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1、8.2 xDSL技术,数字用户环路（DSL）技术是一种利用普通铜质电话线路，实现高速数据传输的技术。数据传输的距离通常在300m7km之间，数据传输的速率可达1.5Mbit/s52Mbit/s。xDSL是对HDSL、ADSL、VDSL等的通称.1）XDSL技术 早期，人们为了在原本用来传送模拟话音的用户环路上传输数据，使用了话带调解器技术。利用这一技术可以传送14.456.6kbit/s的数据。,与利用有线电视线路接入、光纤接入等方式相比，利用铜线接入有以下特点：网络是现成的，无需建设过程，能立即为用户开通高速业务。网络覆盖面广，规模大。投资省，无需线路材料的投入和铺设施工的投入。在开通宽带业
2、务的同时，不影响原有话音业务（POTS）。因此，在铜线上实现高速接入是实现全球信息化的一种经济可行的手段。,2）XDSL技术的原理,在XDSL技术中，用户通过非屏蔽铜质双绞线对连接到交换机，从而连接到电信网络中。除了HDSL以外，大部分XDSL技术是一种叠加传输技术，即在线路上开通XDSL业务的同时不影响原有窄带业务，如PSTN电话业务和ISDN等，这是利用线路上与窄带POTS业务相分离的高端频谱实现的。,3）XDSL技术的分类,XDSL在线路编码、回波抵消、自适应均衡等方面采用数字信号处理的新技术，利用铜线中话音频带以上的部分进行高速数据传输，所含技术分支很多，还不断有新的分支出现，其中有3
3、类比较典型的技术：高比特率数字用户环路（HDSL）技术、非对称数字用户线（ADSL）技术甚高速率数字用户线（VDSL）技术。按上行和下行的速率可分为：速率对称型（HDSL，SDSL，IDSL）速率非对称型（ADSL，ADSL.lite，VDSL，RADSL，EoVDSL，EDSL),xDSL常用的调制技术有QAM调制、CAP调制和DMT调制，xDSL主要考虑采用的是CAP调制和DMT调制。1.QAM 调制技术QAM（正交幅度调制）是一种十分成熟且应用广泛的调制技术，其基本方法是将发送数据流分为两路，分别对正弦载波和余弦载波进行数字调幅，然后相加传输.在QAM 调制中,发送数据在比特/符号编码器
4、内被分成速率各为原来1/2 的两路信号,分别与一对正交调制分量相乘,求和后输出。实现两路数字信息在同一频带内同时传输。,8.2.2 xDSL调制技术,QAM调制原理方框图,接收端完成相反过程,正交解调出两个相反码流,均衡器补偿由信道引起的失真,判决器识别复数信号并映射回二进制信号。QAM 调制技术具有充分利用带宽、抗噪声强等特点。但QAM 调制技术用于ADSL 的主要问题是如何适应不同电话线路之间较大的性能差异。要取得较为理想的工作特性,QAM 接收器需要一个和发送端具有相同的频谱和相位特性的输入信号用于解码,QAM 接收器利用自适应均衡器来补偿传输过程中信号产生的失真。,2.CAP调制技术C
5、AP（无载波幅度/相位调制）是以QAM调制技术为基础发展而来的，是QAM调制的一种变形。CAP以数字方式实现，QAM以模拟方式实现。CA P 的主要优点为:在一个频率周期或波特内传输2 9 位二进制数据,因此在相同的传输速率下,占用更少的带宽,传输距离更远.,CAP调制系统框图,3.DMT调制技术DMT即离散多音调制，是一种多载波调制技术，是利用数字处理技术中的自适应算法来调整数字滤波器的参数，使误码和串音等减为最小，使任意子回路的通信容量最大。其基本原理是将整个通信信道在频域上划分为若干独立的、等宽的子信道，每个子信道根据各自频带的中心频率选取不同的载波频率，在不同的载波上分别进行QAM调制
