隨著電信系統業者逐漸擁抱次世代網路(Next Generation Network, NGN)，這種以網際網路通訊協定(IP)為基礎的網路，將取代舊有的公眾交換電話網路(Public Switched Telephone Networks, PSTN)，並同時傳送語音與數據。最普遍的情境是將朝全數位化的線路進化，而且以封包的方式把語音訊號透過用戶終端裝置，採網路語音通訊協定(VoIP)的數位用戶迴路(DSL)數據串流來傳送。
為了能替這些網路做好準備，系統業者須要導入新的測試和診斷措施，以便能找出線路中的干擾和問題。也就是基於這個原因，使得高度整合的金屬線路檢測(Metallic Line Testing, MELT)晶片組解決方案能在此發揮功效與彈性。
全數位迴路應運而生
傳統上，接取網路都劃分為電話網路(即PSTN)和寬頻數據網路(如非同步傳輸模式ATM網路與IP網路)兩大區塊，但在網路聚合的趨勢下，使得網路基礎建設朝整併合一的方向邁進。而在這過渡期間，階段性的解決方案仍有其必要，以期能藉由數位用戶線存取多工器(Digital Subscriber Line Access Multiplexers, DSLAM)，來同時提供傳統的一般舊式電話服務/整合服務數位網路(POTS/ISDN)及語音通話等服務。有了這種純數位連線的網路後，就可以稱得上是全數位迴路(All Digital Loop, ADL)(圖1)。其所帶來的好處如降低網路複雜度及節省成本，都是顯而易見的，然而讓用戶迴路的監測與頻寬資料的傳輸得以並行則是一大挑戰。
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| 圖1 面對把傳統的ATM-DSLAMs網路改朝換代到具有彈性和成本效益的IP式網路，在這種ADL中須有嶄新的線路測試解決方案。 |
不僅如此，所有過渡階段中的每一個環節與步驟，都要能滿足各種配套措施，否則將衍生許多難以捉摸的問題。舉例來說，電信系統業者就會以分歧器(Splitter)來維持原有的PSTN/POTS結構，藉此逐漸過渡到NGN的架構。在這樣的情形下，具有彈性的MELT解決方案也要能符合同時與POTS並聯的網路架構，才能協助業者掌握旗下的所有網路。
在傳統的網路中，測試工作一般都是定期在POTS線路的某些工程階段中或特定失誤發生時才會進行。過去所採用的方法是透過POTS線路卡(Linecard)繼電器矩陣(Relay Matrix)的方式，把外部測試伺服器連接到中央測試頭端。爾後取而代之的則是，以更先進的POTS晶片組內建之完整測試機制來負責，並藉此省下購置具有繼電器矩陣的昂貴測試頭端(Test Heads)(圖2)。不論是哪一種方式，都可以在30秒內找出線路的問題，並且得知其傳輸品質是否符合要求，或是其訊號端點的情形，例如短路、開路或斷路等。
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| 圖2 (a)為既有網路基礎建設的線路測試方法，(b)為新一代的全數位網路之線路測試方法(不含PSTN/POTS)。 |
傳統SELT/DELT派不上用場
在當今的DSL連線環境中，傳統的測試方法是不可行的，畢竟在POTS中還有包括繼電器矩陣與中央測試頭端等硬體已不復存在。例如可能就在路邊的DSLAM，這種安裝在遠端的DSL線路卡，就無法在現有的測試架構中達成。基於種種諸如此類的因素，使得業者必須面臨許多的挑戰。非但如此，沒有足夠的方法可供用以進行DSL線路的測試，也是令業者深感頭痛的來由。
