XDSL … Digital Subscriber Line 各種數(shù)字用戶線
X-Digital Subscriber Line -- X數(shù)字用戶線路
xDSL
1 前言
隨著xDSL技術(shù)的問世，銅線從只能傳輸語音和56 kbit/s的低速數(shù)據(jù)接入，發(fā)展到已經(jīng)可以傳輸高速數(shù)據(jù)信號了。ADSL、HDSL/SHDSL等基于銅線傳輸?shù)膞DSL接入技術(shù)已經(jīng)使銅線成為寬帶用戶接入的一個重要手段，并成為寬帶接入的主流技術(shù)，為廣大用戶所采用。根據(jù)DSL Forum的最新統(tǒng)計，截至到2004年3月31日，全球xDSL用戶數(shù)已達到7 340萬。
在xDSL技術(shù)體系中，目前在中國應(yīng)用最為廣泛的是基于電話雙絞線的第一代ADSL技術(shù)。但是，隨著運營商網(wǎng)絡(luò)覆蓋的逐步擴大以及用戶業(yè)務(wù)量的逐漸增加，第一代ADSL技術(shù)逐漸暴露出一些難以克服的弱點，例如:較低的下行傳輸速率難以滿足一些高速業(yè)務(wù)的開展，如流媒體業(yè)務(wù);所支持的線路診斷能力較弱，隨著用戶的不斷增多，在線路開通前如何快速確定線路質(zhì)量成為運營商十分頭疼的問題;難以解決設(shè)備的散熱問題等。迫于業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，為更好地迎合網(wǎng)絡(luò)運營和信息消費的需求，ADSL2、ADSL2+、VDSL等技術(shù)應(yīng)運而生，這里姑且稱它們?yōu)樾乱淮鷛DSL技術(shù)。
新一代xDSL技術(shù)的出現(xiàn)在很大程度上為DSL技術(shù)的發(fā)展提供了新的動力。后續(xù)內(nèi)容將就這些技術(shù)的技術(shù)特點及如何在運營商網(wǎng)絡(luò)上部署應(yīng)用進行介紹和討論。
2 新一代xDSL技術(shù)介紹
2.1 ADSL2與ADSL2+
2002年7月，ITU-T公布了ADSL的兩個新標(biāo)準(zhǔn)(G.992.3和G.992.4)，也就是所謂的ADSL2。到2003年3月，在第一代ADSL標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，ITU-T又制訂了G.992.5，也就是ADSL2plus，又稱ADSL2+。下面將詳細(xì)介紹ADSL2和ADSL2+在技術(shù)方面的特性。
2.1.1 ADSL2的主要技術(shù)特性
(1)速率提高、覆蓋范圍擴大
ADSL2在速率、覆蓋范圍上擁有比第一代ADSL更優(yōu)的性能。ADSL2下行最高速率可達12 Mbit/s，上行最高速率可達1 Mbit/s。ADSL2是通過減少幀的開銷，提高初始化狀態(tài)機的性能，采用了更有效的調(diào)制方式、更高的編碼增益以及增強性的信號處理算法的來實現(xiàn)的。
與第一代ADSL相比，在長距離電話線路上，ADSL2將在上行和下行線路上提供比第一代ADSL多50 kbit/s的速率增量。而在相同速率的條件下，ADSL2增加了傳輸距離約為180 m，相當(dāng)于增加了覆蓋面積6%。
(2)線路診斷技術(shù)
對于ADSL業(yè)務(wù)，如何實現(xiàn)故障的快速定位是一個巨大的挑戰(zhàn)。為解決這個問題，ADSL2+傳送器增強了診斷工具，這些工具提供了安裝階段解決問題的手段、服務(wù)階段的監(jiān)聽手段和工具的更新升級。