6、。,每个子信道对应不同频率的载波，在不同的载波上分别进行QAM调制。不同子信道上传输的信息容量根据当前子信道的传输性能决定。,DM T 用离散快速傅立叶变换进行编解码,这时比特块将转换成256 个QAM 子字符,语音信号在波段6 个子通道中传输,中段32 个子通道传输上行信号;高段218 个子通道传输下行信号;后对每个比特块加上循环前缀(用于消除码间干扰),经数模变换(D/A)和发送滤波器将信号送上信道。,DMT(离散多音)的主要优点为:采用多载波调制技术,将频带(0 11104MHz)划分为多个(典型为256 个)子信道,每个子信道的带宽为4 kHz,对应不同频率的载波,并根据子信道发送数据
7、的能力将数据分配给各子信道,不能载送数据的子信道被关掉。,DMT调制基本结构,DMT 调制方式将整个频带分成很多信道,每个信道频带窄,可认为是线性的,各个信道根据干扰和衰减情况可以自动调整传输比特率,获得较好的传输性能与CAP、QAM 相比,DMT 在信噪比、通信速率、带宽利用率、频率兼容性、实际性能等方面都更具有优势.,DMT具有以下优点。（1）带宽利用率更高（2）可实现动态带宽分配（3）抗窄带噪声能力强（4）抗脉冲噪声能力强,1.技术标准1)第一代ADSL技术标准(1)ITU-T标准和ANSI T1.413-1998，又称全速率ADSL G.dmt，最高支持下行速率8Mb/s，上行速率IM
8、b/s，要求用户端安装POTS语音分离器，即信道分离器，安装需要技术支持。(2)ITU-T标准，又称无分路ADSL G.lite，最高支持下行速率1 536Mb/s，上行速率 512kb/s，无需用户端安装POTS语音分离器，安装简单方便。,8.2.3 不对称数字用户线（ADSL）接入技术,2)第二代ADSL技术标准(1)ITU-T标准G.992.3/4，亦即ADSL2。通过改善调制解调的效率、减少帧开销、提高线码增益、改进初始化状态和优化信号处理算法等方法来提高数据传输速率，最高下行速率可达12Mb/s，上行速率1Mb/s.(2)ITU-T标准，亦即ADSU+，在ADSU的基础上，ADSL信
9、号频带由1.1MHz扩展到2.2MHz，最高下行速率可达24Mb/s，上行速率1Mb/s.,1.ADSL的系统结构ADSL系统构成如图所示，它是在一对普通金属线两端，各加装一台ADSL局端设备和远端设备而构成。,1)中央交换局端模块中央交换局端模块由位于中心位置的ADSL Modem(又称为ATU-C)和接入复用器(AM)组成，也称为 DSLAM(DSL Access Muliplexer).例如:华为公司的MT5300系列产品是典型的DSLAM设备。,(1)ATU-C是ADSL的收发单元，放置于局端，与ATU-R配对使用，主要完成的功 能是接口适配、调制解调和桥接等功能。一般，多个ATU-C
10、可组合在一起放置在网络接收设备机架中.(2)AM是数字用户线接入复用器，可将用户线路上的业务流量整合汇聚到与骨干网交换设备相连的高速数据链路上.这种大量ATU-C单元集中配置与AM组合而成的接入多路复用系统(DSLAM)是ADSL接入节点设备，连接着网络的客户端和网络服务提供商的核心网，成为ADSL接入网络的核心。,用户端的设备ATUR与计算机的连接方式主要有内置式和外置式。内置式就是将ADSL直接插在计算机的PCI槽中，与内置式话带modem类似。支持ATM方式时，基于ATM信元的分段重装（SAR）等ATM适配层（AAL）的功能也在卡上完成。外置式又可分为两种情况：一种将ATUR通过10Ba
