數(shù)字用戶線路xDSL技術(shù)在接入網(wǎng)中的應(yīng)用

2019-11-04 22:52:00

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供稿：網(wǎng)友

　　接入網(wǎng)由業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口（SNI）和相關(guān)用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）之間的一系列傳送實(shí)體（例如線路設(shè)施和傳輸設(shè)施）組成，是電信網(wǎng)的重要組成部分，也是信息高速公路的“最后一英里”（the last mile）。接入網(wǎng)按照技術(shù)類型可以分為有線接入網(wǎng)、無線接入網(wǎng)和有線無線綜合接入網(wǎng)。其中有線接入網(wǎng)技術(shù)包括銅線傳輸、光纖傳輸及光纖銅線混合傳輸。
　　
　　數(shù)字用戶線路（xDSL）屬于銅線傳輸技術(shù)，它是美國貝爾通信研究所于1989年為推動(dòng)視頻點(diǎn)播（VOD）業(yè)務(wù)而開發(fā)出的以銅質(zhì)電話線為傳輸介質(zhì)的高速傳輸技術(shù)，后因VOD業(yè)務(wù)受挫而被擱置了很長一段時(shí)間。近年來隨著Internet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，非凡是基于Web 瀏覽業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，人們對(duì)寬帶業(yè)務(wù)的需求迅速增長，使得xDSL技術(shù)在寬帶Internet接入領(lǐng)域獲得了新的應(yīng)用。xDSL技術(shù)為用戶提供數(shù)兆比特每秒的數(shù)據(jù)傳輸速率，是現(xiàn)有話帶Modem數(shù)據(jù)傳輸速率的幾十倍，較好地滿足了用戶的需求。
　　
　　用戶接入網(wǎng)寬帶化的最終目標(biāo)是用光纖取代所有的銅雙絞線，實(shí)現(xiàn)光纖到家（FTTH），但這需要巨額投資和較長的建設(shè)周期，而xDSL技術(shù)能利用現(xiàn)有用戶接入網(wǎng)的銅雙絞線，保護(hù)了電信部門現(xiàn)有的投資，是一種很好的過渡措施。
　　
　　一、xDSL技術(shù)的分類及特點(diǎn)
　　xDSL技術(shù)包括高數(shù)據(jù)速率DSL（HDSL）、單線路DSL（SDSL）、甚高數(shù)據(jù)速率DSL（VDSL）、不對(duì)稱DSL（ADSL）和速率自適應(yīng)DSL（RADSL）等，它們主要的區(qū)別體現(xiàn)在信號(hào)傳輸速度和距離的不同以及上行（用戶到交換局）和下行（交換局到用戶）速率對(duì)稱性的不同。
　　
　　1.速率對(duì)稱型的xDSL
　　
　　比較而言，對(duì)稱DSL更適用于企業(yè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接應(yīng)用，如文件傳輸、視頻會(huì)議等收發(fā)數(shù)據(jù)量大致相同的工作。
　　
　　HDSL產(chǎn)生于80年代中期，在1～2對(duì)銅雙絞線上支持對(duì)稱的 T1／E1（1.544,2.048Mbit／s）傳輸，有效傳輸距離為3～4km。它的安裝、維護(hù)簡(jiǎn)單，費(fèi)用比 T1／E1低。最近的發(fā)展是在HDSL內(nèi)開通多路壓縮后的話音，支持普通電話業(yè)務(wù)。
　　
　　HDSL2是最新發(fā)展起來的利用一對(duì)雙絞線來提供T1／E1速率的 DSL技術(shù)，采用的調(diào)制方式和信號(hào)處理技術(shù)與HDSL基本相同。
　　
　　SDSL支持對(duì)稱的T1／E1傳輸，最大有效傳輸距離為3km。
　　
　　2.速率非對(duì)稱型的xDSL
　　
