Frank Engel/Hans-Peter Trost (Lantiq)

     消費者對于更高的數據傳輸帶寬需求總是不斷增長。從目前的發展趨勢觀之，要實現在線觀看影片服務普及，整個產業將須投入更多的心力，且傳輸速率至2020年須達到100Mbit/s甚至更高的規格。

　　以技術的角度觀之，上述的期待對于光纖網絡、有線電視線纜，以及性能強化的特高速數字用戶回路(VDSL)銅線線路來說，基本上已不是問題。然而，要鋪設符合光纖到戶(FTTH)所需的光纖網絡，其成本非常驚人。至于采“帶寬分享”的有線電視線纜網絡，則是在尖峰時段會因為許多用戶同時聯網，而讓每戶實際可用的帶寬受限。

　　正因為如此，不少電信營運商都選擇如矢量化(Vectoring)或綁定(Bonding)的創新科技，在既有的銅線網絡架構中，以成本效益為出發點，來增強其VDSL2的傳輸速率，并讓數據傳輸可以達到100Mbit/s甚至是200Mbit/s的目標。

　　為了要在“最后一公里”達到高速數據傳輸，最可能的做法之一，就是將VDSL2技術與光纖技術，如光纖到節點(FTTN)、光纖到路邊(FTTC)、光纖到樓(FTTB)或光纖到分配點(FTTdp)整合并導入到網絡環境中(圖1)，且根據不同的情境，以8M-30MHz的前提來運作。

　　圖1 各種VDSL2的使用情景。連到用戶家中的最終銅線線路長度若越短，則可獲得的帶寬就越大。

　　每一個用戶都透過VDSL2直接從數字用戶線存取多任務器(DSLAM)連上銅線線路。在沒有矢量化技術的情形下，DSL用戶透過電話線連上既有的基礎網絡，可以接收高達約50Mbit/s的帶寬。

　　盡管光纖到戶已在光纖網絡的區域擴張下，陸續出現在用戶家中，且從性能表現的角度來看也備受期待，但實際上，單以德國來看，專家預估其投入成本將高達800億歐元，這個數字是以光纖聯機的基礎來計算的，遠高于VDSL聯機至少十倍以上。

　　在既有的建筑物中拉設光纖電纜，以及其連帶的昂貴施工成本，從實務上的種種障礙來看，FTTH的擴張顯然比預期來的還慢了許多，特別是在人口密集的西歐地區。為了避免投入高額的架設開銷，于是有了所謂FTTdp的做法，這種解決方案對于業者來說頗具吸引力。

　　假設光纖分配點(Distribution Point)，也就是光纖網絡能拉到離用戶最近的地方，一般都是電線桿或配電箱，能夠架設在離用戶近在咫尺的地方，那么其寬帶傳輸速率將可達到比銅線網絡還高一倍的境界。如果能朝位在大樓地下室的機房或其他用戶周遭的光纖分配點下手，就可以提供附近用戶高性能的VDSL2服務。在這種環境里，重要的是從用戶家中，透過反向供電技術(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，有線電視線纜聯網的業者，也在大力宣傳其高速上網服務。身為一種“帶寬分享”的有線電視線纜網絡，即使其可提供的連接速度能高達100Mbit/s；但在尖峰時段戶戶都在用帶寬的時候，每個用戶實際可分到帶寬就會顯著的降低，也就是越多人用的話，每個人可以享受到的帶寬就越小。

　　在實務上，寬帶DSL比起各種做法顯然是遜色許多，因為用來提供DSL服務的是銅線的電話線路，有些線路的年紀甚至超過一甲子，也因此，DSL的傳輸潛力會因串訊效應(Crosstalk Effects)受到限制。在引進創新的半導體解決方案后，矢量化或綁定化的技術概念，就有辦法對付這些問題，如訊號損失、干擾、噪聲等，甚而優化DSL的傳輸表現，以提升理論上的速率水平。

　　強化銅線傳輸效能　矢量化/綁定技術挑大梁

　　服務供貨商無不希望提供深入豐富的服務給消費者，并透過可能的管道提供最佳質量及附加價值給用戶，然后藉此贏得商機、增加營收。也就是這樣，不同的技術陸續發展，以克服銅線的種種限制，進而希望能提供更深入的服務。舉例來說，VDSL2的綁定技術利用兩對銅線，以國際電信聯盟的規范標準ITU-T G.998.1/2/3，來增進連接的傳輸表現，此舉將可提升實際的數據傳輸速率，甚至增進傳輸的有效距離。

　　在過去，DSL對線綁定(Pair Bonding)大都已運用在提升數據傳輸速率以及增加傳輸距離(1公里以上)的應用中。而當使用在較短距離(如500公尺以內)的環境時，對線綁定更能大幅提升數據傳輸速率水平。這讓網絡系統業者能把服務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“正面對決(Vis-a-Vis）”。

