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敖立 高級(jí)工程師，現(xiàn)任信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信技術(shù)體制與標(biāo)準(zhǔn)研究所副總工程師，長期從事接入網(wǎng)技術(shù)體制與標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)發(fā)展策略的研究工作。
一． VDSL技術(shù)特點(diǎn)
VDSL（Very-high-speed Digital Subscriber Line，甚高速數(shù)字用戶線）是xDSL技術(shù)中的一種，是目前傳輸帶寬最高的一種xDSL接入技術(shù)，也是繼ADSL之后的另一個(gè)熱點(diǎn)技術(shù)。VDSL技術(shù)有以下一些技術(shù)特點(diǎn)：
1． 傳輸速率高，VDSL在1000m0.4mm的電話線上下行和上行方向可提供對(duì)稱超過10Mb/s的傳輸帶寬，在600米0.4mm的電話線上可提供下行超過20Mb/s，上行超過15Mb/s的傳輸帶寬，可以說，VDSL提供的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了ADSL能提供的下行最高8Mb/s，上行最高1Mb/s的帶寬，并克服了ADSL在上行方向提供的帶寬不足的缺陷。
2． 傳輸距離受限，在所有的DSL技術(shù)中，帶寬和傳輸距離呈反比關(guān)系是普遍規(guī)律，VDSL也同樣適用，VDSL由于是利用了高至12MHz的信道頻帶（遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了ADSL的1MHz的信道頻帶）來換取高的傳輸速率，但是由于高頻信號(hào)在市話線上的大幅衰減，因此其傳輸距離是有限的，目前VDSL線路收發(fā)器一般能支持最遠(yuǎn)不超過1.5km的信號(hào)傳輸。
3． 經(jīng)濟(jì)性好，VDSL由于傳輸距離的縮短，碼間干擾大大減少，線路信號(hào)處理的技術(shù)復(fù)雜度也大大降低，在目前市場還沒有大規(guī)模應(yīng)用的情況下，VDSL線路收發(fā)器的成本已與ADSL基本持平并有望進(jìn)一步下降，因而此時(shí)將寬帶光纖接入技術(shù)（如APON）與VDSL技術(shù)相結(jié)合可以提供光纖（纜）敷設(shè)成本、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備成本和提供網(wǎng)絡(luò)帶寬能力的較佳平衡，是一種比較理想的寬帶混合接入方案，如圖 1所示。
圖 1 FTTx+VDSL應(yīng)用
當(dāng)然，目前比較現(xiàn)實(shí)的解決方案是將光纖直接鋪進(jìn)小區(qū)實(shí)現(xiàn)FTTC，然后通過類似ADSL的VDSL DSLAM以及VDSL MODEM向用戶提供VDSL寬帶接入。
4． 技術(shù)相對(duì)成熟，VDSL的核心技術(shù)是線路收發(fā)芯片。從98年市場上出現(xiàn)第一代基于單載波調(diào)制SCM的商用VDSL芯片開始，經(jīng)過3~4年的發(fā)展，基于SCM的商用VDSL芯片已很成熟，芯片的穩(wěn)定性、功耗、端口密度及外圍配套器件和電路都具備了大規(guī)模應(yīng)用的條件，國內(nèi)國外VDSL小規(guī)模試商用及相應(yīng)的測(cè)試也表明現(xiàn)有的VDSL設(shè)備基本能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的線路狀況，滿足運(yùn)營商和用戶的需求。當(dāng)然，VDSL仍是一個(gè)發(fā)展中的技術(shù)，國際上一些地區(qū)性的標(biāo)準(zhǔn)化組織如ANSI和ETSI都已發(fā)布了各自的VDSL標(biāo)準(zhǔn)，但這些標(biāo)準(zhǔn)還處于發(fā)展過程中的不穩(wěn)定狀態(tài)，隨時(shí)都可能被更新，而被業(yè)界普遍關(guān)注的作為VDSL核心線路編碼技術(shù)之一的多載波調(diào)制MCM-DMT技術(shù)還很不成熟，性能穩(wěn)定的DMT VDSL商用芯片鳳毛麟角，預(yù)計(jì)成熟的DMT商用芯片和系統(tǒng)還需要6~12個(gè)月才能在市場上出現(xiàn)。
