銅線接入技術

隨著互連網(wǎng)絡的飛速發(fā)展，各種基于IP的新業(yè)務層出不窮。這些業(yè)務的典型特點是上下行數(shù)據(jù)流量的不對稱，另外，某些業(yè)務對帶寬要求較高。在這種情況下，一種采用頻分復用(FDM) 方式實現(xiàn)上下行速率不對稱傳輸?shù)募夹g--非對稱數(shù)字用戶線(ADSL) --應運而生。

ADSL系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)主要由局端設備和遠端設備組成，其中局端設備包括ATU-C,DSLAM和POTS分離器 ;遠端設備包括ATU-R和POTS分離器。

用戶接口可以有多種不同的選擇方案，常見的接口有10Base-T和25.6Mbit/s ATM 接口兩種。

POTS分離器使得ADSL信號能夠與普通電話信號共有一對雙絞線，在局端和遠端均需要有一個POTS分離器，它在一個方向上組合兩種信號，而在相反方向上將這兩種信號正確分離。

ATU-R是指遠端ADSL收發(fā)單元，放置于用戶端(家用或商用)，主要完成接口適配、調(diào)制解調(diào)以及橋接功能。從實現(xiàn)形式上看，ATU-R可以是外置Moden，例如插在PC機中的一塊卡，在有些情況下，它也可以是大型網(wǎng)絡設備(如路由器)的一部分。

ATU-C是指局端ADSL收發(fā)單元，放置于局端，與ATU-R配對使用，只要完成接口適配、調(diào)制解調(diào)以及橋接等功能。

DSLAM是指數(shù)字用戶線接入復用器，可將用戶線路上的業(yè)務流量整合匯聚到與骨干網(wǎng)交換設備相連的高速數(shù)據(jù)鏈路上。

BNAS是指寬帶網(wǎng)絡接入服務器，主要用于對邏輯點對點連接的管理，完成或協(xié)助完成時長統(tǒng)計、流量統(tǒng)計以及用戶識別，鑒權、地址分配等。

網(wǎng)絡服務提供商(NSP)是實現(xiàn)綜合服務網(wǎng)絡的重要部分。

與HDSL 相比,ADSL采用了更為先進的自適應均衡技術、回波抵消技術和信號調(diào)制技術來提高系統(tǒng)傳輸速率。就調(diào)制技術而言，ADSL先后采用了正交幅度調(diào)制(QAM)，CAP和離散多音頻(DMT)調(diào)制技術。其中DMT是ADSL的標準線路編碼，QAM和CAP正處于標準化階段。

在各類銅線接入技術 中，數(shù)字線對增容(DPG)技術是最早提出并得以應用的，它可實現(xiàn)在一對用戶線上雙向傳送160kbit/s的數(shù)字信息，傳輸距離達4~6km。由于速率太低，DPG無法滿足人們對寬帶業(yè)務的需求，因此目前對銅線接入技術的研究主要集中在速率較高的各種數(shù)字用戶線(xDSL)技術上。xDSL技術采用先進的數(shù)字信號自適應均衡技術 。

回波抵消技術和高效的編碼調(diào)制技術，在不同程度上提高了雙絞銅線對的傳輸能力，為用戶提供了一種低成本的綜合業(yè)務接入方式。

銅線寬帶接入技術也就是DSL技術，主要包括高比特率的用戶數(shù)字環(huán)路(HDSL)、非對稱用戶數(shù)字環(huán)路(ADSL)和甚高比特率的用戶數(shù)字環(huán)路(VDSL)。傳統(tǒng)的銅線接入技術，即通過調(diào)制解調(diào)器撥號實現(xiàn)用戶的接入，速率為56kbit/s(通信一方為數(shù)字線路接入)，但是這種速率遠遠不能滿足用戶對寬帶業(yè)務的需求。雖然銅線的傳輸帶寬非常有限，但是由于現(xiàn)在電話網(wǎng)非常普及，電話線占據(jù)著全世界用戶線的90%以上。充分利用這些寶貴資源，需要先進的調(diào)制技術和編碼技術。

全銅線接入網(wǎng)在雙絞線上采用時間壓縮復接(TCM)和回波消除技術來提高傳輸速率。但是，當傳輸速率增加到T1(1554kbit/s)和E1(2048kbit/s)時，串擾和符號間干擾迅速增加。為了改善通信質(zhì)量，采用非對稱用戶線(ADSL)和超高速數(shù)字用戶線(VDSL)。

(1)ADSL用戶線

1989年，美國Bellcore首先提出ADSL技術。在實現(xiàn)FTTH比較困難的情況下，ADSL考慮了用戶線上傳輸視頻信號和多媒體信號時上、下行帶寬的不對稱性。美國國家標準協(xié)會(ANSI)的TIE研究組制訂了第一個ADSL標準(即T1.413)，其單工下行最高傳輸速率為6.144Mbit/s。中國將8.192Mbit/s速率作為ADSL最高傳送等級速率。

雙絞線上ADSL的用戶頻譜的分配如下:0~4kHz頻段傳送語音基帶信號，實現(xiàn)電話業(yè)務;20~120kHz頻段用來傳送上下行低速數(shù)據(jù)或控制信息，控制信息速率在16~64kbit/s;高頻段(124~1000kHz)的帶寬用于傳送下行高速數(shù)據(jù);最新的ADSL2+將頻段擴展到2.208MHz。

(2)超高速數(shù)字用戶線(VDSL)

