1、宽带接入技术与实践,山西师范大学网络信息中心,第3章 xDSL接入技术,2019/10/24,学习目标： 了解铜线传输损耗和容量，铜线串扰、混合线圈与回波；铜线2BIQ码、QAM、CAP、DMT编码。 理解HDSL基本组成与帧结构，HDSL线路编码，HDSL体系结构，HDSL应用特点与局限性，HDSL2接入技术，HDSL2线路编码，HDSL2的FDM和波抵消。 理解ADSL接入技术与特点，ADSL系统结构，ADSL系统模型与特征，ADSL调制技术与帧结构，ADSL传输方式与传输模型。 了解VDSL接入技术及相关技术，VDSL应用，ADSL2与ADSL2+、VDSL2技术；DSLAM技术。,第3
2、章 xDSL接入技术,2019/10/24,重点知识：铜线的传输损耗和容量、2BIQ码、QAM、CAP、DMT编码、HDSL的基本组成、HDSL关键技术、HDSL2接入技术、ADSL接入技术、ADSL系统结构、ADSL技术基础、VDSL接入技术、VDSL的相关技术、DSLAM功能结构与协议栈。 难点知识：2BIQ码、QAM、CAP、DMT编码、HDSL帧结构、HDSL2的FDM和波抵消、ADSL系统模型、DSLAM功能结构与协议栈。,第3章 xDSL接入技术,2019/10/24,DSL的信号环境 xDSL接入信号处理技术 HDSL接入技术 HDSL2接入技术 ADSL接入技术 VDSL接入技
3、术 新一代xDSL技术xDSL接入系统的局端设备 案例学习,第3章 xDSL接入技术,2019/10/24,3.1 DSL的信号环境,DSL以铜线作为传输介质，必受到铜线本身特性的影响。针对DSL的信号环境，下面主要从铜线传输损耗和容量、串扰和其它噪声及混合线圈与回波等方面进行分析。,2019/10/24,3.1.1 铜线的传输损耗和容量,与所有传输介质相同，与所有传输介质相同，信号在铜线上传送时会随线缆长度的增加而不断衰减。在一条长距离的环路上，总的衰减可达6070dB。影响信号损耗的因素除了用户环路长度之外，还有双绞线芯径（主要在低频段）、信号的电磁频率及桥接抽头（表现出振荡行为）。当信号
4、衰落到小于噪声功率时，接收机就不能准确地检测到原始信号。 了解铜线传输损耗，其目的之一是了解信号与噪声的比值（SNR、S/N），确定传输系统的最大容量。 有了传输系统的信噪比特性参数，就可应用香农定律（Shannon、s Law）估算系统的最大容量。 CBlog2（1S/N），其中B为带宽，单位为Hz 。,语音频段（带宽为4kHz）的信道容量,2019/10/24,串扰从用户环路结构可知，多条对绞线组成扎，多个扎再组成一条电缆。尽管在直流特性上，线对之间具有良好的绝缘特性，但在高频段，由于存在电容和电导耦合效应，线对间均存在不同程度的串扰。在DSL系统中，串扰是限制传输吞吐量能力提高的一个重要
5、因素。根据串扰的来源，可以将串扰分类为近端串扰（Near End Cross Talk，NEXT）、远端串扰（Far End Cross Talk，FEXT）、自串扰（Self Crosstalk）和外串扰（Foreign Crosstalk）。,3.1.2 串扰和其他噪声,2019/10/24,射频干扰电话线是铜质线，对于无线射频信号，其作用相当于一个接收天线。由于采用对绞方式，电话线在低频段与地之间基本能达到平衡，因此射频信号的作用较弱。而在高频段，这种平衡作用随频率增加而减小，所以高速的DSL系统易受到射频噪声影响。主要的噪声源有调幅广播（频带在5601 600kHz）及业余无线电（Ha
6、m Radio）。前者的频率一般是固定的，干扰可预测，而后面则频率和功率电平存在跳动，难以预测。业余无线电主要与VDSL的频段存在交叠。脉冲噪声短暂的电磁干扰对DSL系统产生脉冲式噪声。脉冲噪声的主要来源包括空中闪电、家用电器的开关动作等。脉冲噪声具有随机脉冲波形，但比高斯类型的背景噪声要强得多。据观察，脉冲噪声的幅度通常在520mV，发生频率在每分钟15次，持续时长在30150s。,3.1.2 串扰和其他噪声,2019/10/24,传统电话通信中，为在用户环路的两条单线上进行实时全双工话音信号传输，要用混合线圈连接话机的话筒和听筒。混合线圈（电路）实际上是一个电桥。如果该电桥达到平衡，只有极
7、少量的发送信号能回到接收路径中。为达到电桥平衡，关键因素是与用户环路的阻抗匹配。由于环路中存在的复接以及温度变化等原因，用户环路的阻抗不固定，因此混合线圈易导致回波产生。在语音通信中，少量回波不仅是可接受的，实际上还是用户判定电话连接是否保持的一个重要标志。,3.1.3 混合线圈与回波,2019/10/24,3.2 xDSL接入信号处理技术,2B1Q QAM CAP DMT,2019/10/24,3.2.1 2B1Q,用基带信号改变脉冲的某些参数而达到的调制，称为脉冲调制。通常，按基带信号改变脉冲参数(（幅度、宽度、时间位置）的不同，脉冲调制又分为脉冲振幅调制（PAM）、脉宽调制（PDM）和脉
