接入网技术第2章

1、2.1 高比特率数字用户线（高比特率数字用户线（HDSL）接入技术接入技术2.2 第二代高比特率数字用户线（第二代高比特率数字用户线（HDSL2）接入接入技术技术2.3 不对称数字用户线（不对称数字用户线（ADSL）接入技术接入技术2.4 甚高速数字用户线（甚高速数字用户线（VDSL）接入技术接入技术 介绍一些常识1、 ISDN的基本速率：2B+D，基群速率：30B+D2、线对增容技术：利用ISDN的基本口（2B+D）并结合ADPCM编码技术在一路普通的双绞线上可传4路语音，距离可达7km。3、一次群速率：T1:1.5Mbit/s; E1: 2Mbit/s 4、ADSL的传输速率：上行速率低：

2、16640Kbit/s 下行速率高：1.59Mbit/s具体应用中大部分速率都只略大于1.5Mbit/s。基本速率ISDN1、基本速率ISDN容量和应用BRI支持在用户线路上传总速率为144kb/s的对称数据信息，线路距离可近似高达5.5km， 144kb/s可分为2个64kb/s的B信道，1个16kb/s的D信道。B信道可以是线路交换或分组交换，D信道运送信令和用户数据包。2、基本速率ISDN传输BRI使用一个四级脉冲调制数据，以表示2个二进制数，因此称这种调制为2B1Q。通过使用回波抵消混合（ECH）传输，同时在两个方向发送数据。 HDSL技术是一种基于现有铜线的技术，它采技术是一种基于现

3、有铜线的技术，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，以消除传输线路中近端串音、脉冲噪声和波形术，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生的回波对信号的噪声以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铜线（两对或三干扰，从而能够在现有的电话双绞铜线（两对或三对）上提供准同步数字序列（对）上提供准同步数字序列（PDH）一次群速率一次群速率（T1或或E1）的全双工数字连接。的全双工数字连接。 HDSL系统由很多功能块组成，一个完整的系统由很多功能块组成，一个完整的系统参考配置如图系统参考

4、配置如图2.2所示。所示。图图2.2 HDSL系统的参考配置系统的参考配置2.1.2 HDSL传输方式1、HDSL传输方式 针对金属线缆存在的问题，HDSL采用的措施之一是多对金属线同时传输。例如：传输速率为2.048Mbit/s时，采用两对线，每对线传输速率为1168Kbit/s,如果采用三对线，则每对线速率为784Kbit/s。主要有以下三种方式：（1）采用2对双绞线上传CAP信号 每对双绞线上可以发送和接收双向1168Kbit/s线路信号，在终端处再将两对双绞线上的线路信号同步结合起来形成与标准2.048Mbit/s速率兼容的HDSL帧信号。但CAP码系统价格较高。在0.4mm线径上，可

5、传35Km。（2）采用两对双绞线上传2B1Q信号 这种情况下，HDSL采用传统的ISDN所使用的2B1Q码，这种码型可使传输波特率降低50，每对双绞线上速率还是1168Kbit/s,终端处结合成标准HDSL帧信号。这种方案使用设备少，比较经济，可靠性高易于安装，使用较多。（3）三对双绞线上传输2B1Q信号 每对线速率为双向784kbit/s,速率相对较低，传输距离比两对线方式要远300400m，但多用了一对线，成本较高。 还有一种是使用一对线，通过使用频分复用或回波抵消传输可以隔离传输的两个方向，速率可达1.544Mbit/s,但传输距离短,性能较差，一般不用。 终端设备产生的数字信号通常是单

6、极性不归零终端设备产生的数字信号通常是单极性不归零（NRZ）的二进制码，这种信号一般不适于在二线用户的二进制码，这种信号一般不适于在二线用户环路上直接传送。需要先进行编码使其适合于线路传送。环路上直接传送。需要先进行编码使其适合于线路传送。常用的码型有常用的码型有HDB3码、码、2B1Q码、码、CAP码码 三阶高密度双极性（三阶高密度双极性（High Density Bilateral code with 3 level，HDB3）码，是码，是AMI码的改进型。码的改进型。 2B1Q码是无冗余度的码是无冗余度的 4电平脉冲幅度调制（电平脉冲幅度调制（Pulse Amplitude Modula

7、tion，PAM）码，属于基带型传输码，码，属于基带型传输码，在在个码元符号内传送个码元符号内传送2 bit信息。信息。2B1Q的四种不同电平的四种不同电平分别是：分别是：“-1”,“-2”,“+1”,“+2”，4个不同电平正个不同电平正好与两位二进制码组的四种组合一一对应。好与两位二进制码组的四种组合一一对应。 CAP码是一种有冗余的无载波幅度相位调制码。目码是一种有冗余的无载波幅度相位调制码。目前的前的CAP码系统可分为二维八状态码和四维十六状态码码系统可分为二维八状态码和四维十六状态码两种两种,其性能与其性能与QAM类似。两者的不同点是：类似。两者的不同点是：QAM使用使用了载波，而了载

8、波，而CAP码没有使用载波。码没有使用载波。 回波抵消技术已经成功地应用在线对增容系回波抵消技术已经成功地应用在线对增容系统中，它实现了在一对双绞线上进行统中，它实现了在一对双绞线上进行ISDN BRA双工传输。双工传输。 由于用户线路的传输带宽限制和传输特性由于用户线路的传输带宽限制和传输特性较差，会使接收信号发生波形失真。较差，会使接收信号发生波形失真。 影响影响HDSL系统性能的主要因素有两个：一是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的近端串话，系统内部两对双绞线之间产生的近端串话，它将随线路频率的增高而增大；二是邻近线对上的它将随线路频率的增高而增大；二是邻

