第2讲 电话铜线接入技术22

1接入网电话铜线接入技术接入网技术2接入网电话铜线接入技术引言电话铜线的传输性能拨号接入技术xDSL的体系结构ADSL新一代的DSL3接入网1引言电话铜线接入网在全球，覆盖最广，向家庭、商业用户提供接入主要成分：双绞铜线，直达用户驻地架空、直埋、管道早期提供POTS业务（话音业务）现在可提供数据业务。4接入网2电话铜线的传输性能电话铜线上的技术演进表现在两个方面：频段的开发利用以及接入技术的演进最初只提供POTS业务，带宽0～4kHz话带Modem技术，在电话铜线上传输数据采用话带频段，速率从最初的300b/s到现在的56Kb/sISDN技术，采用时分复用实现数话同传2B+D信道将速率提高到144Kb/sxDSL技术工作频段大多在话带频带之外，可数话同传HDSL：1.544Mb/s、2.048Mb/sADSL：最大下行速率6Mb/sVDSL：下行速率提高到52Mb/s5接入网电话铜线的传输性能引起电话铜线传输损伤的因素传输损耗：与距离、线径、频率有关信号反射（混合线圈和回波）阻抗不匹配，引起信号反射回路中线径不同，拼接引起阻抗变化导致信号反射噪声白噪声：由线路中电子运动产生的固有噪声射频（RF）干扰:电话线充当天线，可能收到AM/FM信号脉冲干扰：瞬间突发干扰，如交换机的开关暂态、振铃等串扰：同一扎内或相邻扎线之间的干扰6接入网电话铜线的传输性能电话铜线上的传输有损伤传输速率随着距离的增加而减小随着信噪比的减小而减小电话铜线的传输带宽也远不止当初使用的0—4kHz在竞争压力下，采用更先进的技术，开发出了电话铜线的更高频段更先进、抗干扰性能更好的调制编码技术纠错技术DSP技术等目前，已达到几十兆Hz（理论值30MHz）频率越高，使用更难，要求技术更高，但相信还会发展7接入网3拨号接入技术话带Modem拨号接入ISDN拨号接入8接入网(1)话带Modem拨号接入PSTN：PublicSwitchedTelephoneNetworkAAA:Authentication、Authorization、AccountingPSTN拨号接入服务器InternetAAA服务器ModemModem代理RS232C接口E1中继线电话铜线运营商网络9接入网话带Modem拨号接入工作原理PC机装有TCP/IP和PPP协议，拨号接入服务器具有一定数量的IP地址（IP地址池)用户需事先从InternetServiceProvider处得到拨叫的特服号、登陆用户名和口令PC机通过拨号上网时，会动态得到一个IP地址，成为Internet上的一台主机PC机下网时，IP地址被释放，以备分配用户点击拨号连接身份认证认证通过给用户分配IP地址并记帐结束下网释放IP停记帐未通过用户上网10接入网话带Modem拨号接入特点Modem带宽为300～3400Hz范围最高下行速率56Kb/s上网时一直占用话路，一对双绞线上数话不能同传一种最简单、最便宜的接入方式广泛用于家庭用户、部分用于小型办公室局域网的Internet接入局限性长时间占用电话网资源，造成电话网的拥挤带宽太窄、速率太低，不能满足宽带业务的需求不能同时满足多种业务11接入网话带Modem拨号接入话带Modem主要功能：将数字信号调制成音频信号发送到电话用户线将从电话线上收到的模拟信号解调成数字信号技术发展最基本的调制方式是：ASK、FSK、PSK现代调制技术，大大提高Modem的数据速率QPSK、QAM、TCMITU制定了一系列的话带Modem标准（V系列）V.21、V.22……V.90、V.92速率从300b/s、600b/s……56kb/s12接入网(2)ISDN拨号接入ISDN：IntegratedServicesDigitalNetworkTE1：非ISDN终端TE2：ISDN终端TA：ISDN终端适配器NT：网络－用户接口设备信道：2B+D或30B+DB信道传输数字话音或数据，D信道传输信令InternetTAISDNTE1NTTE2信道拨号服务器13接入网ISDN拨号接入特点在模拟信道上采用数字传输技术一线多能（数话同传）高速接入（2个B信道可以捆绑使用，上网速率可达128Kbps）提供标准网络用户接口，支持多个设备接入1条具有2B+D的用户线可连接8台终端最多可有3台同时工作（D信道也可传输低速数据）可用于家庭用户拨号接入、商用专线接入除欧洲外，其它地区用户很少局限性速率仍不够高，不能满足宽带业务需求安装较Modem接入复杂14接入网3xDSL的体系结构概述不同DSL技术的差别xDSL的接入结构xDSL的转移模式15接入网(1)概述xDSL是一系列利用现有电话铜线进行数据传输的宽带接入技术xDSL工作频段大多高于话带采用先进的DSP技术和调制解调技术，实现电话铜线上的高速接入分类：速率对称型DSL技术HDSL、SDSL、IDSL速率非对称型DSL技术：ADSL、VDSL、VADSL、RADSL、CDSL16接入网不同DSL技术的差别主要表现在速率、传输距离、编码技术、上下行速率的对称性等方面HDSL：上下行速率对称、1.5/2Mb/s，2对线（HDSL2支持1对线），与话带重叠，不可与话音业务同时进行ADSL：不对称，上行640kb/s，下行最高6～8Mb/s。1对线，工作频带高于话带，可同时支持话音业务VDSL：不对称上行最高6.4Mb/s，下行最高52Mb/s；对称上下行最高26Mb/s。1对线，工作频带高于话带，可同时支持话音业务17接入网(2)xDSL的接入结构PSTNDataNetwork电话铜线xTU-R远端设备分离器xTU-C局端设备分离器可数话同传的xDSL结构图DataNetwork电话铜线xTU-R远端设备不可数话同传的xDSL结构图xTU-C局端设备xTU-R：DSL远端传输单元，xTU-C：DSL局端传输单元具体的DSL接入结构有差别18接入网xDSL的转移模式转移模式是指用户端到局端之间在DSL链路上承载并转移的数据单元格式。