5． 能較好地支持各種應(yīng)用，VDSL是一個(gè)基于傳輸媒介的物理層技術(shù)，但VDSL從標(biāo)準(zhǔn)化工作一開始，就在協(xié)議棧、幀映射等方面進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定，從而為對(duì)于基于STM、ATM和PTM（Packet Transfei Mode，即Ethernet和IP應(yīng)用）各種數(shù)據(jù)流的VDSL應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，避免了ADSL因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)化方面的相對(duì)滯后而導(dǎo)致的目前主要支持Ethernet和IP應(yīng)用但卻需要和ATM綁定的尷尬局面。
6． 具有較好的頻譜兼容性。頻譜兼容性是DSL技術(shù)中一個(gè)非常重要的問題，因?yàn)殡娎|中不同線路之間的信號(hào)串?dāng)_是不可避免的，通過頻譜的安排，VDSL所占用的頻帶可以在900kHz之上，其產(chǎn)生的串音不在HDSL/SHDSL /ADSL信號(hào)的頻帶之內(nèi)，這樣，VDSL不僅可以在同一根用戶線上與POTS/ISDN共存互不影響，而且也不會(huì)對(duì)同一電纜中其它線對(duì)上的HDSL/SHDSL/ADSL業(yè)務(wù)產(chǎn)生影響，這也是其他DSL技術(shù)無法比擬的。
二、VDSL技術(shù)概況
1) 線路調(diào)制編碼技術(shù)
目前VDSL的線路調(diào)制編碼制式主要分為單載波調(diào)制SCM和多載波調(diào)制MCM兩種技術(shù)，由于每種技術(shù)的背后都關(guān)系到芯片和系統(tǒng)制造商的切身利益，因此業(yè)界關(guān)于VDSL線路碼型和調(diào)制方案最終將選擇與ADSL相同的多載波調(diào)制技術(shù)MCM-DMT還是單載波調(diào)制技術(shù)SCM-QAM的討論一直處于懸而未決的激烈爭論之中。
從技術(shù)上分析，QAM調(diào)制方式采用SCM調(diào)制，把整個(gè)雙絞線信道當(dāng)作一個(gè)單一（統(tǒng)一）的信道來處理，利用均衡技術(shù)來抵抗信道的畸變。DMT調(diào)制方式采用MCM（多載波）調(diào)制，把整個(gè)信道細(xì)分為多個(gè)離散的子信道（tone），根據(jù)每個(gè)子信道的實(shí)際SNR條件進(jìn)行bit分配和傳送。由于對(duì)信道進(jìn)行了細(xì)分，DMT調(diào)制更加靈活，對(duì)信道的適應(yīng)性和利用效率比較高；DMT主要是通過關(guān)掉或減少信道特性不好的子信道傳輸?shù)腷it數(shù)來實(shí)現(xiàn)的；DMT在理論上能夠比QAM更有效地利用信道容量，一般認(rèn)為，信道特性越差，DMT的表現(xiàn)相對(duì)越好；從技術(shù)角度考慮，DMT是更新穎和更先進(jìn)的，但是從商業(yè)角度考慮，QAM的低成本，低功耗更具優(yōu)勢(shì)。
SCM-QAM和MCM-DMT的比較如表 1所示：
表 1 SCM-QAM和MCM-DMT的技術(shù)比較
3）VDSL的芯片情況
VDSL的關(guān)鍵技術(shù)是線路收發(fā)芯片。
從1998年市場上出現(xiàn)第一代基于單載波調(diào)制SCM-QAM的商用VDSL芯片開始，經(jīng)過3~4年的發(fā)展，基于SCM的商用VDSL芯片已基本成熟，芯片的穩(wěn)定性、功耗、端口密度及外圍配套器件和電路都具備了大規(guī)模應(yīng)用的條件。國內(nèi)外VDSL小規(guī)模商用及相應(yīng)的測(cè)試也表明現(xiàn)有的單載波VDSL技術(shù)及設(shè)備基本能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的線路狀況，可以滿足運(yùn)營商和用戶的需求。SCM-QAM技術(shù)現(xiàn)在已推出第二代高密度芯片，其傳輸性能和工作的穩(wěn)定性都令人滿意。目前在市場上提供商用SCM-QAM VDSL芯片的廠家有Infenion和Metalink，而Infenion占據(jù)了主要市場份額。
