第2章銅線接入技術(shù)

1、第第 2 章章 銅線接入技術(shù)銅線接入技術(shù)銅線接入概述銅線接入概述2.12.1高比特率數(shù)字用戶線（高比特率數(shù)字用戶線（HDSLHDSL）接入技術(shù)接入技術(shù)2.22.2不對稱數(shù)字用戶線（不對稱數(shù)字用戶線（ADSLADSL）接入技）接入技術(shù)術(shù)2.32.3高速數(shù)字用戶線（高速數(shù)字用戶線（VDSLVDSL）接入技術(shù)）接入技術(shù)2.42.4 2.1.1 DSL技術(shù)發(fā)展技術(shù)發(fā)展 數(shù)字用戶線（數(shù)字用戶線（Digital Subscriber Line，DSL）技術(shù)是一種以銅制電話雙絞線為傳技術(shù)是一種以銅制電話雙絞線為傳輸介質(zhì)的接入傳輸技術(shù)，可以允許話音信輸介質(zhì)的接入傳輸技術(shù)，可以允許話音信號和數(shù)據(jù)信號同時在一條電

2、話線上傳輸。號和數(shù)據(jù)信號同時在一條電話線上傳輸。 DSL技術(shù)利用已有的電話線提供寬帶技術(shù)利用已有的電話線提供寬帶接入業(yè)務(wù)，采用接入業(yè)務(wù)，采用DSL技術(shù)可在開通數(shù)據(jù)業(yè)技術(shù)可在開通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的同時不影響話音業(yè)務(wù)。務(wù)的同時不影響話音業(yè)務(wù)。 DSL技術(shù)之所以能夠在原來只傳輸話技術(shù)之所以能夠在原來只傳輸話音信號的雙絞線上同時傳送中高速數(shù)據(jù)業(yè)音信號的雙絞線上同時傳送中高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信號，源于務(wù)信號，源于采用了專門的信號編碼和調(diào)采用了專門的信號編碼和調(diào)制技術(shù)制技術(shù)，使得話音信號和數(shù)據(jù)信號在雙絞，使得話音信號和數(shù)據(jù)信號在雙絞線的有效傳輸頻帶范圍內(nèi)得到合理配置，線的有效傳輸頻帶范圍內(nèi)得到合理配置，最大限度地發(fā)揮了雙

3、絞線的傳輸能力。最大限度地發(fā)揮了雙絞線的傳輸能力。 DSL技術(shù)包括技術(shù)包括SDSL、HDSL、ADSL、VDSL等，統(tǒng)稱為等，統(tǒng)稱為xDSL。 不同不同DSL技術(shù)之間的主要區(qū)別體現(xiàn)在技術(shù)之間的主要區(qū)別體現(xiàn)在兩個方面：兩個方面： 信號傳輸速率和傳輸距離；信號傳輸速率和傳輸距離； 上行速率和下行速率的對稱性。上行速率和下行速率的對稱性。 目前，主要應(yīng)用的目前，主要應(yīng)用的DSL技術(shù)是技術(shù)是ADSL和和VDSL。 DSL技術(shù)采用了專門的信號編碼調(diào)制技術(shù)采用了專門的信號編碼調(diào)制技術(shù)，使得在原來只傳送話音信號的雙絞技術(shù)，使得在原來只傳送話音信號的雙絞線能夠承載高速數(shù)據(jù)信號。線能夠承載高速數(shù)據(jù)信號。 2B1

4、Q碼是無冗余度的四電平脈沖幅碼是無冗余度的四電平脈沖幅度調(diào)制碼，是幅度調(diào)制技術(shù)，屬于基帶型度調(diào)制碼，是幅度調(diào)制技術(shù)，屬于基帶型傳輸碼。傳輸碼。 圖圖2-1所示為一個所示為一個2B1Q編碼示例，其中編碼示例，其中用用6個編碼符號傳送個編碼符號傳送12比特（比特（110110001101）數(shù)據(jù)，即每個符號傳送數(shù)據(jù)，即每個符號傳送2比特。比特。 2B1Q編碼的本質(zhì)就是編碼的本質(zhì)就是四進制（電平）四進制（電平）編碼調(diào)制編碼調(diào)制，能在相同時間內(nèi)傳送兩倍的數(shù)據(jù)。，能在相同時間內(nèi)傳送兩倍的數(shù)據(jù)。 如果需要進一步增加傳輸比特率，還可如果需要進一步增加傳輸比特率，還可再增加每個符號傳送的比特數(shù)，例如八進制再增加

