Frank Engel/Hans-Peter Trost (Lantiq)
消費(fèi)者對(duì)于更高的數(shù)據(jù)傳輸帶寬需求總是不斷增長(zhǎng)。從目前的發(fā)展趨勢(shì)觀之，要實(shí)現(xiàn)在線觀看影片服務(wù)普及，整個(gè)產(chǎn)業(yè)將須投入更多的心力，且傳輸速率至2020年須達(dá)到100Mbit/s甚至更高的規(guī)格。
以技術(shù)的角度觀之，上述的期待對(duì)于光纖網(wǎng)絡(luò)、有線電視線纜，以及性能強(qiáng)化的特高速數(shù)字用戶回路(VDSL)銅線線路來說，基本上已不是問題。然而，要鋪設(shè)符合光纖到戶(FTTH)所需的光纖網(wǎng)絡(luò)，其成本非常驚人。至于采“帶寬分享”的有線電視線纜網(wǎng)絡(luò)，則是在尖峰時(shí)段會(huì)因?yàn)樵S多用戶同時(shí)聯(lián)網(wǎng)，而讓每戶實(shí)際可用的帶寬受限。
正因?yàn)槿绱耍簧匐娦艩I(yíng)運(yùn)商都選擇如矢量化(Vectoring)或綁定(Bonding)的創(chuàng)新科技，在既有的銅線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，以成本效益為出發(fā)點(diǎn)，來增強(qiáng)其VDSL2的傳輸速率，并讓數(shù)據(jù)傳輸可以達(dá)到100Mbit/s甚至是200Mbit/s的目標(biāo)。
為了要在“最后一公里”達(dá)到高速數(shù)據(jù)傳輸，最可能的做法之一，就是將VDSL2技術(shù)與光纖技術(shù)，如光纖到節(jié)點(diǎn)(FTTN)、光纖到路邊(FTTC)、光纖到樓(FTTB)或光纖到分配點(diǎn)(FTTdp)整合并導(dǎo)入到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中(圖1)，且根據(jù)不同的情境，以8M-30MHz的前提來運(yùn)作。
圖1 各種VDSL2的使用情景。連到用戶家中的最終銅線線路長(zhǎng)度若越短，則可獲得的帶寬就越大。
每一個(gè)用戶都透過VDSL2直接從數(shù)字用戶線存取多任務(wù)器(DSLAM)連上銅線線路。在沒有矢量化技術(shù)的情形下，DSL用戶透過電話線連上既有的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，可以接收高達(dá)約50Mbit/s的帶寬。
盡管光纖到戶已在光纖網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域擴(kuò)張下，陸續(xù)出現(xiàn)在用戶家中，且從性能表現(xiàn)的角度來看也備受期待，但實(shí)際上，單以德國(guó)來看，專家預(yù)估其投入成本將高達(dá)800億歐元，這個(gè)數(shù)字是以光纖聯(lián)機(jī)的基礎(chǔ)來計(jì)算的，遠(yuǎn)高于VDSL聯(lián)機(jī)至少十倍以上。
在既有的建筑物中拉設(shè)光纖電纜，以及其連帶的昂貴施工成本，從實(shí)務(wù)上的種種障礙來看，F(xiàn)TTH的擴(kuò)張顯然比預(yù)期來的還慢了許多，特別是在人口密集的西歐地區(qū)。為了避免投入高額的架設(shè)開銷，于是有了所謂FTTdp的做法，這種解決方案對(duì)于業(yè)者來說頗具吸引力。
假設(shè)光纖分配點(diǎn)(Distribution Point)，也就是光纖網(wǎng)絡(luò)能拉到離用戶最近的地方，一般都是電線桿或配電箱，能夠架設(shè)在離用戶近在咫尺的地方，那么其寬帶傳輸速率將可達(dá)到比銅線網(wǎng)絡(luò)還高一倍的境界。如果能朝位在大樓地下室的機(jī)房或其他用戶周遭的光纖分配點(diǎn)下手，就可以提供附近用戶高性能的VDSL2服務(wù)。在這種環(huán)境里，重要的是從用戶家中，透過反向供電技術(shù)(Reverse-powering Technology)來確定提供FTTdp硬件所需的電力來自于訂用戶。
另一方面，有線電視線纜聯(lián)網(wǎng)的業(yè)者，也在大力宣傳其高速上網(wǎng)服務(wù)。身為一種“帶寬分享”的有線電視線纜網(wǎng)絡(luò)，即使其可提供的連接速度能高達(dá)100Mbit/s；但在尖峰時(shí)段戶戶都在用帶寬的時(shí)候，每個(gè)用戶實(shí)際可分到帶寬就會(huì)顯著的降低，也就是越多人用的話，每個(gè)人可以享受到的帶寬就越小。
在實(shí)務(wù)上，寬帶DSL比起各種做法顯然是遜色許多，因?yàn)橛脕硖峁〥SL服務(wù)的是銅線的電話線路，有些線路的年紀(jì)甚至超過一甲子，也因此，DSL的傳輸潛力會(huì)因串訊效應(yīng)(Crosstalk Effects)受到限制。在引進(jìn)創(chuàng)新的半導(dǎo)體解決方案后，矢量化或綁定化的技術(shù)概念，就有辦法對(duì)付這些問題，如訊號(hào)損失、干擾、噪聲等，甚而優(yōu)化DSL的傳輸表現(xiàn)，以提升理論上的速率水平。