MCM-DMT在理論上具有SCM-QAM無法比擬的優(yōu)勢(shì)，盡管DMT在ADSL技術(shù)上應(yīng)用非常成功，但目前MCM-DMT VDSL技術(shù)和芯片還很不成熟，市場上還沒有真正商用的MCM-DMT VDSL芯片，能提供Demo芯片的廠家也只有Ikanos、Glopespan等廠家，這些Demo芯片要么不符合中國標(biāo)準(zhǔn)，要么實(shí)際的性能和穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果非常不理想，還遠(yuǎn)未達(dá)到商用要求，在技術(shù)上還有一系列問題需要解決，同時(shí)由于VDSL相對(duì)ADSL來說市場范圍較窄（集中于亞洲市場），各大傳統(tǒng)ADSL DMT芯片廠家（如ST、Glopespan、TI、Conexant等）是否愿意在如今整個(gè)IT行業(yè)不十分景氣的情況下投入精力開發(fā)出集成度高、價(jià)格適中的MCM-DMT VDSL套片也還是一個(gè)未知數(shù)。
4）VDSL的應(yīng)用情況
在全球，VDSL目前主要集中于亞太市場，韓國已安裝約100萬線，其他地區(qū)的安裝量不是太大，每個(gè)國家有幾千~幾萬線的規(guī)模。
在我國，目前VDSL已經(jīng)有了一定規(guī)模的應(yīng)用，安裝的數(shù)量超過了20萬線。提供VDSL接入服務(wù)的運(yùn)營商不僅包括中國電信、中國網(wǎng)通這些固網(wǎng)主導(dǎo)運(yùn)營商，還包括中國聯(lián)通這些固網(wǎng)非主導(dǎo)運(yùn)營商。
由于DMT技術(shù)還不成熟，所以目前在網(wǎng)上使用的VDSL決大多數(shù)都是基于QAM線路編碼的，DMT VDSL只有非常少的實(shí)驗(yàn)，主要集中在美國。
5）VDSL的標(biāo)準(zhǔn)化情況
VDSL是一個(gè)發(fā)展中的技術(shù)，目前全球的標(biāo)準(zhǔn)化工作仍在進(jìn)行之中。國際上的一些地區(qū)性標(biāo)準(zhǔn)化組織（如ANSI、ETSI）都發(fā)布了各自的VDSL試用標(biāo)準(zhǔn)，其中ETSI的標(biāo)準(zhǔn)中包括了兩種調(diào)制編碼制式，而ANSI僅采納了DMT技術(shù)。
ITU-T SG15 Q4一直在致力于VDSL的標(biāo)準(zhǔn)化工作，并在2001年通過了其第一個(gè)基礎(chǔ)性的VDSL建議G.993.1。由于ITU-T希望在其建議中只采用一種編碼制式，而該想法所引起的爭議太大，因此在2001年的G.993.1建議中沒有規(guī)定編碼制式。在2003年1月的SG15全會(huì)上，Q4提出希望在遵循一種編碼制式的原則下于2003年10月的全會(huì)上通過VDSL線路編碼的建議，并希望在這之前的Q4 8月中間會(huì)議上能達(dá)成一致。
目前ITU-T SG15 Q4關(guān)于VDSL線路制式主要有四種觀點(diǎn)，第一種觀點(diǎn)是把DMT作為ITU唯一的VDSL調(diào)制編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，第二種觀點(diǎn)是把QAM和DMT這兩種VDSL線路制式均作為ITU標(biāo)準(zhǔn)并處于同等定位，第三種觀點(diǎn)是把DMT作為優(yōu)選標(biāo)準(zhǔn)，而QAM作為備選標(biāo)準(zhǔn)，第四種觀點(diǎn)是把QAM作為ITU唯一的VDSL調(diào)制編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。ITU-T最終采用哪種觀點(diǎn)目前還很難預(yù)料。
二． VDSL技術(shù)中的幾個(gè)熱點(diǎn)問題
VDSL是一個(gè)發(fā)展中的技術(shù)，全球的標(biāo)準(zhǔn)化工作一直在進(jìn)行當(dāng)中，國際上一些地區(qū)性的標(biāo)準(zhǔn)化組織如ANSI和ETSI都已發(fā)布了各自的VDSL試用標(biāo)準(zhǔn)，而ITU-T SG15也已著手制定VDSL標(biāo)準(zhǔn)，并推出了G.993.1的第一個(gè)關(guān)于VDSL的Founder標(biāo)準(zhǔn)草案，但該草案還有很多未定項(xiàng)，要走的路還很長，完成日期很難確定，其遇到的障礙，也是我國在VDSL標(biāo)準(zhǔn)制定過程中困擾我們的幾個(gè)主要問題包括下面幾個(gè)方面：