5、每個符號傳送的比特數(shù)，例如八進制編碼、十六進制編碼等。編碼、十六進制編碼等。 無載波幅度相位調(diào)制（無載波幅度相位調(diào)制（Carrierless Amplitude Modulation/Phase Modulation, CAP）碼是以）碼是以QAM調(diào)制技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展而調(diào)制技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展而來的，可以說是來的，可以說是QAM技術(shù)的一個變種。技術(shù)的一個變種。 DMT是將頻帶是將頻帶(0-1.104MHZ)劃分為劃分為最多最多256個個由頻率指示的正交子信道（每個由頻率指示的正交子信道（每個子信道占用子信道占用4KHz帶寬）。帶寬）。 在每個離散的子載波中，根據(jù)各自信在每個離散的子載波中，根據(jù)各自信噪

6、比的大小，實現(xiàn)噪比的大小，實現(xiàn)16到到256點的星座編碼，點的星座編碼，即每個子載波中的一個符號可以代表即每個子載波中的一個符號可以代表48個比特。個比特。 輸入信號經(jīng)過比特分配和緩存，將輸輸入信號經(jīng)過比特分配和緩存，將輸入數(shù)據(jù)劃分為比特塊，經(jīng)入數(shù)據(jù)劃分為比特塊，經(jīng)TCM（網(wǎng)格編碼（網(wǎng)格編碼調(diào)制）編碼調(diào)制）編碼后，再進行后，再進行512點離散傅利葉反點離散傅利葉反變換變換(IDFT)將信號變換到時域。這時比特將信號變換到時域。這時比特塊將轉(zhuǎn)換成塊將轉(zhuǎn)換成256個個QAM子字符。子字符。 隨后對每個比特塊加上循環(huán)前綴（用隨后對每個比特塊加上循環(huán)前綴（用于消除碼間干擾），經(jīng)數(shù)據(jù)模變換于消除碼間干擾

7、），經(jīng)數(shù)據(jù)模變換(D/A)和和發(fā)送濾波器將信號送上信道。發(fā)送濾波器將信號送上信道。 在接收端則按相反的次序進行接收解在接收端則按相反的次序進行接收解碼。碼。 所以，所以，DMT調(diào)制編碼技術(shù)提高了頻調(diào)制編碼技術(shù)提高了頻譜利用率，可以在有限的頻帶內(nèi)傳輸更高譜利用率，可以在有限的頻帶內(nèi)傳輸更高比特率的信號。比特率的信號。 采用頻分復用和回波抵消混合技術(shù)可采用頻分復用和回波抵消混合技術(shù)可實現(xiàn)實現(xiàn)DSL系統(tǒng)中的系統(tǒng)中的全雙工和非對稱通信全雙工和非對稱通信。 頻分復用是將整個信道從頻域上劃分頻分復用是將整個信道從頻域上劃分為獨立的為獨立的2個或多個頻帶，分別用于上行和個或多個頻帶，分別用于上行和下行傳輸，

8、彼此之間不會產(chǎn)生干擾。下行傳輸，彼此之間不會產(chǎn)生干擾。 回波抵消技術(shù)用于上、下行傳輸頻段回波抵消技術(shù)用于上、下行傳輸頻段相同的通信系統(tǒng)，可將本地發(fā)送信號在本相同的通信系統(tǒng)，可將本地發(fā)送信號在本地接收端的泄露衰減到很小。地接收端的泄露衰減到很小。 在同時傳送話音和數(shù)據(jù)信號的在同時傳送話音和數(shù)據(jù)信號的DSL技術(shù)技術(shù)中，需要以專門的方式對話音信號和數(shù)據(jù)信中，需要以專門的方式對話音信號和數(shù)據(jù)信號進行分離，這就是信號分離器技術(shù)，實現(xiàn)號進行分離，這就是信號分離器技術(shù)，實現(xiàn)信號分離的裝置成為信號分離的裝置成為分離器（分離器（splitter）。）。 2.2.1 HDSL基本概念基本概念 高比特率數(shù)字用戶線（

