G.992.2 Modem及其組網(wǎng)應(yīng)用

王崇民

（廣東移動通信有限責(zé)任公司 廣州 510100）

　　摘 要 本文介紹了一種高速Internet接入技術(shù)——G.992.2 Modem，分析了它的特點(diǎn)，需要解決的關(guān)鍵問題，并給出了相應(yīng)的組網(wǎng)方案。


　　關(guān)鍵詞 接入網(wǎng) 調(diào)制解調(diào)器 不對稱數(shù)字用戶線




1 前言


　　ADSL（不對稱數(shù)字用戶線）最初是為了向家庭用戶提供VOD（視頻點(diǎn)播）業(yè)務(wù)而開發(fā)的。符合ANSI T1.413標(biāo)準(zhǔn)的ADSL（下文簡稱為標(biāo)準(zhǔn)ADSL）可在一對雙絞線上下行傳送最高達(dá)8Mbit/s，上行傳輸640kbit/s的碼流，但由于VOD系統(tǒng)的復(fù)雜性及較高的成本阻礙了它進(jìn)一步的實(shí)用化。而Internet的迅猛發(fā)展卻為ADSL提供了舞臺，ADSL作用的改變是人們始料不及的。


　　但是，使用ADSL技術(shù)提供接入Internet業(yè)務(wù)與提供VOD業(yè)務(wù)不同，必須解決以下問題。


　　*降低成本。為了能像話帶Modem一樣獲得廣泛使用，必須具有較低的價格，而標(biāo)準(zhǔn)ADSL Modem的價格仍舊偏高。


　　*簡化安裝，爭取做到即插即用。標(biāo)準(zhǔn)ADSL Modem需要專業(yè)技術(shù)人員前往用戶家中安裝，有時需要重新布線，過程較復(fù)雜，且花費(fèi)的人力成本較高，增加了用戶的負(fù)擔(dān)。


　　*速率適中。目前的ISP (Internet Service Provider)服務(wù)器能為用戶提供的速率還達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)ADSL所能提供的8Mbit/s的傳輸能力，而且大多數(shù)家庭用戶線路也不可能支持這個速率。因而ISP向用戶提供的速率可以低于8Mbit/s（下行），但必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于話帶Modem和N-ISDN的速率。


　　*升級方便。如果將來條件成熟，用戶可非常方便地升級（最好是通過軟件升級）到標(biāo)準(zhǔn)ADSL，得到更高速率的服務(wù)。


　　為了更方便地將ADSL技術(shù)用于Internet接入，一些主要的計算機(jī)軟、硬件公司，電信服務(wù)業(yè)的巨頭和電信設(shè)備制造商，如Microsoft 、Intel 、Compaq 、Ameritech、Bell Atlantic、Bell South、GTE、SBC、Sprint 、U.S. West、Alcatel、Analog Devices、Lucent、Rockwell、TI、Aware等公司成立了一個名為UAWG（Universal ADSL Working Group）的協(xié)會,它的宗旨是基于UAWG成員強(qiáng)大的技術(shù)力量，為使用ADSL技術(shù)接入Internet制定一個統(tǒng)一的、通用的規(guī)范，該規(guī)范的基本思想是將標(biāo)準(zhǔn)ADSL簡化后，使之成為PC機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)PCI配置之一，其名稱為DSL Lite ，即簡化的、通用型的ADSL。而ITU（國際電聯(lián)）也于1998年10月推出了DSL Lite的國際標(biāo)準(zhǔn)——G.992.2。


2 G.992.2 Modem的特點(diǎn)


2.1 G.992.2 Modem與標(biāo)準(zhǔn)ADSL全面兼容


　　為了與標(biāo)準(zhǔn)ADSL全面兼容，G.992.2 Modem采取了如下措施。



　�。�1）采用與標(biāo)準(zhǔn)ADSL相同的線路碼


　　G.992.2 Modem采用與標(biāo)準(zhǔn)ADSL相同的線路碼——DMT（離散多音）。


　　（2）采用與標(biāo)準(zhǔn)ADSL相同的頻帶劃分策略


　　為了與標(biāo)準(zhǔn)ADSL保持頻譜兼容性，G.992.2 Modem的頻帶劃分與其相同，只不過使用較少的高頻段下行子信道而已。下行的數(shù)據(jù)速率能達(dá)到1.5Mbit/s，上行速率能達(dá)到512kbit/s。相應(yīng)的頻譜劃分如圖1、2所示。