9、近线对上的PSTN信令产生的脉冲噪声，这种噪声有时较大，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，从而产生非线甚至会使耦合变压器出现饱和失真，从而产生非线性效应。性效应。 关于关于HDSL系统的传输标准，目前主要有两系统的传输标准，目前主要有两种不同规定：一种是美国国家标准学会种不同规定：一种是美国国家标准学会（American National Standard Institute，ANSI）制定的；另一种是欧洲电信标准学会（制定的；另一种是欧洲电信标准学会（ETSI） 制定的。制定的。 ETSI标准规定了两种版本的标准规定了两种版本的HDSL系统标准：系统标准：

10、一种是使用三线对传输一种是使用三线对传输E1，每线对传输速率为每线对传输速率为784kbit/s；另一种是使用两线对传输另一种是使用两线对传输 E1，每线每线对传输速率为对传输速率为1168kbit/s。 HDSL既适合既适合T1，又适合又适合E1，这是因这是因为为T1和和E1使用同样的使用同样的HDSL帧结构。帧结构。 HDSL的帧结构如图的帧结构如图2.4所示。所示。图图2.4 HDSL帧结构帧结构说明：1、HDSL帧包括开销字节和数据字节，帧长为6ms；2、H字节包括CRC-6、指示比特、嵌入操作信道和修正字等；3、Z-bit为开销字节，目前尚未定义。 HDSL技术能在两对双绞铜线上透明

11、地传输技术能在两对双绞铜线上透明地传输E1信号信号达达35km。鉴于我国大中城市用户线平均长度为鉴于我国大中城市用户线平均长度为3.4 km左右，因此，在接入网中基于铜缆技术的左右，因此，在接入网中基于铜缆技术的HDSL技术可广技术可广泛地应用。泛地应用。 HDSL系统可以认为是铜线接入业务（包括话音、系统可以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。数据及图像）的一个通用平台。 HDSL技术的一个重要发展是延长其传输距离和提技术的一个重要发展是延长其传输距离和提高传输速率。（比如：增配再生中继器）高传输速率。（比如：增配再生中继器）HDSL的优点：的优点：1、不需要加装中继器

12、及其他相应的设备；、不需要加装中继器及其他相应的设备；2、不必拆除线对原有的桥接配线；、不必拆除线对原有的桥接配线；3、不必要仔细挑选线对；、不必要仔细挑选线对；4、提高了运行可靠性和传输质量。、提高了运行可靠性和传输质量。 最大的优点是充分利用现有的铜线资源进行扩最大的优点是充分利用现有的铜线资源进行扩容，以及在一定范围内解决部分用户对宽带信号容，以及在一定范围内解决部分用户对宽带信号的需求。的需求。11、最大的问题是、最大的问题是HD DSLL必须使用两对线或者三对线；必须使用两对线或者三对线；22、用户无法得到更多的增值业务；、用户无法得到更多的增值业务；33、HD DSLL在长度超过在

13、长度超过33.66KmKm的用户线上运行时需要的用户线上运行时需要中继器。中继器。HDSL2的主要设计目标如下。的主要设计目标如下。（1）一对线上实现两线对）一对线上实现两线对HDSL的传输速率；的传输速率；（2）获得与两线对）获得与两线对HDSL相等的传输距离；相等的传输距离；（3）对环路损坏（衰减、桥接头及串音等）的容忍能）对环路损坏（衰减、桥接头及串音等）的容忍能力不能低于力不能低于HDSL；（4）对现有业务造成的损害不能超过两线对对现有业务造成的损害不能超过两线对HDSL；（5）能够在实际环路上可靠地运行；能够在实际环路上可靠地运行；（6）价格要比传统）价格要比传统HDSL低。低。 要

14、达到要达到HDSL2的设计目标非常困难，必须采用先进的设计目标非常困难，必须采用先进的编码和数字信号处理技术。关于的编码和数字信号处理技术。关于HDSL2的许多争论也的许多争论也都是集中于都是集中于HDSL2线路码的选择上。如果用于线路码的选择上。如果用于E1速率，速率，脉冲幅度调制（脉冲幅度调制（Pulse Amplitude Modulation，PAM）线线路码（例如路码（例如2B1Q）需要三对线，并且不要通带滤波器。需要三对线，并且不要通带滤波器。 无载波幅度相位调制（无载波幅度相位调制（CAP）码与码与PAM码（码（2B1Q）是被选择的两种码型。是被选择的两种码型。 HDSL2中采用

15、频分复用技术，上行流和下行流信号中采用频分复用技术，上行流和下行流信号使用不同的使用不同的 频段，可以消除自串扰的问题。但要求使用频段，可以消除自串扰的问题。但要求使用通带滤波器去除有用频段之外的信号。通带滤波器去除有用频段之外的信号。 在带宽较小的情况下，可以选择使用回波抵消技术，在带宽较小的情况下，可以选择使用回波抵消技术，这时候，上行流和下行流的频段是可以共享的。这时候，上行流和下行流的频段是可以共享的。 回波抵消在频分复用（回波抵消在频分复用（Frequency-Divsion Multiplexing，FDM）上更有效，但增加了成本上更有效，但增加了成本和复杂度。这是一个技术难题。和