8、冲相位调制（PPM）等。脉冲振幅调制即脉冲载波的幅度随基带信号变化的一种调制方式。简单地说就是按一定时间间隔对模拟信号进行采样，产生一个振幅等于采样信号的脉冲。2BlQ（2 Binary 1 Quaternary）码属于基带传输的4PAM码，是一种无冗余度的四电平脉冲幅度调制码。它将每两个比特映像为一个四进制幅度信号，然后调制在载波上，使得线路传输的符号速率降低至比特速率的一半，频带利用率提高一倍，达到2bit/s/Hz。,2019/10/24,2BlQ编码和信息流的对应关系,2B1Q,2B1Q码与原比特码的对应图,2019/10/24,2B1Q,2B1Q码的功率谱的特点：,（1）由于2B1Q
9、码是不归零码，因此功率谱中除基带（0392kHz）以外，还存在有许多旁瓣，一直延伸至1.5MHz以上。从392500kHz以上出现的许多旁瓣会引起码间干扰。 （2）2B1Q码基带中含有较多的低频成分，易造成群时延失真，引起码间干扰。,2B1Q的功率密度,2019/10/24,QAM即正交振幅调制，是用两个独立的基带波形对两个相互正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制，利用这种一条信号在同一带宽内频谱正交的性质来实现两路并行的数字信息传输。QAM是种成熟的、规范化的调制技术，它广泛使用在音频调制解调器和微波无线系统中。,3.2.2 QAM,2019/10/24,QAM,常见的QAM形式有16QA
10、M、64QAM、256QAM等。星座点数越多，每个符号能传输的信息量就越大。以16QAM的调制为例，输入的二进制数据流作为调制信号经过串并变换后变成四路并行数据流。这四路数据两两结合，分别进入两个电平转换器，转换成两路4电平数据。例如，00转换成3，01转换成1，10转换成1，11转换成3。这两路4电平数据mI（t）和mQ（t）分别对载波cosct和sinct进行调制，然后相加，即可得到16QAM信号。,16QAM星座图,2019/10/24,3.2.3 CAP,CAP是ATT贝尔实验室研究开发的无载波调幅调相编码技术，是有冗余的调制码，属带通型传输编码。 CAP调制码是通过数字滤波器产生的，
11、不是调制载波，被称为无载波调制码。它与QAM有相同的频谱特性和理论基础，同相分量和相位正交分量有8个幅值，每个码元含4bit信息，与QAM有相同的星座映射。CAP的系统组成与QAM类似，在接收端采用线性自适应均衡器或自适应判决反馈均衡器进行均衡 。,2019/10/24,（1）CAP码的带宽减小了一半，因而传输效率提高了一倍。 （2）由于无旁瓣产生，有利于减少码间干扰，对恢复定时基准信号的抖动要求可低一些。 （3）CAP码通带低端3dB点在20kHz以下，因而受低频能量丰富的脉冲噪声及高频的近端串音等干扰程度较小，群时延失真引起的码间干扰也较小。 （4）CAP码通带高端（大于200kHz）的信
12、号功率为零，因此近端串音也较小。 （5）CAP原理简单，易于实现，现已经得到广泛应用。,CAP,CAP 码 的 功 率 谱,CAP码对比于2B1Q码的功率谱的特点：,2019/10/24,3.2.4 DMT,DMT（离散多音频）是利用数字处理技术中的自适应算法来调整数字滤波器的参数，使误码和串音等减为最小，使任意子回路的通信容量最大。,2019/10/24,DMT信道分割原理,QAM和CAP是一种单载波的通带线路编码技术，在整个通带上进行线路编码，难以适应通带中出现的各种干扰。而DMT是一种正交多载波通带线路编码技术，它的基本原理是把可用带宽分成N个独立的、等宽的子信道，根据信道的性能，即传送
13、数据的能力（如信噪比、噪声、衰减等），把输入数据自适应地分配到每一个子信道上。如果某一个子信道无法承载数据，则简单地将其关闭；而对于那些能够承载数据的子信道，则根据其瞬时特性，在一个码元内传送115bit信息。,2019/10/24,ADSL速率与环路长度的关系,ADSL的特点是从服务提供商到用户端（下行方向）与从用户端到服务提供商（上行方向）具有不同的数据速率，这就是“非对称”一词的由来。,2019/10/24,DMT的调制系统框图,2019/10/24,3.3 HDSL接入技术,HDSL组成 HDSL帧结构 HDSL关键技术 HDSL的应用 HDSL的局限性,2019/10/24,3.3.
