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VDSL2是最新也是最先進(jìn)的xDSL寬帶線纜通信標(biāo)準(zhǔn)。VDSL2支持語音、視頻、數(shù)據(jù)、HDTV和互動游戲等三重(triple-play)業(yè)務(wù)的廣泛部署,可以幫助使用者和運營商逐步、靈活和節(jié)省成本地升級現(xiàn)有的xDSL基礎(chǔ)架構(gòu)。業(yè)界首個與該標(biāo)準(zhǔn)完全兼容的被命名為VINAX的VDSL2芯片組能夠在短距離范圍內(nèi)提供高達(dá)100Mbps的對稱數(shù)據(jù)速率,也可以提供類似ADSL的長距離通信性能,因此VINAX不僅能夠滿足當(dāng)今高速電信網(wǎng)絡(luò)的要求,還提供了一種適用于將來的技術(shù),可以幫助運營商為今后越來越多的用戶提供更豐富的業(yè)務(wù)。

為什么需要VDSL2？

目前的xDSL接入技術(shù)仍然是中心局(CO)和用戶之間的通信瓶頸。中心局和遠(yuǎn)端DSLAM(數(shù)字用戶線接入復(fù)用器)可以提供吉比特以太網(wǎng)鏈接甚至更高速度的技術(shù),用戶側(cè)只是54Mbps和100Mbps的有線和無線局域網(wǎng)(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頻/HDTV、數(shù)據(jù)和語音這樣的“三重”業(yè)務(wù)需要比目前VDSL1或ADSL更成熟完善的服務(wù)質(zhì)量(QoS)。最新的三重業(yè)務(wù)包括了至少3個電視頻道、若干個VoIP連接和足夠快的互聯(lián)網(wǎng)訪問,要求的數(shù)據(jù)速率至少要達(dá)到30~40Mbps,這一速度大約是目前ADSL2+解決方案在實際運行狀態(tài)下能夠達(dá)到的速率的二倍。

為了克服現(xiàn)有接入技術(shù)的不足,業(yè)界適時開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化了VDSL2技術(shù)。VDSL2是消除最后一英里瓶頸和全球大量部署先進(jìn)的三重業(yè)務(wù)的理想xDSL技術(shù)。

最終用戶采用VDSL2實現(xiàn)寬帶服務(wù)的關(guān)鍵驅(qū)動力是:多通道視頻、HDTV教育和娛樂服務(wù)；使用VoIP可以降低電話費用；基礎(chǔ)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接入速度的提高；當(dāng)?shù)赜懈偁幜Φ亩▋r,有些地區(qū)的VDSL服務(wù)費用與ADSL差不多,但帶寬增加很多(主要是韓國和日本)。

圖1:VDSL2、VDSL1和ADSL2+下行速率/距離性能比較。

圖2:VDSL2頻率規(guī)劃模板—30a類(30MHz帶寬、音調(diào)間距)。

圖3:數(shù)據(jù)包優(yōu)先占用的例子。

表1列出了專門為包括局端、遠(yuǎn)端DSLAM、數(shù)字環(huán)路載波(DLC)和多住宅單元(MDU/MXU)交換機(jī)在內(nèi)的不同領(lǐng)域市場應(yīng)用裁剪過的所有標(biāo)準(zhǔn)化VDSL2類。

表2:VDSL1和VDSL2比較。

電信運營商可以從提供捆綁服務(wù)中獲益,這些服務(wù)能成功地與有線運營商提供的任何服務(wù)競爭。另外,隨著向ADSL2+/VDSL2混合網(wǎng)絡(luò)的遷移(見下文),可以通過單一網(wǎng)絡(luò)提供全部xDSL服務(wù)類型,同時還能降低部署、運營和維護(hù)成本。

不管怎樣,重要的是VDSL2通過高性價比的混合光纖到戶(FTTH)有效地解決了最后一英里問題:通過鋪設(shè)光纜盡可能接近家庭、經(jīng)現(xiàn)有的鋪設(shè)在地基中的管道連到DSLAM或DLC,在最后幾百米再用高速VDSL2連接起來。

