（通信与信息系统专业论文）基于adsl2的接入复用器物理层测试技术研究.pdf

摘要 a d s l 2 + 标准是i t u t 第1 5 工作组于2 0 0 3 年5 月颁布的新二代a d s l 标准。 基于a d s l 2 + 标准的数字用户环路接入复用罢$ ( d s l a m d i g i t a ls u b s c r i b e rl i n e a c c e s sm u l t i p l e x e r ) 设备在国际上尚处于研发阶段。本文的研究对象为该设备的 物理层若干测试技术。在o s i 模型中，物理层处于七层模型的最低层，它保证信 息高效而可靠地传输，为数据链路层工作提供有力的保证。 论文首先回顾了x d s l 家族的起源，以市场数据为基础，展望了该技术的发 展趋势。 然后本文描述了a d s l 2 + 物理层的参考模型和若干模块的功能和原理。 随后本文用理论分析和实践检验的方法对a d s l 2 + 的频谱兼容性作了详细 的分析、比较和验证。分析和实验数据表明，a d s l 2 + 系统的远端串扰较近端串 扰有更大的影响；自串扰较联合串扰有更大的影响；在近距离内，各类串扰对 a d s l 2 + 系统的影响是可以接受的，但在远距离应用上，影响较大。所以建议将 d s l a m 安装到用户小区，以光网络单元与电信局相连。 x d s l 系统的线路测试是整个系统物理层测试中是很重要的一环，目前国际 上还没有针对a d s l 2 + 线路的测试标准。本文在参考其它x d s l 标准的基础上提 出了a d s l 2 + 的测试标准。该标准可以节省研发时间，保证d s l a m 在使用过程 中的高度可靠性，并为新出现x d s l 设备的测试标准制定提供了有力的参考。 关键词：x d s l a d s l 2 + 远端串扰近端串扰频谱兼容性 线路测试 v a b s t r a c t a d s l 2 + 、a st h es e c o n dg e r n e r a t l o na d s ls t a n d a r dw a sr e l e a s e db yi t u 1 w o r kg r o u p15i nm a y , 2 0 0 3 d i g i t a ls u b s c r i b e rl i n ea c c e s sm u l t i p l e x e r ( d s l a m ) b a s e do na d s l 2 + i ss t i l li nar e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n tp e r i o di nt h ew o r l dt h e o b j e c t so ft h i st h e s i sa r es o m ep h y s i c a ll a y e rt e s tt e c h n o l o g i e s i nt h eo s im o d e l ， p h y s i c a ll a y e ri sl o c a t e da tt h eb o t t o mo ft h es e v e n l a y e rm o d e l ，w h i c hc o u l da s s u r e i n f o r m a t i o nt r a n s m i s s i o ne f f i c i e n t l ya n dr e l i a b l y ，a n dp r o v i d es u p p o r tf o rd i g i t a ll i n k l a y e r t h et h e s i sf i r s tl o o k e db a c kx d s lf a m i l y so r i g i n a t i o n b a s e do nm a r k e t i n gd a t a ， t h et h e s i sg i v eo u tap r o s p e c to f t h i st e c h n o l o g y t h e nt h et h e s i sg i v e so u tt h er e f e r e n c em o d e l ，f u n c t i o n sa n dp r i n c i p l e so fs o m e m o d u l e so f a d s l 2 + p h y s i c a ll a y e r t h i st h e s i sa n a l y z e st h es p e c t r a lc o m p a t i b i l i t yo fa d s l 2 + w i t ht h em e t h o d so f t h e o r ya n a l y z i n ga n dp r a c t i c a lv e r i f y i n gt h er e s u l t so fa n a l y z ea n dt e s td a t as h o w t h a ta d s l 