　�。�3）其它與標(biāo)準(zhǔn)ADSL兼容的措施


　　此外，G.992.2 Modem還使用與標(biāo)準(zhǔn)ADSL相同比例的循環(huán)前綴、超幀結(jié)構(gòu)（由68個DMT符號和一個同步符號組成）和類似的初始化過程。但為提高傳輸效率，G.992.2的開銷比特數(shù)（overhead bit）較少。


　　2.2 無分隔器（Splitter）的、簡單的安裝方式


　　在標(biāo)準(zhǔn)ADSL系統(tǒng)中，分隔器是被用來分隔低頻POTS和高頻ADSL數(shù)據(jù)信號的設(shè)備，避免二者相互干擾。在局端和用戶端都有分隔器。在用戶端，從局端來的電話線通過NID（網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備），然后與分隔器相連。分隔器有兩個輸出端口，一個提供給ADSL Modem， 一個提供給POTS設(shè)備，如電話機(jī)、傳真機(jī)和話帶Modem等。


　　對于G.992.2 Modem是否在用戶端安裝，以及如何安裝分隔器，目前有三種建議：


　　*無分隔器安裝方式。這種安裝方式如圖3所示。由于不需要安裝分隔器，因而電信公司不需要派專人去用戶家中安裝G.992.2 Modem，也避免了重新布線，與話帶Modem類似，可以做到即插即用。而且大大降低了成本，其成本與話帶Modem相似。












　　*分布式分隔器安裝方式。此安裝方式如圖4所示，POTS設(shè)備前端需要一個隔離高速數(shù)據(jù)信號的低通濾波器。


　　*有分隔器安裝方式。此方式與標(biāo)準(zhǔn)ADSL完全一樣，如圖5所示。


　　以上三種安裝方式，成本及安裝復(fù)雜度依次增加，但性能也越來越好。UAWG出于降低成本、方便用戶的考慮，一開始就特別強(qiáng)調(diào)了區(qū)別于標(biāo)準(zhǔn)ADSL的無分隔器的安裝方式。但在無分隔器的情況下，對POTS和數(shù)據(jù)信號相互干擾的抑制成為一個難題。因而有的UAWG成員提出了采用分布式分隔器的安裝方式。


2.3 先進(jìn)的電源管理和保持在線連接的能力


　　美國的Energy Star和EC Blue Angel計劃要求PC必須具有低能耗的特性。而G.992.2 Modem作為將要大量使用的PC標(biāo)準(zhǔn)配置，也必須具有這一特性。


　　G.992.2 Modem必須具有保持在線連接（always on connection）的功能。即使當(dāng)PC處于極低能耗的睡眠狀態(tài)時，G.992.2 Modem仍然能保持在線連接。這一特性不但可支持傳統(tǒng)客戶機(jī)－服務(wù)器工作模式（如Internet接入），還可支持服務(wù)器－客戶機(jī)的工作模式（如Push Technology）,也可支持peer-peer工作模式，如Internet電話。


3 G.992.2 Modem必須解決的問題


　�。�1）惡劣的線路條件


　　由于電話線所處的環(huán)境惡劣且多變，G.992.2 Modem必須對抗各種干擾。通常的線路損傷有：NEXT（近端串?dāng)_）、FEXT（遠(yuǎn)端串?dāng)_）、RFI（射頻干擾，如調(diào)幅廣播和業(yè)余無線電臺信號）、AWGN（加性白高斯噪聲）、橋接抽頭（Bridged Tap）造成的頻譜陷落、摘/掛機(jī)狀態(tài)改變造成的阻抗變化、線路特性隨溫度、濕度的改變等。


　　除了DMT線路碼本身具有的優(yōu)越的抗干擾能力外，還必須采用先進(jìn)的比特交換算法、摘/掛機(jī)狀態(tài)檢測、快速定時恢復(fù)、快速重復(fù)訓(xùn)練算法等措施來自適應(yīng)跟蹤線路的變化，以達(dá)到理想的性能。


　�。�2）POTS、數(shù)據(jù)相互干擾（無分隔器情況下）


　　一些UAWG成員公司已經(jīng)采用了降低高頻端數(shù)據(jù)信號的發(fā)送功率的方法來解決這個問題。降低發(fā)送功率的直接后果是縮短了用戶線路的長度。但G.992.2 Modem的傳輸速率只是標(biāo)準(zhǔn)ADSL系統(tǒng)的1/4，而且使用的數(shù)據(jù)子信道都是位于低頻段的性能較好的子信道，因而即使降低了發(fā)送功率，對所能達(dá)到的線路長度的影響段并不顯著。