實際的作法是從中央機房的傳輸埠裡，透過線路送出DSL測試訊號，然後把反射回來的訊號藉由掌握或比對某些特定參數來分析訊號結果，這些測試稱之為單端線路檢測(Single-Ended Line Testing, SELT)。其他線路測試方式則須要在兩端都安裝DSL數據機，稱為雙端線路檢測(Dual-Ended Line Testing, DELT)。由於DSL的訊號是透過互感器來耦合，因此不論是利用SELT還是DELT方式，都很難找出非對稱的錯誤以及接地的問題。所以，為了要有效地除錯並提供獨立且直接的個別線路存取，具有整合MELT功能的硬體就有其必要了。
在寬頻的量測上，SELT和DELT都是很有用的方式，這些方式可以檢測出與頻率無關的參數結果，諸如線路衰減、串訊(Crosstalk)和外部雜訊等。然而，這些方式只有在結合MELT的解決方案下，才能確實的檢測出線路中所有的物理參數。
MELT解決方案強化了既有SELT對於非對稱數位用戶迴路(ADSL)與超高速數位用戶迴路(VDSL)的檢測，使得系統業者能充分掌握用戶迴路的傳輸情形，包括線路距離和傳輸速率、橋接分接點(Bridge Tap)偵測，以及串訊分析等相關資訊與數據。此外，MELT解決方案可提供對於電磁波的潛在重疊資訊，甚至是已知的射頻干擾(Radio Frequency Interference, RFI)，並藉此推算出線路中可能出現干擾的位置。
如果系統業者要把MELT的功能套用到次世代網路中，則必須把符合的硬體直接整合到DSL的線路卡內。這些額外的電路成本與電路板空間，要盡可能地降到最低，而MELT硬體對DSL服務的影響也要盡可能地減少。
線路檢測須能定位與持續監控
在網路基礎建設中，監視每一個用戶迴路的不尋常與錯誤，並且在安裝時提供必要的支援以及定期的防潮電流傳送(Wetting Currents)(提供低電量的訊號，用以預防線路因潮濕而老化或氧化)，都是非常重要的工作。這些饋送的電流訊號可以讓POTS線路的傳輸品質「有朝氣有活力」，但在xDSL家族的環境裡卻無此必要。
而一套有效率的MELT解決方案，還必須具備定位與分辨錯誤的能力。典型的錯誤有Tip和Ring電線間的短路，以及因潮濕導致絕緣不良。其他常見的錯誤，還包含各式各樣的接地問題或線纜破損等。此外，MELT的演算法還要能量測出像是在建築工地裡，所耦合的外來交直流電壓之振幅和頻率，或是異常的安裝與接線錯誤。在這些外來的電壓中，最重要的就是要透過與對應電壓振幅的限制數值間的比對，找出可能引發致命影響的潛在來源。
至於在確保傳輸服務品質(QoS)方面，則須持續地監視線路，並在錯誤發生時快速因應。是故，系統還要能在不影響DSL運作的前提下，進行MELT的量測。特別是在全數位化的網路中，在沒有分歧器的環境內還能完成如此的要求。一套須要處理繼電器切換的MELT解決方案，無法在不影響DSL運作表現的條件下進行量測。
MELT標準化儼然成形
來自晶片廠商與系統供應商的各家獨門專屬檢測解決方案，早已在市場上行之有年了。隨著xDSL電信服務裝機普及率的提升，業界對於解決方案標準化的呼聲也越來越高。首先是在2002年業界試圖將SELT1標準化所踏出的第一步：G.selt標準，但至今還是無法完全竟功。在2006年之前，必須檢測的參數項目表仍付之闕如，爾後，才對於三種測試方法(即SELT、DELT、MELT)的配套，以及各自所適合用於找出不同的錯誤有些交代。G.selt在日後變為G.lt，並且成為合併SELT、DELT及MELT的全球標準。從SELT中所建立的功能參考模式，已經被DELT和MELT採納，並成為一般線路檢測的功能參考。
通訊解決方案廠商領特(Lantiq)積極推動MELT標準化，並且與諸多一流的系統業者與系統供應商攜手共同推動相關的工作。如今，MELT業已成為國際電信聯盟(ITU)的全球標準ITU 996.2 standard(G.lt)的一部分，此規範標準是用於xDSL收發機的單端檢測、雙端檢測及金屬檢測等線路檢測形式中。最初將此導入到現場實務工作中是在2010年4月，由德國的網路營運商開始把這些MELT的功能帶進旗下所有今後的xDSL安裝工程中。
