機(jī)制很難滿足各種復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境需求。VDSL2通過定義一系列Profile來增強(qiáng)自身對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力，其中，功率譜密度控制是主要內(nèi)容。

　　VDSL2定義了８種Profile（8a,8b,8c,8d, 12a, 12b, 17a and 30a）以滿足多種應(yīng)用場(chǎng)景需求。模板名的數(shù)字代表最大截止頻率，字母通常代表不同的功率特性，如8a、8b、8c前的數(shù)字8代表最大截止頻率為8MHz；8a的最大下行發(fā)射功率17.5dBm；8b為20.5dBm，主要適用于長距離應(yīng)用；8c為11.5dBm，主要用于近距室外機(jī)柜應(yīng)用。12a、12b截止頻率為12MHz，17a截止頻率為17.6MHz，30a截止頻率為30MHz，這幾種Profile的發(fā)射功率均為14.5dBm。

5.抗噪能力更強(qiáng)

　　由于強(qiáng)制支持網(wǎng)格(trellis)編碼，支持高達(dá)16個(gè)symbol的脈沖噪聲保護(hù)（INP)，支持完善的功率譜密度控制等功能，VDSL2抗噪聲干擾能力更強(qiáng)。

　　VDSL2功率譜密度（PSD）控制，主要采用上行功率削減（UPBO）、遠(yuǎn)端模塊PSD控制（CabinetPSD）、頻譜開槽消除無線電干擾（Notchingtoeliminate RFI）及通過MIB控制PSD（MIB control PSD）等技術(shù)實(shí)現(xiàn)功率譜的管理。

6.綜合業(yè)務(wù)承載能力更強(qiáng)

　　在QoS方面，VDSL2更多地考慮了對(duì)視頻、語音等Triple-Play業(yè)務(wù)的支持，在標(biāo)準(zhǔn)中支持雙時(shí)延通道和交織深度的動(dòng)態(tài)調(diào)整（GCI）。

　　雙時(shí)延通道主要是考慮到不同業(yè)務(wù)對(duì)丟包、時(shí)延的敏感度不同提出的，（如，視頻業(yè)務(wù)要求帶寬高，對(duì)時(shí)延不是很敏感，但對(duì)丟包或誤碼很敏感，其他業(yè)務(wù)如語音對(duì)時(shí)延敏感而對(duì)丟包不敏感。）因此，VDSL2標(biāo)準(zhǔn)建議在多業(yè)務(wù)應(yīng)用環(huán)境中，如果不同業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延、丟包、INP的要求有顯著不同，使用雙時(shí)延通道以滿足多業(yè)務(wù)的不同需求。雙時(shí)延通道能夠根據(jù)業(yè)務(wù)需求提供區(qū)分的服務(wù)，減輕了INP對(duì)速率的影響，在一定INP情況下，可盡可能地利用線路容量。

　　另外，為了更好地支持視頻業(yè)務(wù)，VDSL2定義了動(dòng)態(tài)調(diào)整交織深度的機(jī)制，在VDSL2工作狀態(tài)（SHOWTIME），上層軟件可根據(jù)視頻誤碼情況調(diào)節(jié)交織深度，提高或降低脈沖噪聲保護(hù)長度，減少語音信道開關(guān)切換時(shí)對(duì)視頻業(yè)務(wù)的影響。

7.結(jié)合了ADSL2和第一代VDSL的特點(diǎn)并進(jìn)行擴(kuò)展，功能特性豐富

　　VDSL2充分吸收了ADSL2和第一代VDSL優(yōu)點(diǎn)。主要體現(xiàn)在：改善了管理功能，采用類似于ADSL2的CO-MIB；增加了線路自適應(yīng)能力，支持基于ADSL2的比特交換（BS）、無縫速率適配（SRA）等在線重配置（OLR）機(jī)制；增強(qiáng)了線路診斷功能，支持基于ADSL2的線路診斷模式、測(cè)試參數(shù)和功率管理。

