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1 引言
影響VDSL2系統(tǒng)性能的噪聲主要包括系統(tǒng)內(nèi)部噪聲和外部噪聲，其中系統(tǒng)內(nèi)部噪聲可以分為近端串擾(NEXT)和遠端串擾(FEXT)，這些噪聲主要是來自同一電纜和線路板卡上系統(tǒng)內(nèi)其它線路的串擾信號 (見圖1)。外部噪聲包括各種外部的電磁噪聲，如廣播信號、各種電氣設(shè)備的噪聲等，也包括共存在同一電纜內(nèi)的其它DSL系統(tǒng)的串擾信號。
對于VDSL2系統(tǒng)來說，由于其使用的頻率較高 (0～30MHz)，運行的電纜較短(一般<1000m)，遠端串擾對傳輸性能的影響比其它DSL系統(tǒng)更加明顯，遠端串擾是目前限制VDSL2系統(tǒng)穩(wěn)定傳輸性能最主要的因素之一。VDSL2的遠端串擾會造成很多問題。
圖1 NEXT和FEXT
(1)一對線的訓練會導致旁邊相鄰線對的VTU-O 出現(xiàn)假激活(FalseTrigger)現(xiàn)象，盡管這些線對的遠端并沒有接Modem或者Modem沒有上電，更嚴重的是這種問題有可能會導致所謂的“鏈式反應(yīng)”，也就是說這些假激活的線對可能會進一步導致其相鄰的其它線對假激活。因此，以前認為串擾的影響主要存在于相鄰的少數(shù)幾對線之間的情況發(fā)生了變化，串擾有可能波及整個線束組。
(2)另外一個問題是當某個處于工作狀態(tài)的線路旁邊的相鄰線路進入訓練狀態(tài)時，原先處于工作狀態(tài)的用戶會因為串擾的突然增大而掉線重訓練，這種影響常常導致一個線路板的全部端口需要幾分鐘才能達到全部穩(wěn)定激活的狀態(tài)。
根據(jù)對實際線路情況的觀測，線路上噪聲有可能在VDSL2整個工作頻段突然增加，其幅度可能達到 10～30dB。這種情況產(chǎn)生的主要原因是鄰居線路開始訓練。如果受擾線路訓練時鄰居 Modem沒有激活，此時受擾線路上因為噪聲水平較低而得到很高的速率。這樣當鄰居線路開始訓練時，受擾線路上的噪聲將大幅增加。對于一般保持6dB噪聲裕度的DSL線路系統(tǒng)，噪聲增加10～30dB將會使信噪比裕度成為負值。對于超過噪聲裕度的突然噪聲增加，傳統(tǒng)的DSL需要通過鏈路中斷后的重新訓練達到新的穩(wěn)定速率，維持信噪比的裕度。
另一個對VDSL2系統(tǒng)業(yè)務(wù)質(zhì)量影響較大的噪聲類型是脈沖噪聲，脈沖噪聲是典型的系統(tǒng)外部噪聲，在我們?nèi)粘５某鞘猩钪袩o處不在，它一般由電氣設(shè)備開關(guān)或動力設(shè)備運行時產(chǎn)生。脈沖噪聲本身持續(xù)的時間較短，但是噪聲幅度較高，因此無法通過噪聲裕度來保護。當脈沖噪聲發(fā)生時，可導致當時的一個或連續(xù)多個VDSL2物理幀的完全破壞。根據(jù)脈沖噪聲產(chǎn)生的類型，可以分為周期性的脈沖噪聲和單個孤立脈沖噪聲。前者可由電動機或功率開關(guān)電源，后者可由大功率設(shè)備的開關(guān)產(chǎn)生。
脈沖噪聲一般不會造成VDSL2系統(tǒng)鏈接丟失，但是會產(chǎn)生大量的瞬時誤碼，造成數(shù)據(jù)傳輸中的丟包。在發(fā)展ADSL接人的時期，由于主要的寬帶業(yè)務(wù)是因特網(wǎng)業(yè)務(wù)，其對丟包和時延變化并不敏感，TCP 協(xié)議可以自動通過重傳恢復(fù)數(shù)據(jù)流。但是當通過 VDSL2系統(tǒng)傳輸視頻業(yè)務(wù)時，瞬時的丟包會造成視頻畫面中的馬賽克或畫面瞬時停頓，顯著地影響了視頻業(yè)務(wù)的質(zhì)量。
