約翰.西奧菲:DSL仍有發(fā)展空間

上世紀(jì)70年代，當(dāng)大名鼎鼎的貝爾實(shí)驗(yàn)室決定把ATT網(wǎng)絡(luò)僅剩的模擬連接（通往每個(gè)客戶家庭的銅纜雙絞線）轉(zhuǎn)換成數(shù)字連接時(shí)，約翰#8226;西奧菲（John Cioffi）就開始著迷于DSL技術(shù)；30年后，他仍醉心于此。

DSL的初衷

約翰#8226;西奧菲，人稱DSL（數(shù)字用戶線路）之父。他曾經(jīng)在美國斯坦福大學(xué)長期任教，還開辦了兩家與DSL技術(shù)相關(guān)的新興公司，而對DSL的興趣從來沒有減弱過。

早在上世紀(jì)70年代，貝爾實(shí)驗(yàn)室的目標(biāo)是通過最后一英里電話線支持高帶寬視頻服務(wù)，但10多年過去了，這個(gè)目標(biāo)始終未能實(shí)現(xiàn)。起初，對本地環(huán)路進(jìn)行數(shù)字化帶來了ISDN基本速率接口（BRI）線路；這種線路可以支持兩個(gè)語音通道或一個(gè)128Kbps數(shù)據(jù)通道，但不足以傳輸高質(zhì)量的視頻。

找到一種可以支持更高帶寬的調(diào)制方案，一度是西奧菲努力實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。不過，在他加盟IBM公司后，這項(xiàng)工作中斷了幾年。后來，當(dāng)西奧菲在1986年簽約成為斯坦福大學(xué)教授后，他開始繼續(xù)DSL方面的研究工作。他說：“我對待DSL很認(rèn)真，我們獲得了確保高質(zhì)量視頻的數(shù)據(jù)速率。”通過DSL線路，西奧菲和他的團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了不低于1.5Mbps的傳輸速度。

1991年，西奧菲覺得自己取得了足夠大的進(jìn)展，于是向斯坦福大學(xué)請了一段假，開辦了Amati公司——這是全球最早制造DSL調(diào)制解調(diào)器的公司之一，后來在1997年被德州儀器收購。

西奧菲的主要成就是開發(fā)和倡導(dǎo)離散多音頻調(diào)制（DMT）技術(shù)，又叫“比特交換”，這是DSL技術(shù)最流行的商用版異步DSL（ADSL）所采用的調(diào)制方案。DMT可以把雙絞線上使用的頻率分解成名為載波的多級部分，然后進(jìn)一步將載波分解成更小的部分，名為副載波。數(shù)據(jù)本身被劃分成不同的數(shù)據(jù)流，名為信道，它們經(jīng)由副載波逐個(gè)傳輸。

基于DMT的DSL調(diào)制解調(diào)器與銅纜雙絞線另一端的DSL調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行聯(lián)系時(shí)，它們考驗(yàn)著每個(gè)副載波的容量；不同雙絞線的副載波容量大不一樣，具體取決于線路長度、線路狀況、來自鄰近銅纜雙絞線的信號干擾、調(diào)幅無線電信號和電氣設(shè)備的電磁輻射。調(diào)制解調(diào)器確定了每個(gè)副載波的最佳負(fù)載，因而為該線路帶來了當(dāng)時(shí)最高的吞吐量。

“每條電話線都不一樣，DMT是一種適應(yīng)性比較強(qiáng)的方法。”西奧菲說。它能確定每條電話線的最佳負(fù)載，不同電話線的負(fù)載不一樣——比如你家里的電話線、鄰居家的電話線和街道那頭人家的電話線的負(fù)載能力都不一樣。

第二次征程

上世紀(jì)90年代中期，由于互聯(lián)網(wǎng)的使用日漸普及，對廉價(jià)寬帶服務(wù)的需求迅猛增加，DSL服務(wù)隨之普遍起來，西奧菲和Amati公司抓住了這個(gè)大好時(shí)機(jī)。當(dāng)西奧菲轉(zhuǎn)手賣掉Amati、重返學(xué)術(shù)界后，他開始繼續(xù)鉆研DSL技術(shù)。這回，他開始研究有望最大限度提高全部載波網(wǎng)絡(luò)上DSL容量、而不僅僅是單條線路上DSL容量的管理軟件。通過不懈努力，西奧菲開發(fā)出了動態(tài)頻譜管理（DSM）軟件，這種軟件可以把約1000米長雙絞線上的DSL吞吐量提高到100Mbps，理想情況下甚至可以提高到1Gbps。

