寬帶接入技術(shù)及應(yīng)用3_qj

1、寬帶接入技術(shù)及應(yīng)用寬帶接入技術(shù)及應(yīng)用編著編著 ：郭世滿：郭世滿 馬蘊(yùn)穎馬蘊(yùn)穎 郭蘇寧郭蘇寧 北京郵電大學(xué)出版社北京郵電大學(xué)出版社 3.1 DSL的信息環(huán)境3.2 銅線接入信號處理技術(shù)3.3 高比特率數(shù)字用戶線接入技術(shù)3.4第二代高比特率數(shù)字用戶線第第3章章 銅線接入技術(shù)銅線接入技術(shù)3.5 不對稱數(shù)字用戶線接入技術(shù)3.6 G.Lite與DSLAM3.7 甚高速數(shù)字用戶線接入技術(shù)3.8 新一代XDSL的應(yīng)用第第3章章 銅線接入技術(shù)銅線接入技術(shù)3.1 DSL的信息環(huán)境的信息環(huán)境o 3.1.1銅線的傳輸損耗和容量銅線的傳輸損耗和容量o 與其他所有介質(zhì)一樣，信號在銅線上傳送時會隨銅線長度的增加而不斷衰減

2、，在一條長距離的環(huán)路上，總的衰減可達(dá)6070dB。信號衰減與距離和頻率的關(guān)系信號衰減與距離和頻率的關(guān)系雙絞線環(huán)路的信噪比與頻率關(guān)系的模擬結(jié)果雙絞線環(huán)路的信噪比與頻率關(guān)系的模擬結(jié)果芯徑為芯徑為0.4mm的雙絞線的白噪聲信道容量的雙絞線的白噪聲信道容量3.1.2 串?dāng)_和其他噪聲串?dāng)_和其他噪聲o 1.串?dāng)_串?dāng)_o 根據(jù)串?dāng)_的來源，可以將串?dāng)_分為近端串?dāng)_、遠(yuǎn)端串?dāng)_、自串?dāng)_和外串?dāng)_。NEXT和和FEXT示意圖示意圖疊加疊加NEXT后的系統(tǒng)容量后的系統(tǒng)容量疊加疊加FEXT后的系統(tǒng)容量后的系統(tǒng)容量2.脈沖噪聲o 短暫的電磁干擾對DSL系統(tǒng)產(chǎn)生脈沖式噪聲。脈沖噪聲的主要來源，包括空中閃電、家用電器的開關(guān)動作等等

3、。3.射頻干擾o 主要的噪聲源有調(diào)幅廣播和業(yè)務(wù)無線電。前者的頻率一般是固定的，干擾可預(yù)測，而后者則頻率和功率電平存在跳動難以預(yù)測。3.1.3 混合線圈與回波混合線圈與回波o 混合線圈實際上是一個電橋。如果該電橋達(dá)到平衡，只有極少量的發(fā)送信號能回到接受路徑中，為達(dá)到電橋平衡，關(guān)鍵性的因素是與用戶環(huán)路的阻抗匹配。3.2 銅線接入信號處理技術(shù)銅線接入信號處理技術(shù)o 近十年來，近十年來，xDSL技術(shù)因其以低成本實現(xiàn)用技術(shù)因其以低成本實現(xiàn)用戶線高速化而不斷受到重視，其中較為重戶線高速化而不斷受到重視，其中較為重要和使用的是要和使用的是HDSL、ADSL和和VDSL技術(shù)技術(shù)等。等。3.2.1 2B1Qo