為了能夠診斷和定位故障，ADSL2傳送器在線路的兩端提供了測量線路噪聲、環(huán)路衰減和SNR(信噪比)的手段，這些測量手段可以通過一種特殊的診斷測試模塊來完成數(shù)據(jù)的采集。這種測試在線路質(zhì)量很差(甚至在ADSL無法完成連接)的情況下也能夠完成。此外，ADSL2提供了實時的性能監(jiān)測，能夠檢測線路兩端質(zhì)量和噪聲狀況的信息，運營商可以利用這些通過軟件處理后的信息來診斷ADSL2連接的質(zhì)量，預(yù)防進一步服務(wù)的失敗，也可以用來確定是否可以提供給用戶一個更高速率的服務(wù)。
(3)增強的電源管理技術(shù)
第一代ADSL傳送器在沒有數(shù)據(jù)傳送時也處于全能量工作模式。如果ADSL Modem能工作于待機/睡眠狀態(tài)，那么對于數(shù)百萬臺的Modem而言，就能節(jié)省很可觀的電量。為了達到上述目的，ADSL2提出了兩種電源管理模式，低能模式L2和低能模式L3，這樣，在保持ADSL“一直在線”的同時，能減少設(shè)備總的能量消耗。
低能模式L2使得中心局調(diào)制解調(diào)器ATU-C端可以根據(jù)Internet上流過ADSL的流量來快速地進入和退出低能模式。當(dāng)下載大量文件時，ADSL2工作于全能模式，以保證最快的下載速度;當(dāng)數(shù)據(jù)流量下降時，ADSL2系統(tǒng)進入L2低能模式，此時數(shù)據(jù)傳輸速率大大降低，總的能量消耗就減少了。當(dāng)系統(tǒng)處于L2模式時，如果用戶開始增加數(shù)據(jù)流量，系統(tǒng)可以立即進入L0模式，以達到最大的下載速率。L2狀態(tài)的進入和退出的完成，不影響服務(wù)，不會造成服務(wù)的中斷，甚至一個比特的錯誤。
低能模式L3是一個休眠模式，當(dāng)用戶不在線及ADSL線路上沒有流量時，進入此模式。當(dāng)用戶回到在線狀態(tài)時，ADSL收發(fā)器大約需要3 s的時間重新初始化，然后進入穩(wěn)定的通信模式。通過這種方式，L3模式使得在收發(fā)兩端的總功率得到節(jié)省。
總之，根據(jù)線路連接的實際數(shù)據(jù)流量，發(fā)送功率可在L0、L2、L3之間靈活切換，其切換時間可在3 s之內(nèi)完成，以保證業(yè)務(wù)不受影響。
(4)速率自適應(yīng)技術(shù)
電話線之間串話會嚴(yán)重影響ADSL的數(shù)據(jù)速率，且串話電平的變化會導(dǎo)致ADSL掉線。AM無線電干擾、溫度變化、潮濕等因素也會導(dǎo)致ADSL掉線。ADSL2通過采用SRA(Seamless Rate Adaptation)技術(shù)來解決這些問題，使ADSL2系統(tǒng)可以在工作時在沒有任何服務(wù)中斷和比特錯誤的情況下改變連接的速率。ADSL2通過檢測信道條件的變化來改變連接的數(shù)據(jù)速率，以符合新的信道條件，改變對用戶是透明的。
(5)多線對捆綁技術(shù)
運營商通常需要為不同的用戶提供不同的服務(wù)等級。通過把多路電話線捆綁在一起，可以提高用戶的接入速率。為了達到捆綁的目的，ADSL2支持ATM論壇的IMA標(biāo)準(zhǔn)，通過IMA、ADSL2芯片集可以把兩根或更多的電話線捆綁到一條ADSL鏈路上，這樣使線路的下行數(shù)據(jù)速率具有更大的靈活性。
(6)信道化技術(shù)
ADSL2可以將帶寬劃分到具有不同鏈路特性的信道中，從而為不同的應(yīng)用提供服務(wù)。這一能力使它可以支持CVoDSL(Channelized Voice over DSL)，并可以在DSL鏈路內(nèi)透明地傳輸TDM語音。CVoDSL技術(shù)為從DSL modem傳輸TDM到遠端局或中心局保留了64 kbit/s的信道，局端接入設(shè)備通過PCM直接把語音64 kbit/s信號發(fā)送到電路交換網(wǎng)中。
(7)其它優(yōu)點
改進的互操作性:簡化了初始化的狀態(tài)機，在連接不同芯片供應(yīng)商提供的ADSL收發(fā)器時，可以互操作并且提高了性能;
快速啟動:ADSL2提供了快速啟動模式，初始化時間從ADSL的10 s減少到3 s;