MELT晶片組一展所長
領特MELT晶片組的特色之一，在於可以直接放進DSL線路卡內(圖3)。DSL的線路是透過高歐姆值(Ω)的電阻來存取，換句話說，對照於繼電器式的連線(Relay-based Connection)，這種方式的阻抗在交換過程中不會有所變動。這可以讓MELT解決方案在量測或防潮電流傳送進行時，不會影響到DSL的訊號與服務。而耦合電阻，則是透過高電壓多工器所連接的輸出緩衝器與量測放大器。輸出緩衝器傳送量測訊號到線路中，並且透過量測放大器，把這些訊號的處理結果反映出來。
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| 圖3 在領特的MELT解決方案中，其晶片組將可直接安裝在DSL線路卡裡。 |
市面上高成本效益比且值得信賴的多通道MELT解決方案，具備高效率的線路與迴路檢測功能，以利即時音質與網路穩定度監控，而其精確性更是超出外部測試頭端，並且能和DSL連線同時運作。不僅具有如此的整合性能，MELT解決方案還能滿足DSL線路卡之極為有限的空間限制。
對照於當今的線路檢測解決方案，以交換矩陣來控制外部測試頭端或測試卡，領特這種整合的MELT解決方案，將可提供高達90%的成本優勢。同時，其極低的功耗符合歐洲操作規範(Code of Conduct, CoC)對能源效率的要求，且相容於國際電信聯盟的ITU 996.2測試標準(G.lt)。
該晶片組支援各家廠商的所有DSL技術如ADSL、VDSL與SHDSL，不僅如此，比起傳統以繼電器式為基礎的PSTN線路檢測，它還具備許多額外的功能如線路卡生產檢測。這個解決方案還提供粒度為十六個傳輸埠(Granularity of 16 Ports)的防潮電流傳送，以滿足線路可靠度、長期區域迴路營運等各項需求。同時，對於須要客製化功能的檢測頭端，事先定義好的直流配對辨識音調，仍舊可以在領特所提供的整合式MELT解決方案中自行選用。
該MELT解決方案係由一顆一百二十八通道的控制器(VINETIC-LTC128)及一顆十六通道的高壓檢測多工器(Smart SLIC-T-16/MLT-16)所組成(圖4)，並具備一組整合多工器與類比數位/數位類比(AD/DA)轉換器。線路檢測控制器負責處理數位化的檢測訊號，並計算出相對應的網路模式。而Smart SLIC-T16/MLT16可以接到多達十六個DSL實體線路，也能把防潮電流傳送出去，並且產生配對辨識音調。由於VINETIC-LTC128可支援八顆Smart-SLIC-T16/MLT16，因此將能達成以單一線路卡來進行一百二十八個通道的檢測工作。運用MELT解決方案，只消30秒就能完成單一通道的一整組檢測工作。此外，業者也提供支援不同主控制器的完整軟體套裝，並達成ITU K.20的保護要求。正因為這個解決方案把MELT和SELT的功能建置在同一張線路卡上，使各種相關的量測工作變得更簡便。
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| 圖4 由於此MELT具備高輸入阻抗的特色，將可避免在使用分歧器時，因為高通濾波器所產生對DSL線路的存取干擾。 |
線路檢測功能進駐DSL晶片
為了充分體驗並評估這些嶄新的MELT技術，業者已開始提供支援ADSL、VDSL及單對線高速數位用戶迴路(SHDSL)的設計套裝MELT Easy-Boards，讓系統開發人員得以快速且簡便地享受高度整合之MELT晶片組所帶來的種種優勢，並透過沒有繼電器或不需要切換矩陣之極為小巧的空間要求，來顯著地降低整體成本。線路檢測及防潮電流能在不限制任何DSL的運作下進行，透過規律與並行的檢測，充分確保網路的運作。
(本文作者依序為領特存取網路產品行銷經理、資深工程師)