第2章铜线接入技术

1、第第 2 章章 铜线接入技术铜线接入技术铜线接入概述铜线接入概述2.12.1高比特率数字用户线（高比特率数字用户线（HDSLHDSL）接入技术接入技术2.22.2不对称数字用户线（不对称数字用户线（ADSLADSL）接入技）接入技术术2.32.3高速数字用户线（高速数字用户线（VDSLVDSL）接入技术）接入技术2.42.4 2.1.1 DSL技术发展技术发展 数字用户线（数字用户线（Digital Subscriber Line，DSL）技术是）技术是一种以铜制一种以铜制 双绞线为传输介质双绞线为传输介质的接入传输技术，可以允许话音的接入传输技术，可以允许话音信号和数据信号同时在一条信号和数

2、据信号同时在一条 线线上传输。上传输。 DSL DSL技术利用已有的技术利用已有的 线提供宽带线提供宽带接入业务，采用接入业务，采用DSLDSL技术可在开通数据业务技术可在开通数据业务的同时不影响话音业务。的同时不影响话音业务。 DSL技术之所以能够在原来只传输话技术之所以能够在原来只传输话音信号的双绞线上同时传送中高速数据业音信号的双绞线上同时传送中高速数据业务信号，源于务信号，源于采用了专门的信号编码和调采用了专门的信号编码和调制技术制技术，使得话音信号和数据信号在双绞，使得话音信号和数据信号在双绞线的有效传输频带范围内得到合理配置，线的有效传输频带范围内得到合理配置，最大限度地发挥了双绞

3、线的传输能力。最大限度地发挥了双绞线的传输能力。 DSL技术包括技术包括SDSL、HDSL、ADSL、VDSL等，统称为等，统称为xDSL。 不同不同DSL技术之间的主要区别体现在技术之间的主要区别体现在两个方面：两个方面： 信号传输速率和传输距离；信号传输速率和传输距离； 上行速率和下行速率的对称性。上行速率和下行速率的对称性。 目前，主要应用的目前，主要应用的DSL技术是技术是ADSL和和VDSL。 DSL技术采用了专门的信号编码调制技术采用了专门的信号编码调制技术，使得在原来只传送话音信号的双绞技术，使得在原来只传送话音信号的双绞线能够承载高速数据信号。线能够承载高速数据信号。 2B1Q

4、码是无冗余度的四电平脉冲幅码是无冗余度的四电平脉冲幅度调制码，是幅度调制技术，属于基带型度调制码，是幅度调制技术，属于基带型传输码。传输码。 图图2-1所示为一个所示为一个2B1Q编码示例，其中编码示例，其中用用6个编码符号传送个编码符号传送12比特（比特（110110001101）数据，即每个符号传送数据，即每个符号传送2比特。比特。 2B1Q编码的本质就是编码的本质就是四进制（电平）四进制（电平）编码调制编码调制，能在相同时间内传送两倍的数据。，能在相同时间内传送两倍的数据。 如果需要进一步增加传输比特率，还可如果需要进一步增加传输比特率，还可再增加每个符号传送的比特数，例如八进制再增加每

5、个符号传送的比特数，例如八进制编码、十六进制编码等。编码、十六进制编码等。 无载波幅度相位调制（无载波幅度相位调制（Carrierless Amplitude Modulation/Phase Modulation, CAP）码是以）码是以QAM调制技术为基础发展而调制技术为基础发展而来的，可以说是来的，可以说是QAM技术的一个变种。技术的一个变种。 DMT是将频带是将频带(0-1.104MHZ)划分为划分为最多最多256个个由频率指示的正交子信道（每个由频率指示的正交子信道（每个子信道占用子信道占用4KHz带宽）。带宽）。 在每个离散的子载波中，根据各自信在每个离散的子载波中，根据各自信噪比

6、的大小，实现噪比的大小，实现16到到256点的星座编码，点的星座编码，即每个子载波中的一个符号可以代表即每个子载波中的一个符号可以代表48个比特。个比特。 输入信号经过比特分配和缓存，将输输入信号经过比特分配和缓存，将输入数据划分为比特块，经入数据划分为比特块，经TCM（网格编码（网格编码调制）编码调制）编码后，再进行后，再进行512点离散傅利叶反点离散傅利叶反变换变换(IDFT)将信号变换到时域。这时比特将信号变换到时域。这时比特块将转换成块将转换成256个个QAM子字符。子字符。 随后对每个比特块加上循环前缀（用随后对每个比特块加上循环前缀（用于消除码间干扰），经数据模变换于消除码间干扰）

