N.T.開講:上下傳飆上100Mbps VDSL滿足數位家庭存取需求

2005-05-26
自從資訊高速公路上路之後,寬頻上網人口的數目無論是已開發、開發中國家,始終維持使用人口向上成長的格局...
自從資訊高速公路上路之後,寬頻上網人口的數目無論是已開發、開發中國家,始終維持使用人口向上成長的格局。  

若是就資料檔案傳輸或瀏覽網頁等既存的應用來說,既有的ADSL使用方式,是不會讓人覺得不滿足的。然而,隨著手機3G時代的到來,視頻影片方面的應用,對高速產生需求,於是VDSL便應運而生。  

要在資訊高速公路上實現非常流暢地看高畫質影片的情境,畢竟還是需要更為寬廣的資訊大道,同時也還要有QoS(Quality of Service)的重要機能,用來維持頻帶域配置的基本需求,尤其是大樓或是大型建築物內部的通信服務,該方面應用的滿足絕對是必要的。  

VDSL主要集中於大樓或大型建築物  

VDSL與ADSL技術相同,皆是借用目前家庭中鋪設最為廣泛、使用最為普遍的電話線來進行高速資料傳輸的技術,若是就數百米的短距離狀況,VDSL的速度一舉越過ADSL。目前的家庭使用方式,還是以ADSL為主流大宗,VDSL的服務應用主要還是集中在大樓或大型建築物內部的通信中樞。  

比如說,當大樓引進了FTTB(Fiber To The Building)的高速通信回線,可以使用VDSL的技術來分配連接到各個用戶端(圖1)。基本做法是在大樓的配電盤設置有共用頻域空間的終端裝置(DSLAM),而在各個用戶端的屋子內連結數據機(CPE)即可,根本不需要昂貴又費時的大規模配線工事,就可以享受飆速的超快感。為什麼會說超快感呢?因為無論是資料的上傳或是下載,速率都可以共同達到100Mbps的超高水準。態度保守的一派說這也許是目前這個可用頻帶的上限值吧!  

有趣的是目前家庭使用個人電腦上網的乙太網路,主流的基本配備就是100Mbps,筆記型電腦亦然,也就是說家庭內部的機器可外部通信網飆同樣的速度。有人說這是魔幻數字,是事業者所期望的現實夢想。飆速就跟金錢一樣,沒有人會嫌多的。  

進軍家庭存取回線  

觀察網際網路上的應用,多通道的視訊影片配信、線上即時遊戲、點對點檔案共享,多還是祈求更為快速的資訊道路,尤其,VoIP(Voice over Internet Protocol)的應用有急速增加的跡象,因此,對於更快速的資料上傳需求,就浮現得更明顯。當您思索到多數的屋子裡電視電話長時接續的使用情況,對於頻寬速度的要求自然容易理解。  

由此衍生,可以推斷VDSL方案的廠商,下一個瞄準的目標當然就是要進軍家庭存取回線,如果這個企圖成功,就有可能改變家庭網閘(Home Gateway)的面貌,當然進入家庭之中,具體的基本功能之一就是QoS的實踐,相信天底下沒有任何人願意看電影或影片是斷斷續續的狀態,因此,頻帶域的管控是一定要的。另外一方面,絕對不能忽視的就是家庭中無線網路的存在,英特爾的迅馳平台讓家庭網路從高科技變成基本常識,而無線網路目前正處於進化到更高速的階段,802.11n規格就是鐵証。同時,家庭中的應用還要顧及安全性以及VoIP語音通信。  

日韓普及率遙遙領先  

目前的局勢是以ADSL為主流,VDSL要擊敗ADSL並不容易。當然要談及世界的VDSL,就必須瞻望寬頻的先進國家日本與韓國。韓國廠商有政府為後盾,寬頻的使用普及率很嚇人,每100個人口當中,就有23.5人使用DSL的方式上線,在2003年以後,從ADSL跨入VDSL的轉移現象很明顯,VDSL新回線的的鋪設早已越過100萬條回線,而ADSL回線卻在往下掉,就VDSL來說,韓國是世界第一,不過,該國是在2004年底時從50Mbps的VDSL服務開始進行的。  

緊跟其後的日本市場也難以忽視。轉眼間,日本ADSL的下載速度也從12Mbps,經過24Mbps,邁向45Mbps,VDSL也從50Mbps移行到70Mbps,下載100Mbps也開始有影子。在當地,VDSL的主要使用環境依然是FTTB(Fiber To The Building),日本總務省的推測,在2005年FTTB的新規加入者,也許有機會越過ADSL。  

