第2章铜线接入技术

第2章铜线接入技术第一页，共79页。铜线接入概述2.1高比特率数字用户线（HDSL）接入技术2.2不对称数字用户线（ADSL）接入技术2.3高速数字用户线（VDSL）接入技术2.4第二页，共79页。2.1铜线接入概述

2.1.1DSL技术发展·

数字用户线（DigitalSubscriberLine，DSL）技术是一种以铜制电话双绞线为传输介质的接入传输技术，可以允许话音信号和数据信号同时在一条电话线上传输。第三页，共79页。1．DSL技术特点·DSL技术利用已有的电话线提供宽带接入业务，采用DSL技术可在开通数据业务的同时不影响话音业务。第四页，共79页。·DSL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务信号，源于采用了专门的信号编码和调制技术，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，最大限度地发挥了双绞线的传输能力。第五页，共79页。2．DSL技术分类·DSL技术包括SDSL、HDSL、ADSL、VDSL等，统称为xDSL。第六页，共79页。·

不同DSL技术之间的主要区别体现在两个方面：①信号传输速率和传输距离；②上行速率和下行速率的对称性。·

目前，主要应用的DSL技术是ADSL和VDSL。第七页，共79页。第八页，共79页。2.1.2DSL关键技术·DSL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线能够承载高速数据信号。第九页，共79页。1.2B1Q编码·2B1Q码是无冗余度的四电平脉冲幅度调制码，是幅度调制技术，属于基带型传输码。第十页，共79页。第十一页，共79页。·

图2-1所示为一个2B1Q编码示例，其中用6个编码符号传送12比特（110110001101）数据，即每个符号传送2比特。第十二页，共79页。第十三页，共79页。·2B1Q编码的本质就是四进制（电平）编码调制，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，还可再增加每个符号传送的比特数，例如八进制编码、十六进制编码等。第十四页，共79页。2.CAP调制·

无载波幅度相位调制（CarrierlessAmplitudeModulation/PhaseModulation,CAP）码是以QAM调制技术为基础发展而来的，可以说是QAM技术的一个变种。第十五页，共79页。3.DMT调制·DMT是将频带(0-1.104MHZ)划分为最多256个由频率指示的正交子信道（每个子信道占用4KHz带宽）。

在每个离散的子载波中，根据各自信噪比的大小，实现16到256点的星座编码，即每个子载波中的一个符号可以代表4～8个比特。第十六页，共79页。第十七页，共79页。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TCM（网格编码调制）编码后，再进行512点离散傅利叶反变换(IDFT)将信号变换到时域。这时比特块将转换成256个QAM子字符。

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(D/A)和发送滤波器将信号送上信道。第十八页，共79页。·

在接收端则按相反的次序进行接收解码。所以，DMT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比特率的信号。第十九页，共79页。4.频分复用和回波抵消混合技术·

采用频分复用和回波抵消混合技术可实现DSL系统中的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为独立的2个或多个频带，分别用于上行和下行传输，彼此之间不会产生干扰。第二十页，共79页。·

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地接收端的泄露衰减到很小。第二十一页，共79页。5.信号分离器技术·

在同时传送话音和数据信号的DSL技术中，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，实现信号分离的装置成为分离器（splitter）。第二十二页，共79页。2.2高比特率数字用户线（HDSL）接入技术第二十三页，共79页。

2.2.1HDSL基本概念·

高比特率数字用户线（High-bit-rateDigitalSubscriberLine，HDSL）采用数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。第二十四页，共79页。·

从而能够在现有的普通电话双绞铜线（两对或三对）上提供PDH一次群速率（T1或E1）的全双工数字连接，无中继传输距离可达3～5km。第二十五页，共79页。·HDSL系统的传输标准主要有美国国家标准学会（AmericanNationalStandardInstitute，ANSI）制定的标准、欧洲电信标准学会（ETSI）制定的标准和中国通信行业标准。第二十六页，共79页。·HDSL的中国通信行业标准有两个：1）YDN056-1997，《接入网技术要求-高比特率数字用户线(HDSL)(暂行规定)》，1997年10月发布。2）YDN059-1997，《高比特率数字用户线(HDSL)设备测试方法(暂行规定)》，1997年10月。第二十七页，共79页。2.2.2HDSL系统构成

1．HDSL系统·

HDSL系统由HDSL收发信机和二对/三对双绞线构成，如图2-5所示。第二十八页，共79页。第二十九页，共79页。·HDSL系统参考配置如图2-6所示。第三十页，共79页。·

在发送端，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应用帧结构（G.704，32时隙帧结构）中；该帧进入映射功能块，映射功能块将具有应用帧结构的数据流插入144字节的HDSL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、维护和开销比特，以便在HDSL帧中透明地传送核心帧。第三十一页，共79页。·

最后由HDSL收发器发送到传输线路上。第三十二页，共79页。第三十三页，共79页。2.HDSL收发信机及工作原理第三十四页，共79页。2.2.3HDSL帧结构·HDSL信号传输包括HDSL帧结构和空闲比特码组。·

HDSL的数据帧有三种：应用帧、核心帧和HDSL帧。第三十五页，共79页。·

应用帧是根据用户应用而决定的数据帧结构；核心帧是HDSL内部的数据帧，是将不同应用帧数据映射为统一的144字节的净荷；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。第三十六页，共79页。·