14、1 HDSL的基本组成,HDSL系统组成,HDSL技术是一种基于铜线的技术，它采用了先进的数字信号自适应均衡技术和回波抵消技术，以消除线路中近端串扰、脉冲噪声和波形噪声及因线路阻抗不匹配而产生的回波对信号的干扰。从而能够在现有的电话双绞线（2对或3对）上提供准同步数字序列（PDH）一次群速率（T1或E1）的全双工数字连接。HDSL使用0.40.5mm的铜线，无中继传输距离可达35km。,2019/10/24,HDSL系统的参考配置,2019/10/24,3.3.2 HDSL帧结构,HDSL具有应用帧、核心帧和HDSL帧等3种不同类型的帧结构。应用帧是根据用户的不同应用而决定的数据帧结构。核心帧
15、是HDSL内部的数据帧，是将收到的不同应用帧数据映射为统一的144Byte的净荷，HDSL可以由此统一处理不同应用的数据。HDSL帧是对应每个HDSL收发器的数据帧。,2019/10/24,3.3.3 HDSL关键技术,1线路编码铜线信号的衰减随着频率的提高而增加，用它来传送高速率的数字信号时，传输距离受到了极大的限制。除此之外，传输速率与线径和质量也有关系。当采用HDSL接入时，还必须采用合适的调制方式形成健全的线路码，HDSL系统采用的线路码型主要有两种：即2B1Q码和CAP码。,各种HDSL系统的比较,2019/10/24,2回波抵消技术在二线传输的两个方向上同时间、同频谱地占用线路时，
16、线路上两个方向传输的信号是完全混合在一起的。为了分开收、发两线，一般是采用混合电路，即2/4线变换器。回波抵消技术用来抵消由于混合平衡网络误差而漏掉的发送信号，以及由于线路阻抗不匹配引起反射的本端发送信号。利用回波抵消技术，可实现信号的两线全双工数字传输。利用回波抵消技术，可使信号的传输距离更长些。,3性能损伤在HDSL系统中，影响系统性能的主要因素有两个。一是HDSL系统内部两对双绞线之间产生近端串扰，它随线路频率的增高而增大，可以采用回波抵消技术予以消除。二是邻近线对上的PSTN信令产生的脉冲噪声。这种噪声有时较大，甚至会使耦合变压器出现饱和失真，从而产生非线性效应。需要采用纠错编码技术，
17、不过采用纠错编码会引入附加时延。,4高速自适应滤波技术回波抵消技术中的回波抵消器采用高速自适应滤波器，根据从本端发送支路引入的部分发送信号，来消除接收信号中的本端发送信号产生的回波，也就是将回波从接收信号中消除。这种技术实际上是一种对码间干扰的自适应均衡技术，目的是消除码间干扰。,2019/10/24,3.3.4 HDSL应用,HDSL技术可在两对铜双绞线上无中继透明传输E1信号距离达35km。HDSL系统既适合于点对点通信，也适合于点对多点通信，基本应用是构成无中继的E1线路。如中小型用户的Internet门户网站、校园网接入Internet、将中心程控交换（Public Branch eX
18、change，PBX）延伸到其他办公场所、局域网扩展和连接光纤环、视频会议、远程教学、连接无线基站系统，以及IDSN基群速率接入（Primary Rate Access，PRA）网络主节点等方面。HDSL系统可认为是铜线接入业务（包括话音、数据及图像）的一个通用平台。较经济的HDSL接入方式用于现有的PSTN网，具有初期投资少、安装维护方便、使用灵活等特点。HDSL技术的另一个发展是延长其传输距离和提高了传输速率。,2019/10/24,3.3.5 HDSL局限性,HDSL必须使用两对线或三对线。各个生产商的产品间特性还不兼容，Bellcore和ETSI的规范中只规定了HDSL最基本的要点，使
19、得许多HDSL产品的特性各不相同，从而导致产品之间的互操作性根本无法实现。 HDSL在长度超过3.6km的用户线上运行时仍需要中继器（有些HDSL的变种可达到5.49km）。 HDSL仍然使用2B1Q线路码在T1或E1中，这就限制了带宽利用率和传输距离。 HDSL需要用多对铜线，从目前来看，HDSL设备的价格虽然已经下降了许多，但使用多对铜线要考虑的最重要因素仍然是价格。,2019/10/24,3.4 HDSL2接入技术,HDSL2的设计目标 HDSL2的线路编码,2019/10/24,3.4.1 HDSL2的设计目标,一对线上实现两线对HDSL的传输速率。获得与两线对HDSL相等的传输距离。