11、seT铜缆与计算机内的以太网卡相连；另一种将ATUR与计算机内的ATM25M接口卡相连（支持ATM方式）。,(2)分离器(也称为信道滤波器)是一种三端口设备，实现电话信号和ADSL信号的分离.分离器包含一个双向高通滤波器和一个双向低通滤波器，滤波器由无源器件 实现，可在电源中断及系统出现故障时正常维持通信业务。在局端和用户端都各有一个分离器，分离器在一个方向上组合ADSL信号和普通电话信号，在相反方向上将它们分离，这种功能使得ADSL 信号能够与普通电话信号共用一对双绞线。,2、传输带宽 ADSL基本上是运用频分复用（FDM）或是回波抵消（EC）技术，将ADSL信号分割为多重信道。简单地说，一
12、条ADSL线路（一条ADSL物理信道）可以分割为多条逻辑信道。,ADSL的频带分割（1）频分复用和回波抵消混合技术 采用频分复用（FDM）和回波抵消混合技术(EC)可实现ADSL系统的全双工和非对称通信。频分复用FDM 频分复用是将整个信道从频域上划分为独立的2个或多个部分，分别用于上行和下行传输，彼此之间不会产生干扰。回波抵消技术EC 回波抵消方式是在2线传输的两个方向上同时间、同频谱地占用线路，即在线路上两个方向传输的信号完全混在一起。为了分开收、发两个方向，一般采用24线转换器(即混合电路)。,2.回波抵消,回波抵消器由自适应滤波器和加法器组成。,（2）频带分割早期的频带分割如图5-15
13、（a）所示，不采用回波抵消技术，频带有所浪费。目前使用FDM和回波抵消混合技术EC，如图（b）所示，部分上下频带交错，在频带交错部分采用回波抵消技术来降低相互影响。,图5-15 的频带分割方式,普通电话业务（POTS）仍在原频带内传送，它经由一低通滤波器和分离器插入到ADSL通路中。即使ADSL系统出故障或电源中断等也不影响正常的电话业务。DSL可以同时提供三类主要传送业务，即基本的模拟电话业务、高速单工图像业务以及数据业务（包括单工和双工ATM数据）,利用ADSL技术可以实现在一对双绞线上同时支持数据和语音传输，满足用户对宽带业务的需求。ADSL具有HDSL的所有优点，而且ADSL系统独立于
14、话音传输，其设备等的故障不会中断话音业务。ADSL比HDSL更大地提高了双绞线线路的容量，,ADSL信道带宽分配方案为语音:0 4kHz，数据:上行 为25 kHz-20 kHz，下行为200kHz-1.1 MHz.,3.ADSL系统设备典型配置采用ADSL G.lite标准的ADSL系统标准设备配置.在用户端，除了用户终端设备计算机和传统电话POT外，主要就是符合ADSL G.lite标准的ADSL Modem，无需信道分离器，安装方便。在局端，由多路局端分离器组成的分离器机架把线路信号分成电话和数据支路，电话支 路分配到PSTN程控交换机，数据支路分配到DSLAM，多路复用后接入到由ATM
15、交换机组成的本地 数据网络，再由ISP路由器进一步接入因特网。,4.ADSL的主要特点(1)无需布线，可以利用现有的电话线路资源和带宽资源。(2)安装简单，迅速，灵活，投资小。(3)采用信道分离器，可实现在一对普通电话双绞线上同时传送高速数据业务和语音业务，两种业务相互独立、互不影响。(4)采用DMT(离散多音调制)或CAP(无载波幅度/相位调制)调制技术。(5)语音和数据业务采用频分复用方式，数据上下行采用频分复用或回波抵消技术实现双工通 信，如图8一13所示。(6)数据业务:最高下行速率可达8Mb/s，最高上行速率可达IMb/s，传输距离最大可 达4km 5km.,5.新一代ASL技术:A