VDSL2頻段規(guī)劃和類型

制定VDSL2標(biāo)準(zhǔn)的工作在實現(xiàn)三重業(yè)務(wù)的意向提出不久后就開始了,該標(biāo)準(zhǔn)包括多頻道HDTV和VDSL2標(biāo)準(zhǔn).2,ITU-T在2005年5月27日批準(zhǔn)發(fā)布。英飛凌的VINAX就是與VDSL2標(biāo)準(zhǔn)完全兼容的解決方案,可以在1,200英尺(約350米)距離上提供全雙工100Mbps、在4,000~5,000英尺(約1.2~1.5公里)距離上提供全雙工30Mbps的超高數(shù)據(jù)速率。由于具有增強(qiáng)的長距離通信能力,采用VINAX組建的系統(tǒng)可以在超過16,000英尺(4~5公里)距離提供與ADSL相近的比特速率,基本覆蓋了電信網(wǎng)絡(luò)中90%的家庭用戶(一些國家可以達(dá)到100%的覆蓋率)。

與前幾種DSL允許選擇離散多音調(diào)(DMT)或正交幅度調(diào)制(QAM)技術(shù)不同,VDSL2只能使用DMT線路編碼。DMT是一種分割DSL信號的方法,有用的頻率范圍被劃分成多個小的頻段或音區(qū)。最多可以分成4,096個音,音與音的間距為4kHz或8kHz。其中每個音都可以用作下行或上行傳輸。不過VDSL2標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)定義好了上行和下行頻段,并定義了8個針對各種應(yīng)用領(lǐng)域的不同VDSL2類型。

表1列出了專門為包括局端、遠(yuǎn)端DSLAM、數(shù)字環(huán)路載波(DLC)和多住宅單元(MDU/MXU)交換機(jī)在內(nèi)的不同領(lǐng)域市場應(yīng)用裁剪過的所有標(biāo)準(zhǔn)化VDSL2類。

只匹配這八個標(biāo)準(zhǔn)化VDSL2類中的一個類的芯片解決方案也允許聲稱兼容全部標(biāo)準(zhǔn),不過很顯然會限制系統(tǒng)制造商和服務(wù)提供商的VDSL2部署計劃。為了向系統(tǒng)供應(yīng)商提供真正的附加值,幫助他們設(shè)計出能夠符合所有部署環(huán)境的單一通用VDSL2系統(tǒng),VDSL2芯片解決方案必須支持所有的類型。例如,歐洲和美國運營商要求20dBm或的發(fā)送功率(類型8a和8b)。而只能提供2,048個音、17MHz帶寬和發(fā)送功率(類型8c和8d)的芯片解決方案就像許多準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)芯片組那樣不能滿足這些市場的要求。此外,確定確切的區(qū)域性要求仍然顯得為時過早,因為許多運營商還在評估他們未來的網(wǎng)絡(luò)和部署計劃。

簡而言之,只有能夠提供30MHz帶寬、20dBm發(fā)送功率以及4,095個音調(diào)的VDSL2芯片解決方案才能具備所要求的靈活性,也才能幫助系統(tǒng)制造商和服務(wù)提供商用單一硬件平臺滿足所有地區(qū)市場需求。

VDSL1與VDSL2的比較

與VDSL1相比,新的VDSL2標(biāo)準(zhǔn)具有多個新的特性。下文所述的新增功能將提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋忍芈屎头?wù)覆蓋范圍,同時為語音和視頻傳輸提供高級的QoS,從而促進(jìn)所有寬帶業(yè)務(wù)向單一網(wǎng)絡(luò)的匯聚。

1. 更高比特速率:VDSL1的頻譜是12MHz,非標(biāo)準(zhǔn)解決方案是17MHz,而VDSL2的頻譜高達(dá)30MHz,因此能實現(xiàn)100Mbps的對稱數(shù)據(jù)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,將二個獨立通道用于同一連接的片上綁定(也被稱為通道捆綁)將提高環(huán)路到達(dá)性能,支持更長環(huán)路上實現(xiàn)VDSL2比特速率(哪個距離？)。與有效比特速率取決于在線用戶數(shù)量的共享媒Cable Modem不同,VDSL2提供點到點的連接,能夠確保用戶所支付的數(shù)據(jù)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(guān)鍵優(yōu)勢。具有LR-VDSL2功能的系統(tǒng)能夠在4到5公里范圍支持1~4Mbps的(下行)數(shù)據(jù)傳輸,而且隨著環(huán)路長度的縮短,比特率將提高到對稱的100Mbps。這意味著采用VDSL2的系統(tǒng)與VDSL1系統(tǒng)有本質(zhì)區(qū)別,它不局限于短距離環(huán)路應(yīng)用,還能用于中等距離的應(yīng)用。