9、高比特率數(shù)字用戶線（High-bit-rate Digital Subscriber Line，HDSL）采用數(shù)采用數(shù)字信號自適應(yīng)均衡技術(shù)和回波抵消技術(shù)，字信號自適應(yīng)均衡技術(shù)和回波抵消技術(shù)，用以消除傳輸線路中近端串音、脈沖噪聲用以消除傳輸線路中近端串音、脈沖噪聲和波形噪聲、以及因線路阻抗不匹配而產(chǎn)和波形噪聲、以及因線路阻抗不匹配而產(chǎn)生的回波對信號的干擾。生的回波對信號的干擾。 從而能夠在現(xiàn)有的普通電話雙絞銅線從而能夠在現(xiàn)有的普通電話雙絞銅線（兩對或三對）上提供（兩對或三對）上提供PDH一次群速率一次群速率（T1或或E1）的全雙工數(shù)字連接，無中繼傳）的全雙工數(shù)字連接，無中繼傳輸距離可達輸距離可達

10、35 km。 HDSL系統(tǒng)的傳輸標準主要有美國國系統(tǒng)的傳輸標準主要有美國國家標準學會（家標準學會（American National Standard Institute，ANSI）制定的標準、歐洲電信）制定的標準、歐洲電信標準學會（標準學會（ETSI）制定的標準和中國通信）制定的標準和中國通信行業(yè)標準。行業(yè)標準。 HDSL的的中國通信行業(yè)標準中國通信行業(yè)標準有兩個：有兩個：1）YDN 056-1997，接入網(wǎng)技術(shù)要求接入網(wǎng)技術(shù)要求-高高比特率數(shù)字用戶線比特率數(shù)字用戶線(HDSL)(暫行規(guī)定暫行規(guī)定)，1997年年10月發(fā)布。月發(fā)布。2）YDN 059-1997，高比特率數(shù)字用戶高比特率數(shù)字用

11、戶線線(HDSL)設(shè)備測試方法設(shè)備測試方法(暫行規(guī)定暫行規(guī)定)，1997年年10月。月。 1 1HDSLHDSL系統(tǒng)系統(tǒng) HDSL系統(tǒng)由系統(tǒng)由HDSL收發(fā)信機和二對收發(fā)信機和二對/三對雙絞線構(gòu)成，如圖三對雙絞線構(gòu)成，如圖2-5所示。所示。 HDSL系統(tǒng)參考配置如圖系統(tǒng)參考配置如圖2-6所示。所示。 在發(fā)送端在發(fā)送端，來自用戶端的信息，首先，來自用戶端的信息，首先進入應(yīng)用接口，應(yīng)用接口將數(shù)據(jù)流集成在進入應(yīng)用接口，應(yīng)用接口將數(shù)據(jù)流集成在應(yīng)用幀結(jié)構(gòu)（應(yīng)用幀結(jié)構(gòu)（G.704，32時隙幀結(jié)構(gòu)）中；時隙幀結(jié)構(gòu)）中；該幀進入映射功能塊，映射功能塊將具有該幀進入映射功能塊，映射功能塊將具有應(yīng)用幀結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流插

