在現今寬頻連接技術中，單對高速數位用戶線路(Single-Pair High Speed Digital Subscriber Lines, SHDSL)即使已經使用超過15年，仍是最受青睞的寬頻技術之一。對傳統電信服務而言，這項標準技術已被廣泛部署在各種不同的系統中，如寬頻存取，包括局端(CO)、用戶端(CPE)、寬頻中繼器，以及採用多對綁定(Bonded)配置的點對點資料傳輸，最高可提供60Mbit/s的對稱資料處理能力。另外還包括乙太網路第一哩(EFM)的應用，這項技術會在系統內做為長距離實體(PHY)層之用。
另一方面，SHDSL可將其獨特功能帶到全新類型的應用中。由於每條銅線對的功率需求非常低，其最差情況為650毫瓦(mW)，因此遠端系統能利用相同的線路來同時進行電源與寬頻資料傳輸。
此特性已贏得多種新應用的採用，這些應用須要結合遠端供電和寬頻功能，以及非常長的傳輸距離，例如位於現有公共交換電話網路(PSTN)電話亭的無線區域網路(Wi-Fi)熱點，能獲益於遠端供電和對稱頻寬；隨著高畫質(HD)監控攝影機的部署已逐漸超過一般乙太網路供電(Power-over-Ethernet)解決方案的距離範圍，因此需要更長距離的低功耗解決方案；公共資訊顯示幕，特別是在機場、火車和地鐵站等公共場所以及戶外建築物與街道上，都需要長距離頻寬與遠端供電；售票和其他類型的零售站，均能獲益於低延遲和穩固的連接性；智慧型交通控制系統通常需要長傳輸距離、低延遲和穩固特性。
在這項強大技術的背後，什麼是它能持續成功的原因？以下進一步檢視此技術的演進以及目前的最新進展，以了解SHDSL長期獲得業界青睞的秘密。
SHDSL發展甚早 技術標準已臻完備
SHDSL是根據ISDN BRI、MDSL和HDSL/HDSL2所定義的特性來開發的。國際電信聯盟電信標準化部門(ITU-T)建議的G.991.2標準中描述了存取網路的資料傳輸方法，通常稱為G.SHDSL。這項建議於2003年正式發布，之後於2005年發布勘誤以及部分修訂。簡單的說，SHDSL是一項非常穩定的建議規範。G.991.2的主要部分原本是由ETSI(European Telecommunications Standards Institute)傳輸和多工技術委員會擬定的，並公布為TS 101 524，名稱SDSL(對稱單對高位元率DSL)。
SHDSL收發器是專為在Mixed Gauge單對絞線上進行雙工傳輸而設計的。它也能支援多對線配置，以延伸傳輸距離或是更高的資料傳輸率應用。SHDSL收發器的設計，可與其他部署於寬頻存取網路中的傳輸技術頻譜相容。利用Trellis編碼脈衝振幅調變(TCPAM)線路碼，SHDSL收發器可支援選定的對稱資料傳輸率，範圍為192kbit/s到2,312kbit/s。
在G.991.2的附件(Annex)F中說明了延伸選項，在某些情況下，可讓使用者的數據傳輸率提高至5,696kbit/s，此種建置方式稱為增強或延伸式SHDSL(ESHDSL)或G.shdsl.bis。
附件A、B和C中則規範了包括運作差別和效能需求等不同的區域要求。一對和多對運作的再生器(Regenerator)，在附件D中有明確規範。附件E則是說明SHDSL收發器可支援的特定應用訊框(Framing)模式。
推行多年歷久不衰 SHDSL技術日益精進
在使用SHDSL超過10年之後，設備供應商和電信業者早已超越「單對」的概念，可在綁定線路上實現高資料傳輸率，同時，特殊的運作模式也使得傳輸距離大幅超越一般的銅線光纖技術。今日，基於SHDSL技術的收發器最高能達到每銅線對15Mbit/s的傳輸率，以及遠超過15公里(9.3哩)的傳輸距離。這是為什麼在今天，SHDSL是以對稱高速DSL(Symmetrical High Speed DSL)而廣為人知。
有些不是位在光纖布建的範圍內的小型企業，像旅館、銀行、辦公室或商店，便能在寬頻存取連接的每個端點上，透過在綁定電話線路上利用成對的晶片(每顆晶片最多支援四個15Mbit/s通道)來實現最先進的100Mbit/s對稱傳輸率。不管是已經部署的長銅線迴圈，或是因為需要遠端饋電而重新安裝，它都是很好的技術選項。越來越多的工業應用採用SHDSL做為穩定堅固的長距離通訊技術。
SHDSL在市場上也常會被稱為都會乙太網路(Metro Ethernet)、EFM、長距離乙太網路(Long Reach Ethernet)或IP/Ethernet Access(乙太網路存取)，可為已經部署的銅線提供絕佳的附加價值。此應用也已獲得國際電機電子工程師學會(IEEE)工作小組將其予以標準化，於2004年成為IEEE 802.3ah(EFM)標準的一部分，之後此標準被納入IEEE 802.3-2008中，稱為2BASE-TL並列入條款61和63內。
若利用16-TCPAM，2BASE-TL收發器可支援從196kbit/s(3×64kbit/s)到3,840kbit/s(60×64kbit/s)的資料傳輸率；若利用32-TCPAM，則能支援從768kbit/s(12×64kbit/s)到5,696kbit/s (89×64kbit/s)。
收發器還能支援多對線路的聚集(Aggregation)或綁定，稱為PME聚集功能(PME Aggregation Function, PAF)，以形成單一的邏輯乙太網路鏈結。
