利用VDSL2技術建構未來也適用的電信網路

VDSL2是最新也是最先進的xDSL寬頻纜線通訊標準。VDSL2支援語音、視訊、數據、HDTV和互動遊戲等三重(triple- play)業務的廣泛部署，可以幫助使用者和廠商逐步、靈活和節省成本地升級現有的xDSL基礎架構。業界首個與該標準完全相容的被命名為VINAX的 VDSL2晶片組能夠在短距離範圍內提供高達100Mbps的對稱數據速率，也可以提供類似ADSL的長距離通訊性能，因此VINAX不僅能夠滿足目前高 速電信網路的要求，還提供了一種適用於將來的技術，可以幫助廠商為今後越來越多的用戶提供更豐富的業務。

圖1：VDSL2、VDSL1和ADSL2+下行速率/距離性能比較。

圖2：VDSL2頻率規劃模板─30a類(30MHz頻寬、8.625kHz音調間距)。

圖3：數據封包優先佔用的例子。

表1：八種VDSL2類別。

表2：VDSL1和VDSL2比較。

為何需要VDSL2

目前的xDSL接取技術仍然是局端(CO)和用戶之間的通訊瓶頸。局端和遠端DSLAM(數位用戶線接取多工器) 可以提供Gb乙太網路鏈接甚至更高速度的技術，用戶端只是54Mbps和100Mbps的有線和無線區域網路(LAN/WLAN)。但在這二者之間的鏈路 不管是用ADSL、ADSL2/2+還是VDSL都有速率限制。另外，在同一媒介上同時傳輸視訊/HDTV、數據和語音這樣的『三重』業務需要比目前 VDSL1或ADSL更成熟完善的服務品質(QoS)。最新的三重業務包括了至少3個電視訊道、若幹個VoIP連接和足夠快的網際網路存取，要求的數據速率至少要達到30~40Mbps，這一速度大約是目前ADSL2+解決方案在實際執行狀態下能夠達到的速率的二倍。

為了克服現有接取技術的不足，業界適時開發和標準化了VDSL2技術。VDSL2是消除最後一英哩瓶頸和全球大量部署先進的三重業務的理想xDSL技術。

最終用戶採用VDSL2實現寬頻服務的關鍵驅動力是：多通道視訊、HDTV教育和娛樂服務；使用VoIP可以降低電話費用；基礎網際網路數據接取速度的提高；當地有競爭力的定價，有些地區的VDSL服務費用與ADSL差不多，但頻寬增加很多(主要是韓國和日本)。

電信廠商可以從提供整合服務中獲益，這些服務能成功地與有線廠商提供的任何服務競爭。另外，隨著向ADSL2+/VDSL2混合網路的遷移(見下文)，可以透過單一網路提供全部xDSL服務類型，同時還能降低部署、營運和維護成本。

不管怎樣，重要的是VDSL2透過高性價比的混合光纖到家(FTTH)有效地解決了最後一英哩問題：透過鋪設光纜儘可能接近家庭、經現有的鋪設在地基中的管道連到DSLAM或DLC，在最後幾百公尺再用高速VDSL2連接起來。

VDSL2頻段規劃和類型

制訂VDSL2標準的工作在實現三重業務的意向提出不久後就開始了，該標準包括多頻道HDTV和VDSL2標準G.993.2，ITU-T 在2005年5月27日公佈。英飛凌的VINAX就是與VDSL2標準完全相容的解決方案，可以在1,200英呎(約350公尺)距離上提供全雙工 100Mbps、在4,000~5,000英呎(約1.2~1.5公里)距離上提供全雙工30Mbps的超高數據速率。由於具有增強的長距離通訊能力，採 用VINAX成立的系統可以在超過16,000英呎(4~5公里)距離提供與ADSL相近的位元速率，基本上已覆蓋了電信網路中90%的家庭用戶(一些國 家可以達到100%的覆蓋率)。

與前幾種DSL允許選擇離散多音調(DMT)或正交幅度調變(QAM)技術不同，VDSL2只能使用DMT線路編碼。DMT是一種分割 DSL訊號的方法，有用的頻率範圍被劃分成多個小的頻段或音區。最多可以分成4,096個音，音與音的間距為4kHz或8kHz。其中每個音都可以作為下 行或上行傳輸。不過VDSL2標準已經定義好了上行和下行頻段，並定義了8個針對各種應用領域的不同VDSL2類型。