2 + s y s t e m sf a re n dc r o s st a l ki sm o r ea f f e c t i v et h a nn e a re n dc r o s st a l k ； a l i e nc r o s st a l ki sm o r ea f f e c t i v et h a ns e l fc r o s st a l k ；i nas h o r td i s t a n c e t h ea f f e c t i o n o fak i n d so fc r o s st a l kt oa d s l 2 + c o u l db ea c c e p t a b l e ，b u ti nal o n gd i s t a n c e ，t h e a f f e c t i o ni sc o m p a r a b l ys e r i o u ss oi ti sb e t t e rt oi n s t a l la d s l 2 + a c c e s sm u l t i p l e x e r i n t or e s i d e n t i a lq u a r t e r s ，a n dc o n n e c ti tw i t ho p t i c a ln e t w o r ku n i tt oc e n t r a lo f f i c e t h e r e s u l to ft h i sp a r ti sv e r yv a l u a b l ef o rm a n u f a c t u r e sd e v e l o p m e n ta n dr e s e a r c h ，a n d o p e r a t o r s n e t w o r kp l a n n i n g x d s ls y s t e m s l o o pt e s t s p l a y sav e r yi m p o r t a n tr o l ei nt h es y s t e mp h y s i c a l l a y e rt e s t t h e r ei sn o ta na d s l 2 + t e s ts t a n d a r di nt h ew o r l dc u r r e n t l yt h et h e s i s g i v e so u ta s e to fa d s l 2 + t e s ts t a n d a r d so nt h eb a s i so fr e f e r r i n go t h e rx d s l s t a n d a r d s t h i ss t a n d a r dc o u l ds a v et i m eo fr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n t a n da s s u r e h i g hr e l i a b i l i t yi nt h ep e r i o do fd s l a mo p e r a t i o n ，a n do f f e r se f f e c t i v er e f e r e n c et o n e w e m e r g i n gx d s le q u i p m e n t s k e y w o r d s ：x d s la d s l 2 + f e x t n e x t s p e c t r a lc o m p a t i b i l i t y l o o pt e s t v a d s l a d s l 2 a d s l 2 + a f e x t a - n e x t a n s i a s a t u - c a t u r a w g a w g n c p c p e c r c d d n d m t d s d s l a m e c e t s i e w l f e c 缩略语 a s y m m e t r i cd i g i t a ls u b s c r i b e rl i n e a s y m m e t r i cd i g i t a ls u b s c r i b e rl i n e 2 e x t e n d e db a n d w i d t ha d s l 2 a l i e n f a re n dc r o s st h l k a l i e n n e a re n dc r o s st h l k a m e r i c a nna t i o n a ls t a n d a r d si n s t i t u t e a c c e s ss e r v e r a d s lt m n s c e i v e ru n i t c o a d s lt r a n s c e i v e ru n i t r e m o t e a m e r i c a nw i r eg a u g e a d d i t i v ew h i t eg a u s s i a nn o