DSM的作用是，確切證明了一條原理：通過減小同一個(gè)線纜束中另外10條DSL線的干擾，降低某一個(gè)客戶的DSL調(diào)制解調(diào)器的傳輸功率，可以大幅提升這另外10條DSL線的比特速率。DSM以幾種方式來工作：首先是監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，包括實(shí)際比特速率與最大可能比特速率、糾錯(cuò)和前向糾錯(cuò)；分析了那些參數(shù)后，就可以調(diào)整每一對調(diào)制解調(diào)器，以便網(wǎng)絡(luò)獲得最高的總吞吐量。

2002年，西奧菲認(rèn)為自己已經(jīng)完成了足夠全面的研究，于是開辦了一家名為ASSIA的公司，為眾多服務(wù)提供商開發(fā)DSM軟件。他聲稱，在美國的3500萬條DSL線路中，ASSIA管理著其中80%的線路。放眼全球，現(xiàn)在投入使用的3.5億條DSL線路中有5000萬條正在由DSM來管理。

光纖到戶技術(shù)的普及正在對DSL的前景造成巨大沖擊。然而，西奧菲認(rèn)為，由于光纖項(xiàng)目的成本高昂，以及DSL技術(shù)的不斷改進(jìn)，DSL技術(shù)仍然會有市場。他說：“你無法承受每個(gè)地方都鋪光纖的巨大成本。DSL仍是滿足用戶帶寬需求速度最快、成本最低的方法。”

西奧菲認(rèn)為，DSL繼續(xù)增長的動力一方面來自無線技術(shù)，尤其是能夠無線上網(wǎng)的手機(jī)。消費(fèi)者把這些手機(jī)連接到家里的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)使用，而他們的本地Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)大體上是通過DSL連接到互聯(lián)網(wǎng)的（擁有Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的美國家庭大約一半是通過DSL連接到互聯(lián)網(wǎng)的）。

西奧菲在至少接下來的幾年繼續(xù)看好DSL。他回憶說：“想當(dāng)初，貝爾實(shí)驗(yàn)室的同事對我說，實(shí)現(xiàn)本地環(huán)路的數(shù)字化得三四十年。現(xiàn)在一眨眼30年過去了，我覺得可能再過40年才能實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。”

“你無法承受每個(gè)地方都鋪光纖的巨大成本。DSL仍是滿足用戶帶寬需求速度最快、成本最低的方法。”

鏈接

什么是DSL?

DSL即數(shù)字用戶線路，是Digital Subscriber Line的縮寫，它是一種通過銅線或者本地電話網(wǎng)提供數(shù)字連接的技術(shù)。DSL的歷史要追溯到1988年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的工程師設(shè)計(jì)了一種方法，可以讓數(shù)字信號加載到電話線路來使用頻段，這就實(shí)現(xiàn)了在不影響話音服務(wù)的前提下在普通電話線上提供數(shù)據(jù)通信。上世紀(jì)90年代晚期，一些有線電視公司開始采用DSL技術(shù)推出寬帶互聯(lián)網(wǎng)訪問服務(wù)。此后，全球電信運(yùn)營商也開始大規(guī)模采用DSL技術(shù)提供寬帶服務(wù)。到2005年左右，DSL技術(shù)已成為全球家庭用戶的最主要的寬帶接入方式。DSL技術(shù)在中國也得到了廣泛采用，目前仍是家庭寬帶的最主要接入方式。

DSL的相關(guān)技術(shù)（xDSL）主要有以下幾種：

● ADSL（非對稱用戶數(shù)字線）；

● HDSL（高速用戶數(shù)字線）；

● RADSL（速率自適應(yīng)數(shù)字用戶線路）；

● SDSL（對稱數(shù)字用戶線路，標(biāo)準(zhǔn)版HDSL）；

● VDSL（超高速用戶數(shù)字線）；

● G.SHDSL（ITU-T標(biāo)準(zhǔn)替換早期SDSL）。