20、对环路损害（衰减、桥接头、串音等）的容忍能力不能低于HDSL。对现有业务造成的损害不能超过两线对HDSL。能够在实际环路上可靠地运行。价格要比传统的HDSL低。,2019/10/24,3.4.2 HDSL2的线路编码,关于HDSL2的许多争论都集中于HDSL2线路编码的选择上。如果用于E1速率，PAM线路码如2B1Q需要三对线，并且不要带通滤波器。带通滤波器的主要作用是将线路上某一频率范围内的成分去除。如果带通滤波器上的其他业务（如模拟语音）需要共享线路，那么它的优点将更加突出。但是，它增加了线路成本和复杂度。,CAP与PAM的差别,2019/10/24,3.5 ADSL接入技术,ADSL的提
21、出 ADSL的技术特点 ADSL的系统结构 ADSL的技术基础 ADSL的传输模型 ADSL的局限性,2019/10/24,3.5.1 ADSL的提出,ADSL是一种利用现有的传统电话线路高速传输数字信息的技术。ADSL技术是Bellcore公司的Joe Lechleder于1989年首先提出的。并于1990年开始在Stanford M.Cioffi课题组和AT&T贝尔实验室同时展开研究。1998年10月，ITU正式制定出了关于ADSL的推荐标准G.992.1和G.992.2。G.992.1又称Gdmt。它规定了全速率的ADSL技术规范，最低下行传输速率为6.144Mbit/s，上行传输速率为
22、640kbit/s。G.992.2又称G.lite。它规定了不用信号分离器的ADSL技术规范。这种ADSL设备省略了分离器，降低了设备安装的复杂性和成本，但同时也降低了信号速率，其下行速率为1.536Mbit/s，上行速率为512kbit/s。与传统传输技术相比，ADSL采用的是一种宽带调制解调器。这种技术能把一般的电话线路转换成高速的数字传输通路，同时还可提供各种实时的多媒体服务，特别是丰富的影音服务。ADSL采用非对称传输，一方面可大大减小近端串扰（NEXT）；另一方面适应用户访问Internet的数据传输特点。,2019/10/24,3.5.2 ADSL的技术特点,优 点： 使用ADSL
23、技术，无需修改任何现有协议和网络结构。ADSL可以充分利用现有铜线网路，只要在线路两端加装ADSL设备即可为用户提供服务。 ADSL设备随用随装，无需进行严格的网路络划，施工简单，时间短，系统初期投资小。 ADSL设备拆装容易、灵活、方便用户转移，较适合流动性强的家庭用户。 充分利用双绞线上的带宽，ADSL使用一般电话线路上未用到的频谱容量，以先进的调制技术，产生更大、更快的数字通路，提供高速远程接收或发送信息。 双绞线可同时提供电话和上网服务。每个用户都有一条单独的线路与ADSL局端相连，用户可以独享ADSL的数据传输带宽。,2019/10/24,缺 点： 对线路性能要求高，必须最大程度保持
24、在规定的极限范围之内，以符合对衰减的要求。 阻抗要均匀，电话机及网络要有良好的信号匹配。 每条导线与地之间必须相互保持高度平衡，以防止外部干扰、噪声及导线之间的串音。 与模拟电视不兼容，现有模拟电视机需要通过机顶盒进行数/模转换。 用户一路末端信号损耗很大，ADSL系统必须解决接收机灵敏度问题。 还有频谱兼容性问题，要使ADSL系统可以和其他系统同时应用，发送频谱必须慎重设计。,ADSL的技术特点,2019/10/24,3.5.3 ADSL的系统结构,ADSL除了向用户提供一路普通电话业务外，还能向用户提供一个中速双工数据通信通道（速率可达576Kbit/s）和一个高速单工下行数据传送通道（速
25、率可达28Mbit/s）。ADSL系统构成。,2019/10/24,3.5.4 ADSL的技术基础,1ADSL系统模型,2019/10/24,2ADSL的重要特征,支持模拟话音服务（指定服务或POTS）。一种特殊的分离器将从交换机到其他部分的4kHz的模拟通道送到ADSL链路的数字带宽下。 ADSL所能提供的服务种类，包括数字广播和宽带业务（如视频和Internet接入）以及网络管理，所有这些业务都是从数据通信中心局或本地交换机外部接入，较好地解决了中继和交换机的拥塞问题。 ADSL在客户端的实现可以采取多种形式，这些实现方案组成了其他的分布网络。客户端可以简单的用单根双胶线连到设备（如TV的