2 VDSL2系統(tǒng)中傳統(tǒng)的抗噪聲手段
為了應(yīng)對線路中串擾的動態(tài)變化，與ADSL一樣，基于DMT調(diào)制的VDSL2系統(tǒng)也支持傳統(tǒng)的比特交換(BS)和無縫速率調(diào)整(SRA)功能。比特交換功能在不同的工作子載波之間調(diào)整比特分配，如果遇到寬頻帶噪聲，則比特交換無法應(yīng)對。SRA雖然可以通過降低整個系統(tǒng)速率維持系統(tǒng)穩(wěn)定，但是現(xiàn)有的SRA反應(yīng)速率較慢，難以應(yīng)對快速變化的噪聲。
現(xiàn)有的SRA的工作原理是，接收器根據(jù)實時的噪聲容限與設(shè)定的上調(diào)或下調(diào)噪聲容限之間的關(guān)系，計算出新的比特分配表和增益表，然后通過Eoc通道向發(fā)送端發(fā)送SRA請求并且將更新的比特和增益表發(fā)送給發(fā)送器，發(fā)送器收到后，通過發(fā)送0LR同步信號來實現(xiàn)收發(fā)兩端之間的同步切換。
由于每一個子載波的比特和增益一共需要兩個字節(jié)，而VDSL2最多可以使用4096個子載波，整個比特分配表和增益表的更新需要傳送的信息量高達 8kbit／s，這其中還不包括命令字和校驗字的內(nèi)容，通過 Eoc傳送需要較長的時間。而此時面臨的串擾噪聲有可能造成lodB以上的總噪聲PSD的增加，因此噪聲容限此時已經(jīng)遠低于0，誤碼率上升會導致更新比特分配表和增益表失敗從而導致SRA調(diào)整過程失敗。
傳統(tǒng)的DSL線路中抗脈沖噪聲的主要手段是通過數(shù)據(jù)的交織編碼和前向糾錯(FEC)。當前的DSL標準采用以字節(jié)為單位的里德，所羅門碼(RS)作為前向糾錯碼。通過將數(shù)據(jù)交織后，若干受FEC保護的數(shù)據(jù)塊被分散到不同的DMT符號中。這樣，即使某些 DMT符號由于脈沖噪聲產(chǎn)生了連續(xù)突發(fā)差錯，受損的也只是FEC數(shù)據(jù)塊中的部分數(shù)據(jù)。交織編碼將一個較長的突發(fā)差錯離散成隨機差錯，再用FEC技術(shù)消除隨機差錯。但是交織編碼是以時間為代價的，交織深度越大，抗突發(fā)差錯能力也就越強。但交織深度越大，交織編碼處理時間越長，從而造成數(shù)據(jù)傳輸時延增大，對交互的音視頻業(yè)務(wù)質(zhì)量造成影響。
3 VDSL2中的緊急速率調(diào)整(SOS)技術(shù)
根據(jù)上述對SRA機制的分析，如果不需要傳送更新的比特分配表和增益表，而只是發(fā)送一個切換請求和切換應(yīng)答，同步消息，這樣就能避免因為比特分配表和增益表傳送出錯而失敗。為了應(yīng)對串擾突然增加造成的掉線等問題，定義了一種新的OLR類型——無縫速率切換(SOS)。SOS僅使用簡單的OLR請求消息和同步切換消息，而無需交換比特分配表和增益表，在線路噪聲因為鄰近線對的訓練而突然增加的時候，線路中的誤碼會爆發(fā)性增加，接收器會發(fā)出SOS OLR 的請求，通過發(fā)送器發(fā)出的同步信號發(fā)送器和接收器同步切換到新的比特分配表和增益表。在接收機發(fā)起的SOS請求中，會攜帶一個簡短的0LR消息告知發(fā)送端需要下調(diào)的比特加載值，這樣發(fā)送端只需將子載波組(其中可能包括256，512或1024個子載波)中的所有子載波的比特分配值統(tǒng)一下調(diào)即可，避免了雙方需要就每個載波的比特分配進行交換的大量數(shù)據(jù)。