16、DSL2与ASL2+随着运营商网络覆盖的逐步扩大以及用户业务量的逐渐增加，第一代ADSL技术逐渐暴露出一 些难以克服的弱点。由此，第二代ADSL技术ADS口和增强型第二代ADSL技术ADSL+应运而生，由于采用了一系列先进的信号处理技术，下行最高接入速率可达到20Mb/s.,1)ADSL2的主要技术性能(1)先进信号处理技术，速率提高、覆盖范围扩大。ADSI下行最高速率可达12Mb/s，上行最 高速率可达1Mb/so与第一代ADSL相比，在同距离电话线路上，ADSL可以在上行和下行线路上 提供比第一代ADSL多50kb/s的速率增量;而在相同速率的条件下，ADSI增加了传输距离约为 180m，
17、相当于增加了6%的覆盖面积。(2)线路诊断技术。ADSL+传送器增强了诊断工具，提供了安装阶段解决问题的手段、服务 阶段的监听手段和工具的更新升级。(3)增强的电源管理技术。第一代ADSL传送器没有待机/睡眠模式，而ADSI提出了两种电 源管理模式即低能模式口和低能模式口，在保持ADSL一直在线的同时，也能减少设备总的能量消耗。(4)速率自适应技术。ADSL采用SRA(Seamless Rate Adaptation)技术，自适应调节链路连接的速率，以解决干扰等因素导致的ADSL掉线问题。,(5)多线对捆绑技术。ADSL支持ATM论坛的IMA标准，可以允许运营商把两根或更多的电话线捆绑到一条A
18、DSL链路上，提高用户的接入速率，这样可以使线路的下行数据速率具有更大的 灵活性。(6)信道化技术。ADSI可以将带宽划分到具有不同链路特性的信道中，从而为不同的应用提供服务，增强了业务支持能力。(7)其他技术性能。包括:改进了收发器的互操作性;提供了快速启动能力;支持全数字化模式;支持基于包的服务。,2)ADSL2+的主要技术特点ADSL2+除了具备ADSI的技术特征外，还有一个重要的特点是扩展了ADSL2的下行频段，从 而提高了短距离内线路上的下行速率。ADSL2的标准中下行频段上至1.1 MHz，而ADSL2+下行频 段上至2.2 MHz.这使得ADSL2+在短距离(1.5 km内)的下
19、行速率有非常大的提高，可以达到 24Mb/s.当ADSL2+与ADSL混用时，为避免线对间的串话干扰，可以将其下行工作频段设置在 1.1MHz-2.2 MHz之间，避免与ADSL的1.1 MHz下行频段产生串扰，提高服务质量。,3)ADSL和ADSL2+应用策略不管是在覆盖距离、出线率、下行带宽方面还是在电源管理、故障检测等方面，ADSL2、ADSL2+相对ADSL技术都有了很大的改善，拥有许多新的特性与功能。这些新的特性和功能将进一步提高 网络的性能和协同工作能力，这样运营商可以通过对现有设备的升级来实现新技术应用部署，而不是淘汰现有设备，同时能更好地支持新的应用和服务。因此，在有条件的地区
20、可以逐步应用ADSL/ADSL2+技术，通过对现有ADSL设备的升级，使其具有ADSL/ADSL2+的能力。,2.4 VDSL接入技术及发展,2001年，ITU-T颁布了第一代VDSL技术(VDSL1)标准一-G.993.1，成为当时传输带宽最高 的一种xDSL接入技术。随着技术与需求的发展，2006年ITU-T颁布了第二代VDSL技术(VDSL2)标准一-G.993.20 VDSL可视为ADSL的快速版本，其网络结构和关键技术等方面与ADSL相似，仅技术方案有所不同，但传输速率比ADSL要高，传输距离 比ADSL要短，既支持非对称业务，也支持对称业务，同时有着自己的应用特点。,1.第一代VD
21、SL技术:VDSL11)VDSL1技术概述 VDSL1是一种短距高速线缆传输技术，短距离内的最大下传速率可达52Mb/s，上传速率可达 19.2Mb/s甚至更高，但传输距离一般不超过1km.,可见VDSL1的主要特点是短距离高速率，因此应用设计上可以与光接入结合，避免光纤直接 接入(FTTx)的高成本和ADSL接人的低速率问题。VDSL1使用频带较宽，最高可达12MHz，可被分割为若干下行(DS)和上行(US)频段。国际上 频带分配方案主要有Plan997和Plan998两种。Plan998方案根据北美业务需求划分，主要面向非对 称业务;Plan 997方案根据欧洲业务需求划分，主要面向对称业