8.可兼容現(xiàn)有主要DSL技術(shù)

　　DMT調(diào)制的VDSL2支持與ADSL2+、ADSL、第一代DMT調(diào)制VDSL的自適應(yīng)。VDSL2作為DSL技術(shù)的全集，應(yīng)用上具有很強(qiáng)的靈活性：適合新部署的VDSL2終端；兼容現(xiàn)網(wǎng)部署的ADSL2+、ADSL、VDSL1（DMT）終端；既適應(yīng)短距離范圍內(nèi)高帶寬需求，又可提供長距離接入。

三、VDSL2與VDSL1、ADSL2+技術(shù)比較

VDSL2與VDSL1、ADSL2+技術(shù)的比較如表1所示。



四、VDSL2技術(shù)和設(shè)備最新進(jìn)展

　　VDSL2技術(shù)由于其高帶寬、后向兼容ADSL2+、ADSL等特性，受到眾多國內(nèi)外運(yùn)營商的廣泛關(guān)注。在芯片、設(shè)備和運(yùn)營商的共同努力和推動(dòng)下，基于G.993.2標(biāo)準(zhǔn)的VDSL2技術(shù)經(jīng)過近一年發(fā)展已取得較大進(jìn)展，目前部分設(shè)備商已經(jīng)推出了測(cè)試版本的VDSL2DSLAM設(shè)備。測(cè)試設(shè)備主要支持8a、8b、8c、8d、12a幾種profile，其中，高下行發(fā)射功率的8a、8bprofile由于實(shí)現(xiàn)成本高和串?dāng)_大，目前相關(guān)產(chǎn)品還不完全成熟。支持短距離高上下行速率的17a、30aprofile由于標(biāo)準(zhǔn)對(duì)頻率定義不完全，相關(guān)芯片目前不成熟。

　　國內(nèi)部分運(yùn)營商于2006年組織了VDSL2技術(shù)的評(píng)估測(cè)試工作。從測(cè)試情況來看，目前VDSL2技術(shù)不成熟，設(shè)備仍處于研發(fā)和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試階段，無法達(dá)到電信商用要求；被測(cè)廠家VDSL2設(shè)備的研發(fā)進(jìn)度和整體性能存在較大差異，多數(shù)VDSL2設(shè)備存在以下主要問題。

1.設(shè)備傳輸性能不理想或不穩(wěn)定，未能達(dá)到運(yùn)營商所期待的效果

　　從測(cè)試總體情況來看，VDSL2在800m～1km距離范圍內(nèi)傳輸性能良好，在800m范圍內(nèi)，下行可達(dá)30Mbit/s以上、上行可達(dá)6Mbit/s以上；在1km范圍內(nèi)，下行在25Mbit/s以上、上行在2Mbit/s以上。但對(duì)于傳統(tǒng)固網(wǎng)運(yùn)營商，將電話銅纜距離控制在1km距離范圍內(nèi)的難度相當(dāng)大，所以VDSL2目前僅在1km距離范圍內(nèi)提供好的傳輸性能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了運(yùn)營商的需求。

　　多數(shù)廠家設(shè)備在1.5km距離范圍不能激活。少數(shù)傳輸性能好點(diǎn)的廠家，接入距離到1.5km時(shí)，傳輸性能與ADSL2+接近，下行在20Mbit/s左右、上行只有幾百kbit/s；部分廠家設(shè)備在設(shè)置INP參數(shù)的情況下，設(shè)備傳輸性能急劇下降。

　　997頻譜方案由于比998頻譜方案對(duì)上行頻譜的優(yōu)化，實(shí)際測(cè)試時(shí)，傳輸距離在1～1.5km范圍內(nèi)，上行傳輸性能可提升1～2Mbit/s左右，不過是以犧牲下行速率為代價(jià)的。因此，實(shí)際使用時(shí)應(yīng)結(jié)合業(yè)務(wù)特點(diǎn)靈活選用；傳輸距離超過800m以后，12a、8a、8b三種profile的傳輸性能基本接近。