　　ADSL是一種非對(duì)稱數(shù)字信號(hào)傳送技術(shù)，它能夠在現(xiàn)有的銅雙絞線，即普通電話線上提供1～8Mbit／s下行速率，遠(yuǎn)高于ISDN速率，而上行速率為640 kbit／s～1.5 Mbit／s，傳輸距離達(dá)3～5km。ADSL技術(shù)的主要特點(diǎn)是可以充分利用現(xiàn)有的銅纜網(wǎng)絡(luò)（電話線網(wǎng)絡(luò)），在線路兩端加裝ADSL設(shè)備即可為用戶提供寬帶服務(wù)。ADSL 的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于它可以與普通電話共存于一條電話線上，由于ADSL使用話音頻帶以上的頻譜，它能在銅線上同時(shí)支持話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
　　
　　RADSL能提供的速度范圍與ADSL基本相同，但它可根據(jù)銅雙絞線質(zhì)量的優(yōu)劣和傳輸距離的遠(yuǎn)近動(dòng)態(tài)地調(diào)整用戶的訪問速度，目前幾乎所有的ADSL設(shè)備的速率都是自適應(yīng)的。
　　
　　ADSL Lite（或G.Lite）是ADSL的一種簡(jiǎn)化版本，在1999年己被ITU-T標(biāo)準(zhǔn)化，它的最高下行速率為1.536 Mbit／s，最高上行速率為512 kbit／s。由于最高傳輸速率有所下降，ADSL lite設(shè)備將有更遠(yuǎn)的傳輸距離，而且它取消了用戶端設(shè)備中的普通電話業(yè)務(wù)分離器（splitter），用戶可以自己安裝ADSL設(shè)備，從而降低了成本。
　　
　　VDSL是xDSL技術(shù)中發(fā)展最快的一種，是一種更高速率的DSL技術(shù)，在一對(duì)銅質(zhì)雙絞電話線上下行數(shù)據(jù)的速率為12.96 Mbit／s（1500 m）到51.84Mbit／s（距離小于300 m），上行為1.5～2.3 Mbit／s。由于VDSL的傳輸距離只在幾百米以內(nèi)，線路環(huán)境優(yōu)于ADSL，技術(shù)難度較低，可以成為光纖到家的具有最高性價(jià)比的替代方案。VDSL目前主要為數(shù)字電視、高清楚度電視及調(diào)頻廣播傳送服務(wù)。目前深圳的視頻點(diǎn)播（VOD）就是采用這種接入技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。
　　
　　二、xDSL技術(shù)在接入網(wǎng)應(yīng)用中的協(xié)議結(jié)構(gòu)
　　1.用作專線網(wǎng)的接入線
　　
　　專線提供上下行速率對(duì)稱的通信業(yè)務(wù)，因此可采用SDSL，HDSL 型Modem，終端通過V.35或X.21等串口與其相連，其雙向傳輸速率為128 kbit／s～2 Mbit／s。
　　
　　2.ip方式
　　
　　在Internet中，瀏覽Web等客戶／服務(wù)器業(yè)務(wù)的下行數(shù)據(jù)量要大得多，因此可采用下行高速化的ADSL Modem。目前有許多中間協(xié)議支持IP在ADSL上傳輸，如FR和ATM。另外根據(jù)ATM論壇的規(guī)定，IP包可以直接在ADSL上進(jìn)行傳輸。圖1是利用ADSL提供高速Internet訪問服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，其中ATU-C是指局端的ADSL Modem，ATU-R是指用戶端的ADSL Modem。ATU-R可以直接與PC的總線相連，也可以通過以太網(wǎng)和PC相連。
　　
　　3.ATM方式
　　
　　（1）端到端基于ADSL的寬帶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
　　
　　從本質(zhì)上講，ADSL技術(shù)屬于物理層技術(shù)，它僅為寬帶業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)提供了一個(gè)可能的物理平臺(tái)，在該技術(shù)基礎(chǔ)之上如何構(gòu)建端到端的寬帶網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)是另一個(gè)重要問題。根據(jù)新的ADSL標(biāo)準(zhǔn)（ITU-T G992.2和ANSI T1.413 Issue2）和ADSL論壇的規(guī)定，ATM信無可直接在ADSL信道上進(jìn)行傳輸。