i s e c y c l i cp r e f i x c u s t o m e rp r e m i s ee q u i p m e n t c y c l i cr e d u n d a n tc h e c k s u m d i g i t a ld a t an e t w o r k d i s c r e t em u l t i - t o n e d o w ns t r e a m d s la c c e s sm u r i p l e x e r e c h oc a n c e l l a t i o n 非对称数字用户线 非对称数字用户线2 扩展频带的非对称 数字用户线 联合远端串扰 联合近端串扰 美国国家标准协会 接入服务器 非对称数字用户线 局端收发机单元 非对称数字用户线 用户端收发机单元 美国线规 加性高斯白噪声 循环前缀 用户终端设备 循环冗余校验 数字数据网 离散多音频 下行 数字用户线接入 复用器 同波抵消 e u r o p et e l e c o m m u n i c a t i o ns t a n d a r d si n s t i t u t e e q u i v a l e n tw o r k i n gl e n g t h 欧洲电信标准协会 等效工作长度 f o r w a r de r r o rc o r r e c t i o n 前向纠错 f e x t f f t f t t h h d s l h f c i f f t i s d n l s i i s p i t u - t i p t v l t n e x t n p s l n t o a m o n u p o t s p s p s d p s t n p m s t c p m d o a m r a d s l r f l s d s l f a r e n d c r o s s t a l k 远端串扰 f a s tf o u r i e rt r a n s f o r m快速傅里叶变换 f i b e r 的t h eh o m e 光纤到户 h i g hb i t r a t ed s l 高比特率数字用户线 h y b r i df i b e rc a b l e 混合光纤电缆 i n v e r s ef a s t f o u r i e r t r a n s f o r m快速傅里叶反变换 i n t e g r a t e ds e r v i c ed i g i t a ln e t w o r k 综合业务数字网 i n t e r f e r e n c eb e t w e e ns y m b o l符号问干扰 i n t e r n e ts e r v i c ep r o v i d e r因特网服务提供商 i m e m a f i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o nu n i o n ，国际电信联盟， t e l e c o m m u n i c a t i o ns t a n d a r d i z a t i o ns e c t i o n 电信标准部 i n t e r n e tp r o t o c o lt e l e v i s i o n 因特网协议电视 l i n et e r m i n a t i o n 线路终端 n e a re n dc r o s st a l k近端串扰 n e x tp o w e rs u ml o s s近端串扰功率总 损耗 n e t w o r kt e r m i n a t i o n网络终端 o p e r a t i o n ，a d m i n i s t r a t i o na n dm a i n t e n a n c e 运营，管理和维护 o p t i c a ln e t w o r ku n i t 光网络单元 p l a i no l dt e l e p h o n es e r v i c e老式电话服务 p o t ss p l i t t e r 电话分离器 p o w e rs p e c 订nd e n s i t y 功率谱密度 p u b l i cs w i t c ht e l e p h o n en e t w o r k 公用交换电话网 p h y s i c a lm e d i a - s p e c i f i ct cs u b l a y e r 物理媒质相关会聚子层 p h y s i c a lm e d i ad e p e n d e n ts u b l a y e r 物理媒质子层 q u a d r a t u r ea m p l i t u d em o d u l a t i o n 正交幅度调制 r a t e a d a p t i v ed s l 自适应数字用户环路 r a d i of r e q u e n c yi n t e r f e r e n c e 无线射频干扰 s y m m e t r i cd s l 对称数字用户线 l l s - f e x t s _ n e x t s h d s l t p s t c s n r t c m p c q o s u s v d s l v d s l a m v 下u r v t u c x d s l x t u s e l f - f a re n dc r o s st a l k s e l f - n e a re n dc r o s st a l k s i n g l e p a i rh i g hb i tr a t ed s l t r a n s m i s s i o np r o t o c o ls p e c i f i c t r a n s m i s s i o nc o n v e r g e n c es u b l a y e r s i g n a ln o i s er a t i o t i m ec o m p r e s s i o nm u l t i p l e x i n g p e r s o n a lc o m p u t e r q u a l i t yo fs e r v i c e u ps t r e a m v e r y - h i g h r a t ed s l v d s l a c c e s sm u l t i p l e x e r v d s lt r a n s c e i v e ru n i t - r e m o t e v d s lt r a n s c e i v e ru n i t c 0 d i g i t a ls u b s c r i b e rl i n e x d s lt r a n s c e i v e ru n i t 王i i 远端自串扰 近端白串扰 单对线高比特率数字 用户线 传送协议相关 会聚子层 信噪比 时间压缩复用 个人计算机 服务质量 上彳亍 甚高速数字用户线 甚高速数字用户线 接入复用器 甚高速数字用户线 用户端收发机单元 甚高速数字用户线 局端收发机单元 数字用户线 数字用户线收发机 单元 原创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。 除了文中特别加以标注和致i 身 的地方外，论文中不包含其他人已发表 或撰写过的研究成果。参与同工作的其他同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示r 谢意。 签名 本论文使用授权说明 瓤2 s 本人完全了解t 海大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送交 论文复印什，允许论文被查阅雨i 借阅；学校i q 阱公布沦文的全部或部分内容。 签名 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 师签名：卫皇幽日期：星翌三：! 基干a d s l 2 + 魄接入复用器物理层测试技术研究 1 1 接入网络发展 第一章绪论 随着因特网的飞速发展以及我国居民生活水平的不断提高，网络家庭化的趋 势越来越明显。人们现在已经不再满足于是否能上网，而是对网络的速度表现出 浓厚的兴趣。选用什么样的入户方式和因特网接轨已经成为人们越来越关注的问 题。 网络接入发生在连接网络与用户的最后一段路程。在绝大多数情况下，从交 换局或业务节点到用户终端的距离不超过几公里，在城市中的多数情况下可能只 有1 k m ，又由于接入网是网络数字化的最后段，所以“最后1 公里”的说法 由此而来，国外或称为“最后1 英里”或“最初1 英里”。“最后1 公里”问题的 提出是因为光纤网的发展。真正的“最后l 公里”指的是从光节点到每个用户的 家庭之间不大于2 k m 的距离。而中国的网络结构从光节点到用户家里，8 0 在 1 ，5 k m 以内，9 9 在3 k r a 以内。例如，北京融通公司在对昆明的有线电视网作 宽带接入改造时，做得最长的一根线是1 2 k m ，9 9 的线不超过3 0 0 m 。因此可 以说，中国宽带的“最后l 公里”远小于1 公里。 目前固定接入网仍然由以双绞线为主的铜线网所主宰，原因如下：1 、地理 位置分散。通常每套接入设备所带用户的数目不超过1 0 0 0 户，多数在几十户到 几百户之间。地理位置分散带来的后果，是建设和维护成本的增加。2 、成本高。 骨干网的成本至少由成千上万个用户分担，即便采用最复杂昂贵的设备也能承 受。而接入网的情况相反，用户接入线往往由单一用户专用，对成本十分敏感。 3 、线路施工难度较大。这是由需要挖掘道路和地形多变决定的。4 、占用率低。 经济效益差导致人们不愿轻易向这一领域投资。5 、工作环境恶劣。接入网设备 常常必须安装在没有环境调节保障的机房外，要适应恶劣环境时必须要增加设备 成本和维护成本。6 、供电没有保障。目前电信网的可靠性达到9 9 9 9 ，但当今 世界中，几乎没有一个国家的电力网的可靠性可以达到这个高度。7 、技术种类 多。技术种类的多样性，一方面给用户提供了多种接入方法的选择，但另一方面 也增加了维护难度，提高对网络运维人员素质的要求，最终也将导致维护成本增 加。 基于a d s l 2 + 的接入复用器物理层测试技术研究 表1 1 是核心网与无线接入网的对比f 2 1 ，而固定接入网和无线接入网的命运 基本上是一样的。 