VDSL：宽带接入的一次质变

hszhangtao

随着Internet用户的不断发展，越来越多的人开始使用宽带作为家庭网络接入的首选方案。中国有2亿多的固定电话用户，如何进一步挖掘出铜线双绞线用户环路的潜力是电信部门实施网络宽带化的主要内容，目前市场多采用以太网、Cable Modem和ADSL(非对称用户数字线)技术作为宽带接入方式。这两种技术都能提供比传统的Modem接入快几十倍的速度，但如果为用户提供数字电视或视频点播，这些技术所提供的带宽还远远不够。而VDSL(超高速率DSL)技术使这一切成为可能，它能够提供高达52M每秒的速度。就像大家很迫切地想要从Modem进入宽带接入一样，从最大提供10M的ADSL和Cable Modem到VDSL的转变也是质的转变。随着VDSL的逐步普及，将来通过VDSL享受到的服务也将越来越物有所值，也会越来越被中国的老百姓所接受。

　　VDSL技术的特点
　　VDSL与ADSL不同，后者的干线连接主要是ATM，而VDSL则对ATM和IP同时支撑，这主要是源于以太网的成熟和向数据网络核心的渗透，Ethernet over VDSL则是在接入网方面延伸了以太网的应用范围，是完美的宽带接入解决方案。从技术的角度看，VDSL具有以下特点：
　　1.VDSL使用的频段是1.1～20MHz，正好在ADSL所用频段之上。VDSL采用频分复用方式进行通信，即上行和下行使用不同的频率范围。通常频谱分配如下(以QAM为例)：下行0.9～3.4MHz；上行4.0～7.75MHz。其它常用的低频业务，如ISDN、普通电话和ADSL，完全可以和VDSL同时在一对线上传送。一般情况下，这两个频带的中心频率和带宽都可以调整，会对VDSL系统的数据速率产生影响。
　　2.使用QAM或DMT线路编码技术。QAM属于单载波调制方式，DMT属于多载波编码技术。目前用得较多的是DMT技术，这一技术和ADSL使用的线路编码完全相同。运营商们在现有铜线环路上已经部署了超过1000万线基于DMT编码方式的ADSL线路，DMT-VDSL可无缝地应用于现有DMT基础设施。QAM芯片也有产品，最早的VDSL芯片就是采用QAM技术，因为QAM实现起来较简单，如Broadcom和Infineon的芯片组，这也是业界使用最多的芯片组。目前，以色列的Metalink企业又刚刚推出了面向以太网的QAM-VDSL芯片组。
　　3.可使用的上行线复接技术。为复接多个用户CPE设备，必须采用某种复用技术，并保证用户的业务质量。在用户侧提供复用的情况下(称为主动方式)，多个CPE设备接入类似于一个集线器的设备，由集线器负责复用/解复用。在被动方式下，光网络单元(ONU)负责解决复用，方法可以是频分或时分。频分方式分配不同的频段给各个CPE；在时分情况下，每个CPE则分配得到不同的时隙。二者都存在一些问题：时分方式有浪费时隙的可能性，而频分方式则有两种可能性，一是ONU给每个CPE分配的带宽有可能过低，二是每个CPE有可能发送过多的数据而降低整体性能。
　　4.VDSL速率大小通常取决于传输线的长度，最大下行速率目前考虑为51Mbps～55 Mbps，长度不超过300米，13Mbps以下的速率可传输距离为1.5公里以上。这样的传输速率可扩大现有铜线传输容量达400倍以上。一般下行速率从13Mbps到55Mbps，传输距离不超过1.5公里。