16、复杂度。这是一个技术难题。AD DSLL的提出的提出 （Asymmetric Digital Subscriber Line，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。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技术是在技术是在20世纪世纪80年代末提出的。年代末提出的。 与传统传输技术相比，与传统传输技术相比，ADSL是一种宽带调制解调器技术。是一种宽带调制解调器技术。 ADSL可以在相同的线路上同时容纳模拟的语音信息，用户在可以在相同的线路上同时容纳模拟的语音信息，用户在上网时仍然可以使用电话。目前，它是使用最广泛的上网时仍然可以使用电话。目前，它是使用

17、最广泛的DSL技术。技术。ADSL可提供三条信息通道可提供三条信息通道，（，（1）高速下行信道（）高速下行信道（68Mbit/s）；）；（2）中速双工下行信道）中速双工下行信道(576Kbit/s)；（；（3）普通电话业务信道。普通电话业务信道。ADSL容量和应用ADSL1:以固定速率1.5Mb/s下传，16kb/s上传；ADSL2: 3Mb/s下传，16kb/s上传；ADSL3: 至少6Mb/s下传，64kb/s上传，能支持MPEG2视频；RADSL：自适应数字用户线路能自动决定个别本地线路传输容量，并自适应那个本地线路的最高速率操作。最大下行速率为：710Mb/s,最大上传速率为512kb

18、/s900kb/s。ADSL通过上传和下传之间的带宽存在很大差距，从而减少了近端串扰，通过在语音电话上面的频带上发送数据可同时传输POTS和数据。 严格说来，严格说来，ADSL本身只是一种从铜质电话线路的一端传送本身只是一种从铜质电话线路的一端传送数据位流到另一端的技术而己，相当于数据位流到另一端的技术而己，相当于OSI网络七层的第一层物网络七层的第一层物理层。理层。 ADSL系统的主要特点是系统的主要特点是“不对称不对称”。这正好与接入网中图。这正好与接入网中图像业务和数据业务等的固有不对称性相适应。它是解决直通用像业务和数据业务等的固有不对称性相适应。它是解决直通用户最后一段接入线户最后一

19、段接入线“瓶颈瓶颈”问题的一个有效的方案。问题的一个有效的方案。ADSL技术的主要优点如下。技术的主要优点如下。（1）可以充分利用现有铜线网路，只要在）可以充分利用现有铜线网路，只要在用户线路两端加装用户线路两端加装ADSL设备即可为用户提供服设备即可为用户提供服务。务。（2）ADSL设备随用随装，无需进行严格业设备随用随装，无需进行严格业务预测和网路规划，施工简单，时间短，系统初务预测和网路规划，施工简单，时间短，系统初期投资小。期投资小。（3）ADSL设备拆装容易、灵活，方便用户设备拆装容易、灵活，方便用户转移，较适合流动性强的家庭用户。转移，较适合流动性强的家庭用户。（4）充分利用双绞线

20、上的带宽，）充分利用双绞线上的带宽，ADSL将一将一般电话线路上未用到的频谱容量，以先进的调制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的通道。程接收或发送信息的通道。（5） 双绞铜线可同时供普通电话业务双绞铜线可同时供普通电话业务（Plain Old Telephone Service，POTS）的声音的声音和和 ADSL数字线路使用。因此，在一条数字线路使用。因此，在一条ADSL线线路上可以同时提供个人计算机、电视和电话频道。路上可以同时提供个人计算机、电视和电话频道。要在铜线用户网路中广泛

21、地应用要在铜线用户网路中广泛地应用ADSL系统，需要系统，需要克服一系列技术难题，其中主要有如下几点。克服一系列技术难题，其中主要有如下几点。（1）线路性能要求高，最大程度必须保持在规定的极限线路性能要求高，最大程度必须保持在规定的极限范围之内以符合对范围之内以符合对衰减衰减的要求；的要求；阻抗要均匀阻抗要均匀，使电话机，使电话机及网络有良好的信号匹配。及网络有良好的信号匹配。每条导线与地之间必须相互每条导线与地之间必须相互保持高度平衡保持高度平衡，以防止外部干扰、噪声及导线之间的串，以防止外部干扰、噪声及导线之间的串音。音。 与模拟电视不兼容，现有模拟电视机与模拟电视不兼容，现有模拟电视机需

22、要通过机顶盒进行数需要通过机顶盒进行数/模转换。模转换。 由于用户环路末端信号损耗很大，因由于用户环路末端信号损耗很大，因此，此，ADSL系统必须首先解决接收机灵敏系统必须首先解决接收机灵敏度问题度问题。 为了使为了使ADSL系统可以和其他系统同时应用，发送频谱必系统可以和其他系统同时应用，发送频谱必须慎重设计。否则，需要在铜缆服务范围内，限制一起布放须慎重设计。否则，需要在铜缆服务范围内，限制一起布放Tl/E1系统和系统和HDSL系统与系统与ADSL系统。系统。 用户住宅的噪声环境可能是用户住宅的噪声环境可能是ADSL系统广泛应用所面临的系统广泛应用所面临的最大问题。这些噪声包括电话网中常见

23、的脉冲噪声，以及住宅最大问题。这些噪声包括电话网中常见的脉冲噪声，以及住宅中其他形式的噪声，如无线电波耦合到住宅引入线中所产生的中其他形式的噪声，如无线电波耦合到住宅引入线中所产生的各种干扰。各种干扰。 （6）容量小）容量小 只能传只能传4个电视节目，且不能用于遥控电视机和有画中画功个电视节目，且不能用于遥控电视机和有画中画功能的电视机，节目质量差。能的电视机，节目质量差。 ADSL系统构成如图系统构成如图2.9所示，它是在一对普通铜线两端，所示，它是在一对普通铜线两端，分别加装一台分别加装一台ADSL局端设备和远端设备而构成局端设备和远端设备而构成。图图2.9 ADSL系统结构系统结构 AD

