第2章銅線接入技術(shù)

第2章銅線接入技術(shù)第一頁，共79頁。銅線接入概述2.1高比特率數(shù)字用戶線（HDSL）接入技術(shù)2.2不對(duì)稱數(shù)字用戶線（ADSL）接入技術(shù)2.3高速數(shù)字用戶線（VDSL）接入技術(shù)2.4第二頁，共79頁。2.1銅線接入概述

2.1.1DSL技術(shù)發(fā)展·

數(shù)字用戶線（DigitalSubscriberLine，DSL）技術(shù)是一種以銅制電話雙絞線為傳輸介質(zhì)的接入傳輸技術(shù)，可以允許話音信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)同時(shí)在一條電話線上傳輸。第三頁，共79頁。1．DSL技術(shù)特點(diǎn)·DSL技術(shù)利用已有的電話線提供寬帶接入業(yè)務(wù)，采用DSL技術(shù)可在開通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的同時(shí)不影響話音業(yè)務(wù)。第四頁，共79頁?！SL技術(shù)之所以能夠在原來只傳輸話音信號(hào)的雙絞線上同時(shí)傳送中高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信號(hào)，源于采用了專門的信號(hào)編碼和調(diào)制技術(shù)，使得話音信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)在雙絞線的有效傳輸頻帶范圍內(nèi)得到合理配置，最大限度地發(fā)揮了雙絞線的傳輸能力。第五頁，共79頁。2．DSL技術(shù)分類·DSL技術(shù)包括SDSL、HDSL、ADSL、VDSL等，統(tǒng)稱為xDSL。第六頁，共79頁?！?/p>

不同DSL技術(shù)之間的主要區(qū)別體現(xiàn)在兩個(gè)方面：①信號(hào)傳輸速率和傳輸距離；②上行速率和下行速率的對(duì)稱性。·

目前，主要應(yīng)用的DSL技術(shù)是ADSL和VDSL。第七頁，共79頁。第八頁，共79頁。2.1.2DSL關(guān)鍵技術(shù)·DSL技術(shù)采用了專門的信號(hào)編碼調(diào)制技術(shù)，使得在原來只傳送話音信號(hào)的雙絞線能夠承載高速數(shù)據(jù)信號(hào)。第九頁，共79頁。1.2B1Q編碼·2B1Q碼是無冗余度的四電平脈沖幅度調(diào)制碼，是幅度調(diào)制技術(shù)，屬于基帶型傳輸碼。第十頁，共79頁。第十一頁，共79頁?！?/p>

圖2-1所示為一個(gè)2B1Q編碼示例，其中用6個(gè)編碼符號(hào)傳送12比特（110110001101）數(shù)據(jù)，即每個(gè)符號(hào)傳送2比特。第十二頁，共79頁。第十三頁，共79頁?！?B1Q編碼的本質(zhì)就是四進(jìn)制（電平）編碼調(diào)制，能在相同時(shí)間內(nèi)傳送兩倍的數(shù)據(jù)?！?/p>

如果需要進(jìn)一步增加傳輸比特率，還可再增加每個(gè)符號(hào)傳送的比特?cái)?shù)，例如八進(jìn)制編碼、十六進(jìn)制編碼等。第十四頁，共79頁。2.CAP調(diào)制·

無載波幅度相位調(diào)制（CarrierlessAmplitudeModulation/PhaseModulation,CAP）碼是以QAM調(diào)制技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展而來的，可以說是QAM技術(shù)的一個(gè)變種。第十五頁，共79頁。3.DMT調(diào)制·DMT是將頻帶(0-1.104MHZ)劃分為最多256個(gè)由頻率指示的正交子信道（每個(gè)子信道占用4KHz帶寬）。

在每個(gè)離散的子載波中，根據(jù)各自信噪比的大小，實(shí)現(xiàn)16到256點(diǎn)的星座編碼，即每個(gè)子載波中的一個(gè)符號(hào)可以代表4～8個(gè)比特。第十六頁，共79頁。第十七頁，共79頁。輸入信號(hào)經(jīng)過比特分配和緩存，將輸入數(shù)據(jù)劃分為比特塊，經(jīng)TCM（網(wǎng)格編碼調(diào)制）編碼后，再進(jìn)行512點(diǎn)離散傅利葉反變換(IDFT)將信號(hào)變換到時(shí)域。這時(shí)比特塊將轉(zhuǎn)換成256個(gè)QAM子字符。

