什么是甚高速數字用戶線(VDSL)

1 VDSL的由來

近年來，世界各國越來越多的電話用戶裝置了計算機，需要使用的數字通信速率越來越高，而用戶端連接通信網交換局的接入線（即常稱的用戶線），仍是對絞銅線。雖然城市通信網的交換局間線路已經很多利用了光纜，具有較大的傳輸容量，能夠傳輸較高數字速率的信號，但廣泛散布的用戶線卻因經濟成本原因，很多仍用原有的對絞銅線。為此，怎樣在銅線用戶線上加裝不復雜的設備、借以傳輸高速率數字信號，是急待解決的重要實際問題。

國際上曾經出現銅線用戶線上加裝調制解調器（MODEM），構成數字用戶線（DSL）。近年為進一步要求提高傳輸數字速率的能力而改進為甚高速數字用戶線（VDSL），要求在銅線用戶線距離1.5km能夠傳送數字速率15～25Mbit／s，而在較短距離300m能夠傳送48～52Mbit/s。有了這樣較高的數字速率傳輸能力，就可能對住家用戶和業務單位用戶在原有銅線用戶線上提供寬帶通信業務，包括高速率計算機通信業務。在光纖至大樓（FTTB）的情況，大樓內各業務單位仍可利用銅線，它們也需要VDSL，在住宅密集的地區，也許光纖線路自交換局延伸至路邊（FFTC），則光纜未端的接線箱由銅線分接各個用戶住家，這些銅線也可能需要加裝VDSL。

國際通信標準組織曾對VDSL制定2種標準：其一是多載波調制（MCM），即離散多頻音（DMT），它們的反向傳輸與非對稱數字用戶線（ADSL）相容；其二是單載波調制（SCM），與ADSL不相容。一般所謂上行方向是指用戶端至交換局的正向，而下行方向則是指交換局至用戶端的反向。

2 用戶線性能的影響

在一般用戶線，所采用的對絞絕緣銅線的線徑為0.4-0.9mm，絕緣介質大多是聚乙烯。一根鉛包電纜內可能包含幾百至幾千對對絞銅線。電纜可能是埋在地下管道內，也可能是架空的。每對銅線的衰減依線徑、介質性質和對絞方式而定。它總是隨頻率和長度而加大。對于VDSL，因使用頻率較高，故數字速率容量相應也受到限制。

在同一電纜內，各線對的電磁輻射對鄰近線對發生串擾，頻率越高、串擾越嚴重，這對VDSL必造成損害，各線對中相反方向行進的信號將引起近端串擾（NEXT）；各線對中同一方向行進的信號將引起遠端串擾（FEXT）。由于NEXT沒有受到線路的衰減，它將比FEXT造成更大的損害。鄰近線對上的VDSL信號有可能引起串話，如電纜內有些線對加裝VDSL，另一些線對加裝其他型式的DSL，也有可能引起近端和遠端串話，此外，用戶線每一對銅線都各有噪聲，主要是熱噪聲，也有可能受到外界電子或機電器件發出沖擊噪聲的影響。

3 VDSL的業務分類

VDSL可以承擔“不對稱”型和“對稱”型2類業務，所謂不對稱型，是指上下行2個方向傳輸通信的數字速率不相等，一般是用戶發往交換局的上行數字速率較低，而交換局傳給用戶的下行數字速率較高。

住家用戶一般要用非對稱業務，如用戶希望在家享受數字電視（DTV）、高清晰度電視（HDTV）、多媒體娛樂或者希望在家辦公，需要文件轉移和網站提供大量信息等，都是上行線路傳輸數據速率低、下行線路傳輸數據速率高。一般在1km以上距離的VDSL，上行傳輸3～4Mbit/s，而下行則傳輸22～23Mbit/s。如VDSL距離較短，在300m以下，則下行傳輸數據速率可能高達52 Mbit/s，有可能同時傳送幾套DTV或HDTV的信號。

在企業單位，則大多使用對稱型的VDSL。對于較長距離如1km，則上下行之方向都傳輸數據速率13Mbit／s，而對于300m以下的較短距離，則之方向都能傳輸26Mbit／s的較高速率。如在ATM或IP的局域網（LAN），數據速率可能分別為25.6Mbit/s或10 Mbit/s。對此，國際組織曾作出規定，但沒有統一。

從以上簡單說明可知：VDSL線路的上下行傳輸可能是對稱的或是非對稱的，但可以實現雙工通信。顯然，VDSL是利用頻分雙工（FDD），即下行一個頻段、上行另一個頻段，它們在頻譜上是緊接的。國際上對VDSL在0.138-2.0MHz范圍內有3種建議的頻率安排，它們各有2個下行（D）和2個上行（U），頻率規定如表1所示，單位為MHz。