26、机顶盒或PC）上，也可以是精心制作的整个局域网（如家庭中的以太网）。,ADSL的技术基础,2019/10/24,3ADSL调制技术,ADSL调制解调器利用数字信号处理技术将大量的数据压缩到铜双绞线上，再运用转换器、分频器、模/数转换器等组件进行处理。ADSL拥有极高的带宽，其信号衰减又极小，在最远约5.5km的距离内，每1Mbit/s可以低于90dB，具有较高的性价比。,ADSL的技术基础,2019/10/24,（1）加扰及解扰。以IP数据包为基础的系统或是ATM系统，在传输过程中没有IP包或ATM信元传送时，发送器的输入端信号会维持在高位或是低位，即输入一连串的1或者是0，加扰的作用就是将I
27、P包或是ATM信元数据大小随机化，以避免接收端再利用解扰的功能将被加扰的位还原。 （2）FEC编译码。FEC（前向纠错控制）是一种极重要的差错控制技术，它比循环冗余校验（Cyclical Redundancy Check，CRC）更重要也更复杂。 FEC除了具备数据核对检查能力外，还具有数据校正的能力，可以保护传输中的数据不遭受噪声及干扰。 （3）交错（Interleaving）。DSL在数据传输中常会发生一长串的错误，FEC较难实施对这种长串错误的校正。交错作用通常介于FEC模块与调制模块之间，是将一个代码字平均展开，通过这种展开的动作同时将储存在数据中的长串错误也展开，经过展开以后的错误才
28、能由FEC来处理；解交错的作用则是将展开的数据还原。 （4）整波（Shaping）。整波就是维持传输数据适当的输出波形。整波通常置于调制模块的输出端。整波的困难之处是必须将外频噪声给予恰当的衰减，但对于内频信号的衰减则必须达到最低的程度。,ADSL调制技术,2019/10/24,4ADSL帧结构,ADSL在协议最低层，是以DMT或CAP的线路码的形式出现的比特。比特组成帧再集合成ADSL，被称为超帧。帧是第一个有组织的比特结构，也是比特发送前形成的最终结构，接收到的比特也是最先转换成帧。,ADSL的技术基础,2019/10/24,5ADSL技术性能分析,6ADSL传输方式,目前，用户环路主要由
29、UTP（非屏蔽双绞线）组成。UTP中信号的衰减主要与传输距离和信号的频率有关，如果信号传输超过一定的距离，信号的传输质量将难以保证。此外，线路上的桥接抽头也会增加信号的衰减。 因此，线路衰减是影响ADSL性能的主要因素。ADSL通过不对称传输，利用频分复用技术（或回波抵消技术）使上、下行信道分开来减小串音的影响，从而实现信号的高速传输。,像其他传输方式一样，ADSL也采用按帧传输方式。与其他帧不同的是，ADSL帧中的位流可以分割，一个ADSL物理信道最多可同时支持7个承载通道，其中4个是只能供下行方向使用的单工信道（AS0AS3），3个是可以传输上行与下行数据流的双向（双工）承载通道（LS0L
30、S2），它们在ADSL物理层标准中定义为次信道。,ADSL的技术基础,2019/10/24,目前我国使用的E1业务中，ADSL传输类型有3种。这些类型使用的基本速率为2.048Mbit/s。 （1）传输类型2M-1。可以使用的工作方式（每种方式速率总和为6.144Mbit/s）：其一，1个6.144Mbit/s单向信道；其二，1个4.096Mbit/s单向信道和1个2.048Mbit/s单向信道；其三，3个2.048Mbit/s单向信道。 （2）传输类型2M-2。可以使用的工作方式（每种方式速率总和为4.096Mbit/s）：其一，1个4.096Mbit/s单向信道；其二，2个2.048Mbi
31、t/s单向信道。 （3）传输类型2M-3。可以使用的工作方式（每种方式速率总和为2.048Mbit/s）：1个2.048Mbit/s单向信道（AS0）。,ADSL传输方式,2019/10/24,3.5.5 ADSL的传输模型,2019/10/24,3.5.6 ADSL的局限性,ADSL技术以现有电话铜双绞线为接入线路，电话线人传输质量和可靠性无法与现代通信电缆（如光纤+局域网）相比，并且电话线从用户端到电信局的线路也容易受到电磁辐射、雷电、射频等干扰。虽说ADSL接入速率可支持流媒体传输与视频点播，但高清晰度画面传输时，ADSL显得力不从心，不能流畅地进行。ADSL的速率受线路长度和线路质量的
32、影响较大，理论最大下行速率只能达到8Mbit/s，而用户到数据通信公司局端设备的距离也不能超过3km，这在一定程度上制约着网络多媒体表现力的发展。,2019/10/24,3.6 VDSL接入技术,VDSL是新一代更高速的DSL技术，称为甚高速数字用户线（Very high speed Digital Subscriber Line，VDSL）。VDSL可在对称或不对称速率下运行，每个方向上最高对称速率是26Mbit/s。其他典型速率有：13Mbit/s的对称速率，52Mbit/s的下行速率和6.4Mbit/s的上行速率，26Mbit/s的下行速率和3.2Mbit/s的上行速率，以及13Mbit
