VDSL及以太網寬帶接入

一、寬帶接入技術的發展
　　近年來，Ｉｎｔｅｒｎｅｔ異軍突起，網絡規模和用戶數迅猛增長。世界各國都在致力于發展信息網絡，中國也把網絡通信作為優先發展的產業。隨著中國對骨干網絡進行擴容，Ｉｎｔｅｒｎｅｔ用戶發展十分迅速，視頻點播（ＶＯＤ）、實時遠程數學等高速業務如雨后春筍般出現，但接入網卻成了Ｉｎｔｅｒｎｅｔ發展的瓶頸。
　　目前，５６ＫＭｏｄｅｍ，ＩＳＤＮ技術是最為成熟的接入技術，但它們都屬于窄帶接入的范疇。寬帶接入方面，利用同軸電纜的ＣａｂｌｅＭｏｄｅｍ技術和利用現有電話線的ｘＤＳＬ技術正在快速發展，已經進入實用階段。由于它們具有窄帶接入不可比擬的帶寬和對多業務的支持，將成為未來幾年里接入技術的首選方案。為了利用已經在銅線上作出的巨大投資，全球各電話公司紛紛選用ｘＤＳＬ作為爭奪Ｉｎｔｅｒｎｅｔ接入市場的有力武器與ＣａｂｌｅＭｏｄｅｍ競爭。這使得ｘＤＳＬ成為當前最熱門的技術之一，引發了大量的通信設備制造商和芯片供應商爭先恐后地生產相關產品參與市場競爭。
　　與ｘＤＳＬ相比，寬帶接入系統中的另一關鍵產品——以太網交換機市場競爭更加劇烈。在包交換技術中，以太網交換由于具有簡單易用、發展成熟和成本低廉等優點，再加上快速以太網和千兆以太網等新技術迅速崛起，已取代ＡＴＭ交換技術成為ＬＡＮ領域的贏家。這種基于包交換的通信技術比傳統的時分電路交換具有數據連接永遠存在、機動靈活的優勢，并且可大量節省線路成本，非常適用于寬帶接入領域。
二、VDSL的技術特性
　?。模樱淌侵咐矛F有銅纜用戶線中的一對雙絞線來提供雙向傳輸業務的一系列技術。目前市場份額最大的是非對稱數字用戶線（ＡＤＳＬ）和在ＡＤＳＬ基礎上開發的甚高比特率數字用戶線（ＶＤＳＬ）。
１．性能
　?。粒模樱滔到y在下行方向傳送高速數字信號，而上行方向工作在較低速率。ＡＤＳＬ采用１．５Ｍｂｉｔ／ｓ速率時可以在０．４ｍｍ和０．５ｍｍ線徑的雙絞線上分別傳３．６ｋｍ和５．５ｋｍ，若采用６Ｍｂｉｔ／ｓ速率，傳輸距離也能達到３．６ｋｍ（０．５ｍｍ線徑）。在這樣的性能下，圖像質量最多只能達到盒式錄像機的水平。鑒于此，近年來人們又進一步開發了ＶＤＳＬ。按其當前產品的水平，它在雙絞線上的單向速率可高達２６Ｍｂｉｔ／ｓ，而且還可配置為對稱模式，使上下行速率均為１３Ｍｂｉｔ／ｓ（０．５ｍｍ線徑，傳輸距離１．３ｋｍ）。由于ＶＤＳＬ提供了更大的帶寬，所以可以滿足更多的業務需求，包括傳送高保真音樂和高清晰度電視、多通道純ＭＰＥＧ２信息流，是真正的全業務接入手段。另外，ＶＤＳＬ的速率與以太網速率（１０Ｍｂｉｔ／ｓ）非常接近，完全可以作為以太網的延伸，構成網絡節點之間距離在１ｋｍ以上的“大以太網”。有理由相信，ＶＤＳＬ的應用前景非常光明，會成為ＤＳＬ技術發展的又一亮點?！　?BR>２．調制技術
　?。郑模樱讨杂懈叩慕尤胨俾屎涂垢蓴_能力，主要應歸功于采用了先進的調制技術。目前，關于ＶＤＳＬ的標準有兩種，一種支持正交幅度調制（ＱＡＭ），另一種支持離散多音頻調制（ＤＭＴ）。下面以前一種為例對ＶＤＳＬ的調制技術進行簡要的說明。
　　正交調幅是一種應用廣泛的技術，基本方法是將數據分解成兩個半速數據流，然后再調制正交載波進行傳輸。接收端則利用正交性解調出兩個數據流再進行檢測。這種方式頻譜利用率高，設備也不太復雜，ＶＤＳＬ收發信機通常采用這種調制方式。它的輸出功率譜密度一般不超過－６０ｄＢｍ／Ｈｚ?！　?BR>３．頻譜分配