　　不同于矢量化技術，綁定技術是實體的技術，要實現這種方式每個用戶需要兩對銅線；在大部分的情境中，透過芯片組的處理，就可以同時運用這兩對線路的訊號。在DSL的矢量化技術方面，最早是來自于如今隸屬阿爾卡特朗訊(Alcatel-Lucent)旗下的貝爾實驗室(Bell Labs)。相較于其他DSL技術，綁定技術并沒有把焦點放在電話線的雙絞線對在線，而是把整個線路視為一個整體，其特點在于，透過復雜的算法來解決各種的干擾，藉此提升整體傳輸效能。

　　矢量化技術在2010年3月被國際電信聯盟(ITU)采納，并命名為G.vector或稱為G.993.5標準。此標準采用第三級動態頻譜管理(Dynamic Spectrum Management Level 3DSM Level 3, DSM Level 3)的技術，其特色在于多重線路環境中的訊號處理，并能實時優化訊號強度。這種矢量化技術的優點只在乎整體的效能表現，當然所有會影響訊號強度表現的因素也都要列入考慮，如此才能充分彰顯其效果(如在系統層級的考慮)。

　　饋送補償訊號襄助　矢量化技術抑制串訊弊病

　　即使在DSLAM和用戶家里的DSL終端，即客戶端專屬裝置(CPE)設備之間的距離很短，但串訊對整個數據傳輸速率的影響仍很顯著。這種效應系由干擾所引發，特別是在平行的線路上，而且所運行的是高頻訊號。例如，DSL的帶寬在線路中傳輸幾公尺之后就會明顯衰減，在實務上，對于系統業者的考驗就是因為這些干擾，而讓整個服務的傳輸速率無法達到或接近最佳的傳輸水平理論值。

　　銅線電纜是大多數網絡的重心，而為了要讓同一條線路能承載更多訊號，于是會同時有數以百計的很多電線組織在一起，但這也讓彼此間產生干擾，其結果就是拖累整個網絡的速度。矢量化技術的推出，能讓網絡產生并饋送補償訊號，來抑制串訊并讓訊號中有用的部分能夠在無損于表現的前提下順利傳輸。

　　如果訊號干擾是來自于DSLAM或C-C Box，如FTTC，而且能透過各種技術來盡可能地抑制住，那么就算是經過500公尺的線路傳送，其實際可用的傳輸速率水平仍然非常高。在VDSL2的聯機的實際運作上，電信服務系統業者是以每戶平均傳輸距離500?700公尺來計算，并以最高傳輸速率50Mbit/s為前提來規畫。若導入矢量化技術之后，則這個水平將可提升到100Mbit/s(下載)及30Mbit/s(上傳)以上。

　　上述這些具有關鍵優勢的技術，不論是在實施上還是在成本上，都遠遠優于FTTH。這更可以讓系統業者彈性調整其網絡服務內容，并藉此成功挑戰當前的有線電視上網服務業者。這種能讓競爭態勢翻轉的技術，也能讓系統營運商在既有的市場中，提供更高速度等級的寬帶服務，甚至拓展其服務范圍到整個服務地理區域，并進而滿足歐盟期望在2020年達到的“超快寬帶(Superfast Broadband)”(至少要有30Mbit/s)服務。

　　加速VDSL普及 CPE/芯片支持矢量化技術

　　市場對支持VDSL的CPE發展普遍樂觀，部分數據還預估將在接下來的幾年內出貨量翻倍。根據研究機構IHS iSuppli的預測，支持VDSL的CPE出貨量將從2012年的二千二百萬臺持續攀升，在2016年時可望達到五千七百萬臺。

　　為了要享受矢量化技術所帶來的傳輸優點，所有在整個網絡線路中的CPE裝置都要能滿足矢量化的前提。單一的路由器或網關，這些可能在整個訊號傳輸過程中扮演“干擾源(Source of Interference)”的裝置或設備，都要有所修正，以免因此而讓傳輸速率被拖下水。所幸，近來大多數新出貨的CPE都有某種程度的“矢量化友善(Vectoring Friendly)”。

　　從網絡系統業者的戰略來看，在既有的銅線網絡基礎建設中榨出最多的傳輸帶寬，是整體策略中最主要的一部分。現今半導體廠推出的VDSL芯片組，已可實現200Mbit/s(雙對綁定)及150Mbit/s(矢量化)數據傳輸速率的網關。在此同時，許多的家庭網絡功能，像是整合無線局域網絡(WLAN)、超高速以太網絡(Gigabit Ethernet)，以及因特網語音服務(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系統業者開發路由器與網關的彈性，并能符合這些業者的需求，且比起其他競爭的芯片組產品，這只需較少的零組件就能完成。所有的操作頻帶都依據ITU-T(細項Profiles 8、12、17及30MHz)的規范，也支持單一CPE硬件設計。這么一來，所開發的系統就能讓CPE具有可延伸的功能。

　　滿足高速傳輸新應用 VDSL規格大躍進

　　從成本因素以及快速布建的角度來看，VDSL2確實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之后，VDSL2將能演變成滿足高速傳輸需求的通訊技術，并能在既有的銅線基礎建設環境中，創造出具備成本效益的競爭優勢。如今，要實踐這一切所需的半導體芯片已垂手可得，接下來，就讓我們期待VDSL2能出現在你我家中的電信服務中。