表1列出了專門為包括局端、遠端DSLAM、數位迴路載波(DLC)和多住宅單元(MDU/MXU)交換機在內的不同領域市場應用修正過的所有標準化VDSL2類別。

只匹配這八個標準化VDSL2類別中的一個類的晶片解決方案也允許聲稱相容全部標準，不過很顯然會限制系統製造商和服務供應商的VDSL2 部署計畫。為了向系統供應商提供真正的附加值，幫助他們設計出能夠符合所有部署環境的單一通用VDSL2系統，VDSL2晶片解決方案必須支援所有的類 型。例如，歐洲和美國廠商要求20dBm或17.5dBm的發送功率(類別8a和8b)。而只能提供2,048個音、17MHz頻寬和14.5dBm發送 功率(類別8c和8d)的晶片解決方案就像許多準標準晶片組那樣不能滿足這些市場的要求。此外，確定確切的區域性要求仍然顯得為時過早，因為許多廠商還在 評估他們未來的網路和部署計畫。

簡而言之，只有能夠提供30MHz頻寬、20dBm發送功率以及4,095個音調的VDSL2晶片解決方案才能具備所要求的靈活性，也才能幫助系統製造商和服務供應商用單一硬體平台滿足所有地區市場需求。

VDSL1與VDSL2的比較

與VDSL1相較，新的VDSL2標準具有多個新的特性。下文所述的新增功能將提高數據傳輸的位元率和服務覆蓋範圍，同時為語音和視訊傳輸提供高級的QoS，因而促進所有寬頻業務向單一網路的匯聚。

1. 更高位元速率：VDSL1的頻譜是12MHz，非標準解決方案是17MHz，而VDSL2的頻譜高達30MHz， 因此能實現100Mbps的對稱數據速率傳輸，比早期的VDSL1解決方案最大70/30Mbps的速率要高出許多。除此之外，將二個獨立通道在用於同一 連接的晶片上整合(也被稱為通道整合)將提高迴路到達性能，支援更長迴路上實現VDSL2位元速率(哪個距離？)。與有效位元速率取決於在線用戶數量的共 享媒體式纜線數據機不同，VDSL2提供點對點的連接，能夠確保用戶所支付的數據速率。
2. 類似ADSL的長距離(LR)性能：與ADSL類似的長距離性能是VDSL2的一個關鍵優勢。具有LR-VDSL2功 能的系統能夠在4到5公里範圍支援1~4Mbps的(下行)數據傳輸，而且隨著迴路長度的縮短，位元率將提高到對稱的100Mbps。這意味著採用 VDSL2的系統與VDSL1系統有本質區別，它不侷限於短距離迴路應用，還能用於中等距離的應用。

   LR-VDSL2使用低至25kHz的頻率，並透過ADSL PSD(功率譜密度，定義了在使用頻譜上的發送功率分配)模板提供20dBm的發送功率。這種情況下的上行頻段最高分配到138kHz/276kHz，也 被稱為『上行頻段0』或『擴展上行頻帶0』)。VDSL2下行頻段DS0可以看作是擴展的ADSL頻段，最高可達3.75MHz，而ADSL和ADSL2 +只能分別達到1.1MHz和2.2MHz。圖2就是VDSL2頻段規劃的一個例子。

   LR-VDSL功能是由回波消除和時域量化保證的，這是經過ADSL驗證了的技術，可以避免發送路徑上的回波。VDSL1系統一般使用數 位再使用方法補償較長用戶迴路時的延遲效應。但這種技術受迴路距離的限制，在3,000英呎(約1公里)以上距離時就會失效，還會導致連接丟失。因此相容 VDSL2標準的系統必須實現回波消除和時域量化功能，才能滿足3,000-4,000英呎(1~1.2公里)以上中等和遠距離迴路應用性能要求。

3. 為對延遲感應的應用提供高級的QoS：對於連續的視訊和語音傳輸，QOS需要特別關注。因此VDSL2標準定義了內在的優先佔用機制，為對延遲感應的語音和視訊封包設置的優先級比電子郵件資訊、網頁內容等數據封包優先級要高。
4. 優先佔用是指高優先級的數據封包(如語音)一般要比低優先級的數據封包優先通過。優先佔用可以用圖3所示的例子加以說 明：具有不同優先級的數據封包(語音、數據、視訊、遊戲)必須經過VDSL2晶片傳輸，為了提供理想的品質(例如沒有回音和延遲的在線遊戲)，這些數據封 包必須滿足一定的延遲要求。在例A中，假定是100Mbps的連接，在紅色高優先級語音封包和黃色低優先級數據封包之間沒有延遲干擾。然而在例B中，假定 是1Mbps的低速鏈路，由於速度低，封包的傳送時間增加了，因此出現了延遲問題。2號封包的傳送時間不能滿足語音封包的時序要求，會在語音封包發送中產 生抖動，也即語音鏈路中會出現回音。對於採用先進先出(FIFO)技術的常規系統來說這種情況是相當常見的。

