接入网―铜线接入技术

我们平时所说的宽带，一般是针对广域网而言，宽带网络可分为宽带骨干网和接入网两部分，早期的宽带骨干网的数据率在2M以上，接入网数据率在200Kbps以上，当前宽带骨干网的数据率在几百M-1G左右，接入网数据率在几十兆左右，将来的宽带骨干网的数据率在10G左右，接入网数据率在100Mbps左右。骨干网又称为核心网络，它由所有用户共享，负责传输骨干数据流。通常，骨干网是基于光纤的，能实现大地理区域的数据流传送。这些网络通常采用高速传输网络（如SONET/SDH）传输数据，高速包交换设备（如ATM和基于IP的交换）提供网络路由。宽带接入网提供通常说的最后一公里的连接--即用户和骨干网络之间的连接。随着各大电信运营商对网络基础设施的大规模投入，可以说网络的骨干已经为承载各种宽带业务作好了准备。按照所使用的传输媒体的不同，接入网可以分为如下两类：有线接入网和无线接入网。有线接入技术包括铜线接入、光纤接入和混合接入技术；无线接入技术包括固定接入和移动接入技术，例如微波、卫星单收站属于固定接入；手机、寻呼属于移动接入。铜线接入：在我们国家，电话已经非常普及，传统的电话用户铜线接入网构成了整个通信的重要部分，它分布面广，所占比重大，如何利用好这部分资源来开发新的宽带业务是接入网发展所面临的重要任务。针对目前的现状和国庆，铜线接入技术在我国是接入网当中应用最广的技术，它充分利用了原有的铜线（电话用户线）这资源，采用各种高速调制和编码技术，实现宽带接入。目前流行的铜线接入技术主要是XDSL技术。DSL是DigitalSubscriberLine的缩写，即所谓的数字用户环路，DSL技术是基于普通电话线的宽带接入技术，它在同一铜线上分别传送数据和语音信号，数据信号并不通过电话交换机设备，减轻了电话交换机的负载；并且不需要拨号，一直在线，属于专线上网方式，这意味着使用XDSL上网并不需要缴付另外的电话费。XDSL中的x代表了各种数字用户环路技术，包括HDSL、SDSL、ADSL、RADSL、VDSL等等。下面分别介绍这几种DSL技术。1、HDSL（高速率数字用户线）HDSL技术是一种对称的DSL技术，即上下行速率一样。HDSL利用现有电话用户线的两对来提供全双工的1.544Mbps(T1)或2.048Mbps(E1)信号传输。传输距离可达3～5公里。HDSL/SDSL的优点是双向对称，速率比较高，充分利用现有电缆实现扩容。其缺点是需要两对线缆，住宅用户难以使用，另外目前还不能传输2048Kbps以上的信息，传输距离限于6～10公里以内，费用也比较高。HDSL主要用在企事业单位，包括：会议电视线路、LAN互联、PBX程控交换机互联等，也可以解决少量用户传输384Kbps和2048Kbps宽带信号的要求。2、SDSL（单线数字用户环路）目前还有一种在一对双绞线上传送T1/E1信号的HDSL产品，常常称为单线数字用户环路SDSL。3、ADSL（不对称数字用户线）ADSL是一种非对称的宽带接入方式，即用户线的上行速率和下行速率不同。大家知道，互联网用户使用互联网时用到最多的是多媒体业务，如视频点播（VOD）、多媒体信息检索和其他交互式业务，上行速率要求较低，下行速率要求则比较高。为此开发了ADSL解决这个问题。ADSL被欧美等发达国家誉为现代信息高速公路上的快车，是继HDSL之后进一步扩大双绞铜线传输能力的新技术。ADSL不仅继承了HDSL技术成果，而且在信号调制与编码、相位均衡以及回波抵消等方面采用了更加先进的技术，性能更佳。ADSL典型的上行速率为16-640kbps，下行速率为1.544-8.192Mbps，传输距离为3-6km。ADSL的优点是能够充分利用现有铜线资源、能够与普通电话业务共享铜线，系统投资少；缺点是有选线率问题、带宽速率低。由于ADSL的特点，ADSL主要用于Internet接入，居家购物，远程医疗等。