全數(shù)字化模式:ADSL2提供一個可選模式，它使得ADSL2能夠利用語音頻段進行數(shù)據(jù)傳輸，可以增加256 kbit/s的數(shù)據(jù)速率。
支持基于包的服務(wù):ADSL2提供一個包傳輸模式的傳輸匯聚層，可以用來傳輸基于包的服務(wù)。
2.1.2 ADSL2+的技術(shù)特點
ADSL2+除了具備ADSL2的技術(shù)特點外，還有一個重要的特點是擴展了ADSL2的下行頻段，從而提高了短距離內(nèi)線路上的下行速率。ADSL2的兩個標(biāo)準(zhǔn)中各指定了1.1 MHz和552 kHz下行頻段，而ADSL2+指定了一個2.2 MHz的下行頻段。這使得ADSL2+在短距離(1.5 km內(nèi))的下行速率有非常大的提高，可以達到20 Mbit/s以上。而ADSL2+的上行速率大約是1 Mbit/s，這要取決于線路的狀況。
使用ADSL2+可以有效地減少串話干擾。當(dāng)ADSL2+與ADSL混用時，為避免線對間的串話干擾，可以將其下行工作頻段設(shè)置在1.1～ 2.2 MHz之間，避免與ADSL的1.1 MHz下行頻段產(chǎn)生干擾，從而達到降低串?dāng)_、提高服務(wù)質(zhì)量的目的。
2.2 VDSL技術(shù)
VDSL(Very-high-speed Digital Subscriber Line，甚高速數(shù)字用戶線)是目前傳輸帶寬最高的一種xDSL接入技術(shù)，被看作是向住宅用戶傳送高端寬帶業(yè)務(wù)的最終銅纜技術(shù)。VDSL技術(shù)具有下列特點。
(1)傳輸速率高，提供上下行對稱和不對稱兩種傳輸模式。在不對稱模式下，VDSL最高下行速率能夠達到52 Mbit/s(在300 m范圍內(nèi))，在對稱模式下最高速率可以達到34 Mbit/s(在300 m范圍內(nèi))。VDSL克服了ADSL在上行方向提供的帶寬不足的缺陷;
(2)傳輸距離受限。帶寬和傳輸距離呈反比關(guān)系是DSL技術(shù)的普遍規(guī)律，VDSL是利用高至12 MHz的信道頻帶(遠遠超過了ADSL的1MHz的信道頻帶)來換取高的傳輸速率的。由于高頻信號在市話線上的大幅衰減，因此其傳輸距離是非常有限的，而且隨著距離的增加其速率也將大幅降低，目前VDSL線路收發(fā)器一般能支持最遠不超過1.5 km的信號傳輸。
(3)能較好地支持各種應(yīng)用。VDSL是一個基于傳輸媒介的物理層技術(shù)，但VDSL從標(biāo)準(zhǔn)化工作一開始，就在協(xié)議棧、幀映射等方面進行了詳細(xì)的規(guī)定，從而為基于STM、ATM和PTM(Packet Transfer Mode，即Ethernet和IP應(yīng)用)各種數(shù)據(jù)流的VDSL應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，避免了ADSL因標(biāo)準(zhǔn)化的相對滯后而導(dǎo)致的目前主要支持Ethernet和IP應(yīng)用但卻需要和ATM綁定的尷尬局面。
(4)具有較好的頻譜兼容性。頻譜兼容性是DSL技術(shù)中一個非常重要的問題，因為電纜中不同線路之間的信號串?dāng)_是不可避免的，通過頻譜的安排，VDSL所占用的頻帶可以在900 kHz之上，其產(chǎn)生的串音不在HDSL/SHDSL /ADSL信號的頻帶之內(nèi)，這樣，VDSL不僅可以在同一根用戶線上與POTS/ISDN共存互不影響，而且也不會影響同一電纜中其它線對上的HDSL/SHDSL/ADSL業(yè)務(wù)，這也是其它DSL技術(shù)無法比擬的。
3 新一代xDSL應(yīng)用策略