　　
　　下面討論一種在ADSL之上的端到端寬帶業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)：PPP over ATM over ADSL。該結(jié)構(gòu)已被IETF和ADSL論壇選為基于ATM的ADSL系統(tǒng)在提供Internet接入等業(yè)務(wù)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。
　　
　　如圖2所示，端到端基于ADSL的寬帶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括四個(gè)子網(wǎng)：用戶住宅網(wǎng)、接入網(wǎng)、地區(qū)寬帶網(wǎng)和業(yè)務(wù)服務(wù)商網(wǎng)絡(luò)。下面逐一進(jìn)行介紹。
　　
　　①用戶住宅網(wǎng)
　　
　　用戶住宅網(wǎng)包括用戶、家庭辦公室以及小型企業(yè)辦公室。用戶端的ATU-R用來終接物理層信號(hào)，也可以提供一些高層功能，如完成從ADSL到用戶前端（LAN接口或 PC網(wǎng)絡(luò)接口卡）數(shù)據(jù)接口的適應(yīng)。假如多臺(tái)PC構(gòu)成LAN的話，LAN可以通過專用硬件（如外置DSL Modem或路由器）或作為代理服務(wù)器的PC與外部網(wǎng)絡(luò)相連。路由器或PC需要兩塊網(wǎng)絡(luò)口卡，一塊連接到ADSL Modem（假如有內(nèi)置ADSL Modem的話，這塊網(wǎng)絡(luò)接口卡本身亦可充當(dāng)ADSL Modem的功能），另一塊用于連接本地局域網(wǎng)。
　　
　　②接入網(wǎng)
　　
　　接入網(wǎng)包括ATU-R，ATU-C和接入復(fù)用器。接入復(fù)用器和ATU-C 通常集成在一起，稱為DSLAM或接入節(jié)點(diǎn)。由于WAN接口（如OC-3c）成本很高，因此需要在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口上集中盡可能多的用戶線路。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者來說，理想的復(fù)用方式應(yīng)該能在保證獨(dú)立的 QoS情況下提供高集成度，因?yàn)樗麄円诤侠淼某杀鞠绿峁┯袇^(qū)別的服務(wù)。對(duì)于ATM over DSL來說，DSLAM就是一個(gè)ATM復(fù)用器。為了給ADSL用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的交換虛擬電路（SVC）業(yè)務(wù)，DSLAM要終接來自每個(gè)ADSL用戶的ATM信令協(xié)議，并產(chǎn)生到ATM接入交換機(jī)的一個(gè)ATM論壇標(biāo)準(zhǔn)的UNI信令接口。
　　
　　當(dāng)?shù)貐^(qū)網(wǎng)是ATM時(shí)，接入節(jié)點(diǎn)連接到ATM接入交換機(jī)。ADSL接入節(jié)點(diǎn)和ATM接入交換機(jī)可以放在一起，也可以分開。ATM接入交換機(jī)的功能是集中和交換來自多個(gè) DSLAM的數(shù)據(jù)，并送往地區(qū)寬帶網(wǎng)。
　　
　　對(duì)于G.Lite系統(tǒng)來說，ATU-C也可以和中心局的POTS交換機(jī)集成在一起（通過一個(gè)含有內(nèi)置分離器的集成卡，它支持話音和G.Lite Modem）。在這種情況下不存在獨(dú)立的DSLAM，因?yàn)樗墓δ茉赑OTS交換機(jī)里完成了。
　　
　　③地區(qū)寬帶網(wǎng)
　　
　　地區(qū)寬帶網(wǎng)通常建立在SONET結(jié)構(gòu)上，負(fù)責(zé)連接一個(gè)區(qū)域內(nèi)的中心局。在SONET結(jié)構(gòu)上，ATM正逐漸用來在中心局和業(yè)務(wù)服務(wù)商之間提供寬帶連接。
　　
　　④業(yè)務(wù)服務(wù)商網(wǎng)絡(luò)
　　