4、RADSL（速率自适应非对称数字用户环路）RADSL是自适应速率的ADSL技术，可以根据双绞线质量和传输距离动态地提交640Kbps～22Mbps的下行速率，以及从272Kbps到1.088Mbps的上行速率。5、VDSL（甚高速数字用户环路）VDSL（甚高速数字用户环路）技术是鉴于现有ADSL技术在提供图像业务方面的带宽十分有限以及经济上成本偏高的弱点而开发的。VDSL是XDSL技术中最快的一种。在一对铜质双绞电话线上，下行速率为13Mbps～52Mbps，上行速率为1.5Mbps～2.3Mbps。但VDSL的传输距离较短，一般只在几百米以内。由于国内的一般小区在1km以内，因此，如果使用VDSL技术，普通居民小区能够在一二个中心点内集中管理所有的接入设备，对网络管理、设备维护有重要的意义。另外，由于VDSL覆盖的范围比较广，能够覆盖足够的初始用户，初始投资少，也便于设备集中管理，也便于系统扩展。因此，使用VDSL技术的解决方案是适合中国实际情况的宽带接入解决方案。=====================================================铜线接入技术最普遍应用于目前的固定电话网，通过传统的程控交换机解决了电话用户的接入问题。随着技术的发展，出现了很多接入技术，如LAN、HFC、无线接入、光纤接入等。这些接入技术的涌现为用户提供了丰富的接入种类，弥补了铜线接入的不足，但仍然无法替代传统的铜线接入，铜线接入依然要在很长的一段时间内做为主要的接入手段。同时，铜线接入技术也在不断进步。随着xDSL技术的问世，铜线已经从只能传输话音信和56Kbps的低速数据接入，发展到可以传输高达55Mbit/s的数据信号。ADSL、HDSL/SHDSL、VDSL等基于铜线传输的xDSL接入技术使得铜线成为宽带用户接入的一个重要的手段，并成为宽带接入的主流技术，为广大用户所采用。1.高速数字用户环路(HDSL/SHDSL)技术HDSL是一种对称的数字用户线，上下行通道通过传统的铜线可以实现2Mbit/s的数字信号传输。使用1或2对双绞线，在国内普遍应用的0.4mm线径上传送距离可达3～5Km。HDSL的传输距离会受到线路环阻、线路质量和环境干扰的限制。这些都是由HDSL传输系统的不同的编码方法决定的。HDSL系统线路编码方法有多种，如2B1Q、2B2T、4B3T、QAM和CAPD等，目前常用的有两种，即2B1Q编码和CAP编码。两者都符合欧洲电信标准协会(ETST)的ETR152建议(即E1HDSL的技术规范)。目前市场上的主流产品应用以2B1Q为主，主要设备供应商如Alcatel、百令达、RAD、台联都选用了2B1Q作为编码方式。SHDSL由于采用了TC-PAM的编码方式，传输距离比HDSL产品要提高10%左右。可以采用1对或2对双绞线传输，有很强的频谱兼容性和抗干扰性能，并具有速率自适应等传输特性。目前主要的设备厂家的HDSL设备和SHDSL设备都可以实现1对线或2对线应用，2对线应用相比1对线应用可以提供更远的传输距离和更稳定的信号质量。HDSL/SHDSL满足了运营商和高端企业用户的对称性业务需求，适合于电信运营商和企业宽带接入。从业务应用的角度来看，由于HDSL/SHDSL的对称速率传输的特性，其更适合企业PBX的接入、专线、视频会议、移动基站的互连。2.非对称数字用户环路(ADSL)技术ADSL目前已经为电信运营商所采用，成为宽带用户接入的主流技术。由于其上下行速率是非对称的，即提供用户较高的下行速率，较低的上行速率，因此非常适合用做家庭和个人用户的互联网接入。这种宽带接入技术与LAN接入方式相比，由于充分利用了现有的铜线资源，运营商不需要进行线缆铺设而被广泛采用。在调制方式上采用了频分复用方式，在一对普通电话线上同时传送一路高速下行单向数据、一路双向较低速率的数据以及一路模拟电话信号，用户在使用互联网业务的同时不影响电话通话。3.超高速数字用户环路(VDSL)技术VDSL也是一种非对称的数字用户环路，能够实现更高速率的接入。