新一代xDSL技術(shù)介紹及應(yīng)用策略

2019-11-04 20:33:17

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供稿：網(wǎng)友

　　摘要結(jié)合xDSL的發(fā)展現(xiàn)狀及存在問(wèn)題，介紹了新一代xDSL（ADSL2、ADSL2＋、VDSL）的技術(shù)特點(diǎn)，并分析了新一代xDSL技術(shù)在現(xiàn)網(wǎng)中的應(yīng)用策略。
　　
　　要害詞 ADSL2 ADSL2＋ VDSL
　　
　　1 前言
　　
　　隨著xDSL技術(shù)的問(wèn)世，銅線從只能傳輸語(yǔ)音和56 kbit/s的低速數(shù)據(jù)接入，發(fā)展到已經(jīng)可以傳輸高速數(shù)據(jù)信號(hào)了。ADSL、HDSL/SHDSL等基于銅線傳輸?shù)膞DSL接入技術(shù)已經(jīng)使銅線成為寬帶用戶接入的一個(gè)重要手段，并成為寬帶接入的主流技術(shù)，為廣大用戶所采用。根據(jù)DSL Forum的最新統(tǒng)計(jì)，截至到2004年3月31日，全球xDSL用戶數(shù)已達(dá)到7 340萬(wàn)。
　　
　　在xDSL技術(shù)體系中，目前在中國(guó)應(yīng)用最為廣泛的是基于電話雙絞線的第一代ADSL技術(shù)。但是，隨著運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)覆蓋的逐步擴(kuò)大以及用戶業(yè)務(wù)量的逐漸增加，第一代ADSL技術(shù)逐漸暴露出一些難以克服的弱點(diǎn)，例如：較低的下行傳輸速率難以滿足一些高速業(yè)務(wù)的開展，如流媒體業(yè)務(wù)；所支持的線路診斷能力較弱，隨著用戶的不斷增多，在線路開通前如何快速確定線路質(zhì)量成為運(yùn)營(yíng)商十分頭疼的問(wèn)題；難以解決設(shè)備的散熱問(wèn)題等。迫于業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，為更好地迎合網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)和信息消費(fèi)的需求，ADSL2、ADSL2+、VDSL等技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，這里姑且稱它們?yōu)樾乱淮鷛DSL技術(shù)。
　　
　　新一代xDSL技術(shù)的出現(xiàn)在很大程度上為DSL技術(shù)的發(fā)展提供了新的動(dòng)力。后續(xù)內(nèi)容將就這些技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)及如何在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)上部署應(yīng)用進(jìn)行介紹和討論。
　　
　　2 新一代xDSL技術(shù)介紹
　　
　　2.1 ADSL2與ADSL2+
　　
　　2002年7月，ITU-T公布了ADSL的兩個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)（G.992.3和G.992.4），也就是所謂的ADSL2。到2003年3月，在第一代ADSL標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，ITU-T又制訂了G.992.5，也就是ADSL2plus，又稱ADSL2+。下面將具體介紹ADSL2和ADSL2＋在技術(shù)方面的特性。
　　
　　2.1.1 ADSL2的主要技術(shù)特性
　　
　　（1）速率提高、覆蓋范圍擴(kuò)大
　　
　　ADSL2在速率、覆蓋范圍上擁有比第一代ADSL更優(yōu)的性能。ADSL2下行最高速率可達(dá)12 Mbit/s，上行最高速率可達(dá)1 Mbit/s。ADSL2是通過(guò)減少幀的開銷，提高初始化狀態(tài)機(jī)的性能，采用了更有效的調(diào)制方式、更高的編碼增益以及增強(qiáng)性的信號(hào)處理算法的來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
　　
　　與第一代ADSL相比，在長(zhǎng)距離電話線路上，ADSL2將在上行和下行線路上提供比第一代ADSL多50 kbit/s的速率增量。而在相同速率的條件下，ADSL2增加了傳輸距離約為180 m，相當(dāng)于增加了覆蓋面積6%。
　　
　　（2）線路診斷技術(shù)
　　
　　對(duì)于ADSL業(yè)務(wù)，如何實(shí)現(xiàn)故障的快速定位是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。為解決這個(gè)問(wèn)題，ADSL2+傳送器增強(qiáng)了診斷工具，這些工具提供了安裝階段解決問(wèn)題的手段、服務(wù)階段的監(jiān)聽手段和工具的更新升級(jí)。
　　
　　為了能夠診斷和定位故障，ADSL2傳送器在線路的兩端提供了測(cè)量線路噪聲、環(huán)路衰減和SNR（信噪比）的手段，這些測(cè)量手段可以通過(guò)一種非凡的診斷測(cè)試模塊來(lái)完成數(shù)據(jù)的采集。這種測(cè)試在線路質(zhì)量很差（甚至在ADSL無(wú)法完成連接）的情況下也能夠完成。此外，ADSL2提供了實(shí)時(shí)的性能監(jiān)測(cè)，能夠檢測(cè)線路兩端質(zhì)量和噪聲狀況的信息，運(yùn)營(yíng)商可以利用這些通過(guò)軟件處理后的信息來(lái)診斷ADSL2連接的質(zhì)量，預(yù)防進(jìn)一步服務(wù)的失敗，也可以用來(lái)確定是否可以提供給用戶一個(gè)更高速率的服務(wù)。
　　
　　（3）增強(qiáng)的電源治理技術(shù)
　　
　　第一代ADSL傳送器在沒(méi)有數(shù)據(jù)傳送時(shí)也處于全能量工作模式。假如ADSL Modem能工作于待機(jī)/睡眠狀態(tài)，那么對(duì)于數(shù)百萬(wàn)臺(tái)的Modem而言，就能節(jié)省很可觀的電量。為了達(dá)到上述目的，ADSL2提出了兩種電源治理模式，低能模式L2和低能模式L3，這樣，在保持ADSL“一直在線”的同時(shí)，能減少設(shè)備總的能量消耗。
　　
　　低能模式L2使得中心局調(diào)制解調(diào)器ATU-C端可以根據(jù)Internet上流過(guò)ADSL的流量來(lái)快速地進(jìn)入和退出低能模式。當(dāng)下載大量文件時(shí)，ADSL2工作于全能模式，以保證最快的下載速度；當(dāng)數(shù)據(jù)流量下降時(shí)，ADSL2系統(tǒng)進(jìn)入L2低能模式，此時(shí)數(shù)據(jù)傳輸速率大大降低，總的能量消耗就減少了。當(dāng)系統(tǒng)處于L2模式時(shí)，假如用戶開始增加數(shù)據(jù)流量，系統(tǒng)可以立即進(jìn)入L0模式，以達(dá)到最大的下載速率。L2狀態(tài)的進(jìn)入和退出的完成，不影響服務(wù)，不會(huì)造成服務(wù)的中斷，甚至一個(gè)比特的錯(cuò)誤。
　　
　　低能模式L3是一個(gè)休眠模式，當(dāng)用戶不在線及ADSL線路上沒(méi)有流量時(shí)，進(jìn)入此模式。當(dāng)用戶回到在線狀態(tài)時(shí)，ADSL收發(fā)器大約需要3 s的時(shí)間重新初始化，然后進(jìn)入穩(wěn)定的通信模式。通過(guò)這種方式，L3模式使得在收發(fā)兩端的總功率得到節(jié)省。
　　
　　總之，根據(jù)線路連接的實(shí)際數(shù)據(jù)流量，發(fā)送功率可在L0、L2、L3之間靈活切換，其切換時(shí)間可在3 s之內(nèi)完成，以保證業(yè)務(wù)不受影響。
　　
　　（4）速率自適應(yīng)技術(shù)
　　
　　電話線之間串話會(huì)嚴(yán)重影響ADSL的數(shù)據(jù)速率，且串話電平的變化會(huì)導(dǎo)致ADSL掉線。AM無(wú)線電干擾、溫度變化、潮濕等因素也會(huì)導(dǎo)致ADSL掉線。ADSL2通過(guò)采用SRA（Seamless Rate Adaptation）技術(shù)來(lái)解決這些問(wèn)題，使ADSL2系統(tǒng)可以在工作時(shí)在沒(méi)有任何服務(wù)中斷和比特錯(cuò)誤的情況下改變連接的速率。ADSL2通過(guò)檢測(cè)信道條件的變化來(lái)改變連接的數(shù)據(jù)速率，以符合新的信道條件，改變對(duì)用戶是透明的。
　　
　　（5）多線對(duì)捆綁技術(shù)
　　
　　運(yùn)營(yíng)商通常需要為不同的用戶提供不同的服務(wù)等級(jí)。通過(guò)把多路電話線捆綁在一起，可以提高用戶的接入速率。為了達(dá)到捆綁的目的，ADSL2支持ATM論壇的IMA標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)IMA、ADSL2芯片集可以把兩根或更多的電話線捆綁到一條ADSL鏈路上，這樣使線路的下行數(shù)據(jù)速率具有更大的靈活性。
　　
　　（6）信道化技術(shù)
　　
　　ADSL2可以將帶寬劃分到具有不同鏈路特性的信道中，從而為不同的應(yīng)用提供服務(wù)。這一能力使它可以支持CVoDSL（Channelized Voice over DSL），并可以在DSL鏈路內(nèi)透明地傳輸TDM語(yǔ)音。CVoDSL技術(shù)為從DSL modem傳輸TDM到遠(yuǎn)端局或中心局保留了64 kbit/s的信道，局端接入設(shè)備通過(guò)PCM直接把語(yǔ)音64 kbit/s信號(hào)發(fā)送到電路交換網(wǎng)中。
　　
　　（7）其它優(yōu)點(diǎn)
　　
　　改進(jìn)的互操作性：簡(jiǎn)化了初始化的狀態(tài)機(jī)，在連接不同芯片供給商提供的ADSL收發(fā)器時(shí)，可以互操作并且提高了性能；
　　
　　快速啟動(dòng)：ADSL2提供了快速啟動(dòng)模式，初始化時(shí)間從ADSL的10 s減少到3 s；
　　
　　全數(shù)字化模式：ADSL2提供一個(gè)可選模式，它使得ADSL2能夠利用語(yǔ)音頻段進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可以增加256 kbit/s的數(shù)據(jù)速率。
　　
　　支持基于包的服務(wù)：ADSL2提供一個(gè)包傳輸模式的傳輸匯聚層，可以用來(lái)傳輸基于包的服務(wù)。
　　
　　2.1.2 ADSL2+的技術(shù)特點(diǎn)
　　
　　ADSL2+除了具備ADSL2的技術(shù)特點(diǎn)外，還有一個(gè)重要的特點(diǎn)是擴(kuò)展了ADSL2的下行頻段，從而提高了短距離內(nèi)線路上的下行速率。ADSL2的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中各指定了1.1 MHz和552 kHz下行頻段，而ADSL2+指定了一個(gè)2.2 MHz的下行頻段。這使得ADSL2+在短距離（1.5 km內(nèi)）的下行速率有非常大的提高，可以達(dá)到20 Mbit/s以上。而ADSL2+的上行速率大約是1 Mbit/s，這要取決于線路的狀況。
　　
　　使用ADSL2+可以有效地減少串話干擾。當(dāng)ADSL2＋與ADSL混用時(shí)，為避免線對(duì)間的串話干擾，可以將其下行工作頻段設(shè)置在1.1～ 2.2 MHz之間，避免與ADSL的1.1 MHz下行頻段產(chǎn)生干擾，從而達(dá)到降低串?dāng)_、提高服務(wù)質(zhì)量的目的。
　　
　　2.2 VDSL技術(shù)
　　
　　VDSL（Very-high-speed Digital Subscriber Line，甚高速數(shù)字用戶線）是目前傳輸帶寬最高的一種xDSL接入技術(shù)，被看作是向住宅用戶傳送高端寬帶業(yè)務(wù)的最終銅纜技術(shù)。VDSL技術(shù)具有下列特點(diǎn)。
　　
　　（1）傳輸速率高，提供上下行對(duì)稱和不對(duì)稱兩種傳輸模式。在不對(duì)稱模式下，VDSL最高下行速率能夠達(dá)到52 Mbit/s（在300 m范圍內(nèi)），在對(duì)稱模式下最高速率可以達(dá)到34 Mbit/s(在300 m范圍內(nèi))。VDSL克服了ADSL在上行方向提供的帶寬不足的缺陷；
　　
　　（2）傳輸距離受限。帶寬和傳輸距離呈反比關(guān)系是DSL技術(shù)的普遍規(guī)律，VDSL是利用高至12 MHz的信道頻帶（遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了ADSL的1MHz的信道頻帶）來(lái)?yè)Q取高的傳輸速率的。由于高頻信號(hào)在市話線上的大幅衰減，因此其傳輸距離是非常有限的，而且隨著距離的增加其速率也將大幅降低，目前VDSL線路收發(fā)器一般能支持最遠(yuǎn)不超過(guò)1.5 km的信號(hào)傳輸。
　　
　　（3）能較好地支持各種應(yīng)用。VDSL是一個(gè)基于傳輸媒介的物理層技術(shù)，但VDSL從標(biāo)準(zhǔn)化工作一開始，就在協(xié)議棧、幀映射等方面進(jìn)行了具體的規(guī)定，從而為基于STM、ATM和PTM（Packet Transfer Mode，即Ethernet和ip應(yīng)用）各種數(shù)據(jù)流的VDSL應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，避免了ADSL因標(biāo)準(zhǔn)化的相對(duì)滯后而導(dǎo)致的目前主要支持Ethernet和IP應(yīng)用但卻需要和ATM綁定的尷尬局面。
　　
　　（4）具有較好的頻譜兼容性。頻譜兼容性是DSL技術(shù)中一個(gè)非常重要的問(wèn)題，因?yàn)殡娎|中不同線路之間的信號(hào)串?dāng)_是不可避免的，通過(guò)頻譜的安排，VDSL所占用的頻帶可以在900 kHz之上，其產(chǎn)生的串音不在HDSL/SHDSL /ADSL信號(hào)的頻帶之內(nèi)，這樣，VDSL不僅可以在同一根用戶線上與POTS/ISDN共存互不影響，而且也不會(huì)影響同一電纜中其它線對(duì)上的HDSL/SHDSL/ADSL業(yè)務(wù)，這也是其它DSL技術(shù)無(wú)法比擬的。
　　
　　3 新一代xDSL應(yīng)用策略
　　
　　新一代xDSL技術(shù)在原有基礎(chǔ)上作了很大的改進(jìn)，但是技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展是漸進(jìn)性的，應(yīng)該結(jié)合用戶需求的變化，充分發(fā)揮現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的能力，有張有弛地部署新技術(shù)。由于ADSL2、ADSL2＋與VDSL在技術(shù)上差異較大，因此下文將分別進(jìn)行討論。
　　
　　3.1 ADSL2、ADSL2＋應(yīng)用策略
　　
　　不管是在覆蓋距離、出線率、下行帶寬方面還是在電源治理、故障檢測(cè)等方面，ADSL2、ADSL2＋相對(duì)ADSL技術(shù)都有了很大的改善，擁有許多新的特性與功能。這些新的特性和功能將進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)的性能和協(xié)同工作能力，這樣運(yùn)營(yíng)商可以通過(guò)

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