   然而採用優先佔用技術的系統在高優先級的語音封包發送沒有完成之前將停止發送低優先級的數據封包。透過這一功能可以有效地避免語音通話中出現煩人的回音問題。

5. 高品質的三重業務支援：雙延遲(二個獨立的延遲路徑)、雙重交織(更好的噪音保護和更高的安全性)和二個承載通道(用於傳輸用戶資訊)改善了對不同速率數據的高效和可靠處理，這是高品質的三重業務應用的關鍵。

   數據交織和裡德－所羅門編碼可以保護訊號免受突發噪音的干擾，即通常由電源線干擾引起的時長約500us的突發噪音干擾。然而這種突發噪音保護會導 致更長的反應時間或延遲。雖然視訊業務不受長延遲的影響，但語音受到的影響比較大。因此透過實現二個獨立的延遲通道，可以獨立地選擇交織和裡德－所羅門編 碼，以便為每個業務等級提供最佳的突發噪音保護和延遲性能。

6. 最佳的網路利用率：VDSL2採用了VDSL1中未曾用過的網格/維特比編碼技術以及類似ADSL的靈活訊框 結構，因此可以高效地利用線路速率，特別是在下行中等和長距離通訊時效果更為明顯。網格/維特比編碼可以增加2dB的編碼增益，因此在同樣的訊息噪音比條 件下，VDSL2可以比VDSL1提供更高的位元速率。
7. ADSL後向相容和互通作業性：由於具有上文所述包括訊框結構、交織和網格/維特比編碼在內的DMT特性和類似 ADSL的功能，包含了所有必要技術條件的VDSL2是解決ADSL後向相容問題的理想方案。完全相容VDSL2標準的晶片解決方案既可以滿足 VDSL2、也可以滿足ADSL/2/2+設備的要求。因此使用者只需使用一種技術就能平滑、逐步和高效地將現有網路升級到VDSL2，並允許他們用單個 網路覆蓋所有xDSL業務應用。同時用戶只要願意仍可以繼續使用ADSL MODEM，想接收先進的三重業務時只需簡單地升級他們的用戶端設備(CPE)就可以了。這實現了更低的設備和維護成本以及到VDSL2的無縫升級。

不過，技術功能性只是其中的一部份因素，另外一個重要且困難的因素是與已有ADSL架構的互通作業性。標準沒有提供這部份內容，需要靠專用晶片供應 商的ADSL專業技術和現場經驗決定。主要的ADSL供應商已在互通作業性方面投入多年的努力，只有對互通作業性的持續參與和研究，並設立與業界領先者間 的合作夥伴關係，才能確保最終用戶使用任何設備而不必擔心技術相容性問題。因此只有同時保證VDSL2技術的後向相容性以及與ADSL、ADSL2和 ADSL2+的互通作業性才能讓服務供應商放心的安裝作為最終的DSL技術的VDSL2，並透過較低的營運和維護成本充分發揮經濟方面的優勢。

VINAX：業界首個相容VDSL2的晶片組

ITU-T在2005年5月27日發佈了VDSL2標準G.993.2，而英飛凌則同步推出了完全相容該標準的VINAX晶片組。 VINAX可以在距離超過1,150英呎(350公尺)的銅線上利用高達30MHz的完整VDSL2頻譜提供100Mbps的對稱數據速率，這一性能是現 有VDSL解決方案(VDSL1或非標準晶片組)長距離性能的二倍。

VINAX具有20dBm發送功率和回波消除、時域量化和網格/維特比編碼等功能，可以提供長距離VDSL2性能，也即在16,000英 呎(4~5公里)距離上可以達到1~4Mbps的下行數據速率。該晶片能支援八種不同VDSL2類別，允許系統製造商利用單一硬體平台為全球市場提供產 品。

供稿：英飛凌科技

VDSL2標準簡介

PDF摘要：

DSL技術利用現有的銅線資源(電話線)對終端客戶提供高速低成本的網絡接入服務，過去的數年中在市場上取得了很大的成功。DSL技術家族中的VDSL技術將傳輸帶寬大幅度擴展，短距離提供超高速(百兆)服務，隨著視頻業務的普及，預計未來幾年會有很大的市場增長。本文簡要介紹了VDSL2標準(G.993.2)的新特性。

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