4、脈沖振幅調(diào)制脈沖振幅調(diào)制即脈沖載波的幅度隨基帶信號變化的一種調(diào)制方式，簡單的說就是按一定的時間間隔對模擬信號進(jìn)行采樣，產(chǎn)生一個振幅等于采樣信號的脈沖。o 2B1Q碼屬于基帶傳輸?shù)?PAM，是一種無冗余度的四電平脈沖幅度調(diào)制碼。歸零碼和不歸零碼o NRZ定義定義不歸零碼：在二進(jìn)制編碼方案中，把1和0用相反的、交替的高低電壓表示，代碼之間不會返回到零電壓(基準(zhǔn))。也就是說在數(shù)據(jù)流中只有兩個值：高和低。o RZ定義定義歸零：一種二進(jìn)制碼流編碼方案，兩個數(shù)據(jù)位之間信號須回到零電壓。該信號有三種有效狀態(tài)：高電平、低電平和歸零。歸零碼和不歸零碼、單極性碼和雙極性碼 o對于傳輸數(shù)字信號來說，最常用的方法是用

5、不同的電壓電平來表示兩個二進(jìn)制數(shù)字，即數(shù)字信號由矩形脈沖組成。 oa)單極性不歸零碼，無電壓表示0，恒定正電壓表示1，每個碼元時間的中間點是采樣時間，判決門限為半幅電平。 b)雙極性不歸零碼，1碼和0碼都有電流，1為正電流，0為負(fù)電流，正和負(fù)的幅度相等，判決門限為零電平。 c)單極性歸零碼，當(dāng)發(fā)1碼時，發(fā)出正電流，但持續(xù)時間短于一個碼元的時間寬度，即發(fā)出一個窄脈沖；當(dāng)發(fā)0碼時，仍然不發(fā)送電流。 d)雙極性歸零碼，其中1碼發(fā)正的窄脈沖，0碼發(fā)負(fù)的窄脈沖，兩個碼元的時間間隔可以大于每一個窄脈沖的寬度，取樣時間是對準(zhǔn)脈沖的中心。 o歸零碼和不歸零碼、單極性碼和雙極性碼的特點 o不歸零碼在傳輸中難以確

6、定一位的結(jié)束和另一位的開始，需要用某種方法使發(fā)送器和接收器之間進(jìn)行定時或同步；歸零碼的脈沖較窄，根據(jù)脈沖寬度與傳輸頻帶寬度成反比的關(guān)系，因而歸零碼在信道上占用的頻帶較寬。 單極性碼會積累直流分量，這樣就不能使變壓器在數(shù)據(jù)通信設(shè)備和所處環(huán)境之間提供良好絕緣的交流耦合，直流分量還會損壞連接點的表面電鍍層；雙極性碼的直流分量大大減少，這對數(shù)據(jù)傳輸是很有利的。3.2.2 QAM3.2.3 CAPo CAP調(diào)制碼調(diào)制碼是使用數(shù)字濾波器產(chǎn)生的，而不是調(diào)制載波。它與QAM有相同的頻譜特性和理論基礎(chǔ)，同相分兩和正交分量有8個幅值，每個碼元含4比特信號，與QAM有相同的星座映射。3.2.4 DMTo 一般銅線回

7、路的衰減特性隨其長度、線徑、一般銅線回路的衰減特性隨其長度、線徑、橋接等變化很大，銅線回路的通信容量也在橋接等變化很大，銅線回路的通信容量也在變化。變化。DTM是根據(jù)這些回路特性，利用數(shù)是根據(jù)這些回路特性，利用數(shù)字處理技術(shù)的自適應(yīng)算法來調(diào)整數(shù)字濾波器字處理技術(shù)的自適應(yīng)算法來調(diào)整數(shù)字濾波器的參數(shù)，使誤碼和串音等為最小，使任何子的參數(shù)，使誤碼和串音等為最小，使任何子回路的通信容量最大?；芈返耐ㄐ湃萘孔畲?。1.DMT信道分割原理信道分割原理o 把可用帶寬分成N個獨立的、等寬的子信道，根據(jù)信道的性能，即傳送數(shù)據(jù)的能力，把輸入數(shù)據(jù)自適應(yīng)的分配到每一個字信道上。2.DMT的調(diào)制系統(tǒng)框圖的調(diào)制系統(tǒng)框圖3.3