24、SL系统一般组成 ADSL一般由安装在网络端的设备如DSLAM（数字用户线接入复用设备）、BNAS（宽带网络接入服务器）等和安装在用户端的设备如ATU-R（如ADSL Modem）组成。 DSLAM完成数据接口适配、汇聚、传输、交换、桥接以及数据和话音分离等工作， BNAS是面向宽带网络应用的新型网关，主要用于高速数据接入；用户端安装的ATU-R主要完成接口适配、数据的调制解调、桥接以及数据话音分离。ADSL系统实用结构ADSL的接入方式的接入方式 ADSL接入技术目前有两种方式，即ATM传送方式和IP及以太包传送方式。采用ATM传送方式的ADSL系统，局端设备一般和ATM交换机相连，这时，D

25、SLAM除了提供ADSL Modem池的功能外，还提供ATM复用/解复用、交叉连接及ATM流量控制等功能。采用IP及以太包传送方式的ADSL系统，局端设备一般通过100base-T或10base-T与核心路由器相连，而DSLAM除了提供ADSL Modem池的功能外还提供集线和二次交换的功能。 由于ATM本地网建设的相关投资费用相当大，回报周期较长，宽带接入服务器又不能对以太网中的某个上网计算机进行有效管理，所以在ADSL宽带网建设初期不如IP传送方式应用广泛。1、专线接入方式：由ISP分配静态IP地址、子网掩码及其默认网关，通过ATU-R提供的以太网口上网，因此只要开机即可接入因特网。这种方

26、式用户上网方便，效率高且与因特网一直保持在线连接，但也有缺点，如下：1）运营商为用户提供的收费方式比较单一，一般只限于包月；2）每个用户拥有固定IP，而国内IP资源有限；3）用户需要自己配置IP地址和子网掩码；4）运营商无法对上网用户的业务进行有效管理。2、虚拟拨号方式 指用户通过虚拟拨号技术动态地获得IP地址。用户使用ADSL虚拟拨号接入互联网时需要输入用户名和密码，但并不是连接具体号码如163，169而只是模拟拨入的过程，以便获得动态的IP地址。这种方式的网络使用费可以采用计时方式和包月等方式。ADSL路由器接入结构图 ADSL路由器可以为局域网中的PC自动分配IP地址，并通过一个公用的I

27、P地址来共享ADSL，起到代理服务器的作用。局域网中的PC可以通过标准直通双绞线直接连到ADSL路由器的以太网接口。以太网接口的ADSL MODEMA结构B结构ADSL系统的核心是系统的核心是ADSL收收发信机（即局端机和远端机），发信机（即局端机和远端机），其原理框图如图其原理框图如图2.10所示。所示。图图2.10 ADSL收发信机原理框图收发信机原理框图注释：MUL：复用器； DMUL：分路器；FEC:前向纠错 ADSL基本上是运用频分复用（基本上是运用频分复用（FDM）或是回波抵消（或是回波抵消（EC）技术，将技术，将ADSL信号分割为多重信道。简单地说，一条信号分割为多重信道。简单地

28、说，一条ADSL线路线路（一条（一条ADSL物理信道）可以分割为多条逻辑信道。物理信道）可以分割为多条逻辑信道。 ADSL利用时分复用技术将下载部分的带宽分为一个以上的利用时分复用技术将下载部分的带宽分为一个以上的高速次信道（高速次信道（AS0,AS1,AS2,AS3）和一个以上的和一个以上的 低速次信道（低速次信道（LS0,LS1,LS2）上传部分的带宽分为几个低速次信道上传部分的带宽分为几个低速次信道（ LS0,LS1,LS2 ），这种次信道的数目最多为），这种次信道的数目最多为7个。个。 FDM方式的缺点：下行信号占据的频带较宽，而铜线的衰减随频率的升高迅速增大，传输距离受限。 解决方法

29、：压缩信号带宽，将高速下行数字信道与上行数字信道的频段重叠使用，两者的干扰用非对称回波抵消技术予以消除。美国国家标准学会（ANSI）TI.413-1998规定：ADSL的下行（载）速度须支持32kbit/s的倍数，从32kbit/s6.144 Mbit/s；上行（传）速度须支持16kbit/s以及32kbit/s的倍数，从32 kbit/s640kbit/s。现实中可以提供1.59Mbit/s的下载速率；6401536Kbit/s的上传传输速率。随着ADSL技术的发展，其速率将有可能提高到52Mbit/s,甚至155Mbit/s.ADSL系统用于图像传输可以有多种系统用于图像传输可以有多种选择

30、，如选择，如l4个个1.536Mbit/s通路或通路或12个个3.072Mbit/s通路或通路或1个个6.144Mbit/s通路以及通路以及混合方式。混合方式。另外，互联网络以及相配合的局域网另外，互联网络以及相配合的局域网也可改变这种接入网的结构。也可改变这种接入网的结构。 如图如图2.12所示为所示为ADSL系统参考模型。图中系统参考模型。图中显示了显示了ADSL各元素的基本关系及重要元素间的各元素的基本关系及重要元素间的标准接口。在这些接口中，每个功能组的定义是标准接口。在这些接口中，每个功能组的定义是设备提供商提供的设备的各种功能集合，其中有设备提供商提供的设备的各种功能集合，其中有必