7、，经数据模变换(D/A)和和发送滤波器将信号送上信道。发送滤波器将信号送上信道。 在接收端则按相反的次序进行接收解在接收端则按相反的次序进行接收解码。码。 所以，所以，DMT调制编码技术提高了频调制编码技术提高了频谱利用率，可以在有限的频带内传输更高谱利用率，可以在有限的频带内传输更高比特率的信号。比特率的信号。 采用频分复用和回波抵消混合技术可采用频分复用和回波抵消混合技术可实现实现DSL系统中的系统中的全双工和非对称通信全双工和非对称通信。 频分复用是将整个信道从频域上划分频分复用是将整个信道从频域上划分为独立的为独立的2个或多个频带，分别用于上行和个或多个频带，分别用于上行和下行传输，彼

8、此之间不会产生干扰。下行传输，彼此之间不会产生干扰。 回波抵消技术用于上、下行传输频段回波抵消技术用于上、下行传输频段相同的通信系统，可将本地发送信号在本相同的通信系统，可将本地发送信号在本地接收端的泄露衰减到很小。地接收端的泄露衰减到很小。 在同时传送话音和数据信号的在同时传送话音和数据信号的DSL技术技术中，需要以专门的方式对话音信号和数据信中，需要以专门的方式对话音信号和数据信号进行分离，这就是信号分离器技术，实现号进行分离，这就是信号分离器技术，实现信号分离的装置成为信号分离的装置成为分离器（分离器（splitter）。）。 2.2.1 HDSL基本概念基本概念 高比特率数字用户线（高

9、比特率数字用户线（High-bit-rate Digital Subscriber Line，HDSL）采用数采用数字信号自适应均衡技术和回波抵消技术，字信号自适应均衡技术和回波抵消技术，用以消除传输线路中近端串音、脉冲噪声用以消除传输线路中近端串音、脉冲噪声和波形噪声、以及因线路阻抗不匹配而产和波形噪声、以及因线路阻抗不匹配而产生的回波对信号的干扰。生的回波对信号的干扰。 从而能够在现有的普通从而能够在现有的普通 双绞铜线双绞铜线（两对或三对）上提供（两对或三对）上提供PDHPDH一次群速率（一次群速率（T1T1或或E1E1）的全双工数字连接，无中继传输距）的全双工数字连接，无中继传输距离可

10、达离可达3 35 km5 km。 HDSL系统的传输标准主要有美国国系统的传输标准主要有美国国家标准学会（家标准学会（American National Standard Institute，ANSI）制定的标准、欧洲电信）制定的标准、欧洲电信标准学会（标准学会（ETSI）制定的标准和中国通信）制定的标准和中国通信行业标准。行业标准。 HDSL的的中国通信行业标准中国通信行业标准有两个：有两个：1）YDN 056-1997，接入网技术要求接入网技术要求-高高比特率数字用户线比特率数字用户线(HDSL)(暂行规定暂行规定)，1997年年10月发布。月发布。2）YDN 059-1997，高比特率数

11、字用户高比特率数字用户线线(HDSL)设备测试方法设备测试方法(暂行规定暂行规定)，1997年年10月。月。 1 1HDSLHDSL系统系统 HDSL系统由系统由HDSL收发信机和二对收发信机和二对/三对双绞线构成，如图三对双绞线构成，如图2-5所示。所示。 HDSL系统参考配置如图系统参考配置如图2-6所示。所示。 在发送端在发送端，来自用户端的信息，首先，来自用户端的信息，首先进入应用接口，应用接口将数据流集成在进入应用接口，应用接口将数据流集成在应用帧结构（应用帧结构（G.704，32时隙帧结构）中；时隙帧结构）中；该帧进入映射功能块，映射功能块将具有该帧进入映射功能块，映射功能块将具有