　　VDSL技术的标准化
　　VDSL能更好地融合现有以太网技术，将成为电信运营商下一个推广的主流技术。从1995年ANSI的T1E1.4工作组开展VDSL研究以来，经过各种标准化组织(ANSI、ITU、ETSI、FSAN、ADSL论坛、VDSL联盟等)和工业团体不断完善需求和讨论技术方案，VDSL现在已接近最终标准。最近，VDSL还被IEEE802.3ah工作组选为以太网第一英里(EFM)的铜线承载技术。
　　为规范和推动VDSL技术在我国的应用和推广，传送网与接入网标准组于2002年初开始研究制订我国VDSL的行业标准。此标准的起草由中国电信集团企业牵头，国内六个设备制造商和研究机构参与。目前，此标准已经完成并于2002年底发布。此标准在参考相关国际标准的基础上，从VDSL技术的应用出发，对VDSL的频段划分方式、功率谱密度(PSD)、线路编码、传输性能、设备二层功能、网管要求等重要内容进行了规定。由于电话铜缆上的频谱是一种重要资源，频段划分方式决定了VDSL的传送能力(速率与距离的关系)，进而决定VDSL的业务能力，因此频段划分方式的确定成为VDSL标准制订过程中最为重要的内容。

　　有待解决的问题
　　人们对VDSL已做了相当多的研究，取得了一些成果，但是目前仍有许多问题尚未完全清楚，譬如对现有的双绞铜线电话网络的特性，一直未能有足够的了解，还有发射干扰问题，上行复用协议也有待进一步规范化。归纳起来，目前还有几个问题需要进一步研究：
　　第一个最大问题是不知道在给定的传输速率下，VDSL能可靠传输的最大距离。因为对于实际的线路特性，在VDSL所用的传输频带范围内，譬如线路桥接、室内支线如何安排等一些因素对普通电话、ISDN或ADSL没有任何影响，而对VDSL可能就是致命性。
　　第二个问题是VDSL使用了业余电台的频率范围，VDSL系统中的每一条电话线就是一个天线，辐射和吸取能量。因而为防止辐射干扰业余电台需要采用低的信号发射能量，为防止被业余电台干涉而又需要采用高的信号发射能量，如何折衷可能是确定传输距离的一个决定性的因素。
　　第三个问题是用户区的配置以及与电话网的接口问题。如果从费用角度考虑，PNT结构是一种非常经济的组网方式；但是如果从系统管理、可靠性、多用户接入等因素考虑，ANT结构是一种非常适合的配置形式，类似于ADSL和ISDN，在这种配置中，可以使用一个Hub，再使用点对点或共享媒体等布线方式连接每个CPE，在这种情形下，用户区的布线完全独立于前一级网络的布线。

　　前景展望
　　VDSL的目的是提供全方位的宽带接入，用于音频、视频和数据的快速传输。过去的DSL技术，包括ADSL和ISDN，可以说都不能完全符合这一全方位的要求。大多数真正意义上的宽带接入用户使用的是局域网技术，但以太网的铺设覆盖率有限，许多分散和较老的小区和单位并没有条件享受。而且，以太网接口和传统电话接口的分离比较笨拙，不符合方便用户的业务提供原则。VDSL则是现阶段承上启下的技术，一方面它统一了入网接口，最小化了用户和运营商的投资；另一方面，VDSL和现有接入技术，如POTS、ADSL、ISDN等都是兼容的，因为使用了双绞线传输上不同的频段，从而最大限度地保护了已有投资。
　　从技术和市场两方面来说，VDSL都有着巨大的发展潜力。在技术方面，VDSL以其高带宽和配置灵活性成为全方位宽带接入技术的首选，并且，能够与以太网技术相结合。VDSL代表了宽带接入技术的“全IP”的发展方向；在市场方面，亚洲国家尤其是中国、日本和韩国正在大规模地开通DSL业务，VDSL作为最先进而低价的DSL技术当然占有重要地位。虽然VDSL技术标准尚未最终制定，但其良好的可使用性、技术兼容性和具竞争力的价格已吸引设备厂商和运营商共同看好这片市场，标准反而不是主要问题。尽管VDSL的问题没有完全解决，设备商已是充满了热情。Cisco、Alcatel、巨龙和HUAWEI等国内外企业早已推出了各自的VDSL系统，并已经应用于各地运营单位的实验网中。