31、要的选项或增强的功能。必要的选项或增强的功能。图图2.12 ADSL系统参考模型系统参考模型 首先是，规定要支持模拟话音服务（指定服首先是，规定要支持模拟话音服务（指定服务或务或POTS）。）。一种特殊的分离器将从交换机到一种特殊的分离器将从交换机到其他部分的其他部分的4kHz的模拟通道送到的模拟通道送到ADSL链路的数链路的数字带宽下。字带宽下。 其次要考虑其次要考虑ADSL所能提供的服务种类，包所能提供的服务种类，包括数字广播和宽带业务（如视频和括数字广播和宽带业务（如视频和Internet接入）接入）以及网络管理等。以及网络管理等。 影响影响ADSL系统性能的因素主要有以下几点。系统性能

32、的因素主要有以下几点。 ADSL调制解调器利用数字信号处理器技调制解调器利用数字信号处理器技术将大量的数据压缩到双绞铜质电话线上，再术将大量的数据压缩到双绞铜质电话线上，再运用转换器、分频器、模运用转换器、分频器、模/数转换器等组件来进数转换器等组件来进行处理。行处理。ADSL拥有很高的带宽，其信号衰减又拥有很高的带宽，其信号衰减又极小，在最远约极小，在最远约5.5km的距离内，每的距离内，每1Mbit/s可以可以低于低于90dB。 多数多数DSL在发送端及接收端都有加扰以及解在发送端及接收端都有加扰以及解扰功能。扰功能。 FEC（前向纠错控制）是一种很重要的差错前向纠错控制）是一种很重要的差

33、错控制技术，它比控制技术，它比CRC（Cyclical Redundancy Check，循环冗余检查）更重要也更复杂。循环冗余检查）更重要也更复杂。 DSL在数据传输中常会发生一长串的错误，在数据传输中常会发生一长串的错误，FEC较较难实施对这种长串错误的校正。难实施对这种长串错误的校正。 整波就是维持传输数据适当的输出波形。整波就是维持传输数据适当的输出波形。 当通信系统在接近理论阈值运行时，通常在其发送当通信系统在接近理论阈值运行时，通常在其发送端及接收端都会采用补偿器，以获得最佳传输。端及接收端都会采用补偿器，以获得最佳传输。 正交波幅调制（正交波幅调制（Quadrature Ampl

34、itude Modulation，QAM）是一种对无线、有线或光是一种对无线、有线或光纤传输链路上的数字信息进行编码，并结合振幅纤传输链路上的数字信息进行编码，并结合振幅和相位两种调制方法的非专用的调制方式。和相位两种调制方法的非专用的调制方式。 QAM使用带有相同频率成份的一条正弦和使用带有相同频率成份的一条正弦和一条余弦波来传递信息。一条余弦波来传递信息。 无载波幅度相位调制（无载波幅度相位调制（Carrierless Amplitude & Phase Modulation，CAP）技术是以技术是以QAM调制技术为基础发展而来的，调制技术为基础发展而来的，可以说它是可以说它是QA

35、M技术的一个变种。其性能技术的一个变种。其性能与与QAM类似。输入数据被送入编码器，在类似。输入数据被送入编码器，在编码器内，编码器内，m位输入比特被映射为位输入比特被映射为k2m个个不同的复数符号不同的复数符号Ananjbn，由由k个不同个不同的复数符号构成的复数符号构成k-CAP线路编码线路编码。 DMT（Discrete MultiTone，离散多音频）离散多音频）是一种多载波调制技术。其核心思想是将整个是一种多载波调制技术。其核心思想是将整个传输频带分成若干子信道，每个子信道对应不传输频带分成若干子信道，每个子信道对应不同频率的载波，在不同载波上分别进行同频率的载波，在不同载波上分别进

36、行QAM调调制，不同信道上传输的信息容量（即每个载波制，不同信道上传输的信息容量（即每个载波调制的数据信号）根据当前子信道的传输性能调制的数据信号）根据当前子信道的传输性能决定。决定。DMT具有以下优点。具有以下优点。 任何承载通道可编程为传输任何承载通道可编程为传输32kbit/s的字节流。的字节流。不是不是32 kbit/s倍数的余数，则并入帧的附加信息倍数的余数，则并入帧的附加信息区中。区中。 ADSL规范指定了规范指定了4种下行单工承载通道种下行单工承载通道（AS0AS3）的传输级别，它们是的传输级别，它们是1.536Mbit/s（T1速率）的简单倍数，分别是速率）的简单倍数，分别是1

37、.536Mbit/s，3. 072Mbit/s，4.608Mbit/s和和6.144Mbit/s。传输级别传输级别1（6.144Mbit/s）是必要的，是必要的，常用于最短的回路上，所以可提供最快的常用于最短的回路上，所以可提供最快的速度。速度。传输级别传输级别2是可选择的，传输速率为是可选择的，传输速率为 4.608 Mbit/s。传输级别传输级别3也是可选择的，其速率为也是可选择的，其速率为 3.072 Mbit/s。传输级别传输级别4是必要的，常用是必要的，常用于最长的环路上传输，所以只能支持最低于最长的环路上传输，所以只能支持最低的的l.536Mbit/s的速度，而且只能在的速度，而且

38、只能在AS0次信次信道上运行。道上运行。 ADSL系统最多可同时支持系统最多可同时支持3个双工承载信道，个双工承载信道，即即LS0LS2(三个低速次信道三个低速次信道)，其中，其中，LS0固定作固定作为以为以 1.536 Mbit/s为基数（或以为基数（或以 2.048 Mbit/s为基为基数）的传输等级的控制信道，数）的传输等级的控制信道，ATM则使用则使用LS2作作为控制信道，控制信道也称作为控制信道，控制信道也称作C信道。信道。 除了除了C通道，通道，ADSL系统可以有两个可选的双系统可以有两个可选的双向承载信道：一个是向承载信道：一个是160kbit/s的的LS1，另一个是另一个是38