表1 1 核心网与无线接入网的对比 t a b l e l 1c o m p a r i s o no f c o r e n e t w o r ka n d r a d i o a c c e s s n e t w o r k 核心网无线接入网 资产量 2 5 一3 5 3 0 一6 0 投资量 6 0 5 0 1 由此可见，接入网的发展主要是由市场驱动的，投入产出比是阻碍其发展的 主要因素。目前的主流接入方式包括：l 、电话拨号接入。现在仍然是家庭上网 的主流。2 、d d n ( d i g i t a ld a t an e t w o r k ) 接入。d d n 专线上网，其花费对于普通 用户来说是承受不了的，所以它不适合普通的家庭用户。3 、i s d n ( i n t e g r a t e d s e r v i c ed i g i t a ln e t w o r k ) 接入。i s d n 在我国又称“一线通”，但其性价比和 x d s l ( d i g i t a ls u b s c r i b e rl i n e ) 来比较，明显处于劣势。4 、x d s l 接入。x d s l 中 的代表了各种数字用户环路技术，包括a d s l ，r a d s l 、h d s l 和v d s l 等。5 、 电缆调制解调器( c a b l em o d e m ) 接入。该技术可以使有线电视公司利用现有的光 纤同轴混合网h f c ( h y b r i df i b e rc a b l e ) 网络，提供宽带业务。6 、光纤接入。光 纤用户接入网是指局端与用户之间完全以光纤作为传输介质的接入网。7 、无线 接入。无线接入技术是指在终端用户和交换局端之间的接入网部分全部或部分采 用无线传输方式，为用户提供固定或移动的接入服务的技术。 目前在我国，电话双绞线和有线电视电缆普遍存在，因此各种数字用户线技 术( d s l ，d i g i t a ls u b s c r i b e rl i n e ) 成为电信部门现阶段最经济、最有效的宽带接入 方案。以c a t v 网络为基础h f c 接入技术将成为现阶段有线电视部门参与数据 业务经营的最佳宽带接入技术。无线接入技术虽然本身还有很多尚待解决的问 题，但以其特有的优点，将会作为有线接入方式的有效补充而长久存在下去，甚 至在特定的地区会超过有线接入。随着经济的发展和业务需求的进一步提高，未 来的宽带接入技术将呈现为光纤到用户( f t t h ，f i b e rt ot h eh o m e ) 和宽带无线接 入并存的局面。 自发明电话以来，电信公司花费了巨大的人力、物力，铺设了大量的铜线电 缆。另外，由于光纤设备的价格昂贵，光纤到住户也不是在短时期内能够全面实 现的。因此，如何充分利用现有的资源，通过现有的铜质双绞线实现高速接入， 基于a d s l 2 + 的接入复用器物理层测试技术研究 就成为业界的研究重点。 美国贝尔实验室从1 9 8 9 年以来，一直致力于研究通过普通铜质双绞线进行 传输视频、图像、数据信息的高速传输技术。他们开发了从h d s l ( h i g hb i t - r a t e d s l ) 技术和a d s l ( a s y m m e t r i cd s l ) 技术。2 0 0 4 年4 月1 日，r a d 数据通信公 司产品管理部总监a m i rk a r o 发表了这样的评论口l ：“在现有铜缆线上实现局域 网、数据、视频和话音综合传输是技术上的一大突破，因为这样可以使运营商 推出高带宽业务，而无需在客户端增加光缆。这种技术可以减少高带宽业务的成 本，并且可以降低客户使用高带宽业务的准入门槛，不必投资升级现有的基础设 施。” 1 2x d s l 的发展和a d s l 2 ( + ) 的诞生 1 2 1x d s l 的标准化 自提出了d s l 宽带接入的构想以来，由电信运营商、因特网服务商、半导 体芯片制造商、网络设备供应商、系统集成商和设备测试制造商等，在1 9 9 4 年 发起并成立了d s l 论坛1 4 j 。 1 9 9 6 年，d s l 论坛提出了a d s l 系统的参考模型。1 9 9 8 年，美国发布了 a d s l 国家标准a n s it 1 4 1 3 1 5 l 。国际电信联盟i t u t ( i m e m a t i o n a l t e l e c o m m u n i c a t i o nu n i o n ) 6 1 参考其并经过修订，正式发布了国际标准g 9 9 2 1 吼 随后短短几年，a n s i ( a m e r i c a nn a t i o n a l s t a n d a r di n s t i t u t e ) 捧j 、e t s i ( e u r o p e t e l e c o m m u n i c a t i o ns t a n d a r d si n s t i t u t e ) 1 9 1 、i t u t 、d s l 论坛和a t m 论坛等机 构，陆续制定了x d s l 系列相关的建议和标准。 