新一代xDSL技術(shù)在原有基礎(chǔ)上作了很大的改進，但是技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展是漸進性的，應(yīng)該結(jié)合用戶需求的變化，充分發(fā)揮現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的能力，有張有弛地部署新技術(shù)。由于ADSL2、ADSL2+與VDSL在技術(shù)上差異較大，因此下文將分別進行討論。
3.1 ADSL2、ADSL2+應(yīng)用策略
不管是在覆蓋距離、出線率、下行帶寬方面還是在電源管理、故障檢測等方面，ADSL2、ADSL2+相對ADSL技術(shù)都有了很大的改善，擁有許多新的特性與功能。這些新的特性和功能將進一步提高網(wǎng)絡(luò)的性能和協(xié)同工作能力，這樣運營商可以通過對現(xiàn)有設(shè)備的升級來實現(xiàn)新技術(shù)應(yīng)用部署，而不是淘汰現(xiàn)有設(shè)備，同時更好地支持新的應(yīng)用和服務(wù)。因此，在有條件的地方可以逐步應(yīng)用ADSL/ADSL2+技術(shù)，通過對現(xiàn)有ADSL設(shè)備的升級，使其具有ADSL/ADSL2+的能力。例如:在一些用戶線距離較遠的地區(qū)可以利用ADSL2/ADSL2+對用戶進行覆蓋;而對部分帶寬需求高于ADSL提供能力的地方，也可以部署ADSL2+;對于出線率較低的地區(qū)，ADSL2+也可以作為一種解決方法進行部署，以減少線束之間的干擾，提高出線率。
新一代ADSL技術(shù)固然好，但畢竟標(biāo)準(zhǔn)推出時間不長，且目前芯片和設(shè)備都不成熟，所以目前還不宜大規(guī)模應(yīng)用。另外，由于ADSL2、ADSL2+對第一代ADSL技術(shù)進行了較大改變，尤其是幀結(jié)構(gòu)，因此在大規(guī)模部署前，運營商應(yīng)密切關(guān)注這些技術(shù)之間的互通問題。作為ADSL的發(fā)展方向，ADSL2/ADSL2+應(yīng)作為ADSL技術(shù)的有益補充，先重點研究，充分進行網(wǎng)絡(luò)試驗，然后逐步部署到網(wǎng)絡(luò)中去，為ADSL網(wǎng)絡(luò)的升級換代打好基礎(chǔ)。
3.2 VDSL應(yīng)用策略
VDSL是目前傳輸帶寬最高的一種DSL接入技術(shù)，具有支持雙向速率對稱、傳輸速率高的特點，但傳輸距離短。在部署VDSL時要充分考慮到它的技術(shù)特點。對于相對密集、中等距離(在1～1.5 km內(nèi))及帶寬需求較高的住宅小區(qū)用戶可考慮采用VDSL方式，取代LAN接入技術(shù)，避免在綜合布線上的大量投資;對于酒店、商業(yè)樓宇等無法進行綜合布線或綜合布線成本太高的特殊商業(yè)區(qū)域以及被競爭對手通過綜合布線先行占領(lǐng)的區(qū)域，也可考慮采用VDSL技術(shù)，以快速搶占用戶市場。總之，VDSL技術(shù)的引入，應(yīng)重點考慮那些對速率要求高、線路質(zhì)量好且線路距離較短的地區(qū)，這樣才能充分發(fā)揮VDSL的優(yōu)點。當(dāng)然，結(jié)合光接入技術(shù)將VDSL推向距離較遠的用戶也是需要重點考慮的問題，就目前來看，已經(jīng)具備了進行網(wǎng)絡(luò)試驗的條件。
4 小結(jié)
新一代xDSL技術(shù)針對第一代xDSL技術(shù)存在的問題，提供了比較有效的解決辦法，為xDSL接入技術(shù)的發(fā)展提供了強有力的支持。新一代xDSL技術(shù)必然會取代現(xiàn)有的xDSL技術(shù)，但這是一個漸進的過程，運營商應(yīng)該綜合考慮到用戶需求的變化和引入新技術(shù)帶來的成本和風(fēng)險，逐步部署新一代xDSL技術(shù)。
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