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信息产业部电信传输研究所 敖立
敖立 高级工程师，现任信息产业部电信研究院通信技术体制与标准研究所副总工程师，长期从事接入网技术体制与标准及技术发展策略的研究工作。
一． VDSL技术特点
VDSL（Very-high-speed Digital Subscriber Line，甚高速数字用户线）是xDSL技术中的一种，是目前传输带宽最高的一种xDSL接入技术，也是继ADSL之后的另一个热点技术。VDSL技术有以下一些技术特点：
1． 传输速率高，VDSL在1000m0.4mm的电话线上下行和上行方向可提供对称超过10Mb/s的传输带宽，在600米0.4mm的电话线上可提供下行超过20Mb/s，上行超过15Mb/s的传输带宽，可以说，VDSL提供的带宽远远超过了ADSL能提供的下行最高8Mb/s，上行最高1Mb/s的带宽，并克服了ADSL在上行方向提供的带宽不足的缺陷。
2． 传输距离受限，在所有的DSL技术中，带宽和传输距离呈反比关系是普遍规律，VDSL也同样适用，VDSL由于是利用了高至12MHz的信道频带（远远超过了ADSL的1MHz的信道频带）来换取高的传输速率，但是由于高频信号在市话线上的大幅衰减，因此其传输距离是有限的，目前VDSL线路收发器一般能支持最远不超过1.5km的信号传输。
3． 经济性好，VDSL由于传输距离的缩短，码间干扰大大减少，线路信号处理的技术复杂度也大大降低，在目前市场还没有大规模应用的情况下，VDSL线路收发器的成本已与ADSL基本持平并有望进一步下降，因而此时将宽带光纤接入技术（如APON）与VDSL技术相结合可以提供光纤（缆）敷设成本、网络设备成本和提供网络带宽能力的较佳平衡，是一种比较理想的宽带混合接入方案，如图 1所示。
图 1 FTTx+VDSL应用
当然，目前比较现实的解决方案是将光纤直接铺进小区实现FTTC，然后通过类似ADSL的VDSL DSLAM以及VDSL MODEM向用户提供VDSL宽带接入。
4． 技术相对成熟，VDSL的核心技术是线路收发芯片。从98年市场上出现第一代基于单载波调制SCM的商用VDSL芯片开始，经过3~4年的发展，基于SCM的商用VDSL芯片已很成熟，芯片的稳定性、功耗、端口密度及外围配套器件和电路都具备了大规模应用的条件，国内国外VDSL小规模试商用及相应的测试也表明现有的VDSL设备基本能适应网络的线路状况，满足运营商和用户的需求。当然，VDSL仍是一个发展中的技术，国际上一些地区性的标准化组织如ANSI和ETSI都已发布了各自的VDSL标准，但这些标准还处于发展过程中的不稳定状态，随时都可能被更新，而被业界普遍关注的作为VDSL核心线路编码技术之一的多载波调制MCM-DMT技术还很不成熟，性能稳定的DMT VDSL商用芯片凤毛麟角，预计成熟的DMT商用芯片和系统还需要6~12个月才能在市场上出现。
5． 能较好地支持各种应用，VDSL是一个基于传输媒介的物理层技术，但VDSL从标准化工作一开始，就在协议栈、帧映射等方面进行了详细的规定，从而为对于基于STM、ATM和PTM（Packet Transfei Mode，即Ethernet和IP应用）各种数据流的VDSL应用奠定了基础，避免了ADSL因为标准化方面的相对滞后而导致的目前主要支持Ethernet和IP应用但却需要和ATM绑定的尴尬局面。
6． 具有较好的频谱兼容性。频谱兼容性是DSL技术中一个非常重要的问题，因为电缆中不同线路之间的信号串扰是不可避免的，通过频谱的安排，VDSL所占用的频带可以在900kHz之上，其产生的串音不在HDSL/SHDSL /ADSL信号的频带之内，这样，VDSL不仅可以在同一根用户线上与POTS/ISDN共存互不影响，而且也不会对同一电缆中其它线对上的HDSL/SHDSL/ADSL业务产生影响，这也是其他DSL技术无法比拟的。
