DSL技術及其在寬帶設備中的應用-設計應用

精品文檔-下載后可編輯DSL技術及其在寬帶設備中的應用-設計應用0引言DSL(數(shù)字用戶線路)是以雙絞線為傳輸介質(zhì)的傳輸技術組合，它以便捷的技術實現(xiàn)了本地環(huán)路的數(shù)字化，解決了網(wǎng)絡業(yè)務傳輸過程中的連接用戶的"1公里"問題，并以其低廉的寬帶改造價格吸引了眾多運營商及消費者。隨著高清晰視頻點播、海量文件、網(wǎng)絡遠程教育等需求的出現(xiàn)，DSL技術也在不斷地發(fā)展。DSL包括ADSL(非對稱數(shù)字用戶線)、HDSL(高速數(shù)字用戶線)、SDSL(對稱數(shù)字用戶線)等，一般稱之為xDSL，它們主要的區(qū)別就是體現(xiàn)在信號傳輸速度、距離、上行速率和下行速率對稱性的不同等方面。

1DSL技術

1.1ADSLADSL標準的編號為T1.413。該標準規(guī)定，ADSL將提供下列多種傳輸通道：a)高速單工通道：該通道提供DS2速率(二次群速率，4×1.544Mbit/s或4×2.048Mbit/s)，一般為6Mbit/s的下行數(shù)據(jù)速率。高速單工通道可分成4個1.5Mbit/s通道，2個3Mbit/s通道或1.5Mbit/s的任意倍數(shù)。b)64kbit/s雙工數(shù)據(jù)傳輸通道：該通道可配合高速通道使用，在用戶和業(yè)務提供者之間進行交互式控制和信息傳輸。c)全雙工通道：全雙工通道可根據(jù)業(yè)務需要提供160kbit/s和576kbit/s速率。例如，用戶通過該通道以384kbit/s的速率連接ISDN(綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng))的基本速率或以576khit/s的速率接人高速鏈路。ADSL采用DMT(離散多音調(diào)制)，1.104MHz帶寬分成256個子通道，每個子通道占用4.3125kHz的頻帶，如圖1所示。子通道6～3l用做上行傳輸，子通道33～255用做下行傳輸，上下行速率分別可達640kbit/s和8Mbit/s。由于每個子通道可以獨立進行調(diào)制和傳輸，基于DMT技術的ADSL可以有很強的抗噪聲的能力。

ADSL技術仍然存在著傳輸距離、功耗、抗干擾、帶寬管理等諸多方面的不足，這將直接影響其傳輸速率，成為它進一步發(fā)展的障礙。

1.2ADSL22022年5月進行的'TTU-T會議上通過了新一代的ADSL標準--ADSL2。ADSL2采用與ADSL相同的頻段，但傳輸性能(如長距離、抗線路損傷、抗噪聲等方面)有了一定的增強。a)傳輸速率的提高：傳統(tǒng)G．dmt的物理層幀格式中，開銷為32kbit/s；而在ADS12標準中，開銷為4kbit/s。通過減小幀開銷、提高編碼增益、改進初始化狀態(tài)機和采用更的信號處理算法等措施，ADS12傳輸性能得到了進一步改善。相對于ADSL，ADSL2將上下行傳輸速率分別提升至800kbit/s和8Mbit/s，下行可達12Mbit/s；并且在相同的傳輸距離下，ADSL2可以獲得50kbit/s的速率提高。b)傳輸距離的提高：傳統(tǒng)G.dmt沒有定義單比特的星位圖調(diào)制，這使得在遠距離傳輸時因信噪比小而無法建立連接。ADSL2允許單比特調(diào)制，傳輸距離更遠。通過提高調(diào)制效率，在相同傳輸速率下，ADSL2可以使傳輸距離延長183m。c)智能化的功率管理：ADSL收發(fā)器不論是否處在數(shù)據(jù)傳送狀態(tài)，功率始終是相同的，而ADSL2引入兩個新狀態(tài)(低功耗模式的L2和高功耗模式的L3)，使收發(fā)器在數(shù)據(jù)速率低或無數(shù)據(jù)傳送時進入休眠狀態(tài)，可大大降低功耗，因而使局端(ClentralOffice)設備的散熱要求降低，這對于解決現(xiàn)在廣泛采用的包月制所導致的用戶長時間在線造成局端設備功耗過大的問題有著重要意義。d)實時的故障診斷：ADS12增加了對線路診斷功能的規(guī)范，可在初始化過程中及結(jié)束后，提供對線路噪聲、線路衰減、信噪比等重要參數(shù)的測量功能，在業(yè)務運行過程中提供對這些重要參數(shù)的實時監(jiān)測能力。ADS12還定義了一種診斷測試模式，可在線路質(zhì)量很差而無法激活時進行測量。就線路質(zhì)量評測和故障定位功能而言，ADSL2系統(tǒng)比ADSL系統(tǒng)有了很大的改善，這對提高網(wǎng)絡的運行維護水平具有重要意義。此外，ADSL2增強了在線重配置功能，支持對不同通道的動態(tài)速率分配和無縫速率適配；增強了頻譜控制功能；具有可選的短初始化序列，支持快速錯誤恢復，使得初始化的時間從10s降至3s。