強(qiáng)化銅線傳輸效能 矢量化/綁定技術(shù)挑大梁
服務(wù)供貨商無不希望提供深入豐富的服務(wù)給消費(fèi)者，并透過可能的管道提供最佳質(zhì)量及附加價(jià)值給用戶，然后藉此贏得商機(jī)、增加營(yíng)收。也就是這樣，不同的技術(shù)陸續(xù)發(fā)展，以克服銅線的種種限制，進(jìn)而希望能提供更深入的服務(wù)。舉例來說，VDSL2的綁定技術(shù)利用兩對(duì)銅線，以國(guó)際電信聯(lián)盟的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)ITU-T G.998.1/2/3，來增進(jìn)連接的傳輸表現(xiàn)，此舉將可提升實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸速率，甚至增進(jìn)傳輸?shù)挠行Ь嚯x。
在過去，DSL對(duì)線綁定(Pair Bonding)大都已運(yùn)用在提升數(shù)據(jù)傳輸速率以及增加傳輸距離(1公里以上)的應(yīng)用中。而當(dāng)使用在較短距離(如500公尺以內(nèi))的環(huán)境時(shí)，對(duì)線綁定更能大幅提升數(shù)據(jù)傳輸速率水平。這讓網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)業(yè)者能把服務(wù)速率拉高到下載速度200Mbit/s及上傳50Mbit/s的境界，足以和有線電視線纜服務(wù)“正面對(duì)決(Vis-a-Vis）”。
不同于矢量化技術(shù)，綁定技術(shù)是實(shí)體的技術(shù)，要實(shí)現(xiàn)這種方式每個(gè)用戶需要兩對(duì)銅線；在大部分的情境中，透過芯片組的處理，就可以同時(shí)運(yùn)用這兩對(duì)線路的訊號(hào)。在DSL的矢量化技術(shù)方面，最早是來自于如今隸屬阿爾卡特朗訊(Alcatel-Lucent)旗下的貝爾實(shí)驗(yàn)室(Bell Labs)。相較于其他DSL技術(shù)，綁定技術(shù)并沒有把焦點(diǎn)放在電話線的雙絞線對(duì)在線，而是把整個(gè)線路視為一個(gè)整體，其特點(diǎn)在于，透過復(fù)雜的算法來解決各種的干擾，藉此提升整體傳輸效能。
矢量化技術(shù)在2010年3月被國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)采納，并命名為G.vector或稱為G.993.5標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)采用第三級(jí)動(dòng)態(tài)頻譜管理(Dynamic Spectrum Management Level 3DSM Level 3, DSM Level 3)的技術(shù)，其特色在于多重線路環(huán)境中的訊號(hào)處理，并能實(shí)時(shí)優(yōu)化訊號(hào)強(qiáng)度。這種矢量化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)只在乎整體的效能表現(xiàn)，當(dāng)然所有會(huì)影響訊號(hào)強(qiáng)度表現(xiàn)的因素也都要列入考慮，如此才能充分彰顯其效果(如在系統(tǒng)層級(jí)的考慮)。
饋送補(bǔ)償訊號(hào)襄助 矢量化技術(shù)抑制串訊弊病
即使在DSLAM和用戶家里的DSL終端，即客戶端專屬裝置(CPE)設(shè)備之間的距離很短，但串訊對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸速率的影響仍很顯著。這種效應(yīng)系由干擾所引發(fā)，特別是在平行的線路上，而且所運(yùn)行的是高頻訊號(hào)。例如，DSL的帶寬在線路中傳輸幾公尺之后就會(huì)明顯衰減，在實(shí)務(wù)上，對(duì)于系統(tǒng)業(yè)者的考驗(yàn)就是因?yàn)檫@些干擾，而讓整個(gè)服務(wù)的傳輸速率無法達(dá)到或接近最佳的傳輸水平理論值。
銅線電纜是大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)的重心，而為了要讓同一條線路能承載更多訊號(hào)，于是會(huì)同時(shí)有數(shù)以百計(jì)的很多電線組織在一起，但這也讓彼此間產(chǎn)生干擾，其結(jié)果就是拖累整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的速度。矢量化技術(shù)的推出，能讓網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生并饋送補(bǔ)償訊號(hào)，來抑制串訊并讓訊號(hào)中有用的部分能夠在無損于表現(xiàn)的前提下順利傳輸。