二、VDSL技术概况
1) 线路调制编码技术
目前VDSL的线路调制编码制式主要分为单载波调制SCM和多载波调制MCM两种技术，由于每种技术的背后都关系到芯片和系统制造商的切身利益，因此业界关于VDSL线路码型和调制方案最终将选择与ADSL相同的多载波调制技术MCM-DMT还是单载波调制技术SCM-QAM的讨论一直处于悬而未决的激烈争论之中。
从技术上分析，QAM调制方式采用SCM调制，把整个双绞线信道当作一个单一（统一）的信道来处理，利用均衡技术来抵抗信道的畸变。DMT调制方式采用MCM（多载波）调制，把整个信道细分为多个离散的子信道（tone），根据每个子信道的实际SNR条件进行bit分配和传送。由于对信道进行了细分，DMT调制更加灵活，对信道的适应性和利用效率比较高；DMT主要是通过关掉或减少信道特性不好的子信道传输的bit数来实现的；DMT在理论上能够比QAM更有效地利用信道容量，一般认为，信道特性越差，DMT的表现相对越好；从技术角度考虑，DMT是更新颖和更先进的，但是从商业角度考虑，QAM的低成本，低功耗更具优势。
SCM-QAM和MCM-DMT的比较如表 1所示：
表 1 SCM-QAM和MCM-DMT的技术比较
3）VDSL的芯片情况
VDSL的关键技术是线路收发芯片。
从1998年市场上出现第一代基于单载波调制SCM-QAM的商用VDSL芯片开始，经过3~4年的发展，基于SCM的商用VDSL芯片已基本成熟，芯片的稳定性、功耗、端口密度及外围配套器件和电路都具备了大规模应用的条件。国内外VDSL小规模商用及相应的测试也表明现有的单载波VDSL技术及设备基本能适应网络的线路状况，可以满足运营商和用户的需求。SCM-QAM技术现在已推出第二代高密度芯片，其传输性能和工作的稳定性都令人满意。目前在市场上提供商用SCM-QAM VDSL芯片的厂家有Infenion和Metalink，而Infenion占据了主要市场份额。
MCM-DMT在理论上具有SCM-QAM无法比拟的优势，尽管DMT在ADSL技术上应用非常成功，但目前MCM-DMT VDSL技术和芯片还很不成熟，市场上还没有真正商用的MCM-DMT VDSL芯片，能提供Demo芯片的厂家也只有Ikanos、Glopespan等厂家，这些Demo芯片要么不符合中国标准，要么实际的性能和稳定性测试结果非常不理想，还远未达到商用要求，在技术上还有一系列问题需要解决，同时由于VDSL相对ADSL来说市场范围较窄（集中于亚洲市场），各大传统ADSL DMT芯片厂家（如ST、Glopespan、TI、Conexant等）是否愿意在如今整个IT行业不十分景气的情况下投入精力开发出集成度高、价格适中的MCM-DMT VDSL套片也还是一个未知数。
4）VDSL的应用情况
在全球，VDSL目前主要集中于亚太市场，韩国已安装约100万线，其他地区的安装量不是太大，每个国家有几千~几万线的规模。
在我国，目前VDSL已经有了一定规模的应用，安装的数量超过了20万线。提供VDSL接入服务的运营商不仅包括中国电信、中国网通这些固网主导运营商，还包括中国联通这些固网非主导运营商。
由于DMT技术还不成熟，所以目前在网上使用的VDSL决大多数都是基于QAM线路编码的，DMT VDSL只有非常少的实验，主要集中在美国。
5）VDSL的标准化情况
VDSL是一个发展中的技术，目前全球的标准化工作仍在进行之中。国际上的一些地区性标准化组织（如ANSI、ETSI）都发布了各自的VDSL试用标准，其中ETSI的标准中包括了两种调制编码制式，而ANSI仅采纳了DMT技术。