33、/s的下行速率和1.6Mbit/s的上行速率。VDSL可以和POTS运行在同一对双绞线上。,2019/10/24,VDSL系统构成 VDSL相关技术 VDSL存在的问题 VDSL的应用,3.6 VDSL接入技术,2019/10/24,3.6.1 VDSL系统构成,使用VDSL系统，普通模拟电话线不需改动，数字信号由局端的局用数字终端接口经馈线光纤传输给远端。在远端，VDSL的线路卡可以读取信头或分组头，并将所要的信元或分组拷贝给下行方向的目的地用户双绞线。,2019/10/24,远端VDSL设备位于靠近住宅区的路边，它对光纤传来的宽带数字信号进行选择拷贝，并和铜线传来的数据信号与电话信号合成，
34、通过铜线送给位于用户家里的VDSL设备。位于用户家里的VDSL设备，将铜线送来的电话信号、数据信号和图像信号分离送给不同终端设备；同时将上行电话信号与数据信号合成，通过铜线送给远端VDSL设备。远端VDSL设备将合成的上行信号送给交换局。在这种结构中，VDSL系统与FTTC结合，实现了用户宽带接入。,VDSL体系结构,2019/10/24,3.6.2 VDSL相关技术,1.传输模式,2019/10/24,STM模式。同步传输模式（Synchronous Transport Module，STM）是最简单的一种传输方式，也称STM为时分复用（TDM）。与ADSL中支持的比特流的方式相同，不同设备
35、和业务的比特流在传输过程中都被分配固定带宽。 分组模式。在分组模式中，不同设备和业务的比特流被分成不同长度、不同地址的分组包传输，所有的分组包在相同的信道上，以最大的带宽传输。 ATM模式。ATM与基于时分多路复用的STM不同，ATM是快速包交换原理的一种统计多路复用形式，即分包的数据从发送器以信元为单位，异步地发送给接收器。信元的长度为固定的53个信元，使得多对发送器和接收器之间能够有效地多路复用连接。,VDSL传输模式,2019/10/24,VDSL,是传输距离很短的铜线技术，上下信道用频分复用分开；上下行速率不对称，下行速率3档：13M、26M、52Mbps，相应传输距离1500m、10
36、00m、300m；上行速率也有3档：1.6M、2.3M、19.2Mbps。,2019/10/24,2传输速率与距离,VDSL与ADSL传输速率和传输距离的比较，如图3.32所示。由图可看出，VDSL实际上是ADSL没有涉及的部分。根据双绞线传输距离，VDSL可以和ADSL同时使用。许多标准化组织建议这两者的混合使用，因为这样可以提供更广泛的业务范围，包括网络计算机连接Internet的业务、交互式电视业务等，都可以在一个系统中实现。,VDSL相关技术,2019/10/24,3线路编码,VDSL相关技术,VDSL系统中常用的线路码技术主要有：无载波调幅/调相技术（Carrierless Ampl
37、itude/ Phase modulation，CAP）。离散多音频技术（Discrete MultiTone，DMT）。离散小波多音频技术（Discrete Wavelet MultiTone，DWMT）。简单线路码（Simple Line Code，SLC）。这4种技术都曾经是VDSL线路编码主要研究对象，但现在只有DMT和CAP/QAM作为可行的方法仍在讨论中。,2019/10/24,3.6.3 VDSL存在的问题,1串扰,线缆的线束中有多对双绞线，不可能实现完全相互屏蔽，于是形成了串扰。,2019/10/24,2无线频率干扰,无线频率干扰（Radio Frequency Interfe
38、rence，FRI）是VDSL接收机必须解决的问题。RFI包括了侵入噪声和输出噪声。引起RFI侵入的是从附近天线入射到传送VDSL双绞线的带内无线波。例如，一个业务的无线天线就是一个RFI侵入的干扰源。RFI侵入干扰源的基本情况，如图3.34所示。影响侵入信号的因素包括天线的输出功率、天线和双绞线之间的距离、相对方位、缆芯屏蔽特性、双绞线自身的平衡性等。通常，RFI侵入激发了双绞线中的每条导线，这样就产生了导线中的纵向侵入信号。如果导线的平衡性不理想（通常高频为3035dB），一些侵入信号就会渗透到差分信号上。,VDSL存在的问题,2019/10/24,3.6.4 VDSL的应用,通过高速数据