隨后對(duì)每個(gè)比特塊加上循環(huán)前綴（用于消除碼間干擾），經(jīng)數(shù)據(jù)模變換(D/A)和發(fā)送濾波器將信號(hào)送上信道。第十八頁，共79頁?！?/p>

在接收端則按相反的次序進(jìn)行接收解碼。所以，DMT調(diào)制編碼技術(shù)提高了頻譜利用率，可以在有限的頻帶內(nèi)傳輸更高比特率的信號(hào)。第十九頁，共79頁。4.頻分復(fù)用和回波抵消混合技術(shù)·

采用頻分復(fù)用和回波抵消混合技術(shù)可實(shí)現(xiàn)DSL系統(tǒng)中的全雙工和非對(duì)稱通信。·

頻分復(fù)用是將整個(gè)信道從頻域上劃分為獨(dú)立的2個(gè)或多個(gè)頻帶，分別用于上行和下行傳輸，彼此之間不會(huì)產(chǎn)生干擾。第二十頁，共79頁。·

回波抵消技術(shù)用于上、下行傳輸頻段相同的通信系統(tǒng)，可將本地發(fā)送信號(hào)在本地接收端的泄露衰減到很小。第二十一頁，共79頁。5.信號(hào)分離器技術(shù)·

在同時(shí)傳送話音和數(shù)據(jù)信號(hào)的DSL技術(shù)中，需要以專門的方式對(duì)話音信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行分離，這就是信號(hào)分離器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)分離的裝置成為分離器（splitter）。第二十二頁，共79頁。2.2高比特率數(shù)字用戶線（HDSL）接入技術(shù)第二十三頁，共79頁。

2.2.1HDSL基本概念·

高比特率數(shù)字用戶線（High-bit-rateDigitalSubscriberLine，HDSL）采用數(shù)字信號(hào)自適應(yīng)均衡技術(shù)和回波抵消技術(shù)，用以消除傳輸線路中近端串音、脈沖噪聲和波形噪聲、以及因線路阻抗不匹配而產(chǎn)生的回波對(duì)信號(hào)的干擾。第二十四頁，共79頁?！?/p>

從而能夠在現(xiàn)有的普通電話雙絞銅線（兩對(duì)或三對(duì)）上提供PDH一次群速率（T1或E1）的全雙工數(shù)字連接，無中繼傳輸距離可達(dá)3～5km。第二十五頁，共79頁?！DSL系統(tǒng)的傳輸標(biāo)準(zhǔn)主要有美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)（AmericanNationalStandardInstitute，ANSI）制定的標(biāo)準(zhǔn)、歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)（ETSI）制定的標(biāo)準(zhǔn)和中國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。第二十六頁，共79頁。·HDSL的中國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)：1）YDN056-1997，《接入網(wǎng)技術(shù)要求-高比特率數(shù)字用戶線(HDSL)(暫行規(guī)定)》，1997年10月發(fā)布。2）YDN059-1997，《高比特率數(shù)字用戶線(HDSL)設(shè)備測(cè)試方法(暫行規(guī)定)》，1997年10月。第二十七頁，共79頁。2.2.2HDSL系統(tǒng)構(gòu)成

1．HDSL系統(tǒng)·

HDSL系統(tǒng)由HDSL收發(fā)信機(jī)和二對(duì)/三對(duì)雙絞線構(gòu)成，如圖2-5所示。第二十八頁，共79頁。第二十九頁，共79頁。·HDSL系統(tǒng)參考配置如圖2-6所示。第三十頁，共79頁?！?/p>

在發(fā)送端，來自用戶端的信息，首先進(jìn)入應(yīng)用接口，應(yīng)用接口將數(shù)據(jù)流集成在應(yīng)用幀結(jié)構(gòu)（G.704，32時(shí)隙幀結(jié)構(gòu)）中；該幀進(jìn)入映射功能塊，映射功能塊將具有應(yīng)用幀結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流插入144字節(jié)的HDSL幀結(jié)構(gòu)中，發(fā)送端的核心幀再傳送至公用電路；在公用電路，加上定位、維護(hù)和開銷比特，以便在HDSL幀中透明地傳送核心幀。第三十一頁，共79頁。·

最后由HDSL收發(fā)器發(fā)送到傳輸線路上。第三十二頁，共79頁。第三十三頁，共79頁。2.HDSL收發(fā)信機(jī)及工作原理第三十四頁，共79頁。2.2.3HDSL幀結(jié)構(gòu)·HDSL信號(hào)傳輸包括HDSL幀結(jié)構(gòu)和空閑比特碼組。·