x d s l 技术按上行和下行的速率是否相同，可分为两种类型：速率对称型和 速率非对称型。速率对称型d s l 主要用于替代传统t 1 e 1 接入技术，与传统的 t 1 e 1 接入相比，x d s l 技术具有对线路质量要求低、安装调试简便等特点。速 率对称型d s l 包括- d s l ( h i l g hb i t r a t ed s l ) 1 ，s d s l ( s y m m e t r i ed s l ) ，i d s l 和s h d s l 1 2 1 。速率非对称型d s l 由于适应人们在上网时对下行带宽的需求，所 以更适合因特网的高速接入。几种x d s l 技术的比较如表1 2 所示。 表1 2 几种x d s l 技术的比较 t a b l e1 2s o m ex d s lt e c h n o l o g y sc o m p a r a b i l i t y 基于a d s l 2 + 的接入复用器物理层测试技术研究 就成为业界的研究重点。 美国贝尔实验室从1 9 8 9 年以来，一直致力于研究通过普通铜质双绞线进行 传输视频、图像、数据信息的高速传输技术。他们开发了从h d s l ( i i i g hb i t - r a t e d s l ) 技术和a d s l ( a s y m m e t r i cd s l ) 技术。2 0 0 4 年4 月1 日，r a d 数据通信公 司产品管理部总监a m i rk a r o 发表了这样的评论吐“在现有铜缆线上实现局域 网、数据、视频和话音综合传输是技术上的一大突破，斟为这样可以使运营商 推出高带宽业务，而无需在客户端增加光缆。这种技术可以减少高带宽业务的成 本，并且可以降低客户使用高带宽业务的准入门槛，不必投资升级现有的基础设 施。” 1 2x b s l 的发展和a i ) s l 2 ( + ) 的诞生 1 2 1x d s l 的标准化 自提出了d s l 宽带接入的构想以来，由电信运营商、因特网服务商、半导 体芯片制造商、网络设备供应商、系统集成商和设备测试制造商等，在1 9 9 4 年 发起并成立了d s l 论坛h j 。 1 9 9 6 年，d s l 论坛提出了a d s l 系统的参考模型。1 9 9 8 年，美国发布了 a d s l 国家标准a n s it 1 4 1 3 川。国际电信联盟i t u t ( i n t e m a t i 。n a i t e l e c o m m u n i e a t i o n u n i o n ) 6 1 参考其并经过修订，正式发布了国际标准g 9 9 2 1 ”。 随后短短几年，a n s i ( a m e r i c a nn a t i o n a l s t a n d a r d i n s t i t u t e ) ”1 、e t s l ( e u r o p e t e l e c o m m u n i c a t i o ns t a n d a r d si n s t i t u t e ) 1 9 1 、i t u t 、d s l 论坛和a t m 论坛等机 构，陆续制定了x d s l 系列相关的建议和标准。 x d s l 技术按上行和下行的速率是否相同，可分为两种类型：速率对称型和 速率非对称型。速率对称型d s l 主要用于替代传统t 1 e i 接入技术，与传统的 t 1 f e i 接八相比，x d s l 技术具有对线路质量要求低、安装调试简便等特点。速 率对称型d s l 包括h d s i x h i g hb i t - r a t ed s l ) ”1 1 ，s d s l ( s y m m e t r i cd s l ) ， d s l 和s h d s l ”1 。速率非对称型d s l 由于适应人们在上网时对下行带宽的需求，所 以更适合网特网的高速接入。几种x d s l 技术的比较如表12 所示。 以更适合因特网的高速接入。几种x d s l 技术的比较如表12 所示。 表1 2 几种x d s l 技术的比较 t a b l e12s o m ex d s lt e c h n o l o g y sc o m p a r a b i l i t y 基于a d s l 2 + 的接入复用器物理层测试技术研究 类型下行速率上行速率最大可用应用范围双绞 语音数据 距离线数分离器 目 h d s l 2 m b p s2 m b p s 5 k m 蜂窝通信，t 1 e 12 或3无 连接。