另一種數(shù)字用戶線技術是VDSL，這是一種在雙絞線上能夠提供最高傳輸速率達55Mbit/s，傳輸距離為0.3~1.5km的技術。VDSL的信道劃分如下:0~4kHz為用戶傳輸電話業(yè)務;4~8kHz為上行通道，用于傳輸中低速數(shù)據(jù)，速率可達1.6Mbit/s;7000kHz以上為下行通道，傳輸高速數(shù)據(jù)業(yè)務，最大下行速率分為3檔:1.5km時為12.96~13.8Mbit/s，1.0km時為25.92~27.6Mbit/s，0.3km時為51.84~55.2Mbit/s。由于技術等因素，最初的VDSL產(chǎn)品采用較低的上行速率。

VDSL中，上下行信道均使用FDM(頻分復用)技術，并與POTS和ISDN信號分開。上行也可采用TDMA(時分多址)技術，此時上行信道相應采用QPSK(正交相移鍵控)調(diào)制技術或SLC(簡單線路編碼)技術。

VDSL所要達到的目的是要在更短的距離上傳輸更多的信息，因此VDSL采用先進的編碼技術，如CAP、DMT、DWMT(離散小波多音頻調(diào)制)和SLC等。為使傳輸誤碼率與壓縮的視頻信號相適應，VDSL必須采用前向誤碼糾錯方案，并采用交織技術，以糾正由于脈沖噪聲產(chǎn)生的誤碼。

(3)ADSL2/ADSL2+

ITU于2002年完成ADSL2(G.992.3，G.992.4)，它延長了傳輸距離，引入了無縫數(shù)據(jù)適配技術，實現(xiàn)線路實時改變和兩端平滑同步，支持多線對端口綁定，支持智能管理及實時測試等功能。另外，ITU在2003年完成ADSL2+(G.992.5)，頻譜寬度從1.1Mbit/s提高到2.2Mbit/s，下行速率在0.9km之內(nèi)可達24Mbit/s，1.2km之內(nèi)可達20Mbit/s，1.5km之內(nèi)可達16Mbit/s。

總的說來，xDSL技術允許多種格式的數(shù)據(jù)、語音和視頻信號通過銅線從局端傳給遠端用戶，可以支持豐富的業(yè)務類型。其主要優(yōu)點是能在現(xiàn)有90%銅線資源上傳輸高速業(yè)務，解決光纖不能完全取代銅線"最后一公里"的問題。但DSL技術也有其不足之處:它們的覆蓋范圍有限(只能在短距離內(nèi)提供高速數(shù)據(jù)傳輸)，且一般是非對稱的(通常下行帶寬較高)。因此，這些技術只適用于一部分應用場景，可作為寬帶接入的過渡技術-從發(fā)展的角度來看，基于銅質(zhì)雙絞線和同軸電纜的各種寬帶接入技術都只是一種過渡性措施，可以暫時滿足一部分比較有需求的新業(yè)務，但如果要真正解決寬帶多媒體業(yè)務的接入，就必須將光纖引入接入網(wǎng)。

(4)VDSL2

VDSL2是第二代VDSL，與VDSL不同，ITU 制定了VDSL2+互聯(lián)互通標準，使VDSL2+實現(xiàn)了不同廠家的兼容。

與VDSL相比，VDSL2有更高的傳輸速率:在300m的短距離內(nèi)，可以實現(xiàn)雙向的100Mbit/s數(shù)據(jù)傳送速率;在300~1500m中等距離內(nèi)，通過采用柵格編碼技術和交織技術，傳輸速率也高于第一代VDSL。VDSL2有更遠的傳輸距離，通過增強發(fā)射功率(20.5dBm)，并配合U0頻段和回波抑制的使用，傳輸距離最遠可達4.5km左右。VDSL2摒棄了QAM調(diào)制方式，采用與ADSL2+同樣的DMT作為唯一的調(diào)制方式，能夠兼容ADSL2+技術。VDSL2由于融合了ADSL2+和第一代VDSL技術的優(yōu)點，因此在短距離內(nèi)，可以達到100Mbit/s傳輸速率，超過一定距離后，直接切換到ADSL2+模式，繼續(xù)提供中遠距離的數(shù)據(jù)傳輸。這為ADSL2+向VDSL2過渡提供了良好的解決方案，運營商可以根據(jù)需要逐步更新設備，既保護了原有的投資，又減少了技術選擇風險。

VDSL2具有完善的PSD控制能力，采用頻譜開槽、上行功率削減(UPBO)、MIB控制PSD等技術來完成功率譜的管理，消除或減小干擾對傳輸性能的影響，提高對接入環(huán)境的適應能力。同時也具有良好的視頻業(yè)務支持能力。充分考慮了視頻業(yè)務對分組丟失或誤碼敏感的特點，在脈沖噪聲保護、動態(tài)改變交織深度以及雙延遲通道等方面做了大量的工作，以降低脈沖噪聲造成的誤碼、分組丟失的概率。

除此之外，VDSL2還具有多種模板(Profile)配置、環(huán)路診斷以及在線重配置(OLR)等技術優(yōu)點。

《接入網(wǎng)技術(第2版)》內(nèi)容:接入網(wǎng)是電信網(wǎng)的重要組成部分。接入網(wǎng)技術的發(fā)展、應用和普及令人矚目，深受世界各國的廣泛重視?！督尤刖W(wǎng)技術(第2版)》全面介紹了各種接入網(wǎng)技術。全書共分8章，分別介紹了接入網(wǎng)基本知識、銅線接入技術、電纜調(diào)制解調(diào)器接入技術、以太網(wǎng)接入技術、光纖接入技術、無線接入技術、接入網(wǎng)接口技術、接入網(wǎng)網(wǎng)管技術等內(nèi)容?！督尤刖W(wǎng)技術(第2版)》力求做到內(nèi)容新穎、知識全面、由淺入深、通俗易懂，注重基本概念和基本原理。