一种多业务融合的宽带数据接入技术

一种多业务融合的宽带数据接入技术

0基于dsl的iad接入技术随着以软件为核心的下一代网络（ngn）的成功启动，将传统网络向ngn的发展过程全面开展。NGN是一个基于IP的全新通信网络,融合了话音、数据等多种业务,同时得到了多项新的关键技术的支持,而IAD(IntergratedAccessDevices)技术就是其中一种。IAD主要面向中小企业、SOHO和家庭用户的宽带接入。IAD在软交换体系中位于接入层,完成各种网络终端的统一接入,实现网络中的各种业务功能。IAD的主要接入方式有基于IP方式和基于DSL方式2种,都能有效地支撑综合业务接入。但在实际建设中,基于DSL的IAD接入技术由于充分利用原有电话用户铜线和已有ATM网络,相对减少了投入成本,成为一个更被关注的选择。基于DSL的IAD接入技术可以在多种DSL技术基础上实现,如HDSL、SDSL、ADSL、VDSL和SHDSL(Single-pairHigh-speedDigitalSubscriberLine)。ADSL可满足带宽不对称业务的需求,在我国已被广泛运用,效果很好;SHDSL可满足带宽对称业务的需求,是一种新的ITU-T标准化技术。SHDSL由于采用格栅编码脉冲幅度调制(TCPAM,TrellisCodedPulseAmplitudeModulation)及其调制/解调技术,比基于2B1Q技术的HDSL等对称DSL技术有更加优越的性能、传输速率更高(单线对192~2312kbit/s,两线对时加倍)、传输距离更远、产生干扰更小、兼容性更好,还可支持传输T1、E1、ISDN、ATM和IP等不同信号。可以说,SHDSL是一种全新DSL技术,对上行带宽有较高要求的应用具有很大的吸引力。1其他网络接口设备使用SHDSL技术的IAD,需要NGN的承载网为ATM网络,网络结构如图1所示。在用户侧,利用IAD与局端DSL接入多路复用器(DSLAM,DSLAccessMultiplexer)相连,通过标准接口为用户提供综合接入业务。通常IAD提供多个标准话音设备接口来接受话音,以实现VoDSL(VoiceoverDSL)功能。这里话音接入可以是多路的,特别适合有多部电话的中小型企业或办公室的话音接入。此外,IAD还包括SHDSL的各种接口,如网关接口、以太网接口等。其中,以太网接口和用户端局域网相连,用于用户端的网络数据业务接入。由于SHDSL具有对称上、下行带宽,用户不仅访问Internet很方便,而且很容易被外界访问。用户接入时,IAD将多路模拟话音抽样、压缩编码产生出话音数据并进行AAL2封装,将网络数据进行AAL5封装,并把它们一起映射到SHDSL帧中,通过SHDSL链路传送到DSLAM,再至ATM网络。ATM交换机检测信元头标识,并分别将它们分发到媒体网关和宽带接入服务器,然后接入PSTN和Internet。其中,媒体网关位于服务提供商的区域交换中心,与本地交换机相连接,其主要作用是将数字化的话音包转换成PCM方式的信息,并通过本地交换机传送到PSTN上。在上述用户的话音和数据接入过程中,话音信号到数据信号的映射过程采用了ATM协议,也就是VoATM方式,它的协议栈如图2所示。从图2中可以看到,ATM层贯穿话音接入的全过程。同时,网络数据直接通过AAL5封装在ATM信元中,也通过ATM层传输。在DSLAM和媒体网关/宽带接入服务器之间是技术成熟、高速率的ATM网络,而在IAD和DSALM之间是SHDSL链路。SHDSL承载ATM层,完成点对点传输。SHDSL的功能基本上都是通过SHDSL收发器来实现的。2平台单元etSHDSL收发器参考模型如图3所示。图3中,SHDSL收发器由位于局侧的STU-C(STUattheCentralOffice,中心局STU,包含在DSLAM中)和位于用户侧的STU-R(STUattheRemoteEnd,远端STU,包含在IAD中)组成。每一个STU(SHDSL收发器单元,SHDSLTransceiverUnit)包括应用相关和应用无关2部分。应用无关部分包括物理媒体相关层(PMD,PhysicalMediaDependent)和物理媒体TC层(PMS-TC层,PhysicalMedia-SpecificTCLayer),应用相关部分包括传输协议TC层(TPS-TC层,TransmissionProtocol-SpecificTCLayer)以及相关接口(I/F,Interface)。另外,在STU-C和STU-R之间可以放置一个或多个可选的SHDSL再生器单元(SRU,SHDSLRegeneratorUnit),由此形成一个完整的SHDSL链路(其中STU-C作为主控方控制STU-R和再生器)。PMD层模块主要完成码元的定时和恢复、线路编/解码、调制/解调、回波抵消、线路均衡以及链路启动等功能。PMS-TC层模块的基本功能包括定帧和帧同步以及扰码和解扰等,它通过α或β接口与TPS-TC层相连。