甚高速數字用戶線(VDSL,Very-High-Speed Digital Subscriber Line)是利用市話電纜作為傳輸媒質來傳輸高速數據信號的又一種數字用戶線(DSL)技術。之所以稱為甚高速,是相對于其它類型DSL(如HDSL、ADSL等)技術相比較,其傳輸的數據速率相對較高,可為用戶提供各種寬帶業務(包括流媒體)的接入。因此,VDSL技術是繼不對稱數字用戶線(ADSL)技術之后又一種應用較廣泛的DSL技術。
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一、概述
1、VDSL定義
在我國通信行業標準YD/T 1034《接入網名詞術語》中,對甚高速數字用戶線(VDSL)和第二代甚高速數字用戶線(VDSL2)分別給出了定義,具體詳見下表1-1。
表1-1:VDSL和VDSL2的定義
由上定義可知:VDSL技術經歷了第1代(VDSL1)到第2代(VDSL2)的技術演進,演進的主要目的是提高數據信號的傳輸速率,也即提高了占用線路傳輸的帶寬。由于VDSL2傳輸速率較高使其服務范圍有限,此時可以與FTTx系統結合,把DSLAM設備置于FTTCab/C/B處,DSLAM設備上聯于PON。VDSL的上行和下行具有多種可以選擇的頻率模板,也帶來了其上/下行傳輸速率可對稱或不對稱靈活配置。
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在我國,對于VDSL系統的調制技術,VDSL1采用的是基于單載波(SCM)和多載波(MCM)調制技術;VDSL2系統采用了離散多載波(DMT)調制技術。事實上,在VDSL技術提出之初,VDSL聯盟和VDSL協會分別提出了各自的調制技術方案,各有優劣,若要詳細了解的請查閱下附錄。
附錄:VDSL聯盟和VDSL協會分別提出的調制技術方案分析
2、VDSL技術的標準化
當VDSL系統的調制技術,事實上,VDSL1提出之后,國際上相繼成立了相關的組織(如VDSL聯盟、VDSL協會等),還有相關國家的標準化組織(如ANSI、ENSI等)。這些組織為了推動VDSL技術的研發與演進、發展及應用做出了大量的工作。下表1-2為當初ANSI提供的VDSL技術的規格(包括傳輸時速率及對應的傳輸距離等),僅供了解。國際電聯(ITU-T)在此基礎上發布了VDSL技術的相關國際標準,即ITU-T G.993.x系列建議書,其中VDSL1的建議書G.993.1發布于2001年;VDSL2的建議書G.993.2發布于2006年;等等。
表1-2:ANSI提出的VDSL傳輸速率與傳輸距離表
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我國也將VDSL技術的ITU-T G.993.x系列建議書進行了國內標準的轉化,其中,對于VDSL1系統技術要求的通信行業標準YD/T 1239發布于2002年;VDSL2系統技術要求的通信行業標準YD/T 1996.x系列發布始于2009年;等還有其它標準。
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二、VDSL系統的組成
1、系統設備的基本配置
甚高速數字用戶線(VDSL)系統是由局端收發器單元(VTU-O,VDSL Transceiver Unit-Office side)、用戶端收發器單元(VTU-R,VDSL Transceiver Unit-Remote side)、分離器及市內電話線線路所組成。另外特殊情況下配置有MDU設備。對于VDSL系統,局端(Office side)的含義較廣,應包括:或中心局側、或交換局側、或ONU側、或交接箱側。
VTU-O產生下行信號。在局端的VTU-O設備往往較多,通常是集中在架內放置,此時,稱之為DSL接入復用器(DSLAM,DSL Access Multiplexer)。VTU-R產生上行信號。放置在用戶處,俗稱“VDSL貓”。VTU-O與VTU-R通過市內電話線線路(雙絞線)相連。分離器可隔離同線路傳輸的POTS/ISDN低頻帶信號和VDSL高頻帶信號。
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另外,對于VDSL2系統,由于可以與FTTB/C相結合組網,此時VDSL2 DSLAM可以直接內置ONU提供PON的上行接口,這時的ONU+DSLAM的設備形態稱為多住戶單元(MDU,Multi-Dwelling Unit)。MDU是VDSL2系統特有的一種設備型式(可參見圖3-2)。
2、系統的參考配置
下圖2-1是甚高速數字用戶線(VDSL)系統的參考配置,它事實上給出了VDSL系統的功能模塊的構成。其中,圖2-1(a)為帶分離器時的配置情形;圖2-1(b)為遠端(R)不帶分離器時的配置情形。圖中的分離器(HPF和LPF)僅為功能性的表示,實際分離器的物理位置可能會有多種實現方式。