HDSL的數(shù)據(jù)幀有三種：應(yīng)用幀、核心幀和HDSL幀。第三十五頁，共79頁?！?/p>

應(yīng)用幀是根據(jù)用戶應(yīng)用而決定的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)；核心幀是HDSL內(nèi)部的數(shù)據(jù)幀，是將不同應(yīng)用幀數(shù)據(jù)映射為統(tǒng)一的144字節(jié)的凈荷；HDSL可以由此統(tǒng)一處理不同應(yīng)用的數(shù)據(jù)，HDSL幀是對(duì)應(yīng)每個(gè)HDSL收發(fā)器的數(shù)據(jù)幀。第三十六頁，共79頁。·

包括核心幀和定位比特、維護(hù)比特和開銷比特等。第三十七頁，共79頁?！?/p>

在HDSL傳輸過程中，2Mbit/s的比特流被分解在兩對(duì)（或三對(duì)）雙絞線上傳輸，發(fā)送端將分解的信號(hào)映射入HDSL幀，接收端再把這些分解的HDSL幀重新組合成原始信號(hào)。第三十八頁，共79頁。第三十九頁，共79頁。3.HDSL幀速率（P17）第四十頁，共79頁。2.2.4HDSL2技術(shù)第四十一頁，共79頁。2.3不對(duì)稱數(shù)字用戶線（ADSL）

接入技術(shù)

2.3.1ADSL定義與特點(diǎn)·

不對(duì)稱數(shù)字用戶線（AsymmetricDigitalSubscriberLine，ADSL）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)，以上、下行的傳輸速率不相等的DSL技術(shù)而得名。第四十二頁，共79頁?！?/p>

ADSL下行傳輸速率接近8Mbps，上行傳輸速率接近640kbps，并且在同一對(duì)雙絞線上可以同時(shí)傳輸傳統(tǒng)的模擬話音信號(hào)。第四十三頁，共79頁?！DSL主要技術(shù)特點(diǎn)：

（1）充分利用現(xiàn)有銅線網(wǎng)絡(luò)及帶寬，只要在用戶線路兩端加裝ADSL設(shè)備即可，方便、靈活，時(shí)間短，系統(tǒng)投資?。唬?）同時(shí)提供普通電話業(yè)務(wù)、數(shù)字通路（個(gè)人計(jì)算機(jī)）、高速遠(yuǎn)程接收（電視和電話頻道）。第四十四頁，共79頁。

（3）使用高于3kHz的頻帶來傳輸數(shù)字信號(hào)；（4）使用高性能的離散多音頻DMT調(diào)制編碼技術(shù)（5）使用FDM頻分復(fù)用和回波抵消（EC）技術(shù)；（6）使用Splitter信號(hào)分離技術(shù)。第四十五頁，共79頁。2.3.2ADSL系統(tǒng)構(gòu)成·ADSL系統(tǒng)構(gòu)成如圖2-10所示，就用戶環(huán)路的雙絞線兩端，各加裝一臺(tái)ADSL局端設(shè)備和ADSL遠(yuǎn)端設(shè)備而構(gòu)成。第四十六頁，共79頁。第四十七頁，共79頁。ADSL收發(fā)信機(jī)第四十八頁，共79頁。

前向糾錯(cuò)碼（FEC）的碼字是具有一定糾錯(cuò)能力的碼型，它在接收端解碼后，不僅可以發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，而且能夠判斷錯(cuò)誤碼元所在的位置，并自動(dòng)糾錯(cuò)。

這種糾錯(cuò)碼信息不需要儲(chǔ)存，不需要反饋，實(shí)時(shí)性好。所以在單向傳輸系統(tǒng)都采用這種信道編碼方式。第四十九頁，共79頁。

向前糾錯(cuò)（FEC）是糾錯(cuò)碼的差錯(cuò)控制方式中的一種，這種還包括反饋重傳（ARQ）和混合糾錯(cuò)（HEC）。第五十頁，共79頁。·

ADSL接入網(wǎng)參考模型如圖2-12所示?！?/p>

其中ATU-C（ADSLTransceiverUnit-CentralOfficeside）和ATU-R（ADSLTransceiverUnit-Remoteside）分別是ADSL局端和用戶端的收發(fā)設(shè)備。第五十一頁，共79頁。第五十二頁，共79頁?！?/p>