12、应用帧结构的数据流插入应用帧结构的数据流插入144字节的字节的HDSL帧结构中，发送端的核心帧再传送至公用帧结构中，发送端的核心帧再传送至公用电路；在公用电路，加上定位、维护和开电路；在公用电路，加上定位、维护和开销比特，以便在销比特，以便在HDSL帧中透明地传送核帧中透明地传送核心帧。心帧。 最后由最后由HDSL收发器发送到传输线路上。收发器发送到传输线路上。2. HDSL收发信机及工作原理收发信机及工作原理 HDSL信号传输包括信号传输包括HDSL帧结构和空帧结构和空闲比特码组。闲比特码组。 HDSL的数据帧有三种：应用帧、核的数据帧有三种：应用帧、核心帧和心帧和HDSL帧。帧。 应用帧应

13、用帧是根据用户应用而决定的数据是根据用户应用而决定的数据帧结构；帧结构；核心帧核心帧是是HDSL内部的数据帧，内部的数据帧，是将不同应用帧数据映射为统一的是将不同应用帧数据映射为统一的144字节字节的净荷；的净荷；HDSL可以由此统一处理不同应可以由此统一处理不同应用的数据，用的数据，HDSL帧帧是对应每个是对应每个HDSL收发收发器的数据帧。器的数据帧。 包括核心帧和定位比特、维护比特和包括核心帧和定位比特、维护比特和开销比特等。开销比特等。 在在HDSL传输过程中，传输过程中，2Mbit/s的比特的比特流被分解在两对（或三对）双绞线上传输，流被分解在两对（或三对）双绞线上传输，发送端将分解

14、的信号映射入发送端将分解的信号映射入HDSL帧，接帧，接收端再把这些分解的收端再把这些分解的HDSL帧重新组合成帧重新组合成原始信号。原始信号。3. HDSL帧速率（帧速率（P17）2.2.4 HDSL2技术技术 2.3.1 ADSL定义与特点定义与特点 不对称数字用户线（不对称数字用户线（Asymmetric Digital Subscriber Line，ADSL）是一种利用现有的）是一种利用现有的传统传统 线路高速传输数字信息的技术，以上、线路高速传输数字信息的技术，以上、下行的传输速率不相等的下行的传输速率不相等的DSL技术而得名。技术而得名。 ADSL下行传输速率接近下行传输速率接近

15、8Mbps，上行，上行传输速率接近传输速率接近640kbps，并且在同一对双绞，并且在同一对双绞线上可以同时传输传统的模拟话音信号。线上可以同时传输传统的模拟话音信号。 ADSL ADSL主要技术特点：主要技术特点： （1 1）充分利用现有铜线网络及带宽，）充分利用现有铜线网络及带宽，只要在用户线路两端加装只要在用户线路两端加装ADSLADSL设备即可，设备即可，方便、灵活，时间短，系统投资小；方便、灵活，时间短，系统投资小； （2 2）同时提供普通）同时提供普通 业务、数字业务、数字通路（个人计算机）、高速远程接收（电通路（个人计算机）、高速远程接收（电视和视和 频道）。频道）。 （3）使用

16、高于）使用高于3kHz的频带来传输数字的频带来传输数字信号；信号； （4）使用高性能的离散多音频）使用高性能的离散多音频DMT调调制编码技术制编码技术 （5）使用）使用FDM频分复用和回波抵消频分复用和回波抵消（EC）技术；）技术； （6）使用）使用Splitter信号分离技术。信号分离技术。 ADSL系统构成如图系统构成如图2-10所示，就用户所示，就用户环路的双绞线两端，各加装一台环路的双绞线两端，各加装一台ADSL局局端设备和端设备和ADSL远端设备而构成。远端设备而构成。 前向纠错码（前向纠错码（FEC）的码字是具有一定的码字是具有一定纠错能力的码型，它在接收端解码后，不仅可纠错能力的

17、码型，它在接收端解码后，不仅可以发现错误，而且能够判断错误码元所在的位以发现错误，而且能够判断错误码元所在的位置，并自动纠错。置，并自动纠错。 这种纠错码信息不需要储存，不需要反这种纠错码信息不需要储存，不需要反馈，实时性好。所以在单向传输系统都采用这馈，实时性好。所以在单向传输系统都采用这种信道编码方式。种信道编码方式。 向前纠错向前纠错（FEC）是纠错码的差错）是纠错码的差错控制方式中的一种，这种还包括控制方式中的一种，这种还包括反馈重反馈重传传（ARQ）和）和混合纠错混合纠错（HEC）。）。 ADSL接入网参考模型接入网参考模型如图如图2-12所示。所示。 其中其中ATU-C（ADSL