12、入應(yīng)用幀結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流插入144字節(jié)的字節(jié)的HDSL幀結(jié)構(gòu)中，發(fā)送端的核心幀再傳送至公用幀結(jié)構(gòu)中，發(fā)送端的核心幀再傳送至公用電路；在公用電路，加上定位、維護和開電路；在公用電路，加上定位、維護和開銷比特，以便在銷比特，以便在HDSL幀中透明地傳送核幀中透明地傳送核心幀。心幀。 最后由最后由HDSL收發(fā)器發(fā)送到傳輸線路上。收發(fā)器發(fā)送到傳輸線路上。2. HDSL收發(fā)信機及工作原理收發(fā)信機及工作原理 HDSL信號傳輸包括信號傳輸包括HDSL幀結(jié)構(gòu)和空幀結(jié)構(gòu)和空閑比特碼組。閑比特碼組。 HDSL的數(shù)據(jù)幀有三種：應(yīng)用幀、核的數(shù)據(jù)幀有三種：應(yīng)用幀、核心幀和心幀和HDSL幀。幀。 應(yīng)用幀應(yīng)用幀是根據(jù)用戶應(yīng)用而

13、決定的數(shù)據(jù)是根據(jù)用戶應(yīng)用而決定的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)；幀結(jié)構(gòu)；核心幀核心幀是是HDSL內(nèi)部的數(shù)據(jù)幀，內(nèi)部的數(shù)據(jù)幀，是將不同應(yīng)用幀數(shù)據(jù)映射為統(tǒng)一的是將不同應(yīng)用幀數(shù)據(jù)映射為統(tǒng)一的144字節(jié)字節(jié)的凈荷；的凈荷；HDSL可以由此統(tǒng)一處理不同應(yīng)可以由此統(tǒng)一處理不同應(yīng)用的數(shù)據(jù)，用的數(shù)據(jù)，HDSL幀幀是對應(yīng)每個是對應(yīng)每個HDSL收發(fā)收發(fā)器的數(shù)據(jù)幀。器的數(shù)據(jù)幀。 包括核心幀和定位比特、維護比特和包括核心幀和定位比特、維護比特和開銷比特等。開銷比特等。 在在HDSL傳輸過程中，傳輸過程中，2Mbit/s的比特的比特流被分解在兩對（或三對）雙絞線上傳輸，流被分解在兩對（或三對）雙絞線上傳輸，發(fā)送端將分解的信號映射入發(fā)送端將

14、分解的信號映射入HDSL幀，接幀，接收端再把這些分解的收端再把這些分解的HDSL幀重新組合成幀重新組合成原始信號。原始信號。3. HDSL幀速率（幀速率（P17）2.2.4 HDSL2技術(shù)技術(shù) 2.3.1 ADSL定義與特點定義與特點 不對稱數(shù)字用戶線（不對稱數(shù)字用戶線（Asymmetric Digital Subscriber Line，ADSL）是一種利用現(xiàn)有的是一種利用現(xiàn)有的傳統(tǒng)電話線路高速傳輸數(shù)字信息的技術(shù)，以上、傳統(tǒng)電話線路高速傳輸數(shù)字信息的技術(shù)，以上、下行的傳輸速率不相等的下行的傳輸速率不相等的DSL技術(shù)而得名。技術(shù)而得名。 ADSL下行傳輸速率接近下行傳輸速率接近8Mbps，上行

15、，上行傳輸速率接近傳輸速率接近640kbps，并且在同一對雙絞，并且在同一對雙絞線上可以同時傳輸傳統(tǒng)的模擬話音信號。線上可以同時傳輸傳統(tǒng)的模擬話音信號。 ADSL主要技術(shù)特點：主要技術(shù)特點： （1）充分利用現(xiàn)有銅線網(wǎng)絡(luò)及帶寬，）充分利用現(xiàn)有銅線網(wǎng)絡(luò)及帶寬，只要在用戶線路兩端加裝只要在用戶線路兩端加裝ADSL設(shè)備即可，設(shè)備即可，方便、靈活，時間短，系統(tǒng)投資小；方便、靈活，時間短，系統(tǒng)投資?。?（2）同時提供普通電話業(yè)務(wù)、數(shù)字）同時提供普通電話業(yè)務(wù)、數(shù)字通路（個人計算機）、高速遠程接收通路（個人計算機）、高速遠程接收（電視和電話頻道）。（電視和電話頻道）。 （3）使用高于）使用高于3kHz的頻帶來