8、 高比特率數(shù)字用戶線接入技術(shù)高比特率數(shù)字用戶線接入技術(shù)o 高比特率數(shù)字用戶線是高比特率數(shù)字用戶線是ISDN編碼技術(shù)研究編碼技術(shù)研究的產(chǎn)物。的產(chǎn)物。3.3.1 HDSL系統(tǒng)的基本組成系統(tǒng)的基本組成o HDSL技術(shù)是一種基于現(xiàn)有銅線技術(shù)，它采技術(shù)是一種基于現(xiàn)有銅線技術(shù)，它采用了先進(jìn)的數(shù)字信號自適應(yīng)均衡技術(shù)和回波用了先進(jìn)的數(shù)字信號自適應(yīng)均衡技術(shù)和回波抵消技術(shù)。抵消技術(shù)。3.3.2 HDSL楨結(jié)構(gòu)楨結(jié)構(gòu)o HDSL既適應(yīng)既適應(yīng)T1，又適應(yīng)，又適應(yīng)E1，這是因為，這是因為T1和和 E1使用同樣的使用同樣的HDSL楨結(jié)構(gòu)。楨結(jié)構(gòu)。楨結(jié)構(gòu)楨結(jié)構(gòu)3.3.3 HDSL關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)1. 線路編碼線路編碼l 線

9、路碼主要有線路碼主要有2B1Q和和CAP兩種。兩種。2. 性能損傷性能損傷3. 傳輸標(biāo)準(zhǔn)傳輸標(biāo)準(zhǔn)3.4 HDSL2接入技術(shù)接入技術(shù)o HDSL2代表代表“第二代高比特數(shù)字用戶線第二代高比特數(shù)字用戶線”技術(shù)，規(guī)范的產(chǎn)品在技術(shù)，規(guī)范的產(chǎn)品在1998年生產(chǎn)。本質(zhì)是年生產(chǎn)。本質(zhì)是在一對線上傳送在一對線上傳送T1和和E1速率信號。速率信號。3.4.1 HDSL2的設(shè)計目標(biāo)的設(shè)計目標(biāo)1. 一對線上實現(xiàn)兩線對一對線上實現(xiàn)兩線對HDSL的傳輸速率。的傳輸速率。2. 獲得與兩線對獲得與兩線對HDSL相等的傳輸距離。相等的傳輸距離。3. 對環(huán)路損壞的容忍能力不能低于對環(huán)路損壞的容忍能力不能低于HDSL.4. 對現(xiàn)

10、有業(yè)務(wù)造成的損害不能超過兩線對對現(xiàn)有業(yè)務(wù)造成的損害不能超過兩線對HDSL5. 能夠在實際環(huán)路上可靠地運(yùn)行能夠在實際環(huán)路上可靠地運(yùn)行6. 價格要比傳統(tǒng)的價格要比傳統(tǒng)的HDSL低。低。3.4.2 HDSL2的線路編碼的線路編碼o 關(guān)于關(guān)于HDSL2的爭論都集中于的爭論都集中于HDSL2線路線路碼的選擇上。碼的選擇上。3.4.3 HDSL2中的中的FDM和回波抵消和回波抵消3.5 ADSL接入技術(shù)接入技術(shù)o 不對稱數(shù)字用戶線是一種利用現(xiàn)有的傳統(tǒng)不對稱數(shù)字用戶線是一種利用現(xiàn)有的傳統(tǒng)電話線路高速傳輸數(shù)字信息的技術(shù)。電話線路高速傳輸數(shù)字信息的技術(shù)。o 與傳統(tǒng)傳輸技術(shù)相比，與傳統(tǒng)傳輸技術(shù)相比，ADSL是一種