   LR-VDSL2使用低至25kHz的頻率,并通過ADSL PSD(功率譜密度,定義了在使用頻譜上的發(fā)送功率分配)模板提供20dBm的發(fā)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(kuò)展上行頻帶0”)。VDSL2下行頻段DS0可以看作是擴(kuò)展的ADSL頻段,最高可達(dá),而ADSL和ADSL2+只能分別達(dá)到和。圖2就是VDSL2頻段規(guī)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(jīng)過ADSL驗證了的技術(shù),可以避免發(fā)送路徑上的回波。VDSL1系統(tǒng)一般使用數(shù)字復(fù)用方法補(bǔ)償較長用戶環(huán)路時的延遲效應(yīng)。但這種技術(shù)受環(huán)路距離的限制,在3,000英尺(約1公里)以上距離時就會失效,還會導(dǎo)致連接丟失。因此兼容VDSL2標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)必須實現(xiàn)回波消除和時域量化功能,才能滿足3,000-4,000英尺(1~1.2公里)以上中等和遠(yuǎn)距離環(huán)路應(yīng)用性能要求。

3. 為對時延敏感的應(yīng)用提供高級的QoS:對于連續(xù)的視頻和語音傳輸,QOS需要特別關(guān)注。因此VDSL2標(biāo)準(zhǔn)定義了內(nèi)在的優(yōu)先占用機(jī)制,為對時延敏感的語音和視頻包設(shè)置的優(yōu)先級比電子郵件信息、網(wǎng)頁內(nèi)容等數(shù)據(jù)包優(yōu)先級要高。

4. 優(yōu)先占用是指高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)包(如語音)一般要比低優(yōu)先級的數(shù)據(jù)包優(yōu)先通過。優(yōu)先占用可以用圖3所示的例子加以說明:具有不同優(yōu)先級的數(shù)據(jù)包(語音、數(shù)據(jù)、視頻、游戲)必須經(jīng)過VDSL2芯片傳輸,為了提供理想的質(zhì)量(例如沒有回音和延遲的在線游戲),這些數(shù)據(jù)包必須滿足一定的時延要求。在例A中,假定是100Mbps的連接,在紅色高優(yōu)先級語音包和黃色低優(yōu)先級數(shù)據(jù)包之間沒有時延干擾。然而在例B中,假定是1Mbps的低速鏈路,由于速度低,包的傳送時間增加了,因此出現(xiàn)了時延問題。2號包的傳送時間不能滿足語音包的時序要求,會在語音包發(fā)送中產(chǎn)生抖動,也即語音鏈路中會出現(xiàn)回音。對于采用先進(jìn)先出(FIFO)技術(shù)的常規(guī)系統(tǒng)來說這種情況是相當(dāng)常見的。

   然而采用優(yōu)先占用技術(shù)的系統(tǒng)在高優(yōu)先級的語音包發(fā)送沒有完成之前將停止發(fā)送低優(yōu)先級的數(shù)據(jù)包。通過這一功能可以有效地避免語音通話中出現(xiàn)煩人的回音問題。

5. 高質(zhì)量的三重業(yè)務(wù)支持:雙時延(二個獨立的時延路徑)、雙重交織(更好的噪聲保護(hù)和更高的安全性)和二個承載通道(用于傳輸用戶信息)改善了對不同速率數(shù)據(jù)的高效和可靠處理,這是高質(zhì)量的三重業(yè)務(wù)應(yīng)用的關(guān)鍵。

   數(shù)據(jù)交織和里德-所羅門編碼可以保護(hù)信號免受突發(fā)噪聲的干擾,即通常由電源線干擾引起的時長約500us的突發(fā)噪聲干擾。然而這種突發(fā)噪聲保護(hù)會導(dǎo)致更長的反應(yīng)時間或時延。雖然視頻業(yè)務(wù)不受長時延的影響,但語音受到的影響比較大。因此通過實現(xiàn)二個獨立的時延通道,可以獨立地選擇交織和里德-所羅門編碼,以便為每個業(yè)務(wù)等級提供最佳的突發(fā)噪聲保護(hù)和時延性能。