22、务。,2)VDSLI主要特点(1)传输速率高，提供上下行对称和不对称两种传输模式。在不对称模式下，VDSL1最高下行速率能够达到52 Mb/s(300m)，在对称模式下最高速率可以达到34 Mb/s(300m).(2)传输距离有限，支持最远不超过1.5km的信号传输。VDSL1利用高至12MHz的信道带宽(而ADSL仅为IMHz带宽)来换取高的传输速率。由于高频信号在双绞线上的信号衰减很大，因此 传输距离是非常有限的.(3)能较好地支持各种业务应用。VDSL1是一个基于传输介质的物理层技术，支持基于STM,ATM和PTM 各种数据流应用。(4)具有较好的频谱兼容性。所占用的频带在900kHz之
23、上，产生的串音不在其他xDSL信号的频带之内，不仅可以在同一根用户线上与POTS/ISDN共存，而且不会影响同一电缆中其他线对上的 xDSL业务。,2.新一代VDSL技术:VDSL2由于采用DMT，无缝速率适配、动态速率再分配和回声抑制等技术，且占用 30MHz工作频带，VDSL2支持上/下行传输速率可分别高达1Mb/s(350m)。相对于VDSL1，VDSL2主要增加了如下几个新的特性:(1)VDSL2统一确定DMT为唯一的调制方式，易于各厂家设备实现互联;(2)与ADSL1、ADSL2+、VDSL频带规划兼容，避免与之在同一束电缆里传输造成近端干扰;(3)高速率短距离，单向100Mb/s的
24、服务要求在200m左右内，超过1km速率快速下降，最大可 靠传输距离1.8km左右;,(4)下行发射功率最大可到20dBm，有效增大发送距离或传输速率;(5)强制支持网格编码，增大抗干扰能力;(6)强制支持最大15b的QAM调制方案;(7)支持全数字模式，对不需要传统语音的线路可以提高更大的带宽;(8)支持ATM、STM和PTM多种数据链路层封装，可与IP网络无缝隙连接;(9)改进线路初始化，包括信道发现阶段和线路诊断模式，支持更多范围的测试参数，提高线路诊断能力，降低运营成本;,(10)支持循环前缀(Cycic Extension，CE)扩张长度到1/4(16/64)，进一步降低码间干扰;(
25、11)基于增强灵活的帧结构，减少冗余的管理通道，提高通道传输效率;(12)支持更强的脉冲噪声保护(Impulse Noise Protection，INP)能力，最大深度到16个符号。,3.VDSL应用策略 VDSL是目前传输带宽最高的一种DSL接入技术，具有支持双向速率对称、传输速率高但传输 距离短的特点，在部署VDSL时要充分考虑到它的技术特点。VDSL的引人，应重点考虑那些对速率 要求高、线路质量好且线路距离较短的地区，这样才能充分发挥VDSL的优点。,对于相对密集、距离局端不远(1.5km)及带宽需求较高的住宅小区用户可考虑采用VDSL方式，取代LAN接入技术，避免在综合布线上的大量投资;对于酒店、商业楼宇等无法进行综合布线或 综合布线成本太高的特殊商业区域以及被竞争对手通过综合布线先行占领的区域，也可考虑采用 VDSL技术，以快速抢占用户市场。,对于接入带宽要求高，但又对接入成本敏感的应用，可以采用光纤到小区或者大楼，然后再由 VDSL接入到各个用户的方案，即FTTx+VDSL应用模式，如图8-15所示。这种应用模式成为目前 VDSL接入的主流方案，既避免了光纤直接接入方案极高的成本，又结合了VDSL接入的廉价性。由于VDSL仅需要覆盖100m-250m范围的场合，因此充分发挥了VDSL短距离、高带宽的优势。,