1． 頻譜劃分
頻譜劃分是決定VDSL系統(tǒng)傳送能力的根本因素問題是VDSL標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)核心問題，這關(guān)系到VDSL上下行信號(hào)工作在什么頻段進(jìn)而影響VDSL線路收發(fā)器和外圍電路（如模擬前端）的設(shè)計(jì)和選擇，頻譜劃分的原則基于以下兩個(gè)方面的考慮：
1） 運(yùn)營商利用VDSL向用戶提供何種服務(wù)以及網(wǎng)絡(luò)中的線路條件，因?yàn)橐坏╊l譜劃分確定，VDSL能夠提供的上下行的傳輸速率以及傳輸距離也就相應(yīng)的確定了，所以，頻譜劃分方案在各個(gè)國家是可以不同的，可以是一個(gè)區(qū)域性的方案；
2） 現(xiàn)有VDSL核心芯片能否支持該種頻譜劃分。VDSL核心芯片被國外芯片提供商所壟斷，如果中國的頻譜劃分方案和國外的不一樣，芯片制造商能否積極支持并提供符合中國標(biāo)準(zhǔn)的VDSL芯片給系統(tǒng)制造商是必須要考慮的現(xiàn)實(shí)。
ITU-T G.993.1規(guī)定了VDSL的頻段劃分框架如圖 2所示，起始頻率為25kHz，終止頻率為12MHz，下行兩個(gè)（DS1、DS2）和上行兩個(gè)（US1、US2）共4個(gè)頻段，另外fg0~fg1頻段為額外的可選頻段目前國際上有兩種頻譜劃分方案，一種是北美地區(qū)提出的所謂Plan998（對(duì)應(yīng)于ITU-T G.993.1的Bandplan A），該方案被北美、和日本作為本地區(qū)唯一的頻譜劃分方案，而歐洲將其作為本地區(qū)的一個(gè)補(bǔ)充方案，同時(shí)歐洲又提出了作為本地區(qū)的一個(gè)主選方案，即所謂的Plan997（對(duì)應(yīng)于ITU-T G.993.1的Bandplan B）。
圖 2 VDSL頻帶劃分方案
從上圖可以看出，Plan998分配給下行方向的頻帶要多于Plan997而分配給上行方向的頻帶要少于Plan997這主要是因?yàn)楸泵赖貐^(qū)的業(yè)務(wù)需求傾向于不對(duì)稱業(yè)務(wù)而歐洲地區(qū)的義務(wù)需求傾向于對(duì)稱業(yè)務(wù)。
我國的標(biāo)準(zhǔn)在進(jìn)行頻率劃分時(shí)，考慮到VDSL在網(wǎng)上的實(shí)際應(yīng)用中主要面向Ethernet/IP業(yè)務(wù)的接入，主流的VDSL設(shè)備都基于Ethernet交換機(jī)的架構(gòu)設(shè)計(jì)，因此源于Ethernet端口雙向10Mb/s的對(duì)稱業(yè)務(wù)是VDSL應(yīng)支持的主要服務(wù)之一，考慮到我們國家很多小區(qū)覆蓋很大，用戶線可能很長，對(duì)稱10Mb/s的傳輸速率在用戶線上應(yīng)傳得盡可能遠(yuǎn)（在0.4mm線徑的線路最好超過1km），另外，也必須兼顧考慮現(xiàn)在和將來的業(yè)務(wù)與應(yīng)用的非對(duì)稱的特性，因此在Plan998的基礎(chǔ)之上，將DS2和US2的頻段位置對(duì)調(diào)，這樣既可保證短距離的下行高速率，又能擴(kuò)大對(duì)稱或接近對(duì)稱速率的覆蓋范圍（10Mb/s 0.4mm的線超過1000m）。我國VDSL頻率劃分方案如表 2所示：
表 2 我國VDSL頻率劃分方案
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方式1適用于VDSL和ADSL不在同一束電纜的應(yīng)用，如果在開通VDSL業(yè)務(wù)的線對(duì)上不考慮同時(shí)開ISDN，則可選用fg0~fg1頻段。為保證VDSL對(duì)ADSL的頻譜兼容性避免互相干擾，我國的標(biāo)準(zhǔn)中增加為起始頻率fg1為0.9MHz的頻率劃分方式（方式2），該方式適用于VDSL和ADSL在同一束電纜的應(yīng)用。另外，為考慮目前VDSL芯片的技術(shù)現(xiàn)狀，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定DS2為可選頻段，而US1和US2可以合并使用。 圖3至圖5為采用Plan998、Plan997以及中國標(biāo)準(zhǔn)的頻段劃分方式，在不同線路長度時(shí)的線路速率比較圖(線路速率單位為Mbps，線路長度單位是米)。