表1中的Fx是可改變的：如選用6MHz，就對對稱業務有利，而如選用10 MHz，就對非對稱業務有利。在以上3種頻率安排，目前美國和日本選用997；歐洲則非對稱業務用998，對稱業務用997；只有瑞典準備用Fx。

4 VDSL的參考模型

為了在公共電話交換網（PSTN）或綜合業務數字網（ISDN）的對絞銅線用戶線上實現VDSL，必須在通信網交換局端和每一用戶端分別加VTU-O和VTU-R。這就是VDSL傳輸單元（VTU），O代表交換局、R代表用戶端。實際上，VDSL的參考模型主要由VTU-0、VTU-R和對絞銅線3者組成。

交換局的VTU-0包含LT，用戶端的VTU-R包含RT（或NT），都用于數字數據與連續時間VDSL信號的相互變換作用。當然交換局的VTU-O與用戶線連接，以及用戶端的VTUR與用戶線連接的地方都要設置分隔器，把通常沿用戶線傳送的通信信號與VDSL信號分開。

在VDSL的傳輸單元，不論是交換機端的VTU-O或是用戶終端的VTU-R，各有“傳送規約特有”（TPS）的傳輸聚合（TC）和“物理媒質特有”（PMS）的TC。由此參考模型中VTU-O和VTU-R各有TPS-TC和PMS-TC及PMD，于是，經由分隔器連接用戶線。

TC層有TPS-TC和PMS-TC部分。TPS-TC適合各種不同的ATM、STM、IP等傳送規約，把它們融合一起，進入PMS-TC。較新的TPS-TC可能采用分組轉移模式（PTM）。TPS-TC的信號可能利用此種不同的時分復接器，其一是把快的、對時延敏感的信號由MUX-F復接一起，其二是把慢的、對時延不敏感的信號由MUX-5復接一起。而在PMS-TC，快的和慢的通路混合一起，用前向糾錯碼（FEC），每一傳輸幀各有其特殊的標頭。

VDSL收發信機有些采用MCM或DMT，DMT調制采用反向快速傅氏變換（IFFT）。VDSL也可采用SCM，可能有兩種數據速率，相應地，線路上使用4個頻帶，即上行和下行各兩個頻帶。

表1中的Fx是可改變的：如選用6MHz，就對對稱業務有利，而如選用10 MHz，就對非對稱業務有利。在以上3種頻率安排，目前美國和日本選用997；歐洲則非對稱業務用998，對稱業務用997；只有瑞典準備用Fx。

4 VDSL的參考模型

為了在公共電話交換網（PSTN）或綜合業務數字網（ISDN）的對絞銅線用戶線上實現VDSL，必須在通信網交換局端和每一用戶端分別加VTU-O和VTU-R。這就是VDSL傳輸單元（VTU），O代表交換局、R代表用戶端。實際上，VDSL的參考模型主要由VTU-0、VTU-R和對絞銅線3者組成。

交換局的VTU-0包含LT，用戶端的VTU-R包含RT（或NT），都用于數字數據與連續時間VDSL信號的相互變換作用。當然交換局的VTU-O與用戶線連接，以及用戶端的VTUR與用戶線連接的地方都要設置分隔器，把通常沿用戶線傳送的通信信號與VDSL信號分開。

在VDSL的傳輸單元，不論是交換機端的VTU-O或是用戶終端的VTU-R，各有“傳送規約特有”（TPS）的傳輸聚合（TC）和“物理媒質特有”（PMS）的TC。由此參考模型中VTU-O和VTU-R各有TPS-TC和PMS-TC及PMD，于是，經由分隔器連接用戶線。

TC層有TPS-TC和PMS-TC部分。TPS-TC適合各種不同的ATM、STM、IP等傳送規約，把它們融合一起，進入PMS-TC。較新的TPS-TC可能采用分組轉移模式（PTM）。TPS-TC的信號可能利用此種不同的時分復接器，其一是把快的、對時延敏感的信號由MUX-F復接一起，其二是把慢的、對時延不敏感的信號由MUX-5復接一起。而在PMS-TC，快的和慢的通路混合一起，用前向糾錯碼（FEC），每一傳輸幀各有其特殊的標頭。

VDSL收發信機有些采用MCM或DMT，DMT調制采用反向快速傅氏變換（IFFT）。VDSL也可采用SCM，可能有兩種數據速率，相應地，線路上使用4個頻帶，即上行和下行各兩個頻帶。