11、寬帶是一種寬帶調(diào)制解調(diào)技術(shù)器技術(shù)。調(diào)制解調(diào)技術(shù)器技術(shù)。ADSL的技術(shù)特點的技術(shù)特點o ADSL系統(tǒng)的主要特點是“不對稱”。這正好與接入網(wǎng)中圖像業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的固有不對稱性相適應(yīng)。ADSL的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)傳輸帶寬傳輸帶寬o ADSL基本上是運(yùn)用頻分復(fù)用或是回波抵消技術(shù)，將ADSL信號分割為多重信道。簡單的說，一條ADSL線路可以分割為多條邏輯信道。ADSL的技術(shù)基礎(chǔ)的技術(shù)基礎(chǔ) ADSL的重要特征的重要特征o 首先是規(guī)定要支持模擬話音服務(wù)。o 其次是考慮ADSL所能提供的服務(wù)種類。o 最后是ADSL在客戶端的實現(xiàn)可以采用多種形式。 影響影響ADSL性能的因素性能的因素1. 衰損:尤其是高頻2.

12、 反射干擾：橋接抽頭3. 串音干擾：近端串音、遠(yuǎn)端串音、高頻干擾4. 噪聲干擾：突發(fā)電磁波耦合 ADSL的調(diào)制技術(shù)的調(diào)制技術(shù)o ADSL調(diào)制調(diào)解器利用數(shù)字信號處理技術(shù)將大量的數(shù)據(jù)壓縮到雙絞銅質(zhì)電話線上，再運(yùn)用轉(zhuǎn)換器、分頻器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器等組件來進(jìn)行處理。ADSL采用的調(diào)制技術(shù)o 加/解擾o FEC編碼o 交織o 整形o 補(bǔ)償 ADSL的傳輸方式的傳輸方式o ADSL也是一個按楨傳輸方式，與其它楨不同的是，ADSL楨中的位流可以分割。 ADSL楨結(jié)構(gòu)楨結(jié)構(gòu)ADSL超楨和楨結(jié)構(gòu)超楨和楨結(jié)構(gòu)ADSL數(shù)據(jù)楨結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)楨結(jié)構(gòu)ADSL的快速數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的快速數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)ADSL的快速數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的快速數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)快速字節(jié)結(jié)

13、構(gòu)快速字節(jié)結(jié)構(gòu)ADSL的交錯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的交錯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)ADSL四種不同傳輸模型四種不同傳輸模型3.6 G.Lite與與DSLAMo 3.6.1 G.Liteo 傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的ADSL技術(shù)和產(chǎn)品早在技術(shù)和產(chǎn)品早在20世紀(jì)世紀(jì)90年年代初就已經(jīng)出現(xiàn)，但高速代初就已經(jīng)出現(xiàn)，但高速ADSL技術(shù)的應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用比預(yù)計的要遲緩，其市場也一直很難形用比預(yù)計的要遲緩，其市場也一直很難形成規(guī)模。成規(guī)模。ADSL.Lite的基本網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)數(shù)字用戶環(huán)路接入復(fù)用器數(shù)字用戶環(huán)路接入復(fù)用器ADSL.Lite系統(tǒng)參考模型系統(tǒng)參考模型 技術(shù)特點技術(shù)特點1. 通用的、唯一的標(biāo)準(zhǔn)2. 簡單的即插即用3. 性能：25倍

14、4. 始終接通5. 價格低缺點o 速度低3.6.2 DSLAM o DSLAM是出于效率原因?qū)⒁唤M是出于效率原因?qū)⒁唤MATU-C與與多路復(fù)用功能結(jié)合構(gòu)成中心局的多路復(fù)用功能結(jié)合構(gòu)成中心局的DSL接入接入復(fù)用器，復(fù)用器，DSLAM連接著網(wǎng)絡(luò)的客戶端和網(wǎng)連接著網(wǎng)絡(luò)的客戶端和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商的網(wǎng)絡(luò)。絡(luò)服務(wù)提供商的網(wǎng)絡(luò)。DSLAM的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)DSLAM觀點的觀點的DSL網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)服務(wù)用戶網(wǎng)絡(luò)接入提供商網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商DSLAM隸屬于隸屬于ISP3.6.3 Video overADSL解決方案解決方案o ADSL已成為寬帶接入網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，在寬帶業(yè)務(wù)中，視頻業(yè)務(wù)是其中一項倍受矚目的應(yīng)用，