39、4 kbit/s或或576 kbit/s的的LS2。ANSI TI.413.1998标准中规定，标准中规定，ADSL的的ATM上行方向之数据传输必须支持单等待时间上行方向之数据传输必须支持单等待时间模式，也就是说，只能选择快速或者交错路径中模式，也就是说，只能选择快速或者交错路径中的一种进行传输，并且只能使用的一种进行传输，并且只能使用LS0次信道。若次信道。若使用双等待时间模式（同时使用快速及交错路使用双等待时间模式（同时使用快速及交错路径），则必须使用径），则必须使用LS0及及LS1次信道进行上行方次信道进行上行方向的传输，并分别配置这两个次信道供不同路径向的传输，并分别配置这两个次信道供

40、不同路径使用。使用。如果双向信道用来支持如果双向信道用来支持ATM信元的传输，则只使用信元的传输，则只使用LS2次信道，其速率为次信道，其速率为448kbit/s或或672 kbit/s，四个传输等四个传输等级的级的C信道速率均为信道速率均为64 kbit/s。ADSL接入技术最早的规划是要应用在以视频方面为接入技术最早的规划是要应用在以视频方面为主的服务上，所以有最低带宽，也就是第主的服务上，所以有最低带宽，也就是第4级传输的级传输的1.536Mbit/s的规定，这个规定也在的规定，这个规定也在ANSI TI.413-1995（Issue 1）的标准里面。的标准里面。 现代的协议功能都是分层

41、的，现代的协议功能都是分层的，ADSL也不例外。在协议的最低层，是以也不例外。在协议的最低层，是以DMT或或者者CAP的线路码的形式出现的比特。的线路码的形式出现的比特。 ADSL超帧中的帧并没有绝对长度，超帧中的帧并没有绝对长度， ADSL最大的帧长度是由最高的信道速率所最大的帧长度是由最高的信道速率所决定的。这是因为决定的。这是因为ADSL线路的速率以及其线路的速率以及其非对称特性，使得帧本身的长度会随着变化。非对称特性，使得帧本身的长度会随着变化。ADSL是以每是以每246 s的周期送出一个帧的周期送出一个帧（其中其中快速数据及交错数据各占快速数据及交错数据各占123 s），）， 69个

42、这个这样的帧构成一个样的帧构成一个ADSL超帧，周期为超帧，周期为17ms。ADSL帧由两部分组成：帧由两部分组成：第一部分是快速数据缓冲区内容（第一部分是快速数据缓冲区内容（fast data buffer contents），），快速数据被认为是对时延敏感快速数据被认为是对时延敏感而容错性较好的数据（例如音频和视频），而容错性较好的数据（例如音频和视频），ADSL将尽可能地减小其时延，将尽可能地减小其时延，ADSL的快速数据缓冲区的快速数据缓冲区内容就放在此处；在它前面有一个特殊的八位码组内容就放在此处；在它前面有一个特殊的八位码组（快速字节），也称之为快速数据比特，需要时它（快速字节），

43、也称之为快速数据比特，需要时它可以携带循环校验码（可以携带循环校验码（CRC）和指示比特；快速和指示比特；快速数据利用数据利用FEC进行纠错。进行纠错。第 二 部 分 是 交 错 数 据 缓 冲 区 内 容第 二 部 分 是 交 错 数 据 缓 冲 区 内 容（interleaved data buffer contents），），交错数据交错数据被封装成尽量没有噪声的数据，但这样做付出的被封装成尽量没有噪声的数据，但这样做付出的是处理速度和时延增加的代价；交错数据比特使是处理速度和时延增加的代价；交错数据比特使得数据不容易受噪音的影响，其主要用于纯数据得数据不容易受噪音的影响，其主要用于纯数

44、据应用，如高速的应用，如高速的Internet接入。接入。ADSL的发送端及接收端都各有两条相关联的发送端及接收端都各有两条相关联的路径，其中一条称为快速路径，另一条称为交的路径，其中一条称为快速路径，另一条称为交错路径。错路径。 ADSL是使用帧头来同步承载通道的。有了是使用帧头来同步承载通道的。有了ADSL帧头，链路两端的设备才能知道链路是如何配帧头，链路两端的设备才能知道链路是如何配置（置（AS和和LS）的，它们的速率是多少，以及如何在的，它们的速率是多少，以及如何在ADSL帧流中对其进行定位。帧流中对其进行定位。 快速数据帧中包括了若干个附加信息字节，下快速数据帧中包括了若干个附加信息

45、字节，下行方向为快速字节（行方向为快速字节（Fast byte）、）、AEX字节和字节和LEX字节，其中快速字节就是快速数据帧的帧头。字节，其中快速字节就是快速数据帧的帧头。 AEX字节和字节和LEX字节的作用是作为额外的字节来填入字节的作用是作为额外的字节来填入AS及及LS信道。信道。AS次信道使用到快速路径时，才能以次信道使用到快速路径时，才能以AEX字节填入，字节填入，LS次信道只能以次信道只能以LEX字节填入。字节填入。图图2.23 下行方向下行方向ADSL的快速数据结构的快速数据结构图图2.25（P53）显示了显示了4个主要的帧个主要的帧头功能。帧头功能。帧0和帧和帧1中有错误检验（