三种转移模式：STM：同步转移模式在DSL链路上承载并转移STM帧（固定速率的流式业务）固定分配带宽，用户专用，资源浪费ATM：异步转移模式在DSL链路上承载并转移ATM信元曾经的主要模式PTM：分组转移模式在DSL链路上承载并转移可变长度的分组一种最新的模式，顺应IP技术潮流，最具发展潜力DataNetworkADSLLinkATU-RSTM/ATM/PTMoverADSL示例ATU-CSTM/ATM/PTM模式19接入网4ADSL技术标准与发展基本特征接入结构技术要点ADSL.Lite应用20接入网ADSL技术标准与发展ADSL的概念于1989年提出，1998年开始广泛用于互联网接入ITU-T技术标准：第一代ADSL技术G.992.1-1999，也称G.dmt规范，定义ADSL收发器G.992.2-1999，也称G.lite规范，定义无分离器ADSL收发器第二代ADSL技术G.992.3-2002，也称ADSL2，定义了ADSL2收发器G.992.4-2002，定义了无分离器的ADSL2收发器G.992.5-2003，也称ADSL2+，定义了增强功能的ADSL2收发器21接入网ADSL基本特征在现有的电话铜线上提供高速数字业务，不干扰POTS业务ADSL只使用PSTN的用户接入段，不进入程控交换机，直接进入数据网，ADSL业务不交电话费与POTS业务共享同一电话线，采用FDM实现数话同传传输速率：最高上行640Kb/s，最高下行：8Mb/s传输距离：3～5km业务类型：语音、数据、图象上下行速率不对称，特别适合Internet的接入22接入网ADSL接入结构ADSLAM：ADSLAccessMultiplexing，ADSL接入复用器ATU-C：ADSLTransmissionUnit-COside，ADSL局端传输单元ATU-R：ADSLTransmissionUnit-Remoteside，ADSL远端传输单元DataNetworkADSLModem分离器分离器机架局端接入设备PSTN用户端接入设备用户线ATU-CATU-RADSLAMATU-C23接入网ADSL接入结构说明用户端接入设备ADSLModem对数据信号进行调制/解调，实现ADSL数据的正确收发分离器由低通滤波器和高通滤波器组成实现POTS与ADSL业务的分路局端接入设备分离器机架：由多个分离器构成将分离后的话音接入程控交换机将分离的数据接入数据交换机（ATM或Ethernet交换机）ADSLAM：ADSL接入复用器实现各路ADSL数据的复用和解复用有些DSLAM具有局部管理和网关的功能24接入网ADSL技术要点频谱划分承载信道调制技术初始化过程帧格式25接入网ADSL的频谱划分0～4kHz，POTS业务25.875～138KHz，可双向配置，主要用于ADSL上行数据传输140～1104KHz，用于ADSL下行数据传输频率（KHz）功率谱4251381401104下行上行POTS026接入网ADSL的承载信道ADSL的数据通道分：双向低速信道和下行高速信道双向低速信道分LS0、LS1、LS2三个子通道可作为独立的单向信道配置，一般用作上行传输下行高速信道分AS0~AS3四个子通道子通道分：快速通道前向纠错，无交织，适于传输时延敏感型业务交织通道前向纠错＋交织，传输可靠性高，适于差错敏感型业务27接入网ADSL的调制技术ADSL通常采用三种基本的调制技术：QAM：QuadratureAmplitudeModulation，正交幅度调制DMT：Discretemulti-Tone，离散多音CAP：CarrierlessAmplitude-PhaseModulation，无载波幅相调制ITU-TG.992.1（即ITU-TG.DMT）采用DMT调制技术28接入网DMT调制技术DMT基本思想：是一种最简单的多载波调制技术将信道分成若干个互不重叠的子信道（离散）每个子信道分别单独进行调制根据S/N自适应分配子信道承载的比特率每个子信道受损的情况可能不同受损大的子信道分配较少的比特（甚至放弃）ADSL中的DMT：将0－1.104MHz的频带分成256个子信道，每子信道带宽4.3kHz每个子信道单独进行QAM调制根据子信道受损情况采用不同的QAM技术降低调制速率以提高抗干扰能力，特别适合抵抗RFI29接入网DMT调制技术DMT如何为各子信道动态分配比特率？发送测试信号（训练序列）接收端进行频谱估计，根据算法计算出各个子信道的信噪比确定各子信道的比特分配如果某个子信道质量太差，可以放弃使用此子信道DMT的特点可根据信道质量自适应调整比特可以避开强干扰的子信道，提高ADSL的抗干扰能力当然，DMT在避开干扰的同时，也牺牲了有效带宽，不过就可靠性而言，是值得的30接入网DMT调制技术f初始子信道比特划分bit/Hz考虑信道衰减的子信道比特划分频率crosstalk噪声状况RFI频率噪声幅度考虑信道噪声的子信道比特划分bit/Hz频率RFI下，放弃使用的子信道信道衰减特性频率信号幅度bit/Hz31接入网ADSL.Lite标准ADSL需要在用户端安装无源分离器增大了安装工作量、成本、时间轻型ADSL：ADSL-liteG.992.2-1999，G.lite特点：无需安装用户端分离器（Splitterless）实现较为简单，可使用通用的DSP芯片数据传输率较低：1.5Mbps/512kbps传输距离：最长可至7km因无分离器虑波器作用，POTS业务与ADSL业务之间相