39、接入服务，用户可以快速浏览Internet上的信息，收发电子邮件，上传、下载文件。 通过视频点播服务，用户可以在线观赏影视节目、听音乐，同时还可进行交互式网络游戏。 通过家庭办公业务，用户可以高速接入公司的内部网络，查阅公司的信息，参加公司内部会议，完成工作。 通过远程业务，学生可以通过网络接收异地实时教学课程；医院可以通过网络完成异地医疗会诊，用户也可以通过网络完成购物等。,2019/10/24,ADSL与ADSL2+ VDSL2技术,3.7 新一代xDSL技术,2019/10/24,3.7.1 ADSL2与ADSL2+,1ADSL2的主要技术特性,速率提高，覆盖范围扩大。 线路诊断技术。
40、增强的电源管理技术。 速率自适应技术。 多线对捆绑技术。 信道化技术。 其他优点。,2019/10/24,2ADSL2+的技术特点,ADSL2+ 除了具备ADSL2的技术特点外，还有一个重要的特点是扩展了ADSL2的下行频段，从而提高了短距离内线路的下行速率。ADSL2的两个标准中各指定了1.1 MHz和552 kHz下行频段，而ADSL2+指定了一个2.2 MHz的下行频段。这使得ADSL2+在短距离（1.5 km内）的下行速率有非常大的提高，可以达到20Mbit/s以上。ADSL2+的上行速率大约是1 Mbit/s，这要取决于线路的状况。使用ADSL2+可以有效地减少串话干扰。当ADSL2
41、与ADSL混用时，为避免线对间的串话干扰，可以将其下行工作频段设置在1.12.2 MHz之间，避免与ADSL的1.1 MHz下行频段产生干扰，从而达到降低串扰、提高服务质量的目的。,ADSL2与ADSL2+,2019/10/24,3.7.2 VDSL2技术,各种DSL系统的比较,2019/10/24,具有高速的传输能力。 具有远距离传输的能力。 具有灵活的Profile配置方案。 兼容ADSL/ADSL2+。 具有更好的视频业务支持能力。,VDSL2技术特点,2019/10/24,调制解调技术的改进 可编程的帧头 提升编码增益 优化信号处理方法,ADSL2优势：（1）速率与距离的提升,2019
42、/10/24,ADSL2可以根据系统的工作状态(高速连接、低速连接、离线等)，灵活、快速地转换工作功率，其切换时间可3秒之内完成，以保证业务不受影响。 三种功率模式： L0正常工作下的满功率传输； L2低功耗状态 L3睡眠模式降低功耗 减少串扰,ADSL2优势：（2） 增强的功率管理,2019/10/24,ADSL2优势：（3）增强的抗噪声能力,更快的比特交换（bit swap） 一旦发现某个传输子通道受到噪声影响，就快速的将其承载的比特转移到信号质量好的子通道 无缝的速率调整（SRA） 在线路质量发生较大改变时，能够使调制层调整ADSL收发两端传输数据的速率参数；当噪音影响消失后，DSL连接
43、速率再自动调高。 子通道（TONE）的禁止 当某些子通道的噪音干扰非常大时，这些子通道将会被禁止使用，从而提高系统稳定性。 动态的速率分配（DRR） 总速率保持不变，但是各个通信路径的速率可以进行重新的分配。如，一路用于语音通讯的路径长时间沉默，分配于它的通讯带宽可用于传送数据的路径。,2019/10/24,ADSL2优势： （4） 其他特性,快速启动，链路建立时间缩短为3秒 故障诊断和线路测试 信道化的业务 增加了全数字ADSL模式 PTM传输模式 ，IP包直接封装在HDLC帧格式内, 没有ATM 的 Cell ,2019/10/24,ADSL2+扩展了线路的使用频宽,ADSL2 : 下行传
44、输频带的最高频点为1.1MHz(G .992.3/G. dmt.bis)或552KHz(G .992.4/G. lite. bis) ADSL2+: 将高频段的最高调制频点扩展至2.2MHz ，可支持512个载频点进行数据调制。,2019/10/24,ADSL2+ 新增特性,频谱扩展：到2.2MHz，512个子载频 高带宽：25Mbps高带宽，同步距离2km时，速率达到19Mbps； 长距离：6.0km。 单端线路测试(SELT)功能，对线路长度、线路最高同步速率、线路噪声等的测试。 向下兼容性：普通ADSL终端设备。,2019/10/24,ADSL2+、ADSL下行速率比较,（实验室）,20