　　業(yè)務(wù)服務(wù)商網(wǎng)絡(luò)包括Internet服務(wù)提供者入網(wǎng)點(diǎn)（POP）、內(nèi)容服務(wù)商網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)網(wǎng)及地區(qū)操作中心。其中，Internet服務(wù)提供者POP用于連接Internet，提供 ISP業(yè)務(wù)，如E-mail和Web瀏覽。內(nèi)容服務(wù)商由發(fā)布信息的服務(wù)器集群組成，可提供音頻和視頻點(diǎn)播等業(yè)務(wù)。企業(yè)網(wǎng)與地區(qū)寬帶網(wǎng)相連，可答應(yīng)公司員工從家中或分局進(jìn)行遠(yuǎn)程接入。網(wǎng)絡(luò)治理員通過地區(qū)操作中心來治理整個(gè)接入網(wǎng)，并可提供增值業(yè)務(wù)。
　　
　　（2）端到端ATM
　　
　　這里討論的DSL端到端業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)是用戶住宅和業(yè)務(wù)服務(wù)商網(wǎng)絡(luò)之間的端到端ATM網(wǎng)絡(luò)，ATM終端設(shè)備包括位于用戶住宅（如PC或外置ATUR）和業(yè)務(wù)服務(wù)商網(wǎng)絡(luò)（如服務(wù)器或路由器）的所有終接這種端到端ATM網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備。ATM over DSL這種結(jié)構(gòu)在DSL環(huán)境中不用改變協(xié)議，保留了高帶寬的特征和QoS。
　　
　　利用ATM over DSL，用戶和小型企業(yè)辦公室可以接入到寬帶 Internet環(huán)境，ATM over DSL支持從遠(yuǎn)程用戶到ATM網(wǎng)絡(luò)任意端點(diǎn)（包括其它ATM骨干網(wǎng)、企業(yè)Intranet， Internet）的無縫連接，而且ATM支持到Internet／Intranet服務(wù)商的直接連接，這樣就提高了 Internet業(yè)務(wù)的性能、負(fù)載分配和冗余度。
　　
　　利用ADSL傳送ATM數(shù)據(jù)可以支持異步復(fù)用的兩條數(shù)據(jù)幀傳輸通道。其中，快速數(shù)據(jù)通道用于提供較低的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延，最多不超過2ms，適合于實(shí)時(shí)交互式應(yīng)用。交織通道用于提供較低的誤碼率，但時(shí)延較高（幾十毫秒）。
　　
　　ATM終端必須支持UNI 3.1信令，對(duì)UNI 4.0信令的支持近期不作要求。所有的ATM終端都必須支持業(yè)務(wù)整形，包括未指定比特率（UBR）業(yè)務(wù)，并確保在建立連接時(shí)協(xié)商的峰值信元速率，以避免ADSL鏈路過載。
　　
　　在ADSL接入網(wǎng)絡(luò)上采用ATM作為第二層協(xié)議還有以下優(yōu)點(diǎn)：
　　
　　①協(xié)議的透明性
　　
　　該網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立于第三層采用的協(xié)議（如P，IPX等）之外。
　　
　　②支持多個(gè)QoS等級(jí)
　　
　　ATM傳輸可以使網(wǎng)絡(luò)治理員根據(jù)用戶的不同QoS等級(jí)和不同應(yīng)用來分配網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的資源。
　　
　　③ATM的帶寬可擴(kuò)展性好
　　
　　ATM的帶寬可擴(kuò)展性正好與ADSL的速率自適應(yīng)相匹配，這樣可以做到最優(yōu)地利用每條線路。
　　
　　④向其它XDSL技術(shù)的演進(jìn)ATM和ADSL的聯(lián)合使用為向其它接入技術(shù)（如VDSL）的演化鋪平了道路，因?yàn)锳TM是獨(dú)立于物理層的。
　　
　　（3）PPP over ATM
　　
　　在用戶住宅和

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