1.3ADSL2+盡管ADSL2提升了ADSL的性能，但沒有從根本上解決傳輸速率的問題，為此，ITU-T提出了ADSL2+標準，并于2022年1月通過，定為G.992.5標準。ADSL2+繼承了ADSL2的全部特性，并在此基礎上進一步擴展。ADSL2+將頻譜范圍從1.104MHz擴展至2.208MHz，相應地，子載波數(shù)目也由256增加至512，其中上行26個通道，下行480個通道。它支持的凈數(shù)據(jù)速率下行速率可達16Mbit/s，上行速率可達800kbit/s。

ADSL2+對DMT劃分的每一個子通道進行QAM(正交調(diào)幅)調(diào)制，每通道呵承載4k符號數(shù)，每個符號按照QAM調(diào)制的點數(shù)可傳送0和15bit/symbol之間的比特數(shù)。因此，理論上的上行帶寬是26×15×4×103=1.56×106bit/s=1.56Mbit/s，理論上的下行帶寬是480×15×4×105=28．8×106hit/s=28．8Mbit/s。應該指出，由于信道質(zhì)量的關系，實際上無法達到的調(diào)制點數(shù)。此外，通道16和64用做導頻通道，通道511是奈奎斯特采樣通道，均不用做數(shù)據(jù)傳輸。ADS12+的DMT調(diào)制中，可實現(xiàn)通道傳輸比特數(shù)的動態(tài)選擇。首先是子通道的訓練，即通過發(fā)送一個接收端已知的訓練序列計算每個子通道的信噪比；然后根據(jù)每個子通道的信噪比，計算每個子通道可分配的比特數(shù)，把待傳輸?shù)男畔⒉鸱譃槎鄠€信息比特，分別注入相應的子通道。傳輸過程中，若信道特性發(fā)生變化，ADSL2+將根據(jù)重新計算得到的信噪比自動調(diào)整每通道中的比特數(shù)，以適應信道變化，達到傳輸。ADSL2+的另一個優(yōu)點是減少多種技術共用時的線問串擾。DSL線路面臨的干擾是來自臨近線路的DSL信號串擾，而考慮到ADSL2+有擴展的帶寬，可以將1.104MHz以下的信號降得很低，而主要使用1.104MHz和2.208MHz之間的帶寬傳送數(shù)據(jù)，由于這段帶寬在傳統(tǒng)ADSL傳送帶寬之外，耦合噪聲可以被接收端濾波器過濾，不會影響性能。ADSL2+打破了ADSL接入方式帶寬限制的瓶頸，使其應用范圍更加廣闊，具備了更遠的傳輸距離、更大的帶寬和更實用的運行維護手段。