圖2-1:甚高速數字用戶線(VDSL2)系統的參考配置
三、VDSL2組網方式
VDSL的基本組網型式仍然是點到點的組網方式,在第一代VDSL,由于其使用的頻率通帶范圍還不算太高(最高為12MHz),還可以保持這種局端設備與用戶端設備之間較遠距離的點到點傳輸。但由于VDSL2可使用的頻率范圍高達30MHz,在這個頻率范圍內,隨著環路的長度的不同,不同頻率上衰減變化差異較大,當環路超過一定長度時,較高頻率端的頻段可能因為衰減過大而無法使用。因此,為發揮VDSL2的高速率特性,通常將采用VDSL2技術與FTTCab和FTTB/C相結合的組網方式。
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由于實際使用的VDSL2芯片可以同時支持ADSL2+等技術,因此也可將VDSL2 DSLAM置于局端,為較遠距離用戶提供ADSL2+服務,而為較近距離用戶提供VDSL2服務。
1、與FTTCab結合的組網方式
VDSL2系統與FTTCab相結合的組網方式如下圖3-1所示,此方式下,VDSL2 DSLAM部署在光交接箱的位置,即接入網(AN)的靈活點(FP)處。
圖3-1:VDSL2與FTTCab相結合的組網方式示意圖
2、與FTTB/C結合的組網方式
VDSL2系統與FTTB/C相結合的組網方式如下圖3-2所示,此方式下,VDSL2 DSLAM部署在樓宇或分線盒的位置,即接入網(AN)的分配點(DP)。
圖3-2:VDSL2與FTTB/C結合的組網方式示意圖
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下表3-2給出了VDSL2與兩種FTTx相組網方式后的各自特征。
表3-2:VDSL2與FTTCab和FTTB/C結合組網的特征
四、VDSL系統的技術要求
1、關于VDSL1與VDSL2
VDSL系統目前有第1代VDSL(VDSL1)到第2代VDSL(VDSL2)的技術演進。VDSL2是在VDSL1的基礎上發展而來,但演進后的VDSL2系統的傳輸性能得到了極大的提高,當然它是基于大大的擴展使用了系統的線路通帶頻率,進而大大提高了系統的數據信號的傳輸速率能力。兩者在技術性能上的簡單比較匯總于下表4-1中,以看出兩者的差別。由于VDSL2系統的性能的優越,使得在我國VDSL1的通信行業標準已經被廢止了,促使了我國的VDSL2系統的普及與應用。
表4-1:VDSL2與VDSL1技術性能上的簡單比較
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2、關于VDSL2的參數集
對于VDSL1系統,它是定義了6種環路模型來規定系統的傳輸能力及性能的;但對于VDSL2系統,是定義了8種不同的參數集(Profile),即依次為8a、8b、8c、8d、12a、12b、17a和30a,每個參數對應一系列相同的參數和不同的參數值。參數集30a的系統性能最優。此時,系統的使用線路頻率最高達30MHz,其最小雙向最小凈數據速率能力(MBDC)達200Mbit/s,但服務范圍(傳輸距離)僅為數百米,可使用MDU設備上聯于PON。
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3、關于VDSL系統的頻段計劃
對于DSL系統,其傳輸的數據速率愈高,其占用的線路傳輸頻率通帶就愈大,即最高頻率愈高。對于VDSL系統傳輸的數據速率相對較高,其中VDSL1系統定義了一個12MHz以下頻段計劃(起始頻率25kHz;終止頻率12MHz),在該頻段內依劃分義了US0、DS1、US1、US2和DS2五個頻段(US表示上行頻段;DS表示下行頻段,US0不使用)。而VDSL2系統定義了兩個頻段計劃,即一個12MHz以下頻段計劃和一個12MHz以上頻段計劃。對于12MHz以上頻段計劃即額外增加了一個上行和下行頻段,其終止頻率為30MHz。
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4、關于VDSL系統的分離器
由圖2-1可知,VDSL系統需要分離器來隔離POTS/ISDN業務使用的話音頻帶(4kHz以下)和數據業務的高頻頻帶的,特殊情況下,為了減小用戶端VDSL設備的復雜度可以不配置用戶端分離器的。我國通信行業標準YD/T 1187《ADSL/VDSL分離器技術要求及測試方法》規定了對VDSL分離器給定了技術要求。
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實際上,也可以說,VDSL技術是ADSL技術的進一步演進。VDSL技術同樣可以提供數據信號傳輸速率的不對稱配置,且遠比ADSL技術提供的數據傳輸速率要高。
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