6. 最佳的網(wǎng)絡(luò)利用率:VDSL2采用了VDSL1中未曾用過的網(wǎng)格/維特比編碼技術(shù)以及類似ADSL的靈活幀結(jié)構(gòu),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信時效果更為明顯。網(wǎng)格/維特比編碼可以增加2dB的編碼增益,因此在同樣的信噪比條件下,VDSL2可以比VDSL1提供更高的比特速率。

7. ADSL后向兼容和互操作性:由于具有上文所述包括幀結(jié)構(gòu)、交織和網(wǎng)格/維特比編碼在內(nèi)的DMT特性和類似ADSL的功能,包含了所有必要技術(shù)條件的VDSL2是解決ADSL后向兼容問題的理想方案。完全兼容VDSL2標(biāo)準(zhǔn)的芯片解決方案既可以滿足VDSL2、也可以滿足ADSL/2/2+設(shè)備的要求。因此使用者只需使用一種技術(shù)就能平滑、逐步和高效地將現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)升級到VDSL2,并允許他們用單個網(wǎng)絡(luò)覆蓋所有xDSL業(yè)務(wù)應(yīng)用。同時用戶只要愿意仍可以繼續(xù)使用ADSL MODEM,想接收先進(jìn)的三重業(yè)務(wù)時只需簡單地升級他們的用戶端設(shè)備(CPE)就可以了。這實現(xiàn)了更低的設(shè)施和維護(hù)成本以及到VDSL2的無縫升級

不過,技術(shù)功能性只是其中的一部分因素,另外一個重要且困難的因素是與已有ADSL架構(gòu)的互操作性。標(biāo)準(zhǔn)沒有提供這部分內(nèi)容,需要靠專用芯片供應(yīng)商的ADSL專業(yè)技術(shù)和現(xiàn)場經(jīng)驗決定。主要的ADSL供應(yīng)商已在互操作性方面投入多年的努力,只有對互操作性的持續(xù)參與和研究,并建立與業(yè)界領(lǐng)先者間的合作伙伴關(guān)系,才能確保最終用戶使用任何設(shè)備而不必?fù)?dān)心技術(shù)兼容性問題。因此只有同時保證VDSL2技術(shù)的后向兼容性以及與ADSL、ADSL2和ADSL2+的互操作性才能讓服務(wù)提供商放心的安裝作為最終的DSL技術(shù)的VDSL2,并通過較低的運營和維護(hù)成本充分發(fā)揮經(jīng)濟(jì)方面的優(yōu)勢。

VINAX:業(yè)界首個兼容VDSL2的芯片組

ITU-T在2005年5月27日批準(zhǔn)并發(fā)布了VDSL2標(biāo)準(zhǔn).2。同一天英飛凌技術(shù)公司推出業(yè)界首個完全兼容最新VDSL2標(biāo)準(zhǔn)的芯片組VINAX。

VINAX可以在距離超過1,150英尺(350米)的銅線上利用高達(dá)30MHz的完整VDSL2頻譜提供100Mbps的對稱數(shù)據(jù)速率,這一性能是現(xiàn)有VDSL解決方案(VDSL1或非標(biāo)準(zhǔn)芯片組)長距離性能的二倍。

VINAX具有20dBm發(fā)送功率和回波消除、時域量化和網(wǎng)格/維特比編碼等功能,可以提供優(yōu)秀的長距離VDSL2性能,也即在16,000英尺(4~5公里)距離上可以達(dá)到1~4Mbps的下行數(shù)據(jù)速率。英飛凌公司在語音IC的設(shè)計與制造方面擁有多年的經(jīng)驗和專業(yè)知識,因此新的包含了預(yù)先占用、二個時延通道和雙重交織功能的VDSL2芯片組將提供很強(qiáng)的產(chǎn)品性能。

能夠支持所有八種不同VDSL2類是VINAX的最大優(yōu)勢,因此它能滿足世界不同地區(qū)的不同要求,可以允許系統(tǒng)制造商利用單一硬件平臺為全球市場提供產(chǎn)品。最后強(qiáng)調(diào)的一點,作為ADSL市場上的主要供應(yīng)商確保了最佳的ADSL后向兼容性能,并能實現(xiàn)靈活的VDSL2/ADSL2+架構(gòu)。

作為一個端到端的方案,VINAX包含了一個多通道中心局芯片組VINAX-CO、用于用戶室內(nèi)設(shè)備的單芯片器件VINAX-CPE。

供稿:英飛凌科技