18、Transceiver Unit-Central Office side）和）和ATU-R（ADSL Transceiver Unit-Remote side）分别是）分别是ADSL局端和用户端的收发设备。局端和用户端的收发设备。 在局端在局端，ADSL收发器通过收发器通过V接口接口与与ATM宽带网络或高速以太网连接，接入数宽带网络或高速以太网连接，接入数字骨干网络；字骨干网络； 在用户端在用户端，ADSL收发器通过收发器通过T接口接口和和用户家庭内部网络连接（一般使用以太网用户家庭内部网络连接（一般使用以太网接口），然后连接用户的网络设备如电脑、接口），然后连接用户的网络设备如电脑、机顶盒等

19、。机顶盒等。 （1）数据接入和分配）数据接入和分配 不同的业务数据流通过不同的业务数据流通过DSLAM馈送馈送给给ATU-C发送器，根据业务应用和业务数发送器，根据业务应用和业务数据量的不同，这些数据被适当分配在据量的不同，这些数据被适当分配在7个下个下行信道中；行信道中； （2）扰码和前向纠错；）扰码和前向纠错； （3）DMT调制。调制。 （1）分离器分离）分离器分离ADSL信号和话音信号信号和话音信号 （2）带通滤波、回波抵消、放大、自）带通滤波、回波抵消、放大、自动增益控制动增益控制 （3）DMT解调制解调制 在在ATUR中，有中，有7个接收信道，其中个接收信道，其中4个单工接收信道，个

20、单工接收信道，3个双工信道；在个双工信道；在ATUC中，有中，有7个发送信道，其中有个发送信道，其中有3个双工个双工信道，信道，4个单工发送信道。个单工发送信道。 ADSL传输帧结构分为复帧、数据帧传输帧结构分为复帧、数据帧和快速帧三类。和快速帧三类。 复帧是复帧是ADSL传输的总体信号流结构，传输的总体信号流结构，其中包含了传输数据和传输开销，其结构其中包含了传输数据和传输开销，其结构如图如图2-13所示。所示。 数据帧是复帧中的基本结构，对应图数据帧是复帧中的基本结构，对应图2-13所示复帧中的所示复帧中的“帧帧1”“帧帧67”，其结构，其结构如图如图2-14所示。所示。 ADSL数据帧长

21、度为数据帧长度为246 s，由两部分，由两部分所组成：一是流经所组成：一是流经快速路径快速路径的快速附加信的快速附加信息位（息位（fast overhead）及快速数据（）及快速数据（fast data）；二是流经）；二是流经交错信道交错信道的交错附加信息的交错附加信息位（位（interleaved overhead）及交错数据）及交错数据（interleaved data）。）。 快速帧用于承载快速帧用于承载ADSL传输数据，其传输数据，其结构如图结构如图2-15所示。所示。 快速数据帧中包括了若干个附加信息快速数据帧中包括了若干个附加信息字节，下行方向为字节，下行方向为快速字节快速字节（F

22、ast byte）、）、AEX字节和字节和LEX字节，其中快速字节也是字节，其中快速字节也是快速数据帧的帧头。快速数据帧的帧头。 ADSL帧头的功能帧头的功能：同步承载通道，：同步承载通道，配置配置AS和和LS，对，对ADSL帧流进行定位；远帧流进行定位；远程控制和速率适配、循环冗余校验（程控制和速率适配、循环冗余校验（CRC）进行检错、前向纠错（进行检错、前向纠错（FEC）、操作管理）、操作管理与维护（与维护（Operation Aministration and Maintenance，OAM）。）。 ADSL典型接入应用如图典型接入应用如图2-16所示，所示，图中显示了个人用户和单位用户通过图中显示了个人用户和单位用户通过ADSL接入的方式。接入的方式。 ADSL ADSL个人用户接入方式中，只要个人用户接入方式中，只要 线路通过线路测试，在用户端只需增加一线路通过线路测试，在用户端只需增加一个个ADSL ModemADSL Modem，再经局端网管进行相应数，再经局端网管进行相应数据设置，即可实现宽带接入。据设置，即可实现宽带接入。 2.4.1 VDSL系统构成系统构成 1 1 VDSLVDSL系统构成系统构成 VDSL的系统结构