新一代xDSL技术及应用策略(上)

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1　前言
　　随着xDSL技术的问世，铜线从只能传输语音和56 kbit/s的低速数据接入，发展到已经可以传输高速数据信号了。ADSL、HDSL/SHDSL等基于铜线传输的xDSL接入技术已经使铜线成为宽带用户接入的一个重要手段，并成为宽带接入的主流技术，为广大用户所采用。根据DSL Forum的最新统计，截至到2004年3月31日，全球xDSL用户数已达到7 340万。
　　在xDSL技术体系中，目前在中国应用最为广泛的是基于电话双绞线的第一代ADSL技术。但是，随着运营商网络覆盖的逐步扩大以及用户业务量的逐渐增加，第一代ADSL技术逐渐暴露出一些难以克服的弱点，例如：较低的下行传输速率难以满足一些高速业务的开展，如流媒体业务；所支持的线路诊断能力较弱，随着用户的不断增多，在线路开通前如何快速确定线路质量成为运营商十分头疼的问题；难以解决设备的散热问题等。迫于业务发展的需要，为更好地迎合网络运营和信息消费的需求，ADSL2、ADSL2+、VDSL等技术应运而生，这里姑且称它们为新一代xDSL技术。
　　新一代xDSL技术的出现在很大程度上为DSL技术的发展提供了新的动力。后续内容将就这些技术特点及如何在运营商网络上部署应用进行介绍和讨论。
2　新一代xDSL技术
　　2.1　ADSL2与ADSL2+的技术特点
　　2002年7月，ITU-T公布了ADSL的两个新标准(G.992.3和G 992.4)，也就是所谓的ADSL2。到2003年3月，在第一代ADSL标准的基础上，ITU-T又制订了G 992.5，也就是ADSL2plus，又称ADSL2+。下面将详细介绍ADSL2和ADSL2+在技术方面的特性。
　　2.1.1 ADSL2的主要技术特性
　　(1)速率提高、覆盖范围扩大
　　ADSL2在速率和覆盖范围上比第一代ADSL有更优的性能。ADSL2下行最高速率达12 Mbit/s，上行最高速率达1 Mbit/s。ADSL2是通过减少帧的开销，提高初始化状态机的性能，采用了更有效的调制方式、更高的编码增益以及增强性的信号处理算法来实现的。
　　与第一代ADSL相比，在长距离电话线路上，ADSL2将在上行和下行线路上提供比第一代ADSL多50 kbit/s的速率增量。而在相同速率的条件下，ADSL2增加了传输距离约180 m，相当于增加了覆盖面积6%。
　　(2)线路诊断技术
　　对于ADSL业务，如何实现故障的快速定位是一个巨大的挑战。为解决这个问题，ADSL2+传送器增强了诊断工具，这些工具提供了安装阶段解决问题的手段、服务阶段的监听手段和工具的更新升级。
　　为了能够诊断和定位故障，ADSL2传送器在线路的两端提供了测量线路噪声、环路衰减和SNR(信噪比)的手段，这些测量手段可以通过一种特殊的诊断测试模块来完成数据的采集。这种测试在线路质量很差(甚至在ADSL无法完成连接)的情况下也能够完成。此外，ADSL2提供了实时的性能监测，能够检测线路两端质量和噪声状况的信息，运营商可以利用这些通过软件处理后的信息来诊断ADSL2连接的质量，预防进一步服务的失败，也可以用来确定是否可以提供给用户一个更高速率的服务。
　　(3)增强的电源管理技术
　　第一代ADSL传送器在没有数据传送时也处于全能量工作模式。如果ADSL Modem能工作于待机/睡眠状态，那么对于数百万台的Modem而言，就能节省很可观的电量。为了达到上述目的，ADSL2提出了两种电源管理模式----低能模式L2和低能模式L3，这样，在保持ADSL“一直在线”的同时，能减少设备总的能量消耗。
　　低能模式L2使得中心局调制解调器ATU-C端可以根据Internet上流过ADSL的流量来快速地进入和退出低能模式。当下载大量文件时，ADSL2工作于全能模式，以保证最快的下载速度；当数据流量下降时，ADSL2系统进入L2低能模式，此时数据传输速率大大降低，总的能量消耗就减少了。当系统处于L2模式时，如果用户开始增加数据流量，系统可以立即进入L0模式，以达到最大的下载速率。L2状态的进入和退出的完成，不影响服务，不会造成服务的中断，甚至一个比特的错误。
　　低能模式L3是一个休眠模式，当用户不在线及ADSL线路上没有流量时，进入此模式。当用户回到在线状态时，ADSL收发器大约需要3s的时间重新初始化，然后进入稳定的通信模式。通过这种方式，L3模式使收发两端的总功率得到节省。
　　总之，根据线路连接的实际数据流量，发送功率可在L0、L2、L3之间灵活切换，其切换时间可在3s之内完成，以保证业务不受影响。
　　(4)速率自适应技术
　　电话线之间串话会严重影响ADSL的数据速率，且串话电平的变化会导致ADSL掉线。AM无线电干扰、温度变化、潮湿等因素也会导致ADSL掉线。ADSL2通过采用SRA(Seamless Rate Adaptation)技术来解决这些问题，使ADSL2系统可以在工作时在没有任何服务中断和比特错误的情况下改变连接的速率。ADSL2通过检测信道条件的变化来改变连接的数据速率，以符合新的信道条件，改变对用户是透明的。
　　(5)多线对捆绑技术
　　运营商通常需要为不同的用户提供不同的服务等级。通过把多路电话线捆绑在一起，可以提高用户的接入速率。为了达到捆绑的目的，ADSL2支持ATM论坛的IMA标准，通过IMA、ADSL2芯片集可以把两根或更多的电话线捆绑到一条ADSL链路上，这样使线路的下行数据速率具有更大的灵活性。
　　(6)信道化技术
　　ADSL2可以将带宽划分到具有不同链路特性的信道中，从而为不同的应用提供服务。这一能力使它可以支持CVoDSL(Channelized Voice over DSL)，并可以在DSL链路内透明地传输TDM语音。CVoDSL技术为从DSL modem传输TDM到远端局域中心局保留了64 kbit/s的信道，局端接入设备通过PCM直接把语音64 kbit/s信号发送到电路交换网中。
　　(7)其它优点
　　改进的互操作性：简化了初始化的状态机，在连接不同芯片供应商提供的ADSL收发器时，可以互操作并且提高了性能。
　　快速启动：ADSL2提供了快速启动模式，初始化时间从ADSL的10 s减少到3 s。全数字化模式：ADSL2提供一个可选模式，它使得ADSL2能够利用语音频段进行数据传输，可以增加256 kbit/s的数据速率。
　　支持基于包的服务：ADSL2提供一个包传输模式的传输汇聚层，可以用来传输基于包的服务。
　　2.1.2　ADSL2+的技术特点
　　ADSL2+除了具备ADSL2的技术特点外，还有一个重要的特点是扩展了ADSL2的下行频段，从而提高了短距离内线路上的下行速率。ADSL2的两个标准中各指定了1.1 MHz和552 kHz下行频段，而ADSL2+指定了一个2.2 MHz的下行频段。这使得ADSL2+在短距离(1.5 km内)的下行速率有非常大的提高，可以达到20 Mbit/s以上。而ADSL2+的上行速率大约是l Mbit/s，这要取决于线路的状况。