至於全球市場最大的美國,所聚焦的應用乃是所謂「三合一Triple Play」的運用,意思是說,使用電話的住宅可以享用電話、資料通信以及影像配信的服務。90年代前半,纜線電視公司就早在電視影像之外,提供聲音與資料通信的服務,而威脅到通信事業者。隨著「.COM」泡沫崩壞之後,消聲匿跡了一段小歲月,爾後,加拿大開始VDSL寬頻的服務,美國通信業者也在檢討聯繫FTTB(Fiber To The Building)、FTTC(Fiber To The Curb)的VDSL技術。  

那老是慢半調的歐洲呢?我們來看一個數字,光是2003年一年時間,寬頻的普及率從8.4%躍升到15.2%,2004年就達到了24%的水平,對於2005年一般的預期數字大約是落在33%左右。  

頻帶分配企劃  

無論是高速化還是長距離的實踐,VDSL所仰賴的根本之道就是頻帶數的使用方式,前面已經說過好幾次,VDSL與其他的DSL技術一樣,都是藉由電話線作為媒介,電話線的發明原本就是為了通話的使用,將聲音通話的數KHz低頻傳送到接收端,講究的是數公里的長距離。DSL之所以能夠傳送資料,就是將使用頻帶從數MHz拉升到數十MHz的頻域,固然可以提高資料傳送速度,傳送的可能距離就會短縮。  

當初,ADSL乃是使用1.1MHz的頻帶域,可以實現3公里距離,下載8Mbps的資料傳送,若是將距離延展到5公里時,就不能夠傳送了。爾後,再將頻率帶域延展到2.2MHz,最高的資料傳送速率就提升到24Mbps的水準,一般稱之為Double Spectrum ADSL。現在領先登場的是可以利用3.75MHz以下的頻帶,又將下載速率拉升到50Mbps、上傳速率3Mbps的高水準,因此,又有人稱它為Quad-Spectrum ADSL。  

而VDSL就是利用更高的頻帶,VDSL的國際標準規格即是ITU-T所規範的G.993.1標準,依規定目前可以用到12MHz的範圍,使用方式是根據下載上傳,將該頻帶域分割成多數個頻帶,這種頻帶分割的技巧,就是大家所言的頻帶企劃(Band Plan)。G.993.1的下載上傳非對稱服務所規制的頻帶分配企劃(Plan 998)(圖2),大致上是這樣子的:  

‧下載DS1:138KHz~3.75MHz  

‧下載DS2:5.2MHz~8.5MHz  

‧上傳US1:3.75MHz~5.2MHz  

‧上傳US2:8.5MHz~12MHz  

這也就是一般所說的四頻帶VDSL,提供下載50Mbps、上傳30Mbps的資料傳送速率,大約是在2002年初出現的,其實早期是在2000年開始向消費者推介兩頻帶的VDSL,但是真正急速成長的VDSL市場應該是四頻帶的產品。  

至於,要將下載與上傳的速率同步飆升到100Mbps的天高,當然使用的頻帶必須拉高,30MHz是必要的條件,也就是追加了DS3以及US3兩個頻帶,成為貨真價實的六頻帶VDSL(6 band VDSL)。如此的配置,可以確保在200公尺到300公尺之環境下,維持這般的高速。敬請留意,若是在12MHz之後僅僅追加了DS3頻帶,即是5頻帶VDSL也可以在下載時有100Mbps的漂亮數字,但是上傳時僅有40Mbps的速率。現實社會的確有對應的裝置存在,有機會是過度性的產物。  

另外一方面,高頻率在長距離的環境下擔心信號衰減而到達不了彼岸,於是在25kHz~138kHz的低頻地帶,又規劃了一個US0頻帶,作為上傳線路。當然,頻率低容量就有限,然對於長距離卻有絕佳的功效。  

採用QAM及DMT調變  

對於四頻帶VDSL,ITU-T標準認可了兩種調變方式,分別是正交振幅調變QAM(Quadrature Amplitude Modulation)以及離散多音DMT (Discrete Multi-tone),卻也造成晶片設計商與裝置製造商因為支援調變方式的不同,而產生了對峙的兩方陣營攻防戰。DMT陣營以美商Ikanos Communications為首,QAM這一派以Metalink公司為頭。  

QAM係一單載波調變,而DMT是屬於多載波調變,因此,QAM和DMT在四頻段方案的實現上存在著差異,而且在對其他關鍵性能的處理上也有所不同。顯然,QAM和DMT都各具優缺點,選擇何種方案取決於現實條件、特定應用和設備環境中實際問題,預期的最終結果還是雙方調變方式認可。而延展到30MHz的下載上傳100Mbps才是白熱化的終極焦點所在。站在純技術的觀點,雜訊問題、功率消耗問題,以及互通性的問題越早克服是越有利。圖3及圖4展示了VDSL主機板及應用。  

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