46、中有错误检验（CRC）和用于和用于OAM的指示比特（的指示比特（ib）。）。帧帧34和和帧帧35中是用于其他中是用于其他OAM功能的比特。其功能的比特。其他帧携带配置比特（他帧携带配置比特（eoc）和同步控制比和同步控制比特（特（sc）以决定承载信道的结构等等。以决定承载信道的结构等等。 crc7 crc6 crc5 crc4 crc3 crc2 crc1 crc0 ib15 ib14 ib13 ib12 ib11 ib10 ib9 ib8eoc6 eoc5 eoc4 eo c3 eoc2 eoc1 保 留 1 sc7 sc6 sc5 sc4 sc3 sc2 sc1 0帧 0帧 34其 他 帧

47、其 他 帧(a) 偶 数 帧M SBM SBM SBM SBLSBLSBLSBLSB sc7 sc6 sc5 sc4 sc3 sc2 sc1 0eoc13 eoc12 eoc11 eoc10 eoc9 eo c8 eoc7 1 ib23 ib22 ib21 ib20 ib19 ib18 ib17 ib16 ib7 ib6 ib5 ib4 ib3 ib2 ib1 ib0帧 1帧 35其 他 帧M SBM SBLSBLSBLSBLSBM SBM SB其 他 帧(b) 奇 数 幀图图2.25 快速字节结构快速字节结构 ADSL交错数据帧的结构图如交错数据帧的结构图如图图2.26和图和图2.27所示。

48、交错路径上所示。交错路径上的的ADSL交错帧为交错帧为mux数据帧。数据帧。图图 2.26 下行方向下行方向 ADSL 的交错数据结构的交错数据结构图图2.26 下行方向下行方向ADSL的交错数据结构的交错数据结构图图2.27 上行方向上行方向ADSL的交错数据结构的交错数据结构同步字节视其所存在的帧号的不同，有四种同步字节视其所存在的帧号的不同，有四种不同的作用，这四种作用与快速字节稍有不同：不同的作用，这四种作用与快速字节稍有不同：携带超帧中交错路径部分的携带超帧中交错路径部分的CRC检查资料；当没检查资料；当没有载体次信道使用交错路径时，同步字节携带有载体次信道使用交错路径时，同步字节携

49、带aoc信道；当交错路径的信道；当交错路径的 LEX字节用来携带一个字节用来携带一个字节的字节的ADSL附加信息信道（附加信息信道（ADSL overhead channel，aoc）数据时，同步字节会送出信号；数据时，同步字节会送出信号；携带同步控制信息以便在需要时将字节填入或删携带同步控制信息以便在需要时将字节填入或删除来提供同步作用。除来提供同步作用。 分布模型决定了分布模型决定了ADSL帧内比特传送时采用帧内比特传送时采用哪种形式。哪种形式。ADSL的分布模型有四种：比特同步的分布模型有四种：比特同步模式、分组适应模式、端到端分组模式和模式、分组适应模式、端到端分组模式和ATM模式。模

50、式。 ADSL最简单的分布模型称为比特同最简单的分布模型称为比特同步模式，如图步模式，如图2.28（a）所示。它的基本含所示。它的基本含义是指链路的远端（义是指链路的远端（ATU-R）缓冲区内的缓冲区内的任何比特（快速数据或交错数据）会在局任何比特（快速数据或交错数据）会在局端（端（ATU-C）的缓冲区内弹出。的缓冲区内弹出。 第二种分布模式是分组适应模式，如图第二种分布模式是分组适应模式，如图2.28（b）所示。这种模式只是改变了用户的预设，所示。这种模式只是改变了用户的预设，与比特同步模式主要的不同是：虽然在信道上数与比特同步模式主要的不同是：虽然在信道上数据仍然以比特流的模式在据仍然以比

51、特流的模式在TDM信道中传送，但信道中传送，但用户预设的设备（分组适配器）要收发分组而不用户预设的设备（分组适配器）要收发分组而不是比特流。是比特流。 第三种分布模式是端到端分组模式，如图第三种分布模式是端到端分组模式，如图2.28（c）所示。它与分组适应模式相似。端到端分组模式与分所示。它与分组适应模式相似。端到端分组模式与分组适应模式主要不同是：端到端分组是被复用到组适应模式主要不同是：端到端分组是被复用到ADSL链路上的。链路上的。 第四种分布模式是异步转移模式（第四种分布模式是异步转移模式（ATM），），或者或者也可以说，是端到端也可以说，是端到端ATM模式，如图模式，如图2.28（d

52、）所示。所示。电路交 换服务 A TU-C A TU-R 电路交 换服务 分组交 换服务 ATM 交换服务 A TU-C A TU-R A TU-R A TU-R A TU-C A TU-C 分组 适配器 分组 适配器 ATM 适配器 ATM 信元复用 恒定比特率频带 恒定比特率频带 恒定比特率频带 恒定比特率频带 时分复用 时分复用 分组复用 （b）分组适应模式 （c）端到端分组模式 （a）比特同步模式 4 “比特同步”用户接口 用户分组网 用户分组网 用户 ATM 网 （d）ATM 模式 （可以合并或分开） （可以合并或分开） （可以合并或分开） 鉴于现有鉴于现有ADSL技术在提供图像业务

53、方技术在提供图像业务方面的带宽十分有限以及其成本偏高的缺点，面的带宽十分有限以及其成本偏高的缺点，人们又开发出了一种称为甚高速数字用户人们又开发出了一种称为甚高速数字用户线（线（Very high speed Digital Subscriber Line，VDSL）的系统。的系统。 VDSL的系统结构如图的系统结构如图2.31所示。使所示。使用用VDSL系统，普通模拟电话线仍不需改系统，普通模拟电话线仍不需改动（上半部），图像信号由局端的局用数动（上半部），图像信号由局端的局用数字终端图像接口经馈线光纤送给远端，速字终端图像接口经馈线光纤送给远端，速率可以为率可以为STM-4（622Mbit