TPS-TC层是与应用相关的,通过γc或γr接口与STU的接口模块相连,最主要的是完成用户数据(ATM数据流)到SHDSL数据帧的映射和封装功能,以及复用/解复用和多个用户数据信道的定时校准等功能。3shdsl信号转换用户数据的映射和封装,包括以下环节:用户数据封被装成ATM信元,ATM信元被映射到SHDSL帧中并进入SHDSL链路,之后被DSLAM取出送入ATM交换网络。3.1aaol2传输音频目前,VoATM采用环路仿真技术进行话音数据到ATM信元的映射。环路仿真技术(LoopEmulation)是ATM论坛命名的一种技术,其核心思想是通过ATM的适配层AAL2完成话音数据流到ATM信元的映射。AAL2协议是为传输实时多媒体数据包而设计的,为不同的实时数据包(如话音数据包、视频数据包)定义了不同的包头,这些包头包括数据长度、信道表示、数据编码类型等。AAL2的这些特点为VoDSL传输话音提供了方便。当ATM交换机识别到AAL2定义的ATM信元时,将它们传送到媒体网关,进入PSTN。3.2助力可变速率数据业务网络数据通过ATM的适配层AAL5完成数据流到ATM信元的映射。AAL5用于可变速率的数据业务,在源和目的地之间不需要定时关系时,用来传输一般的用户网络数据。当ATM交换机识别到AAL5定义的ATM信元时,将它们传送到宽带接入服务器,进入Internet。3.3信元解耦和信元定界IAD与DSLAM之间的ATM层是基于SHDSL层的,通过ATM层、ATM-TC和SHDSLPMS-TC之间的逻辑接口相连,如图4所示。其中,ATM-TC和ATM层通过Utopialevel2接口连接。ATM-TC功能与一般ATM协议中规定的ATM-TC功能相同,包括信元速率解耦、HEC产生/验证、加扰/解扰和信元定界等,这些功能在上、下行传输方向上都可以使用。所谓信元解耦,就是在发送方向数据流中插入空信元,在接收方向数据流中删除空信元,目的是使ATM的信元流速率和物理层传输速率(SHDSL速率)相适应,该功能在ATM层无输出时启动。HEC(HeaderErrorControl)是头差错控制,位于ATM信元头的5个字节中的最后1个字节,是由CRC生成多项式对ATM信元头的前4个字节产生的CRC码字。扰码是为避免ATM信元流中出现连续不变的1或0,利用伪随机序列发生器的方法,在远端进行相应的解扰过程。信元定界是在SHDSL数据流中连续地检测出ATM信元的边界符时,利用HEC码进行信元定界。系统包括搜索态、预同步态和同步态3个可以相互转换的状态。在搜索态下,当发现1个正确的HEC时,系统进入预同步态;在预同步态,当连续收到a个正确的HEC时,系统进入同步态;在同步态,发现连续b个不正确的HEC时,系统返回搜索态;在预同步态,当不能正确接收到下一个HEC时,返回搜索态。同时,ATM-TC还提供流量控制,允许STU-C和STU-R控制信元流,以便更有效地利用带宽资源,提高带宽利用率。3.4shdsl的最大载荷PMS-TC为ATM-TC提供了透明的传输信道。在STU-C和STU-R,映射接口分别是α和β接口,同时在这2个接口形成逻辑数据和时钟队列。ATM数据流以字节为单位排列在SHDSL有效载荷子块中,如图5所示。每个有效载荷子块包括n个8bit时隙。来自ATM数据流的每一字节以高位优先的原则映射进下一个可能的时隙。第1时隙起始于有效载荷子块的第1比特位,接下来是时隙2,时隙3,…,时隙n。大小为ksbit的连续数据包含在每个有效载荷子块中,若ks=i+n×8,则载荷数据速率为(n×64+i×8)kbit/s(其中,3≤n≤36,i=0)。当n取值36时,SHDSL的最大载荷数据速率可达2304kbit/s,加上开销等,SHDSL链路的最大速率可达2312kbit/s。无论上行或下行,都能在同时间以同样的速率传送。现在,越来越多的人开始关注SHDSL的载荷数据速率,特别是其最大可达2304kbit/s的上行载荷数据速率弥补了ADSL的不足,能满足对上行带宽有强烈要求的商业用户的需求。4方式二:基于shdsl的iad接入从以上对基于SHDSL的IAD接入技术分析可见,用户数据从IAD到媒体网关的过程简单明了,而且,DSLAM输出的数据可以和ATM交换机以及媒体网关设备互通,只要ATM交换机分析ATM信元,就可以区分出话音数据和网络数据。如此高效的接入方式能为运营商和企业用户提供以下好处。首先,用户在获得超高速数据通信的同时,可以从一家提供商购买话音和数据服务。任何规模的企业都将享受到通过单点联系便利地得到客户服务、计费、服务扩展和管理。其次,基于SHDSL的IAD接入能高效地使用带宽承载力。因为传统的TDM(时分复用)方式中,每条电话线路占用固定的时隙,即便是某条线路空闲,其他应用也不能够使用该线路所占用的带宽。而IAD可以动态地将未充分使用的话音带宽提供给数据流。使用户的数据设备可以方便而迅速地接入基础数据网。更值得关注的是,SHDSL的上、下行对称速率能力