　�。�3）剪切效應(yīng)造成的非線性


　　由于DMT線路碼容易造成較大的PAR（峰值信號和平均信號幅度之比），因而當(dāng)信號幅度超過放大器的線性范圍時，信號的峰值部分出現(xiàn)“削頂”現(xiàn)象，造成非線性失真。所以必須具有好的削減PAR的算法。


　�。�4）先進(jìn)的電源管理和保持在線連接的能力


　　針對電源管理，許多UAWG的成員公司已提出了各種節(jié)能的解決方案。采取的措施主要有：降低線路驅(qū)動放大器的工作電壓和消除空耗狀態(tài)、降低PAR、設(shè)計效率高的算法來降低DSP的運(yùn)算次數(shù)、降低或消除不工作子信道的功率、采用先進(jìn)的比特速率管理方式。


　　（5）局端G.992.2 Modem的布置密度


　　為了降低成本，在局端必須將G.992.2 Modem的布置密度盡可能增大，從而節(jié)省空間和空調(diào)器等資源。布置密度的大小取決于Modem的功耗，因而必須使Modem的功耗盡可能小。


　�。�6）與標(biāo)準(zhǔn)ADSL互通


　　一些UAWG的成員公司建議使用戶端的G.992.2 Modem與局端的標(biāo)準(zhǔn)ADSL可以正常通信，從而降低運(yùn)營成本。為達(dá)到此目的，除了上面提到的與標(biāo)準(zhǔn)ADSL保持各方面的兼容以外，G.992.2 Modem的訓(xùn)練序列、發(fā)送功率電平、RS編碼的校驗(yàn)字節(jié)等方面都要在ADSL標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)自身的特點(diǎn)做相應(yīng)的改動。


　�。�7）無縫升級到標(biāo)準(zhǔn)ADSL


　　G.992.2 Modem是速率介于話帶Modem與標(biāo)準(zhǔn)ADSL之間的產(chǎn)品，是簡化的ADSL，是ADSL的低級形式。一旦用戶和電信運(yùn)營公司的條件成熟，當(dāng)用戶要求更高速率時，將面臨著升級的問題。為了保護(hù)以前的投資，就要求G.992.2 Modem有能力“無縫”升級，來適應(yīng)新的標(biāo)準(zhǔn)或升級到全速率標(biāo)準(zhǔn)ADSL。這一點(diǎn)要求G.992.2 Modem的DSP具有足夠的性能余量，以便將來能保留以前的硬件平臺，僅僅通過改動軟件來實(shí)現(xiàn)升級。


4 G．992.2 Modem的組網(wǎng)應(yīng)用


　　目前的ADSL接入網(wǎng)按照傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式可以分為基于分組的和基于ATM的接入網(wǎng)。如果是基于分組的方式，則接入節(jié)點(diǎn)連接IP路由器；如果是基于ATM的方式，則接入節(jié)點(diǎn)連接ATM主干網(wǎng)交換機(jī)，這種傳輸方式被稱為“ATM over ADSL”。在局端，接入節(jié)點(diǎn)又稱為DSLAM（DSL接入復(fù)用器，Digital Subscriber Line Access Multiplexer），是最為關(guān)鍵的設(shè)備，它在上行方向完成復(fù)用/集中的功能，將來自多個用戶的信號復(fù)用為一個更高速的數(shù)據(jù)流送到主干網(wǎng)；在下行方向完成解復(fù)用/尋路的功能，將由主干網(wǎng)來的高速數(shù)據(jù)流解復(fù)用，并送到正確的用戶端。


　　對于G.992.2 Modem來說，組建接入網(wǎng)的方式和標(biāo)準(zhǔn)ADSL類似。許多廠商的DSLAM都同時支持G.992.2 Modem和標(biāo)準(zhǔn)ADSL的接入。具體來說，G.992.2 Modem的接入方式可以有以下幾種：


　　*IP方式：不借助ATM，直接使用IP分組傳輸用戶數(shù)據(jù)；


　　*PPP over ATM方式：這是與目前PC撥號上網(wǎng)方式最為兼容的方法，是目前應(yīng)用最多的方式；


　　*Native ATM方式：應(yīng)用層與ATM適配層之間沒有其它協(xié)議，是最純粹的ATM接入方式；


　　*RFC 1483方式：將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀適配到ATM的AAL5 PDU（協(xié)議數(shù)據(jù)單元）中傳輸，因而它可以將目前的大量以太網(wǎng)與ATM主干網(wǎng)相連；


　　*RFC 1557方式：指經(jīng)典的“IP over ATM”，即將IP分組適配到ATM的AAL5 PDU中來實(shí)現(xiàn)IP分組在ATM主干網(wǎng)中的傳輸，不使用PPP協(xié)議。



摘自《電信科學(xué)》2002.7