　?。郑模樱滩捎妙l分復用方式進行通信，即上行和下行使用不同的頻率范圍。通常頻譜分配如下（以ＱＡＭ為例）：下行０．９～３．４ＭＨｚ；上行４．０～７．７５ＭＨｚ。
其它常用的低頻業務，如ＩＳＤＮ（１２８，１４４ｋｂｉｔ／ｓ），普通電話ＰＯＴＳ（８ｋｂｉｔ／ｓ），甚至ＡＤＳＬ（１．０１０４Ｍｂｉｔ／ｓ），完全可以和ＶＤＳＬ同時在一對線上傳送。一般情況下，這兩個頻帶的中心頻率和帶寬都可以調整。這些數值與ＱＡＭ的星座數（又稱狀態數）及分割因數（指每碼元所含比特數）一起，一旦由設備配置確定，就可以決定ＶＤＳＬ系統的數據速率。
三、快速以太網交換機
　　今天的以太網事實上幾乎成了企業規模局域網絡中的標準。它源自ＩＥＥＥ８０２．３（１０Ｍ）標準，并發展出一系列相關標準，包括８０２．３Ｕ（１０Ｍ／１００Ｍ自適應）、８０２．３Ｘ（全雙工）、８０２．３Ｚ（１０００Ｍ）等。不過，這些標準的基本工作原理是不變的，它們都采用載波偵聽／沖突檢測（ＣＳＭＡ／ＣＤ）技術來避免沖突實現通信。每個通信節點的工作原理可描述如下：
　?、偃绻€路空閑，則可隨時發送數據；
　?、谌绻€路忙，等待一段時間后再發送；
　?、廴绻c別的節點發生沖突，暫時放棄發送，等待一段時間后再回到第一步。
　　早期的以太網設備主要使用集線器，每個節點發送的通信包都需要在集線器的所有端口上廣播，所以帶寬指標并非獨占而是共享。而以太網交換機是一種在第二層，即數據鏈路層上工作的交換設備，它和集線器最大的不同在于能夠自學習每個包的源地址和目的地址，并能動態建立一張轉發路徑表，由此使各個節點發送的數據包只在相對應的端口中發出而無須每次都廣播，帶寬指標是獨占而非共享，這樣就極大地提高了通信效率和安全性。
　　以太網交換機的核心技術是交換芯片，但網管軟件同樣重要。在目前的寬帶接入系統中，對交換機管理的要求越來越高，這些要求主要包括：對虛擬專用局域網（ＶＬＡＮ）、端口禁用／啟用、業務優先級區分（ＣｏＳ）、端口分組管理、流量控制以及簡單網絡管理協議（ＳＮＭＰ）和遠程網絡監控協議（ＲＭＯＮ）等管理軟件給予支持。交換芯片對這些管理功能的支持固然是前提，但開發一個針對特定管理要求的管理軟件仍然是一項艱巨的工程，往往需要使用一個成熟的實時網絡操作系統作為平臺。
四、VDSL和以太網交換技術的實施方案
　　德國半導體公司億恒科技（ＩｎｆｉｎｅｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）是在歐洲排名前三位的集成電路供應商，擅長研發有線通信方面的芯片。隨著寬帶市場的蓬勃興起，億恒適時地推出了１０ＢａｓｅＳＶＤＳＬ套片和ＡＲ２２２４以太網交換芯片以滿足制造寬帶通信設備的需要?！　?BR>１．１０ＢａｓｅＳ結構框圖
　?。保埃拢幔螅澹邮且环N用ＶＤＳＬ技術在雙絞線上傳輸以太網幀的芯片組解決方案。
　　圖１是一個１０ＢａｓｅＳ調制解調器的功能框圖，簡稱為１０ＢａｓｅＳ物理層（１０ＢａｓｅＳＰＨＹ）。它由數據芯片ＰＥＢ２２８２２、模擬芯片ＰＥＢ２２８１１、放大芯片ＰＥＢ２２８１０和混合線圈無源模塊四部分組成。