45、19/10/24,VDSL2关键特点,VDSL2 融合了ADSL2+ 和 VDSL的特点 超高带宽 最高达30MHz的频谱，支持最高速率（上行+下行）为200Mbps 将最大下行输出功率提高到20.5dBm（与具体频谱模板有关） 全业务支持 对称和非对称应用模式，顺应P2P应用和客户服务器应用 支持PTM、ATM、EFM多种封装模式 支持以太网协议 IEEE 802.3接口，顺应接入IP化趋势 PTM/EFM封装会成为主流,2019/10/24,VDSL2应用定位,VDSL2主要体现在短距离下的高带宽，300m左右 在1.5km左右，VDSL2相对于ADSL2+没有显著的改善. 在长距离的情况
46、下，VDSL2与ADSL2+相比，并不具备性能优势，而成本和功耗确要高出很多，因此长距离时ADSL2+更合适 VDSL2将是ADSL2+的补充，应用在部分近距离线路上 ADSL2+在性价比上更合适在全范围的距离上提供合适的带宽,2019/10/24,铜线接入技术的分析,1.2M,8M,3.5M,25M,2M,2M,2019/10/24,DSLAM的功能结构 DSLAM的协议,3.8 xDSL接入系统的局端设备,2019/10/24,3.8.1 DSLAM的功能结构,数字用户线路接入复用器（Digital Subscriber Line Access Multiplexer，DSLAM）是xDS
47、L接入系统中的局端设备。ADSL接入系统主要由局端设备（DSLAM）和用户端设备（CPE）组成。局端由DSLAM接入平台、ADSL局端卡、语音分离器、IPC（数据汇聚设备）等组成。语音分离器将线路上的音频信号和高频数字调制信号分离，并将音频信号送入电话交换机，高频数字调制信号送入ADSL接入系统。用户设备由ADSL Modem和语音分离器组成，ADSL Modem对用户的数据包进行调制和解调，并提供数据传输接口。,2019/10/24,3.8.2 DSLAM的协议栈,1ATM内核ATM上行DSLAM,2019/10/24,2ATM内核IP上行DSLAM,DSLAM的协议栈,2019/10/24
48、,3IP内核IP上行DSLAM,IP内核的DSLAM在ADSL信号的处理上和ATM内核的DSLAM基本上是一样的。IP内核的DSLAM在ATM与IP的转换上采用了分布式结构，即在每个ADSL业务上实现ATM信元的终结和每条PVC与VLAN ID的一一映射。IP内核的DSLAM和ATM内核的DSLAM相比，由于压缩了ATM协议作用区域，相对减少了对昂贵的ATM交换机的需求，这样可降低设备成本。在DSLAM的三层数据流功能处理完成以后，就通过FE的上行口传输到路由器中。从技术发展、建设成本、市场经营和提高使用效率上看，基于IP的DSLAM有明显的优势。IP是未来的ADSL发展的方向，目前有许多厂家
49、都已经对基于IP的DSLAM进行研发，并投入使用。,DSLAM的协议栈,2019/10/24,基于ADSL的家庭网络 基于ADSL的办公网络 基于双ADSL的带宽增倍与负载均衡 基于DSLAM的宽带接入汇聚,3.9 案例学习,2019/10/24,DSLAM作为接入网关,DSLAM设备支持语音网关功能，能够将语音业务直接提供在分组网络之上。,网管,2019/10/24,3.9.1 基于ADSL的家庭网络,用户端ADSL设施包括数据/语音分离器、ADSL Modem、电话机、计算机等设备。分离器的作用是把语音信号分离出来供电话使用，并阻止电话对宽带信号的干扰。多数分离器一侧有一个标记为“LINE
50、”的端口，用于连接入户的电话线；另一侧有两个端口，标记为“PHONE”的端口用于连接电话机，标记为“DSL”的端口用于连接ADSL Modem。如果将电话机连接到DSL端口或分离器的前端，都将影响上网质量，甚至无法上网。,2019/10/24,3.9.2 基于ADSL的办公网络,常用的ADSL共享上网方式有服务器（PC安装上网代理程序）共享和路由器共享。如果不想单独用一台计算机作为服务器，那就需要一个带有路由功能的ADSL Modem，这种具有路由功能的ADSL Modem可当作一台主机来用，由Modem提供NAT（将内网IP地址转换为公网IP地址）功能。将ADSL Modem的“DSL”端口直接连在集线器上，集线器连接办公计算机。ADSL Modem的其他接口连接同家庭网络。,