近年來，Lantiq SOCRATES SHDSL和EFM解決方案已成為實質上的業界標準，它不僅是G.SHDSL和EFM標準的最佳建置，還能提供超越標準的獨特產品特性。它的最差情況是每條線路的功耗為650毫瓦，此功耗僅僅是最接近的競爭產品的一半而已。其數位和類比前端整合在一個19毫米(mm)×19毫米的LBGA封裝內，而且只需要兩個供應電壓。
SOCRATES不需要分開的記憶體，而且可與一個簡單的8位元微控制器(MCU)配置在一起。整合式綁定引擎能傳送從TDM、UTOPIA、媒體獨立介面(MII)和SS-SMII介面來的資料串流到最多四條SHDSL線路上。在雙承載(Dual Bearer)模式中，TDM資料和乙太網路封包甚至能在相同的線路上共存。
SOCRATES可為從4到128等級的TC-PAM提供配置選項，由於具有自動退回到標準傳輸範圍的功能，因此能與既有設備完全向後相容。這表示，在每個端點採用一個SOCRATES，將對稱資料傳輸率提升到60Mbit/s(每對15Mbit/s)是有可能的。典型的傳輸速率/距離特性可參見圖1，在較粗的銅纜線上，距離還能進一步延伸。例如，在線徑1.5毫米的單對線路上，300kbit/s的資料傳輸率可達到數10公里(km)之長。
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| 圖1 SOCRATES -4e V1.2的速率/距離效能量測。延伸的脈衝振幅調變(PAM)、串音消除、序列啟動、4對綁定、標準的雙絞銅線對電話線，沒有外來雜訊。 |
傳輸距離更長 未來發展可期
SOCRATES有SDFE和-e兩個版本。SOCRATES SDFE是專為最佳化TDM流量所設計，有專屬的TDM介面；SOCRATES-e可同時提供MII和UTOPIA介面，以支援乙太網路(EFM)和ATM流量。在Dual Bearer模式中，SOCRATES-e還能平行處理MII和TDM流量。
SOCRATES SDFE和SOCRATES-e都有整合的四通道綁定引擎。若須要延伸傳輸距離與傳輸率，目前市場上已有第三方的綁定與線路聚集解決方案。事實上，近年來，市場上對八對綁定(兩個晶片對)可實現的100Mbit/s對稱率的接受度已顯著提升。
圖2所示為可能的點對點(P2P)應用範例，有一對較低頻寬的應用，以及四對長距離/高效能應用。根據採用的SOCRATES類型，不同數量的對線均可支援。如果一個SOCRATES支援超過一對線，則每對都可以單獨用來進行資料傳輸，也可以將其結合在一起，利用綁定來取得更高的加總傳輸率。
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| 圖2 可能的P2P應用 |
在客戶端，SOCRATES可提供連接介面電路的不同可能性(圖3)，包括MII/RMII連接乙太網路PHY或乙太網路交換器、UTOPIA連接至ATM-based裝置，或TDM連接準同步數位階層(PDH)或其他設備。此外，在Dual Bearer模式中，可允許不同介面型態的結合。
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| 圖3 SOCRATES 4e介面(除此之外，SOCRATES SDFE提供額外的TDM介面，而不是UTOPIA或MII) |
在速率/距離的提升上，無論是多對綁定或是多個單對連結，共用相同纜線組，都能在整合了串音消除器(Crosstalk Canceller)的Lantiq SOCRATES(CTC)中得到實現，它能消除鄰近SHDSL線路間的自身近端串音(Self-next)。它的效益非常顯著，串音幾乎能完全消除，而且能實現幾乎是無雜訊的效能。最多七條線路的近端串音能被消除。串音消除不需要兩端都能支援，才能展現效能提升，而且它能與既有設備完全相容。
透過整合交互運作(Interworking)的功能，SOCRATES還能連接ATM和EFM兩個世界。它能支援數種交互運作情境，包括區域迴圈上的ATM，與系統介面上的乙太網路的交互運作，以採用低成本網路處理器(NWP)來優化物料清單(BOM)的最佳化的CPE設計，以及系統介面上的ATM與區域迴圈上的乙太網路的交互運作，以便EFM能支援基於ATM的DLSAM/網路。邏輯鏈結控制(LLC)封裝(Encapsulation)與VC多工作業可依RFC2684中的描述來建置。
如果所需的線路長度比直接P2P連接可支援的還長，可將所謂的距離延伸器或中繼器整合進來(圖4)。如此一來，透過建置多台中繼器，便能實現傳輸距離非常長的應用。中繼器能利用一顆SOCRATES來實現。功能上，它是將兩顆SOCRATES背對背連結在一器，其中一顆SOCRATES以CO模式運作，另一顆以CPE模式運作。然而，一顆具有多通道實體的元件便足夠做為一台中繼器之用，因為相同元件上的兩個SHDSL通道，總能以背對背的方式相連。每個P2P SHDSL區段都應包含一個CO模式配置，以及一個CPE模式配置的SOCRATES。通常SOCRATES SDFE適用於中繼器應用。在此情況下，中繼器是完全通透的，不需要在乎哪一種資料串流被中繼傳輸。
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| 圖4 SHDSL與中繼器連接 |
SHDSL的一個主要優勢是，能建置遠端饋電(Remote Power Feeding, RPF)功能。因此，在中繼器應用中，SHDSL CO或CPE能透過銅線為中繼器供電，毋須在遠端安裝電源供應。
(本文作者為Lantiq資深產品行銷經理)