ITU-T SG15 Q4一直在致力于VDSL的标准化工作，并在2001年通过了其第一个基础性的VDSL建议G.993.1。由于ITU-T希望在其建议中只采用一种编码制式，而该想法所引起的争议太大，因此在2001年的G.993.1建议中没有规定编码制式。在2003年1月的SG15全会上，Q4提出希望在遵循一种编码制式的原则下于2003年10月的全会上通过VDSL线路编码的建议，并希望在这之前的Q4 8月中间会议上能达成一致。
目前ITU-T SG15 Q4关于VDSL线路制式主要有四种观点，第一种观点是把DMT作为ITU唯一的VDSL调制编码技术标准，第二种观点是把QAM和DMT这两种VDSL线路制式均作为ITU标准并处于同等定位，第三种观点是把DMT作为优选标准，而QAM作为备选标准，第四种观点是把QAM作为ITU唯一的VDSL调制编码技术标准。ITU-T最终采用哪种观点目前还很难预料。
二． VDSL技术中的几个热点问题
VDSL是一个发展中的技术，全球的标准化工作一直在进行当中，国际上一些地区性的标准化组织如ANSI和ETSI都已发布了各自的VDSL试用标准，而ITU-T SG15也已着手制定VDSL标准，并推出了G.993.1的第一个关于VDSL的Founder标准草案，但该草案还有很多未定项，要走的路还很长，完成日期很难确定，其遇到的障碍，也是我国在VDSL标准制定过程中困扰我们的几个主要问题包括下面几个方面：
1． 频谱划分
频谱划分是决定VDSL系统传送能力的根本因素问题是VDSL标准的一个核心问题，这关系到VDSL上下行信号工作在什么频段进而影响VDSL线路收发器和外围电路（如模拟前端）的设计和选择，频谱划分的原则基于以下两个方面的考虑：
1） 运营商利用VDSL向用户提供何种服务以及网络中的线路条件，因为一旦频谱划分确定，VDSL能够提供的上下行的传输速率以及传输距离也就相应的确定了，所以，频谱划分方案在各个国家是可以不同的，可以是一个区域性的方案；
2） 现有VDSL核心芯片能否支持该种频谱划分。VDSL核心芯片被国外芯片提供商所垄断，如果中国的频谱划分方案和国外的不一样，芯片制造商能否积极支持并提供符合中国标准的VDSL芯片给系统制造商是必须要考虑的现实。
ITU-T G.993.1规定了VDSL的频段划分框架如图 2所示，起始频率为25kHz，终止频率为12MHz，下行两个（DS1、DS2）和上行两个（US1、US2）共4个频段，另外fg0~fg1频段为额外的可选频段目前国际上有两种频谱划分方案，一种是北美地区提出的所谓Plan998（对应于ITU-T G.993.1的Bandplan A），该方案被北美、和日本作为本地区唯一的频谱划分方案，而欧洲将其作为本地区的一个补充方案，同时欧洲又提出了作为本地区的一个主选方案，即所谓的Plan997（对应于ITU-T G.993.1的Bandplan B）。
图 2 VDSL频带划分方案
从上图可以看出，Plan998分配给下行方向的频带要多于Plan997而分配给上行方向的频带要少于Plan997这主要是因为北美地区的业务需求倾向于不对称业务而欧洲地区的义务需求倾向于对称业务。
我国的标准在进行频率划分时，考虑到VDSL在网上的实际应用中主要面向Ethernet/IP业务的接入，主流的VDSL设备都基于Ethernet交换机的架构设计，因此源于Ethernet端口双向10Mb/s的对称业务是VDSL应支持的主要服务之一，考虑到我们国家很多小区覆盖很大，用户线可能很长，对称10Mb/s的传输速率在用户线上应传得尽可能远（在0.4mm线径的线路最好超过1km），另外，也必须兼顾考虑现在和将来的业务与应用的非对称的特性，因此在Plan998的基础之上，将DS2和US2的频段位置对调，这样既可保证短距离的下行高速率，又能扩大对称或接近对称速率的覆盖范围（10Mb/s 0.4mm的线超过1000m）。我国VDSL频率划分方案如表 2所示：
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