如果訊號(hào)干擾是來自于DSLAM或C-C Box，如FTTC，而且能透過各種技術(shù)來盡可能地抑制住，那么就算是經(jīng)過500公尺的線路傳送，其實(shí)際可用的傳輸速率水平仍然非常高。在VDSL2的聯(lián)機(jī)的實(shí)際運(yùn)作上，電信服務(wù)系統(tǒng)業(yè)者是以每戶平均傳輸距離500?700公尺來計(jì)算，并以最高傳輸速率50Mbit/s為前提來規(guī)畫。若導(dǎo)入矢量化技術(shù)之后，則這個(gè)水平將可提升到100Mbit/s(下載)及30Mbit/s(上傳)以上。
上述這些具有關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)的技術(shù)，不論是在實(shí)施上還是在成本上，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于FTTH。這更可以讓系統(tǒng)業(yè)者彈性調(diào)整其網(wǎng)絡(luò)服務(wù)內(nèi)容，并藉此成功挑戰(zhàn)當(dāng)前的有線電視上網(wǎng)服務(wù)業(yè)者。這種能讓競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)翻轉(zhuǎn)的技術(shù)，也能讓系統(tǒng)營(yíng)運(yùn)商在既有的市場(chǎng)中，提供更高速度等級(jí)的寬帶服務(wù)，甚至拓展其服務(wù)范圍到整個(gè)服務(wù)地理區(qū)域，并進(jìn)而滿足歐盟期望在2020年達(dá)到的“超快寬帶(Superfast Broadband)”(至少要有30Mbit/s)服務(wù)。
加速VDSL普及 CPE/芯片支持矢量化技術(shù)
市場(chǎng)對(duì)支持VDSL的CPE發(fā)展普遍樂觀，部分?jǐn)?shù)據(jù)還預(yù)估將在接下來的幾年內(nèi)出貨量翻倍。根據(jù)研究機(jī)構(gòu)IHS iSuppli的預(yù)測(cè)，支持VDSL的CPE出貨量將從2012年的二千二百萬臺(tái)持續(xù)攀升，在2016年時(shí)可望達(dá)到五千七百萬臺(tái)。
為了要享受矢量化技術(shù)所帶來的傳輸優(yōu)點(diǎn)，所有在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)線路中的CPE裝置都要能滿足矢量化的前提。單一的路由器或網(wǎng)關(guān)，這些可能在整個(gè)訊號(hào)傳輸過程中扮演“干擾源(Source of Interference)”的裝置或設(shè)備，都要有所修正，以免因此而讓傳輸速率被拖下水。所幸，近來大多數(shù)新出貨的CPE都有某種程度的“矢量化友善(Vectoring Friendly)”。
從網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)業(yè)者的戰(zhàn)略來看，在既有的銅線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)中榨出最多的傳輸帶寬，是整體策略中最主要的一部分?，F(xiàn)今半導(dǎo)體廠推出的VDSL芯片組，已可實(shí)現(xiàn)200Mbit/s(雙對(duì)綁定)及150Mbit/s(矢量化)數(shù)據(jù)傳輸速率的網(wǎng)關(guān)。在此同時(shí)，許多的家庭網(wǎng)絡(luò)功能，像是整合無線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)、超高速以太網(wǎng)絡(luò)(Gigabit Ethernet)，以及因特網(wǎng)語音服務(wù)(VoIP)也都在其所支持的功能列表里。
此等嶄新的VDSL芯片組提供寬帶服務(wù)系統(tǒng)業(yè)者開發(fā)路由器與網(wǎng)關(guān)的彈性，并能符合這些業(yè)者的需求，且比起其他競(jìng)爭(zhēng)的芯片組產(chǎn)品，這只需較少的零組件就能完成。所有的操作頻帶都依據(jù)ITU-T(細(xì)項(xiàng)Profiles 8、12、17及30MHz)的規(guī)范，也支持單一CPE硬件設(shè)計(jì)。這么一來，所開發(fā)的系統(tǒng)就能讓CPE具有可延伸的功能。
滿足高速傳輸新應(yīng)用 VDSL規(guī)格大躍進(jìn)
從成本因素以及快速布建的角度來看，VDSL2確實(shí)在最后一公里所需的高速帶寬上有著許多可行之處。在有了像是矢量化和綁定這樣的技術(shù)之后，VDSL2將能演變成滿足高速傳輸需求的通訊技術(shù)，并能在既有的銅線基礎(chǔ)建設(shè)環(huán)境中，創(chuàng)造出具備成本效益的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。如今，要實(shí)踐這一切所需的半導(dǎo)體芯片已垂手可得，接下來，就讓我們期待VDSL2能出現(xiàn)在你我家中的電信服務(wù)中。