15、 Video overADSL是ADSL應(yīng)用中重要的增值業(yè)務(wù)點，具有很強(qiáng)的市場前景。DSLAM設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)CPE: User End EquipmentVideo overADSL解決方案解決方案1. 多播信令功能:接入，而非路由2. 多播復(fù)制功能3. Video overADSL的QoS保證：diffserv分區(qū)服務(wù)4. Video overADSL的寬帶控制3.6.4 ADSL DSLAM技術(shù)的發(fā)展趨勢技術(shù)的發(fā)展趨勢o 第一代：純ATM結(jié)構(gòu)：622M接口，GB級交換能力，寬帶遠(yuǎn)程接入器o 第二代：ATM內(nèi)核IP上行o 第三代：IP內(nèi)核IP上行3.7 甚高速數(shù)字用戶線技術(shù)接入

16、甚高速數(shù)字用戶線技術(shù)接入o 本節(jié)將介紹本節(jié)將介紹VDSL的基本構(gòu)成，相關(guān)技術(shù)以的基本構(gòu)成，相關(guān)技術(shù)以及存在問題，最后介紹了及存在問題，最后介紹了VDSL的應(yīng)用。的應(yīng)用。o 26M對稱，對稱，13M對稱，對稱，52M/6.4M非對非對稱稱3.7.1 VDSL系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)構(gòu)成3.7.2 VDSL的相關(guān)技術(shù)的相關(guān)技術(shù)o VDSL標(biāo)準(zhǔn)中以銅線/光纖為線路方式定義了5種主要的傳輸模式，這些模式中，大部分的結(jié)構(gòu)類似于ADSL。3.7.3 VDSL存在的問題存在的問題1. 不能確定VDSL能可靠地傳輸數(shù)據(jù)的最大距離2. 業(yè)務(wù)環(huán)境問題。上下層協(xié)議不完全獨立3. 用戶設(shè)備分配及電話網(wǎng)絡(luò)與用戶設(shè)備之間的接口。4.

17、 開銷也是一個不能忽略的因素。3.8 新一代新一代xDSL技術(shù)及應(yīng)用技術(shù)及應(yīng)用o ADSL、HDSL/SHDSL等基于銅線傳輸?shù)然阢~線傳輸?shù)牡膞DSL接入技術(shù)已經(jīng)使銅線成為寬帶用戶接入技術(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。主流技術(shù)，為廣大用戶所采用。3.8.1 ADSL2與與ADSL2o 下面介紹ADSL2和ADSL2+在技術(shù)方面的特性。+ADSL2的主要技術(shù)特性的主要技術(shù)特性1. 速率提高、覆蓋范圍擴(kuò)大2. 線路診斷技術(shù)：兩端診斷3. 增強(qiáng)的電源管理技術(shù)：節(jié)電、休眠4. 速率自適應(yīng)技術(shù)：SRA無縫速率自適應(yīng)5. 多線對捆綁技術(shù)6. 信道化技術(shù)7. 其他優(yōu)點1. ADSL2+除了具備ADSL2的技術(shù)特點外，還有一個重要的特點是擴(kuò)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。2. 可以有效的減少串話干擾。ADSL2+的技術(shù)特性的技術(shù)特性3.8.2 VDSL技術(shù)技術(shù)o VDSL技術(shù)特點：技術(shù)特點：1. 傳輸速率高2. 傳輸距離受限制3. 經(jīng)