互联网接 入，远程视频会 议，网间连接 s h d s l 2 m b p s2 m b p s 3 5 k m t 1 e 1 连接，互联 1 无 网接入，远程视频 会议，网间连接 s d s l 7 6 8 k b p s 7 6 8 k b p s 4 k m 互联网接入，远程 1 有 视频会议，交互多 媒体，视频点播， 网间连接 a d s l 8 m b p s 7 6 8 k b p s 最高速度互联网接入，远程 1 有 时为 视频会议，交互多 3 6 k m媒体，视频点播， 网间连接 a d s l 2 1 4 m b p s 1 3 m b p s 5 k m同a d s l 1 有 a d s l 2 + 2 7 m b p s 1 3 m b p s 5 k m 互联网接入，远程 1 有 视频会议，交互多 媒体，视频点播， 网间连接，h d t v 高清晰电视传送 r a d s l 8 m b p s 7 6 8 m b p s 6 k m 互联网接入，远程 l 有 视频会议，交互多 媒体，视频点播， 网间连接 i d s l ( 2 m b p s 2 m b p s 5 k m互联网接入，远程 1 有 视频会议，交互多 媒体，视频点播， 网间连接 v d s l 1 3 6 0 m b p s6 - 3 0 m b p s 1 5 k m互联网接入，远程 1 有 视频会议，交互多 媒体，视频点播， 网间连接，h d t v 高清晰电视传送 1 2 2x d s l 市场发展与技术趋势分析 自1 9 9 8 年1 0 月i t u t 的h d s l 标准g 9 9 1 1 颁布以来，x d s l 一直默默地 以人们始料未及的速度增长着。全球x d s l 用户已经从1 9 9 9 年的8 8 2 万线增长 基于a d s l 2 + 的接入复用器物理层测试技术研究 到了2 0 0 4 年第一季度末的7 3 4 0 万线。以下将向您展示x d s l 全球市场发展的轨 迹以及x d s l 技术的发展趋势。 就在2 0 0 4 年3 月份举行的d s l 论坛布鲁塞尔会议上，d s l 论坛主席t o m s t m - r 这样说：“2 0 0 3 年的第四季度，新增了超过9 0 0 万的用户使用了世界上最受 欢迎的宽带技术，该季度1 6 9 的增长率是有史以来最高的”。时过3 个月， 人们又迎来了有史以来d s l 新增用户数最多的一个季度一- - 2 0 0 4 年第一季度， 全世界d s l 用户新增了9 3 5 万线，比上一季度增长1 4 9 。图1 1 描绘了全球 d s l 用户数的发展历史。 图1 1 全球d s l 用户数增长趋势( 数据来源：p o i n t t o p i c ) f i g u r e1 1g l o b a ld s l s u b s c r i b e ri n c r e a s i n gt r e n d ( s o u r c e ：p o i n tt o p i c ) 若按地区来给用户数量排序的话，亚太地区和欧盟用户数是最多的。截止 2 0 0 4 年1 季度，亚太地区d s l 用户比例占全球d s l 用户总数的2 9 ，超过欧盟 的2 8 ，南亚和东南亚为2 0 ，北美占8 ，拉丁美洲和加勒比地区占3 ，中 东和非洲以及其他欧洲国家均为1 。 令国人骄傲的是，中国的x d s l 用户总数已于2 0 0 3 年超过了日本，截止2 0 0 4 年1 2 月，我国已拥有x d s l1 9 8 0 万线，日本居第二，为1 1 2 0 万线，第三名 至第六名分别是：美国1 0 5 8 万线，韩国6 5 8 万线，德国4 8 4 万线，法国4 1 2 万 线。我国台湾以2 5 9 万线居用户总数排行榜第8 位。在世界前十名中，只有第一 名的中国和第八名的中国台湾不是来自发达国家，其他全部来自发达国家。 基于a d s l 2 + 的接入复用器物理层测试技术研究 我国虽然在d s l 用户总数上位居世界第一，但d s l 用户占电话线比例却排 不进世界前2 0 名。截止2 0 0 4 年6 月，韩国以占电话数2 8 6 6 的d s l 用户比例 高居榜首，我国台湾则以2 0 7 6 位列第二，香港以1 9 5 9 位列第三。第四、第 五、第六名分别为冰岛1 8 1 4 ，比利时1 7 8 9 ，爱尔兰1 7 1 。可见人口较少 的发达国家和地区使用d s l 的比例是相对较高的。 x d s l 发展如此迅猛，那么新一代的x d s l 技术将向那些方向发展呢? 本文 认为有以下几个发展方向： 第一，随着终端用户对带宽需求的不断提高，d s l 接入复用器s l a m d s l a c c e s sm u l t i p l e x e r ) 将不断向用户端延僻i 。d s l a m 和光网络单元( o n u ，o p t i c a l n e t w o r ku n i t ) 的组合可能将是比较完美的组合，如图1 2 。 图1 2x d s l 利光咧络的组台 f i g u r e1 2c o m b i n a t i o no f x d s la n do p t i e a ln e t w o r k 第二，电信设备制造商可能将在未来的d s l 接入复用器中整合进不同标准 的板卡。也就是说，新一代的设备可以由一套d s l 接入复用器向不同的用户提 供诸如a d s l 2 、a d s l 2 + 、s h d s l 和v d s l 的服务。这样做既可以减少运营商 的投资，又可以对细分的市场提供不同要求的服务，使效益达到最大化。 第三，就是制造商、运营商和服务提供商之间的合作。可以说，这一项一半 是做技术，一半是做市场。阿尔卡特接入网络事业部高级副总裁w i l l i e mv e r b i e s t 说【1 4 】：“新一代的d s l 接入设备必将实现语音、数据和视频的三重播放，特 别是视频应用代表了宽带发展的未来和必然趋势。