16、傳輸數(shù)字的頻帶來傳輸數(shù)字信號；信號； （4）使用高性能的離散多音頻）使用高性能的離散多音頻DMT調(diào)調(diào)制編碼技術(shù)制編碼技術(shù) （5）使用）使用FDM頻分復用和回波抵消頻分復用和回波抵消（EC）技術(shù)；）技術(shù)； （6）使用）使用Splitter信號分離技術(shù)。信號分離技術(shù)。 ADSL系統(tǒng)構(gòu)成如圖系統(tǒng)構(gòu)成如圖2-10所示，就用戶所示，就用戶環(huán)路的雙絞線兩端，各加裝一臺環(huán)路的雙絞線兩端，各加裝一臺ADSL局局端設(shè)備和端設(shè)備和ADSL遠端設(shè)備而構(gòu)成。遠端設(shè)備而構(gòu)成。 前向糾錯碼（前向糾錯碼（FEC）的碼字是具有一定的碼字是具有一定糾錯能力的碼型，它在接收端解碼后，不僅可糾錯能力的碼型，它在接收端解碼后，不僅可

17、以發(fā)現(xiàn)錯誤，而且能夠判斷錯誤碼元所在的位以發(fā)現(xiàn)錯誤，而且能夠判斷錯誤碼元所在的位置，并自動糾錯。置，并自動糾錯。 這種糾錯碼信息不需要儲存，不需要反這種糾錯碼信息不需要儲存，不需要反饋，實時性好。所以在單向傳輸系統(tǒng)都采用這饋，實時性好。所以在單向傳輸系統(tǒng)都采用這種信道編碼方式。種信道編碼方式。 向前糾錯向前糾錯（FEC）是糾錯碼的差錯）是糾錯碼的差錯控制方式中的一種，這種還包括控制方式中的一種，這種還包括反饋重反饋重傳傳（ARQ）和）和混合糾錯混合糾錯（HEC）。）。 ADSL接入網(wǎng)參考模型接入網(wǎng)參考模型如圖如圖2-12所示。所示。 其中其中ATU-C（ADSL Transceiver Uni

18、t-Central Office side）和）和ATU-R（ADSL Transceiver Unit-Remote side）分別是）分別是ADSL局端和用戶端的收發(fā)設(shè)備。局端和用戶端的收發(fā)設(shè)備。 在局端在局端，ADSL收發(fā)器通過收發(fā)器通過V接口接口與與ATM寬帶網(wǎng)絡(luò)或高速以太網(wǎng)連接，接入數(shù)寬帶網(wǎng)絡(luò)或高速以太網(wǎng)連接，接入數(shù)字骨干網(wǎng)絡(luò)；字骨干網(wǎng)絡(luò)； 在用戶端在用戶端，ADSL收發(fā)器通過收發(fā)器通過T接口接口和和用戶家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)連接（一般使用以太網(wǎng)用戶家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)連接（一般使用以太網(wǎng)接口），然后連接用戶的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如電腦、接口），然后連接用戶的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如電腦、機頂盒等。機頂盒等。 （1）數(shù)據(jù)接入和

19、分配）數(shù)據(jù)接入和分配 不同的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流通過不同的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流通過DSLAM饋送饋送給給ATU-C發(fā)送器，根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用和業(yè)務(wù)數(shù)發(fā)送器，根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量的不同，這些數(shù)據(jù)被適當分配在據(jù)量的不同，這些數(shù)據(jù)被適當分配在7個下個下行信道中；行信道中； （2）擾碼和前向糾錯；）擾碼和前向糾錯； （3）DMT調(diào)制。調(diào)制。 （1）分離器分離）分離器分離ADSL信號和話音信號信號和話音信號 （2）帶通濾波、回波抵消、放大、自）帶通濾波、回波抵消、放大、自動增益控制動增益控制 （3）DMT解調(diào)制解調(diào)制 在在ATUR中，有中，有7個接收信道，其中個接收信道，其中4個單工接收信道，個單工接收信道，3個雙工信道；在