1.4SHDSLSHDSL(單線對高速數(shù)字用戶線)技術在各種標準化的DSL技術中能較好地解決以E1速率的傳輸與接入問題，實現(xiàn)了與接入網(wǎng)和城域網(wǎng)傳輸設備的無縫對接。該技術的主要特點是：a)提供高速對稱傳輸速率：與傳統(tǒng)的ADSL技術不同，SHDSL所提供的是雙向?qū)ΨQ業(yè)務，每對雙絞線可提供從192kbit/s～5.7Mbit/s的對稱速率，而對于擴展應用所支持的4線捆綁傳輸模式提供相應加倍的帶寬，這大大提升了服務范圍，改善了服務質(zhì)量。b)傳輸距離遠與干擾?。合鄬τ贏DSL，在相同速率時SHDSL的傳輸距離增加30％，由于線路編碼采用格柵編碼脈沖幅度調(diào)制，因此增強了抗干擾能力。c)兼容性好：G.991.2標準為數(shù)據(jù)專線設備的線路接口提供統(tǒng)一的方案，可以與接入網(wǎng)中包括ADSL技術在內(nèi)的其他傳輸技術兼容，同時由于標準的統(tǒng)一，推進了SHDSL局端與終端設備的互通性測試工作，為DSL進一步發(fā)展壯大用戶群鋪平了道路。d)性能強大、服務范圍廣：SHDSL既能為中小型企業(yè)以及大型企業(yè)的分支機構(gòu)提供各種全面的解決方案，滿足各種業(yè)務需求，如安全、虛擬個人網(wǎng)絡和業(yè)務延展規(guī)劃等，也可為服務供應商提供解決語音、視頻、視頻會議等各種集成通信問題的方案。SHDSL是運營商在擴容時的一種選擇，并不是說要替代現(xiàn)有的DSL。SHDSL可以提供更寬的上行帶寬、更多的接人方式，并滿足用戶新的業(yè)務需求，在單站點網(wǎng)站、位置分散的中小型業(yè)務單位、大型企業(yè)的分支機構(gòu)和遠程辦公人員等應用領域?qū)⒁伙@身手。

1.5VDSL為了適應網(wǎng)絡和業(yè)務全面IP化和以太網(wǎng)化的發(fā)展需求，并解決ADSL技術提供圖像業(yè)務方面帶寬有限、成本偏高等問題，基于以太網(wǎng)內(nèi)核技術的VDSL(甚高速數(shù)字用戶線)就應運而生。VDSL是一種新興的DSL技術，并被稱為DSL的技術。采用該技術可以進一步提高DSL系統(tǒng)的下行帶寬，滿足廣大用戶高速上網(wǎng)的需要，并充分利用現(xiàn)有的電話線網(wǎng)絡，保護運營商既有的投資，很好地解決"1公里"的網(wǎng)絡瓶頸。其主要特點是：a)超高速率：VDSL技術仍舊在一對銅質(zhì)雙絞線上實現(xiàn)信號傳輸，可提供的非對稱下行數(shù)據(jù)速率為6．5Mbit/s～52Mbit/s，上行數(shù)據(jù)速率為0.8Mbit/s～6.4Mbit/s，對稱上下行數(shù)據(jù)速率為6.5Mbit/s～26Mbit／s，VDSL技術的傳輸速率依賴于傳輸距離。b)與以太網(wǎng)技術相結(jié)合：EoVDsL(基于以太網(wǎng)的VDSL)技術結(jié)合了二層以太網(wǎng)和VDSL物理層的特點，避免了ATM的復雜性和傳統(tǒng)以太網(wǎng)傳輸距離的限制，獲得了較好的性價比。VDSL技術和以太網(wǎng)技術的優(yōu)越性在EoVDSL上得到了完美的結(jié)合，使得這種技術僅僅利用一條網(wǎng)絡線路就可向客戶端傳遞多種服務。用戶也只需通過VDSL終端適配器，就可以接上Internet，通過普通電話線傳輸高速以太網(wǎng)信號。VDSL不僅不存在ATM與IP之間的轉(zhuǎn)換問題，而且克服了傳輸帶寬小和出線率低等問題。但是，VDSL線路質(zhì)量要求高，傳輸距離較短，一般為1.5km以內(nèi)。

2DSL技術在DSLAM中的應用DSLAM(DSL接入復用器)是局端的寬帶接入沒備，其特征包括優(yōu)化傳輸率、聚合鏈接以優(yōu)化帶寬利用率以及進行流量控制。DSLAM為CPE(客戶端設備)和寬帶網(wǎng)絡接入服務器之間提供數(shù)據(jù)交換通道，完成多路DSL用戶的數(shù)據(jù)匯聚，并集中轉(zhuǎn)換到一條高速線上，經(jīng)通過后接人InteInet。此外，DSLAM還可為用戶提供視頻、廣播電視、快速Intemet接入及其他高價值應用。

2．1DSLAM組網(wǎng)原理CPE為客戶端DSL設備，通常是DSLModem，話音和數(shù)據(jù)信號經(jīng)CPE后共同傳往局端的DSLAM，DSLAM側(cè)的分離器過濾出電話信號和數(shù)字信號，前者送往PSTN(公共交換電話網(wǎng))交換機，進行話務處理；后者以ATM方式或以太網(wǎng)方式上行至BRAS(寬帶網(wǎng)絡接入服務器)。BRAS主要完成對前端接入用戶的，通過后即可實現(xiàn)該用戶的Internet接人請求。

由于在組網(wǎng)時DSLAM設備會接人不同的網(wǎng)絡之中，例如ATM骨干網(wǎng)絡或IP骨干網(wǎng)絡，因此要求DSLAM設備能提供ATM接口和IP接口，也就是所謂的ATM-DSLAM和IP-DSLAM。IP-DSLAM與ATM-DSLAM除了在DSL中的Modem部分相同外，在實現(xiàn)的原理上還是存在一定差異的。

2．2ATM-DSLAM上傳的數(shù)據(jù)信號在DSLModem(ATU-R)中，通過AAL5分段和組裝子層(AA15SAR)功能實現(xiàn)MAC幀到ATM信元的轉(zhuǎn)換，經(jīng)DSL調(diào)制后，信號被傳輸?shù)骄侄说腄SLAM側(cè)，并對DSL信號進行解調(diào)，恢復成ATM信元格式。ATM-DSLAM對許多這樣的上傳信號進行匯聚，通過一個集中式的BRAS平臺連接到Internet。在信號下行時，下發(fā)的信號是以ATM信元格式傳送給ATM-DSIAM的，這些被接收的ATM信號帶著相關的信息，例如ATM業(yè)務類型、PVC數(shù)據(jù)以及其他一些參數(shù)等。ATM-DSLAM對不同的業(yè)務參數(shù)進行識別，并采取不同的處理措施，然后分接到各個對應的DSL信號調(diào)制器，然后輸出到對端的DSLModem中。

2．3IP-DSLAM由于DSL技術仍停留在基于ATM的傳送模式下，要提供IP上聯(lián)接口，就必須經(jīng)過ATM到IP的封裝轉(zhuǎn)換。根據(jù)轉(zhuǎn)換位置的不同，出現(xiàn)了兩種IP-DSLAM的實現(xiàn)方式：一種是基于以太網(wǎng)交換結(jié)構(gòu)，在各用戶終端板上實現(xiàn)ATMPVC的終結(jié)，并將ATM信元適配到以太網(wǎng)幀，然后通過以太網(wǎng)上的接口進入以太網(wǎng)交換結(jié)構(gòu)，通過BRAS連接到IP骨干網(wǎng)；另一種是采用ATM交換結(jié)構(gòu)，在上聯(lián)接口板上集中終結(jié)ATMPVC，并將ATM信元適配到以太網(wǎng)幀，再通過以太網(wǎng)的接口進入以太網(wǎng)交換結(jié)構(gòu)。

其中，基于以太網(wǎng)交換的IP-DsLAM由于直接在用戶終端板上完成ATM的轉(zhuǎn)換，更適合各種DSL用戶板的混合使用，以2/3層交換為的以太網(wǎng)上行IP-DSLAM一般通過以太網(wǎng)交換機及寬帶接入服務器與IP骨干網(wǎng)相連。

2．4基于DSL技術的IP-DSIAM組網(wǎng)中國各大運營商ATM網(wǎng)絡的資源有限，隨著DSLAM建設量的迅速擴大，現(xiàn)存的ATM端口資源基本耗盡，使得新建城域網(wǎng)以IP為主。同時，考慮到ATM網(wǎng)絡的建設成本過高，而近年來以太網(wǎng)大規(guī)模發(fā)展，因此國