2.多數(shù)廠商設(shè)備不能后向兼容ADSL2+、ADSL終端

　　測(cè)試中只有少數(shù)廠商設(shè)備能自適應(yīng)兼容ADSL2+ANNEXA、M和L模式。多數(shù)廠商設(shè)備不支持對(duì)ADSL2+、ADSL的兼容，少數(shù)廠商設(shè)備可兼容ANNEXA，但需要在局端進(jìn)行手動(dòng)配置。

　　值得指出的是，對(duì)ADSL2+、ADSL的后向兼容特性，在VDSL2技術(shù)開始引入階段是極為有用的。從以往DSL技術(shù)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)來看，一般DSL局端都會(huì)比DSL終端早成熟半年以上，為了滿足未來業(yè)務(wù)的高帶寬需求，運(yùn)營商往往可能先引進(jìn)VDSL2局端設(shè)備，利用其與ADSL2+/ADSL終端的兼容特性，與ADSL2+/ADSL終端配合使用，待VDSL2終端成熟、規(guī)模商用后，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)平滑升級(jí)，從而降低整個(gè)網(wǎng)絡(luò)投資、維系網(wǎng)絡(luò)持續(xù)發(fā)展能力。

3.不同廠商芯片的局端和終端設(shè)備不能互通

　　測(cè)試結(jié)果表明，目前不同芯片的VDSL2局端與終端之間不能實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)上的互通。雖然基于Broadcom芯片的VDSL2局端與基于Infineon芯片的VDSL2終端能夠激活進(jìn)入工作（Showtime）狀態(tài)，但一段時(shí)間后由于信元定界丟失，終端離開Showtime狀態(tài)，業(yè)務(wù)層面無法實(shí)現(xiàn)互通。

　　VDSL2的互通能力是其規(guī)模商用的關(guān)鍵，只有不同廠商局端和終端實(shí)現(xiàn)良好的互通，運(yùn)營商才可能對(duì)其大規(guī)模采購，旨在保證設(shè)備選購的靈活性。

4.VDSL2維護(hù)管理功能尚不成熟

　　測(cè)試階段只有少數(shù)廠商能提供VDSL2網(wǎng)管功能，所有廠商設(shè)備均不能支持對(duì)VDSL2終端的遠(yuǎn)程管理功能。對(duì)設(shè)備和終端的可管可控也是其規(guī)模商用的重要前提。

五、VDSL2技術(shù)應(yīng)用分析

1.VDSL2商用進(jìn)程

　　根據(jù)VDSL2現(xiàn)階段測(cè)試情況，從ADSL、ADSL2+的商用進(jìn)程推算，預(yù)計(jì)2007年下半年或2008年初，VDSL2技術(shù)將會(huì)達(dá)到規(guī)模商用要求。

　　VDSL2發(fā)展成熟后，將與ADSL2+一起成為未來幾年內(nèi)的主流寬帶接入技術(shù)，VDSL2和ADSL2+將面對(duì)不同的細(xì)分客戶群（價(jià)格，成本，帶寬需求，帶寬特點(diǎn)）。VDSL2接入將是替代現(xiàn)有的商業(yè)用戶LAN接入的首選，以節(jié)約光纖，擴(kuò)大覆蓋范圍。

2.VDSL2后向兼容特性應(yīng)用分析

　　VDSL2可后向兼容ADSL、ADSL2+終端，前面已經(jīng)分析到該特性在VDSL2技術(shù)引入初期是極為有用的。此時(shí)，為了兼容ADSL、ADSL2+，VDSL2局端需要同時(shí)支持ATM、PTM（EFM）兩種模式。

　　雖然VDSL2具有后向兼容性和長距類似ADSL的傳輸性能，但由于VDSL2需處理比ADSL2+、ADSL高得多的頻譜，長距傳輸時(shí)功耗和成本都會(huì)高出ADSL2+、ADSL很多，采用VDSL2單一設(shè)備替代ADSL2+、ADSL提供全范圍DSL接入并不是最佳方案。隨著VDSL2局端和終端發(fā)展成熟，互聯(lián)互通問題得到充分解決，VDSL2仍將主要用于1.5km短距范圍內(nèi)提供雙向高速接入，ADSL2+與VDSL2互補(bǔ)，以較低成本解決更遠(yuǎn)范圍用戶接入問題。

3.傳輸模式的選擇

　　前面已分析過，VDSL2局端在開始應(yīng)用的一段時(shí)間，將需要支持ATM、PTM（EFM）兩種傳輸模式，以兼容ADSL、ADSL2+。但由于電信網(wǎng)絡(luò)IP化的趨勢(shì)，DSLAM設(shè)備向IP內(nèi)核的演進(jìn)，隨著VDSL2的規(guī)模應(yīng)用，VDSL2將主要采用EFM的PTM封裝模式直接承載Ethernet業(yè)務(wù)，其ATM封裝不會(huì)被廣泛使用。

4.Profile的發(fā)展

　　雖然VDSL2定義了8種Profile,，但由于線路的衰減特性以及橋接頭等室內(nèi)布線的影響，17.6MHz、30MHz高頻帶只有在很短的距離范圍內(nèi)（從實(shí)驗(yàn)?zāi)�擬測(cè)試來看，在300m距離范圍內(nèi)可獲得高達(dá)50Mbit/s的雙向?qū)ΨQ速率）才能提供高的雙向?qū)ΨQ速率，實(shí)際使用受到很大限制。綜合考慮網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況、業(yè)務(wù)需求和成本等因素，真正能在大多數(shù)情況下實(shí)用的仍是12MHz甚至是8.8MHz以下頻段的Profile，其中，支持長距傳輸?shù)?a、8bprofile由于實(shí)現(xiàn)成本高和串?dāng)_大，加上VDSL2用于長距傳輸并不經(jīng)濟(jì)等原因，這兩種Profile也不會(huì)大規(guī)模采用。

5.VDSL2與EPON、GPON的關(guān)系

　　FTTH是寬帶接入的最終發(fā)展方向。但由于技術(shù)成熟度、成本、業(yè)務(wù)需求等原因，F(xiàn)TTH的大規(guī)模實(shí)現(xiàn)還需要經(jīng)歷較長的時(shí)間。以銅纜為傳輸媒質(zhì)的VDSL2由于其高帶寬特性，將與EPON、GPON互為補(bǔ)充。在未來相當(dāng)長一段時(shí)間滿足用戶和業(yè)務(wù)的高帶寬需求；短期內(nèi)，相比較EPON、GPON接入，VDSL2的成本優(yōu)勢(shì)明顯，將是商業(yè)和高端用戶接入首選“EPON/GPON＋VDSL2將是VDSL2的主要應(yīng)用模式；VDSL2的發(fā)展將帶動(dòng)光纖盡量接近用戶，提供面向FTTH的平滑升級(jí)。

六、結(jié)語

　　隨著用戶和業(yè)務(wù)帶寬需求的不斷提高，VDSL2以其高帶寬、后向兼容和應(yīng)用靈活等特性，決定了其是DSL技術(shù)的重要發(fā)展方向，受到業(yè)界的廣泛關(guān)注，在各方共同努力下，VDSL2技術(shù)已取得較大進(jìn)展，但它目前還不具有規(guī)模商用能力。隨著VDSL2技術(shù)逐步發(fā)展成熟，它將與ADSL2+一起成為未來幾年內(nèi)的主流寬帶接入技術(shù)，并與PON技術(shù)互補(bǔ)，提供高的網(wǎng)絡(luò)帶寬，最終實(shí)現(xiàn)向FTTH的平滑演進(jìn)。


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