圖 3DS1頻段線路速率比較
圖 4 DS1+DS2頻段線路速率比較
圖 5 US1+US2頻段線路速率比較
從上面的數(shù)據(jù)可以看出，Plan998在上行傳送10Mb/s的傳輸距離較短（低于850m），而Plan997的下行速率由于分配的下行頻帶較少（DS1，低頻帶）而較低，因此Plan997和Plan998均不適合我國，我國的頻率劃分方案應(yīng)該講是綜合了Plan997和Plan998的優(yōu)點(diǎn)。
2.關(guān)于用戶線
用戶線的質(zhì)量優(yōu)劣是DSL技術(shù)能否正常工作的關(guān)鍵，DSL收發(fā)電路在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)用戶線是有一定質(zhì)量要求的，不能指望DSL能在任何質(zhì)量的用戶線上運(yùn)行。經(jīng)過十幾年的高速發(fā)展，我國固定通信網(wǎng)上已鋪設(shè)了超過2億條的用戶線，但由于各種各樣的原因，網(wǎng)上用戶線的質(zhì)量參差不齊，在安裝DSL設(shè)備時(shí)如何對(duì)用戶線進(jìn)行測(cè)試以判斷用戶線的質(zhì)量好壞是一個(gè)非常重要而且實(shí)際的問題，這一點(diǎn)對(duì)于ADSL和VDSL尤其突出。更有甚者，我國市話電纜用戶線的標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)用戶線在頻域內(nèi)僅規(guī)定到了1024kHz，而VDSL的工作頻帶高達(dá)12MHz，因此網(wǎng)上各種用戶線能否保證VDSL正常運(yùn)行還存在不定因素，尤其是用戶室內(nèi)的布線，由于線本身的質(zhì)量和安裝不規(guī)范等方面的原因，都可能大大地影響VDSL的傳輸性能。VDSL對(duì)用戶線到底有什么要求，通過那些參數(shù)能對(duì)用戶線的質(zhì)量進(jìn)行判定，這是我國VDSL標(biāo)準(zhǔn)中所缺乏的，也是需要在今后的工作中認(rèn)真研究的一個(gè)重要課題。
三． VDSL的應(yīng)用前景
VDSL在全球的商業(yè)應(yīng)用剛剛開始，由于VDSL的傳輸距離有限，在歐美地區(qū)，由于家庭用戶非常分散，用戶線很長，而亞洲地區(qū)的中國（包括香港和臺(tái)灣）、日本和韓國城市地區(qū)人口稠密，用戶密集，商業(yè)區(qū)和居民區(qū)的用戶線較短，因此VDSL的市場主要面向亞太地區(qū)，可以說，VDSL技術(shù)持續(xù)發(fā)展的源動(dòng)力取決于亞太地區(qū)運(yùn)營商對(duì)VDSL的態(tài)度以及VDSL服務(wù)能否被最終消費(fèi)者所接受。
從現(xiàn)有VDSL技術(shù)能力和成本方面考慮，在短距離的用戶線（低于1500m）上，幾乎可以肯定講，VDSL將取代ADSL，而且通過與Ethernet交換技術(shù)的結(jié)合（市場上出現(xiàn)的所謂長距離以太網(wǎng)交換機(jī)，就是利用VDSL來實(shí)現(xiàn)雙向10Mb/s長距離傳輸?shù)模�，VDSL也是實(shí)現(xiàn)小區(qū)LAN接入的一種非常好的解決方案，傳統(tǒng)LAN接入所遇到的線路鋪設(shè)和網(wǎng)絡(luò)造價(jià)過高的問題將迎刃而解，VDSL很有可能取代傳統(tǒng)意義上的LAN接入。
從VDSL現(xiàn)有的設(shè)備水平和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境考慮，最近幾年固網(wǎng)運(yùn)營商大力推動(dòng)FTTC、FTTB、FTTR等接入網(wǎng)光纖化的改造，很多城市地區(qū)用戶線的長度都大大縮短，客觀上為VDSL的應(yīng)用創(chuàng)造了條件，同時(shí)，VDSL設(shè)備（采用QAM調(diào)制）已較成熟，這在中國電信、中國網(wǎng)通的實(shí)驗(yàn)和小規(guī)模的試商業(yè)中已得到了較充分的驗(yàn)證，可以說，采用QAM調(diào)制的VDSL設(shè)備已具備商用能力。
總而言之，VDSL在我國具有巨大的市場發(fā)展空間和潛力，特別是在未來幾年內(nèi)將與ADSL互為補(bǔ)充（線路長時(shí)采用ADSL，線路短時(shí)采用VDSL），一起扮演我國固定通信網(wǎng)有線寬帶接入的主要角色。
----《中國移動(dòng)通信》