20、個雙工信道；在ATUC中，有中，有7個發(fā)送信道，其中有個發(fā)送信道，其中有3個雙工個雙工信道，信道，4個單工發(fā)送信道。個單工發(fā)送信道。 ADSL傳輸幀結(jié)構(gòu)分為復幀、數(shù)據(jù)幀傳輸幀結(jié)構(gòu)分為復幀、數(shù)據(jù)幀和快速幀三類。和快速幀三類。 復幀是復幀是ADSL傳輸?shù)目傮w信號流結(jié)構(gòu)，傳輸?shù)目傮w信號流結(jié)構(gòu)，其中包含了傳輸數(shù)據(jù)和傳輸開銷，其結(jié)構(gòu)其中包含了傳輸數(shù)據(jù)和傳輸開銷，其結(jié)構(gòu)如圖如圖2-13所示。所示。 數(shù)據(jù)幀是復幀中的基本結(jié)構(gòu)，對應(yīng)圖數(shù)據(jù)幀是復幀中的基本結(jié)構(gòu)，對應(yīng)圖2-13所示復幀中的所示復幀中的“幀幀1”“幀幀67”，其結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖如圖2-14所示。所示。 ADSL數(shù)據(jù)幀長度為數(shù)據(jù)幀長度為246 s，由

21、兩部分，由兩部分所組成：一是流經(jīng)所組成：一是流經(jīng)快速路徑快速路徑的快速附加信的快速附加信息位（息位（fast overhead）及快速數(shù)據(jù)（）及快速數(shù)據(jù)（fast data）；二是流經(jīng)）；二是流經(jīng)交錯信道交錯信道的交錯附加信息的交錯附加信息位（位（interleaved overhead）及交錯數(shù)據(jù)）及交錯數(shù)據(jù)（interleaved data）。）。 快速幀用于承載快速幀用于承載ADSL傳輸數(shù)據(jù)，其傳輸數(shù)據(jù)，其結(jié)構(gòu)如圖結(jié)構(gòu)如圖2-15所示。所示。 快速數(shù)據(jù)幀中包括了若干個附加信息快速數(shù)據(jù)幀中包括了若干個附加信息字節(jié)，下行方向為字節(jié)，下行方向為快速字節(jié)快速字節(jié)（Fast byte）、）、AEX

22、字節(jié)和字節(jié)和LEX字節(jié)，其中快速字節(jié)也是字節(jié)，其中快速字節(jié)也是快速數(shù)據(jù)幀的幀頭。快速數(shù)據(jù)幀的幀頭。 ADSL幀頭的功能幀頭的功能：同步承載通道，：同步承載通道，配置配置AS和和LS，對，對ADSL幀流進行定位；遠幀流進行定位；遠程控制和速率適配、循環(huán)冗余校驗（程控制和速率適配、循環(huán)冗余校驗（CRC）進行檢錯、前向糾錯（進行檢錯、前向糾錯（FEC）、操作管理）、操作管理與維護（與維護（Operation Aministration and Maintenance，OAM）。）。 ADSL典型接入應(yīng)用如圖典型接入應(yīng)用如圖2-16所示，所示，圖中顯示了個人用戶和單位用戶通過圖中顯示了個人用戶和單位用戶通過ADSL接入的方式。接入的方式。 ADSL個人用戶接入方式中，只要電個人用戶接入方式中，只要電話線路通過線路測試，在用戶端只需增加話線路通過線路測試，在用戶端只需增加一個一個ADSL Modem，再經(jīng)局端網(wǎng)管進行相，再經(jīng)局端網(wǎng)管進行相應(yīng)數(shù)據(jù)設(shè)置，即可實現(xiàn)寬帶接入。應(yīng)數(shù)據(jù)設(shè)置，即可實現(xiàn)寬帶接入。 2.4.1 VDSL系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)構(gòu)成 1 1 VDSLVDSL系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)構(gòu)成 VDSL的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖的