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摘要 從原理、特點及應用方面介紹了甚高速數(shù)字用戶線（VDSL）技術，突出闡述了它相對于非對稱數(shù)字用戶線（ADSL）技術的優(yōu)越性，同時指出了VDSL技術需要解決的問題及未來巨大的發(fā)展?jié)摿Α?
關鍵詞 寬帶接入技術 VDSL ADSL
數(shù)字用戶線DSL是一種不斷發(fā)展的寬帶接入技術，該技術是采用先進的數(shù)字編碼和調(diào)制解調(diào)技術在常規(guī)的用戶銅質(zhì)電話線上傳送寬帶信號。目前已比較成熟，投入使用的數(shù)字用戶線方案有ADSL、HDSL和SDSL等。其中，應用最廣泛的當數(shù)ADSL技術。
ADSL（非對稱數(shù)字用戶線）能夠在現(xiàn)有的線路上根據(jù)當?shù)鼐�路狀況提供8M/s下行速率和1M/s的上行速率。這種下行速率遠大于上行速率的非對稱結構，特別適合瀏覽Internet、寬帶視頻點播等下行速率需求大于上行速率需求的應用。所以，它是現(xiàn)在寬帶上網(wǎng)的主要方式之一。
但ADSL技術也面臨不少問題，雖然突出的特點能滿足基本的寬帶需求，但卻無法適應基于視頻等高帶寬業(yè)務的需要。而另一種DSL技術卻能夠輕而易舉地使這一切成為可能，這就是VDSL技術。
1、VDSL概述及其工作原理
簡單地說，VDSL就是ADSL的快速版本。使用VDSL，短距離內(nèi)的最大下傳速率可達55Mbit/s，上傳速率可達2.3Mbit/s。上傳和下傳數(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將主要應用于實時視頻傳輸和高速數(shù)據(jù)訪問。
VDSL系統(tǒng)與ADSL一樣，可利用普通電話銅纜，在不影響窄帶話音業(yè)務（POTS、ISDN）的情況下，傳送高速數(shù)據(jù)業(yè)務。VDSL的系統(tǒng)結構也與ADSL很相似，如圖1所示。VDSL局端設備與用戶端設備之間通過普通電話銅纜（U1C與U1R參考點之間）進行點對點傳輸。其中，VTU-O、VTU-R分別是位于局端和用戶端的VDSL收發(fā)器。業(yè)務分離器（Splitter，包括HPF和LPF）將同一對電話銅纜上傳輸?shù)腣DSL與窄帶業(yè)務（或ADSL）相分離。
VDSL使用頻譜較寬，最高可達12MHz。該頻譜范圍可被分割為若干下行（DS）和上行（US）頻段，國際上常用的頻段劃分方式主要有Plan 997和Plan 998兩種，如圖2所示。Plan 998根據(jù)北美業(yè)務需求劃分，主要面向非對稱業(yè)務；Plan 997根據(jù)歐洲業(yè)務需求劃分，主要面向?qū)ΨQ業(yè)務。
VDSL的線路編碼（調(diào)制技術）有兩種：QAM（正交幅度調(diào)制）和DMT（離散多音頻）。QAM技術相對簡單，進展較快，芯片已比較成熟，相應的設備在國內(nèi)外進行了比較廣泛的試驗和試商用，設備成本也在不斷降低。DMT技術理論上性能更好，但實現(xiàn)較復雜，功耗較高，目前商用化設備很少。
VDSL用頻分復用（OFDM）分隔信道。以后VDSL將支持對稱數(shù)據(jù)速率，這可能需要轉(zhuǎn)向回饋抑制。通常下傳信道配置在上傳信道之上，但DAVIC的規(guī)范則反之以使VDSL可用于同軸電纜。
轉(zhuǎn)發(fā)錯誤控制是VDSL的另一特性，像ADSL一樣，它用一種Reed Solomon編碼和interleaving對線噪糾錯。
2、VDSL的特點
VDSL技術的特點與ADSL不同，后者的干線連接主要是ATM，而VDSL則對ATM和IP同時支持，這主要是源于以太網(wǎng)的成熟和向數(shù)據(jù)網(wǎng)絡核心的滲透，Ethernet over VDSL則是在接入網(wǎng)方面延伸了以太網(wǎng)的應用范圍，是完美的寬帶接入解決方案。從技術的角度看，VDSL具有以下特點：
1）VDSL的使用頻段是1.1～20MHz，正好在ADSL所用頻段之上。VDSL采用OFDM方式進行通信，即上行和下行使用不同的頻率范圍。通常頻譜分配如下（以QAM為例）：下行O.9～3.4MHz；上行4.0～7.75MHz。其他常用的低頻業(yè)務，如ISDN、普通電話和ADSL，完全可以和VDSL同時在一對線上傳送。一般情況下，這兩個頻帶的中心頻率和帶寬都可以調(diào)整，會對VDSL系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率產(chǎn)生影響。
2）使用QAM或DMT線路編碼技術。QAM屬于單載波調(diào)制方式，DMT屬于多載波編碼技術。目前用得較多的是DMT技術，這一技術和ADSL使用的線路編碼完全相同。運營商們在現(xiàn)有銅線環(huán)路上已經(jīng)部署了超過1000萬線基于DMT編碼方式的ADSL線路，DMT-VDSL可無縫地應用于現(xiàn)有DMT基礎設施。QAM芯片也有產(chǎn)品，最早的VDSL芯片就是采用QAM技術，因為QAM實現(xiàn)起來較簡單，如Broadcom和Infineon的芯片組，這也是業(yè)界使用最多的芯片組。目前，以色列的Metalink公司又剛剛推出了面向以太網(wǎng)的QAM-VDSL芯片組。
3）可使用的上行線復接技術。為復接多個用戶CPE設備，必須采用某種復用技術，并保證用戶的業(yè)務質(zhì)量。在用戶端提供復用的情況下（稱為主動方式），多個CPE設備接入類似于一個集線器的設備，由集線器負責復用/解復用。在被動端接方式下，光網(wǎng)絡單元（ONU）負責解決復用，方法可以是頻分或時分。頻分方式分配不同的頻段給各個CPE；在時分情況下，每個CPE則分配得到不同的時隙。兩者都存在一些問題：時分方式有浪費時隙的可能性，而頻分方式則有兩種可能性：ONU給每個CPE分配的帶寬有可能過低；每個CPE有可能發(fā)送過多的數(shù)據(jù)而降低整體性能。故在實際應用中，采用主動復用技術更為經(jīng)濟實用。
4）CPE全雙工傳輸技術。為保證上下行傳輸?shù)娜p工，VDSL采用時分或頻分技術，時分情況下，上行和下行數(shù)據(jù)不能同時進行，必須輪流進行，因此又稱為“乒乓”傳輸。
5）VDSL速率大小通常取決于傳輸線的長度，最大下行速率目前考慮為51Mbit/s～55Mbit/s，長度不超過300米，13Mbit/s以下的速率可傳輸距離為1.5公里以上。這樣的傳輸速率可擴大現(xiàn)有銅線傳輸容量達400倍以上。一般下行速率從13Mbit/s～55Mbit/s，傳輸距離不超過1.5公里。
3、VDSL的技術標準
VDSL目前有兩大互不兼容的技術標準：一種是DMT（離散多音頻調(diào)制），一種是CAP和QAM（無載波調(diào)幅/調(diào)相和正交調(diào)幅）。
DMT把信號分成247個獨立的信道，每個信道的帶寬是4K，可以同時獲得并聯(lián)的247個4K線路所帶來的帶寬。每個通道是被隨時監(jiān)控的，整個系統(tǒng)不斷地把信號切換到性能最好的信道之中。另外，那些從8K開始的被視作低位通道的通道將被用來做雙向通道，及時監(jiān)控和挑出在雙向通道中的信息，以確保可以和所有247個通道速率同步，這使DMT方式相對于其他承載技術更加復雜，但同時提供了對線路質(zhì)量不同的更佳的適應性。另一個VDSL技術CAP通過把電話線上的信號分為三個不同的頻帶。語音通話占O～4K帶寬的頻帶，上行通道占25-160K帶寬的頻帶，下行通道占240K～1.5M帶寬的頻帶。最大限度地減小了通道之間在一條電路上和不同線路上的干擾。QAM是一種調(diào)制技術可以高效地把三到四倍的信息在一條線路中傳送出去。
在QAM、CAP和DMT三種調(diào)制方式中，就技術性能和應用靈活性來說，DMT技術更具吸引力，但是它的靈活性和高性能是靠設備復雜性換取的。就成本而言，DMT技術目前還是比較昂貴的。
4、VDSL應用前景分析
國內(nèi)寬帶市場正在起飛的階段，主要的接入方式是ADSL和Ethernet（以太網(wǎng)）技術為主。雖然中國電信去年已決定將市場發(fā)展的重心轉(zhuǎn)移至ADSL，不過以太網(wǎng)接入用戶仍然占有很大的市場份額。
從技術發(fā)展的角度來看，Ethernet已是應用得相當成熟的網(wǎng)絡技術，更重要的是每個接口的成本大約只占ADSL的三分之一，十分符合我國的國情。但是由于在用戶和住宅中鋪設得最廣的仍然是電話線路，Ethernet線路仍不普及。而要重新建設以太網(wǎng)線路又需要時間，若能利用現(xiàn)有的電話線路傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)將大大節(jié)省運營商的時間和經(jīng)費。因此，基于電話線傳輸?shù)腅thernet Over VDSL就有了發(fā)展契機。Ethernet Over VDSL有下面的發(fā)展上的優(yōu)點：
1）延長Ethernet傳輸距離。Ethernet在發(fā)展上遇到的困難在于距離收到限制，一般只能傳50-100米。而當利用VDSL時，其距離將可達到300～1000米。因此這樣的技術方案可以大大地延長了Ethernet的傳輸距離。
2）降低成本。由于Ethernet不像電話線一樣普及，因此對運營商來說，發(fā)展Ethernet的最大的問題就是需要從零做起，重新布線。Ethernet Over VDSL因為架構在電話線上，而家中的電話線幾乎都是現(xiàn)成的，因此可以省下大筆的經(jīng)費，具備成本發(fā)展效益。國內(nèi)市場目前采用以太網(wǎng)接入的方式開通率仍很低，使得服務提供商投資及運營風險提高，采用Ethernet Over VDSL所帶來的成本效益對運營商來說將是不錯的解決方案。
目前，國內(nèi)整體網(wǎng)絡環(huán)境對于Ethernet Over VDSL也提供了發(fā)展的條件。首先，原來VDSL因價格昂貴，許多廠商多半青睞ADSL。不過現(xiàn)在VDSL的價格已經(jīng)降到約幾百人民幣以下，和ADSL價格相當，因此很多集成商也開始考慮采用VDSL的解決方案。其次，作為光網(wǎng)絡構架的后端必須要以考慮VDSL這樣的高速度。整體看來國內(nèi)目前正在架構的光網(wǎng)絡環(huán)境足以讓Ethernet Over VDSL能夠穩(wěn)步發(fā)展。未來Ethernet Over VDSL需求將大幅提高，必將有一個非常美好的前景。
5、VDSL技術面臨的問題
雖然VDSL技術標準尚未最終制定，但其良好的可施用性、技術兼容性和具競爭力的價格已吸引設備廠商和運營商共同看好這片市場，標準反而不是主要問題。但從實際應用看，VDSL業(yè)務的提供還需要解決以下三個問題：
●VDSL工作的頻率受干擾的因素多，如串接電話、天線輻射等；此外，VDSL頻段接近業(yè)余無線電的頻率范圍，隱含著相互干擾的可能性，這些都是與信號強度或傳輸距離相關的問題。
●QoS保證，如果采用以太網(wǎng)而非ATM的核心網(wǎng)技術，如何保證用戶預期的帶寬?
●為解決傳輸距離的問題，需要架設ONU，并且費用需由用戶負擔，這個問題在ADSL方面則不存在。
6、結束語
從技術和市場兩方面來說，VDSL都有著巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＴ诩夹g方面，VDSL以其高帶寬和配置靈活性成為全方位寬帶接入技術的首選，且能夠與以太網(wǎng)技術相結合。VDSL代表了寬帶接入技術的“全IP”的發(fā)展方向；在市場方面，亞洲國家尤其是中國、日本和韓國正在大規(guī)模地開通DSL業(yè)務，VDSL作為最先進而廉價的DSL技術當然占有重要地位�？梢哉f，VDSL成為寬帶接入市場的生力軍只是個時間問題。隨著中國人的生活水平的不斷提高，它所帶來的多項普及的寬帶業(yè)務將會使人們的生活質(zhì)量得到質(zhì)的飛躍。