在局端，ADSL收發(fā)器通過V接口與ATM寬帶網(wǎng)絡(luò)或高速以太網(wǎng)連接，接入數(shù)字骨干網(wǎng)絡(luò)；

在用戶端，ADSL收發(fā)器通過T接口和用戶家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)連接（一般使用以太網(wǎng)接口），然后連接用戶的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如電腦、機(jī)頂盒等。第五十三頁，共79頁。1、信號(hào)發(fā)送流程（局端）

（1）數(shù)據(jù)接入和分配·

不同的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流通過DSLAM饋送給ATU-C發(fā)送器，根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量的不同，這些數(shù)據(jù)被適當(dāng)分配在7個(gè)下行信道中；

（2）擾碼和前向糾錯(cuò)；（3）DMT調(diào)制。第五十四頁，共79頁。2、信號(hào)接收流程（用戶端）

（1）分離器分離ADSL信號(hào)和話音信號(hào)（2）帶通濾波、回波抵消、放大、自動(dòng)增益控制（3）DMT解調(diào)制第五十五頁，共79頁。（4）FEC解碼、解擾和CRC校驗(yàn)·

在ATU－R中，有7個(gè)接收信道，其中4個(gè)單工接收信道，3個(gè)雙工信道；在ATU－C中，有7個(gè)發(fā)送信道，其中有3個(gè)雙工信道，4個(gè)單工發(fā)送信道。第五十六頁，共79頁。

2.3.3ADSL幀結(jié)構(gòu)

·ADSL傳輸幀結(jié)構(gòu)分為復(fù)幀、數(shù)據(jù)幀和快速幀三類。第五十七頁，共79頁。1．ADSL復(fù)幀結(jié)構(gòu)

·

復(fù)幀是ADSL傳輸?shù)目傮w信號(hào)流結(jié)構(gòu)，其中包含了傳輸數(shù)據(jù)和傳輸開銷，其結(jié)構(gòu)如圖2-13所示。第五十八頁，共79頁。第五十九頁，共79頁。2.ADSL數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)·

數(shù)據(jù)幀是復(fù)幀中的基本結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)圖2-13所示復(fù)幀中的“幀1”~“幀67”，其結(jié)構(gòu)如圖2-14所示。第六十頁，共79頁。第六十一頁，共79頁?！DSL數(shù)據(jù)幀長度為246s，由兩部分所組成：一是流經(jīng)快速路徑的快速附加信息位（fastoverhead）及快速數(shù)據(jù)（fastdata）；二是流經(jīng)交錯(cuò)信道的交錯(cuò)附加信息位（interleavedoverhead）及交錯(cuò)數(shù)據(jù)（interleaveddata）。第六十二頁，共79頁。3.ADSL快速幀結(jié)構(gòu)·

快速幀用于承載ADSL傳輸數(shù)據(jù)，其結(jié)構(gòu)如圖2-15所示。第六十三頁，共79頁。第六十四頁，共79頁?！?/p>

快速數(shù)據(jù)幀中包括了若干個(gè)附加信息字節(jié)，下行方向?yàn)榭焖僮止?jié)（Fastbyte）、AEX字節(jié)和LEX字節(jié)，其中快速字節(jié)也是快速數(shù)據(jù)幀的幀頭。第六十五頁，共79頁。4.ADSL幀頭·

ADSL幀頭的功能：同步承載通道，配置AS和LS，對(duì)ADSL幀流進(jìn)行定位；遠(yuǎn)程控制和速率適配、循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）進(jìn)行檢錯(cuò)、前向糾錯(cuò)（FEC）、操作管理與維護(hù)（OperationAministrationandMaintenance，OAM）。第六十六頁，共79頁。2.3.4ADSL應(yīng)用

·ADSL典型接入應(yīng)用如圖2-16所示，圖中顯示了個(gè)人用戶和單位用戶通過ADSL接入的方式。第六十七頁，共79頁。第六十八頁，共79頁?！DSL個(gè)人用戶接入方式中，只要電話線路通過線路測(cè)試，在用戶端只需增加一個(gè)ADSLModem，再經(jīng)局端網(wǎng)管進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)設(shè)置，即可實(shí)現(xiàn)寬帶接入。第六十九頁，共79頁。2.4 高速數(shù)字用戶線（VDSL）接入技術(shù)

2.4.1VDSL系統(tǒng)構(gòu)成

1．VDSL系統(tǒng)構(gòu)成·VDSL的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-17所示。第七十頁，共79頁。第七