54、/s）或更高。或更高。图图2.31 VDSL系统结构系统结构VDSL收发机通常采用离散多音频（收发机通常采用离散多音频（DMT）调制（也可采用调制（也可采用CAP调制），它具有很大的灵活性和优良的高频传送性能。调制），它具有很大的灵活性和优良的高频传送性能。虽然，虽然，ADSL可满足在双绞线上以高达可满足在双绞线上以高达8Mbit/s的速率传送数据的速率传送数据的需求。的需求。VDSL技术特点：技术特点：1）传输速率高。VDSL在长1000m，线径0.4mm的电话线上可提供对称超过10Mbit/s的传输带宽；在长600m，线径0.4mm的电话线上可提供下行超过20Mbit/s，上行超过15Mb

55、it/s的传输带宽，远远超过ADSL所能提供的带宽。2）传输距离受限。在所有的DSL技术中，带宽和传输距离呈反比关系是普遍规律，在VDSL中也一样，目前VDSL线路收发器一般能支持最远不超过1.5km的信号传输。3）经济性好。 VDSL由于传输距离缩短，码间干扰大大减少，线路信号处理的技术复杂度也大大降低，目前，市场还没有大规模应用，但VDSL收发器的成本已与ADSL基本持平并有望进一步下降因而此时将光纤接入技术与VDSL技术相结合可以提供成本与带宽能力之间的较佳平衡，是一种比较理想的宽带混合接入方案。4）技术相对成熟。 VDSL的核心技术是线路收发芯片。1998年市场上出现了第一代基于单载波

56、调制的商用VDSL芯片，经过几年的发展，芯片的稳定性、功耗、端口密度及外围配套器件和电路都具备了大规模应用的条件。5）能较好地支持各种应用。 VDSL是一个基于传输媒介的物理层技术，但VDSL一开始就在协议栈、帧映射等方面进行拉详细的规定，从而为对于基于STM、ATM和PTM（Packer transfer mode，即Ethernet和IP应用）各种数据流的VDSL奠定了基础。6）具有较好的频谱兼容性。频谱兼容性是DSL技术中一个非常重要的问题，因为电缆中不同线路之间的信号串扰是不可避免的，通过频谱安排， VDSL所占用的频带可以在900kHz之上，其产生的串音不在HDSL/ADSL信号的频

57、带之内，这样就可以保证它们在同一根用户线上共存而互不影响。 VDSL计划用于光纤用户环路（计划用于光纤用户环路（FTTL）和和光纤到路边（光纤到路边（FTTC）网络的网络的“最后一公里最后一公里”的的链接。链接。FTTL和和FTTC网络需要有远离中心局网络需要有远离中心局（Central Office，CO）的小型接入节点。这些的小型接入节点。这些节点需要有高速宽带光纤传输。通常一个节点就节点需要有高速宽带光纤传输。通常一个节点就在靠近住宅区的路边，为在靠近住宅区的路边，为1050户提供服务。这户提供服务。这样，从节点到用户的环路长度就比以样，从节点到用户的环路长度就比以CO到用户到用户的环路

58、短。的环路短。 VDSL不仅仅是为了不仅仅是为了Internet的接入，它还将的接入，它还将为为ATM或或B-ISDN业务的普及而发展。业务的普及而发展。 VDSL的设计目标是进一步利用现有的光纤的设计目标是进一步利用现有的光纤满足居民对宽带业务的需求。满足居民对宽带业务的需求。ATM将作为多种将作为多种宽带业务的统一传输方式。除了宽带业务的统一传输方式。除了ATM外，实现外，实现VDSL还有其他的几种方式。还有其他的几种方式。VDSL标准中以铜标准中以铜线线/光纤为线路方式定义了光纤为线路方式定义了5种主要的传输模式，种主要的传输模式，如图如图2.33所示。在这些传输模式中大部分的结构所示。

59、在这些传输模式中大部分的结构类似于类似于ADSL。图图2.33 VDSL传输模式传输模式 同步转移模式（同步转移模式（Synchronous Transport Module，STM）是最简单的一种传输方式，也是最简单的一种传输方式，也称称STM为时分复用（为时分复用（TDM），），不同设备和业务不同设备和业务的比特流在传输过程中被分配固定的带宽。的比特流在传输过程中被分配固定的带宽。 在这种模式中，不同业务和设备间的在这种模式中，不同业务和设备间的比特流被分成不同长度、不同地址的分组比特流被分成不同长度、不同地址的分组包进行传输；所有的分组包在相同的包进行传输；所有的分组包在相同的“信信道道

60、”上，以最大的带宽传输。上，以最大的带宽传输。 ATM在在VDSL网络中可以有网络中可以有3种形式。种形式。 第一种是第一种是ATM端到端模式，它与分组包类端到端模式，它与分组包类似，每个似，每个ATM信元都带有自身的地址，并通过信元都带有自身的地址，并通过非固定的线路传输，不同的是非固定的线路传输，不同的是ATM信元长度比信元长度比分组包小，且有固定的长度。分组包小，且有固定的长度。 第二、三种分别是第二、三种分别是ATM与与STM和和ATM与分与分组模式的混合使用，这两种形式从逻辑上讲是组模式的混合使用，这两种形式从逻辑上讲是VDSL在在ATM设备间形成了一个端到端的传输通设备间形成了一个端到端的