下行速率可达55.2Mbit/s，但传输距离较短，一般为0.3～1.5km。由于VDSL的传输距离比较短，因此特别适合于光纤接入网中与用户相连接的最后一公里，并且要求光网络单元(ONU)尽量与用户接近，其系统配置图与ADSL类似，存在于用户与本地ONU之间。VDSL可同时传送多种宽带业务，如高清晰度电视(HDTV)、清晰度图像通信以及可视化计算等，其国际标准还正在制定。4.其他xDSL技术4.1HDSL2HDSL2是ANSI发布的一项DSL标准，属于第一代标准化的业务，类似于HDSL，但解决了HDSL的问题。为了增加传输距离并允许话音传输，HDSL2可使用CAP编码方式。它采用OPTIS调制技术，线路码是PAM2B1Q，串话干扰性能低于5分贝，适宜在最坏的环境中使用。在美国，传统通信公司采用HDSL2解决高需求区铜线缺乏的问题，而新通信公司对HDSL2的兴趣在于它可以节省成本。另外，HDSL2可以与ITU-T发布的G.SHDSL标准兼容。HDSL2的缺点是，由于此标准是ANSI提出并正向全球推广，所以大多数电信服务商目前还不提供HDSL2服务，支持此标准的产品在中国市场比较少见。4.2MSDSLMSDSL源于SDSL(对称DSL)，使用一对线缆，以亚T1速度运行，为全双工对称技术。早期SDSL速度为768kbps，现在短距离可达2Mbps，长距离速度略低。多重速率的SDSL不同于HDSL(或HDSL2)，它可提供多种速率。MSDSL使用CAP编码，一般都有和数字PBX的接口。SDSL服务只能在低于T1的速度下工作。MSDSL与HDSL是否可以并存尚不明朗。4.3TDD-EDSL：我国在今年年初推出了一项新的DSL与Ethernet技术相结合的IT宽带接入网的技术，命名为：基于时分双工的以太数字用户线系统(TDD-EDSL):可变长度帧传送模式。TDD/EDSL是EthernetDigitalSubscriberLine(以太数字用户线)的缩写。它的特点就是在接入网范畴内实现了IP的直接传送。与传统DSL技术比较，它克服了DSL技术的许多局限，如对线路的挑选、串扰等，并且增大了传输距离(8Km以上)，提高了传输效率，可应用于数字化城市和数字化社区建设的设施，能够提供适合城市数字化、可持续发展的高性能的小区接入方式和终端解决方案。从接入市场的目前情况来看，是多种技术互相依存、互相补充，共存共生的关系。任何一种接入技术都无法完全替代其他接入技术，只能在资源最优配置的情况下做为一种最合适的选择而存在。如光纤接入充分利用了光纤资源，大容量、高密度传输，信号质量稳定，是在光纤可达的地区的首选，但又受到成本高、工期长和地理环境的制约；HFC利用了有线电视网络资源，但又面临网络改造和标准成熟度的限制;无线接入从3.5GHz、5.8GHz到LMDS近来在市场上有较大呼声，具有投资小、见效快，但又有信号质量难以保证、受气象条件影响较大等问题；LAN接入利用了流行的IP技术，在解决数据接入上有独到之处，但对话音的兼顾还做的不够，其发展也面临着投资较大的压力。而xDSL则依托于现有的电话网络，无须重新布线，只需在用户端和局端添加相应的设备即可运行。这种方式对个人用户和企业用户来说，无疑是一种最为经济可行、简单有效的接入手段。王崇民上海交通大学毕厚杰南京邮电学院罗东文广东省邮电管理局摘要本文回顾了高速铜线接入技术的发展历程，阐述了它的各种应用，并介绍了技术最新进展和动向。关键词接入网HDSLADSLVDSL1、前言随着技术的不断进步，在普通电话（双绞铜线）上传输越来越高速的数字信息成为现有电信接入网升级的一种重要手段。50年代，话带Modem的传输速率是600bit/s，60年代为2400bit/s，70年代为9600bit/s，自从80年代发明了TCM（网格编码调制）以来，话带Modem的传输速率获得大幅提高，经过了14.4kbit/s、19.2kbit/s、28.8kbit/s、33.6kbit/s