包括核心帧和定位比特、维护比特和开销比特等。第三十七页，共79页。·

在HDSL传输过程中，2Mbit/s的比特流被分解在两对（或三对）双绞线上传输，发送端将分解的信号映射入HDSL帧，接收端再把这些分解的HDSL帧重新组合成原始信号。第三十八页，共79页。第三十九页，共79页。3.HDSL帧速率（P17）第四十页，共79页。2.2.4HDSL2技术第四十一页，共79页。2.3不对称数字用户线（ADSL）

接入技术

2.3.1ADSL定义与特点·

不对称数字用户线（AsymmetricDigitalSubscriberLine，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，以上、下行的传输速率不相等的DSL技术而得名。第四十二页，共79页。·

ADSL下行传输速率接近8Mbps，上行传输速率接近640kbps，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。第四十三页，共79页。·ADSL主要技术特点：

（1）充分利用现有铜线网络及带宽，只要在用户线路两端加装ADSL设备即可，方便、灵活，时间短，系统投资小；（2）同时提供普通电话业务、数字通路（个人计算机）、高速远程接收（电视和电话频道）。第四十四页，共79页。

（3）使用高于3kHz的频带来传输数字信号；（4）使用高性能的离散多音频DMT调制编码技术（5）使用FDM频分复用和回波抵消（EC）技术；（6）使用Splitter信号分离技术。第四十五页，共79页。2.3.2ADSL系统构成·ADSL系统构成如图2-10所示，就用户环路的双绞线两端，各加装一台ADSL局端设备和ADSL远端设备而构成。第四十六页，共79页。第四十七页，共79页。ADSL收发信机第四十八页，共79页。

前向纠错码（FEC）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。

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种信道编码方式。第四十九页，共79页。

向前纠错（FEC）是纠错码的差错控制方式中的一种，这种还包括反馈重传（ARQ）和混合纠错（HEC）。第五十页，共79页。·

ADSL接入网参考模型如图2-12所示。·

其中ATU-C（ADSLTransceiverUnit-CentralOfficeside）和ATU-R（ADSLTransceiverUnit-Remoteside）分别是ADSL局端和用户端的收发设备。第五十一页，共79页。第五十二页，共79页。·

在局端，ADSL收发器通过V接口与ATM宽带网络或高速以太网连接，接入数字骨干网络；

在用户端，ADSL收发器通过T接口和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、机顶盒等。第五十三页，共79页。1、信号发送流程（局端）

（1）数据接入和分配·

不同的业务数据流通过DSLAM馈送给ATU-C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7个下行信道中；

（2）扰码和前向纠错；（3）DMT调制。第五十四页，共79页。2、信号接收流程（用户端）

（1）分离器分离ADSL信号和话音信号（2）带通滤波、回波抵消、放大、自动增益控制（3）DMT解调制第五十五页，共79页。（4）FEC解码、解扰和CRC校验·

在ATU－R中，有7个接收信道，其中4个单工接收信道，3个双工信道；在ATU－C中，有7个发送信道，其中有3个双工信道，4个单工发送信道。第五十六页，共79页。

2.3.3ADSL帧结构

·ADSL传输帧结构分为复帧、数据帧和快速帧三类。第五十七页，共79页。1．ADSL复帧结构

·

复帧是ADSL传输的总体信号流结构，其中包含了传输数据和传输开销，其结构如图2-13所示。第五十八页，共79页。第五十九页，共79页。2.ADSL数据帧结构·

数据帧是复帧中的基本结构，对应图2-13所示复帧中的“帧1”~“帧67”，其结构如图2-14所示。第六十页，共79页。第六十一页，共79页。·ADSL数据帧长度为246s，由两部分所组成：一是流经快速路径的快速附加信息位（fastoverhead）及快速数据（fastdata）；二是流经交错信道的交错附加信息位（interleavedoverhead）及交错数据（interleaveddata）。第六十二页，共79页。3.ADSL快速帧结构·

快速帧用于承载ADSL传输数据，其结构如图2-15所示。第六十三页，共79页。第六十四页，共79页。·

快速数据帧中包括了若干个附加信息字节，下行方向为快速字节（Fastbyte）、AEX字节和LEX字节，其中快速字节也是快速数据帧的帧头。第六十五页，共79页。4.ADSL帧头·

ADSL帧头的功能：同步承载通道，配置AS和LS，对ADSL帧流进行定位；远程控制和速率适配、循环冗余校验（CRC）进行检错、前向纠错（FEC）、操作管理与维护（OperationAministrationandMaintenance，OAM）。第六十六页，共79页。2.3.4ADSL应用

·ADSL典型接入应用如图2-16所示，图中显示了个人用户和单位用户通过ADSL接入的方式。第六十七页，共79页。第六十八页，共79页。·ADSL个人用户接入方式中，只要电话线路通过线路测试，在用户端只需增加一个ADSLModem，再经局端网管进行相应数据设置，即可实现宽带接入。第六十九页，共79页。2.4 高速数字用户线（VDSL）接入技术

2.4.1VDSL系统构成

1．VDSL系统构成·VDSL的系统结构如图2-17所示。第七十页，共79页。第七