可以更好的基于现有网络技术 和铜线资源，满足运营商对接入带宽和覆盖的要求，更好的实现接入汇聚和业务 汇聚。特别是在多用户的情况下，使宽带视频、网络游戏等画质流畅、体验逼真， 不再有定格和网络阻塞，具有高q o s ( q u a t i t yo f s e r v i c e ) 保障。”他这番话的 含义不仅仅是谈技术，还说到d s l 的大力推广尚需要构建一条完整的商业价值 基于a d s l 2 + 的接入复用器物理层测试技术研究 链，否则很有可能造成网络建成了，可“英雄无用武之地”的局面。因此诸如 i p t v ( i n t e m e tp r o t o c o lt e l e v i s i o n ) 之类的技术研究也成为目前研究的热点。 回顾历史，x d s l 技术以低廉的价格和高的性价比强有力地占据着大部分的 宽带接入市场。根据全球x d s l 设备的最大提供商阿尔卡特公司内部统计数据， 截止2 0 0 4 年底全球x d s l 用户已超过1 3 亿线。无论该数据真实与否，d s l 技 术在固定网络接入市场具有强大的生命力和市场前景已经是不争的事实，同时， 通信专家、设备制造商和运营商在把铜线的潜力全部挖掘完毕之前是不会善罢甘 休的。 1 3 本文的主要内容和贡献 本文的内容主要集中在两个方面，即a d s l 2 + 的频谱兼容性研究和a d s l 2 + 线路测试标准研究，这两个方面都属于物理层的范畴。 本文的主要贡献：一是a d s l 2 + 和其它x d s l 的频谱兼容性研究。本文首先 采用理论分析的方法，研究了a d s l 、a d s l 2 + 、h d s l 和v d s l 发送信号的频 谱，以及远端串扰和近端串扰的频谱。然后用实际测量的方法对各种串扰进行了 测试。通过对实际测量数据的分析和比较，得出了下列结论： ( 1 ) 在a d s l 和a d s l 2 + 系统中远端串扰具有主导性作用，它较近端串扰有 更大的影响； ( 2 ) 在a d s l 2 + 系统中，自串扰具有主导性作用，它较联合串扰有更大的影 响： ( 3 ) 在远距离应用上，各类串扰对a d s l 2 + 系统的影响较大。所以应将 a d s l 2 + 接入复用器安装到用户小区，以光网络单元与电信局相连。该测 试与分析结果对x d s l 制造商的研发和运营商的网络规划具有重要参考 价值，为下一代x d s l 标准的制定具有帮助作用。 二是进行了a d s l 2 + 系统的线路测试标准研究。国际上和国内虽说有一些对 x d s l 设备的测试标准 ”哺”1 ，但制定的时间都比较早，对a d s l 2 + 系统线路测 试的覆盖范围不够。本文给出了a d s l 2 + 系统线路测试环境建立的方法，测试环 路选择的标准，测试过程的标准、误码率标准和流量标准。实测证明，这是整 套完整而高效的a d s l 2 + 测试标准，能在研发的早期发现软硬件上的缺陷，从而 基于a d s l 2 + 的接入复用器物理层测试技术研究 缩短研发周期，提前产品上市的时间。该标准还为今后新型的x d s l 设备的研发 和测试提供了有力的参考。 1 4 本文的结构安排 本文内容分为三个主要部分。第一部分为第一章，回顾了x d s l 家族的起源， 展望了发展趋势。第二部分为第二章，阐述了a d s l 2 ( + ) 的物理层原理。第三部 分为第三、第四章，主要研究a d s l 2 + 和其他x d s l 的频谱兼容性和a d s l 2 + 的 线路测试标准。 论文第一章描述了接入网的发展、x d s l 的起源和标准化、市场发展和技术 趋势分析。第二章阐述了a d s l 2 ( + ) 物理层的原理，包括a d s l 2 ( + ) 的系统参考 模型和物理层各个子层的部分功能和原理，该部分具体参数涉及得较少。原理部 分大多是参考i t u tg 9 9 2 x 系列标准。 第三章在前人对x d s l 的频谱兼容性研究的基础上，对未来可能出现的自串 扰和联合串扰作了详细的频谱分析，分别将a d s l 、a d s l 2 + 、h d s l 和v d s l 对a d s l 2 + 的串扰作了严格的测试，给出了测试结果和解决的建议。这是对频谱 兼容性这一概念的细化、丰富和完善。 线路测试是整个系统物理层中是很重要的一环，其他的物理层测试大部分的 目的是为了保证在不同线路下的信息流量和误码率。国际上目前还没有针对 a d s l 2 + 的线路测试标准，第四章提出了适合a d s l 2 + 的严格的线路测试标准， 以保证d s l a m 在运营和使用过程中的高度可靠性。另外，本文在广泛阅读国际 和国内x d s l 测试标准和相关文献后，结合自己的实际工作，制定了d s l a m 全 部的测试内容，参见附录1 。 因为本文所使用的测试设备和所阅读的文献大多使用英尺为单位，为了和各 种标准和文献保持一致，所以本文也大量使用英尺作为单位，l f e e t = 0 3 0 5 m 。 8 基于a d s l 2 + 的接入复用器物理屠测试技术研究 第二章a d s l