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v d s l 2 d s l a m 研究与测试 摘要 随着i t u t 新一代x d s l 技术v d s l 2 ( 甚高速数字用户环路) 的推出， 该技术成为目前x d s l 领域的研究热点。数字用户线接入复用器( d s l a m ) 是通过电话线提供高速互联网接入服务。d s l a m 是一种安装在近客户端 的网络设备，利用多工技术将大量用户的d s l 线路连接至高速骨干网络。 本文研究了v d s l 2 的关键技术，包括调制方式，频谱方案，传输模式， d s l a m 的a t m 协议，比较分析了a t m 协议和p t m 传送方式。 本文对v d s l 2d s l a m 的频谱方案和调制方式进行了分析比较，论述 了v s d l 2 和a d s l 2 + 应用的频谱兼容性。研究了v d s l 2 的传送协议p t m 和a t m 封装方式，通过协议转换将a t m 信元转换为e t h e m e t 帧或i p 包转 发到上联或下联网络。 本文分析了d s l a m 的参考模型，研究了d s l a m 的工作流程，分析 了v d s l 2d s l a m 在应用中背景噪声、无线电电磁干扰、脉冲噪声干扰及 其串音干扰及自串扰，远端串扰等问题，结合v d s l 2 的特点，采取u p b 0 ， d p b o ，i n p ，频谱开槽技术，抑制了v d s l 2 的系统噪声。 由于v d s l 2 在a d s l 基础上的频谱拓展，引入了更大的噪声。本文对 v d s l 2d s l a m 设备，完成了c o 模式c p e 同距离环境测试、 c o 模式 c p e 不同距离环境测试、c o 模式v d s l 2 a d s l a d s l 2 + 混合出线测试、 r t 模式远端v d s l 2d s l a m 和中心机房a d s ld s l a m 共同出线测试、 无线电频谱开槽测试、 v d s l 2d s l a m 吞吐量测试。 验证了u p b o ，d p b 0 ，i n p ，r f in o t c h 等噪声处理技术在v d s l 2 中的重要 作用，为v d s l 2d s l a m 的网络部署提供理论和数据指导依据。 关键词：v d s l ，d s l a m ，噪声处理，传送协议，p t m 。 3 v d s l 2d s l a l 研究与测试 r e s e a r c ha n dt e s t i n go fv d s l 2d s l a m a bs t r a c t w i mt h ei n t r o d u c t i o no fan e wg e n e r a t i o nv d s l 2t e c h n 0 1 0 9 yo fx d s l t e c h n 0 1 0 9 yb yi t u t ，v d s l 2t e c h n o l o g yh a sb e c o m et h ec u h e n tr e s e a r c hf o c u s o fm ex d s lt e c h n o l o g y d i 西t a ls u b s c r i b e r1 i n ea c c e s sm u l t i p l e x e r ( d s l a m ) i s t h ep r o c e s so fp r o v i d i n gh i 曲一s p e e di n t e m e ta c c e s ss e r v i c et h r o u 曲t e l e p h o n e l i n e s d s l a mn e t w o r kd e v i c ei si n s t a l l e df o rt h ec l i e n t ；u s i n gm u l t i d s l1 i n e t e c h n 0 1 0 9 y al a 唱en u m b e r so fu s e r sa r ec o n n e c t e dt o ah i 曲一s p e e db a c k b o n e n e t w o r l ( t h i sp a p e ri sar e s e a r c ha b o u tv d sl 2t e c h n o l o g i e s ，i n c l u d i n gt h em o d u l a t i o n m e t h o d ，t h es p e c t r u mp r o 目a m ，t r a n s f e rm o d e ，t h es y s t e mn o i s ep r o c e s s i n g ，a n d d s l a ma t mp r o t o c 0 1 ，c o m p a r a t i v ea n a l y s i so fp t ma n da t mp r o t o c 0 1 t r a n s m i s s i o n t h i sp a p e rd i s c u s s e st h ep r o g a n n m es p e c t m ma n dm o d u l a t i o nf o rv d s l 2 d s l a mf o ra n a l y s i sa n dc o m p 撕s o no fa d d r e s s e sc o m p a t i b i l i t yo ft h ev s d l 2 a n da d s l 2 十 t h i sp a p e rw i l la l s od i s c u s st h er o u t i n gp r o t o c 0 1p t ma n da t mp a c k a g e m e t h o d ，b ym e a no fp r o t o c 0 1c o n v e r s i o nc o n v e na 1 、mc e l lt oe t h e m e t 矗a m eo r i pp a c k e t 氢r 、v a r d i n gt ot h e 矗r s tp a i rp a no rl h es e c o n d1 i n eo fac o u p l e tn e t w o r k t h i sp a p e ra n a l y s e st h er e f e r e n c em o d e lo ft h ed s l a ma n dw o r k i n g p r o c e s s e so nt h ed s l a m t h i sp a p e rd i s c u s s e st h ec r o s s t a l k ，f a r e n dc r o s st a l k sa n do t h e rv d s l 2 f e a t u r e st h a to c c u r sd u r i n gt h ea p p l i c a t i o no ft h ev d s l 2 ，u s i n gt h eu p b o ， 4 v d s l 2d s l a mi p f 歹t j 钡4 试 d p b on q ps p e c t n 】ms l o t t e dt e c h n o l o g yu s e di nd i f f e r e n ts c e n a r i o s ，p e r f o n n a n c e i n l p r o v e m e n tc a nb ea c h i e v e di nd s l a m t e s tv a l i d a t i o n ，i ti sac o m p l e t eg u i d e o fv d s l 2n e t w o r k sd e p l o y m e n t sa n dp r o v i d e st h eb a s i so ft h et h e o r ya n dd a t a o f v d s l 2t e c h n 0 1 0 9 y s i n c ev d s l 2s p e c t r u me x p a n s i o ni sb a s e do na d s l ， i tc a u s e sm o r e n o i s e t h i sa i r t i c l eo nv d s l 2d s l a me q u i p m e n th a se x p l a i n e dt h ec 0a n dc p e w i t ht h es a m ed i s t a n c e c om o d e lw i t hd i f r e r e n td i s t a n c et e s t c om o d e lw i t ht h e v d s l 2 a d s l a d s l 2 + m i x e dw i r et e s t i n 2 ，i 之tm o d er e m o t er o o ma d s l d s l a mv d s l 2d s l a ma n dc e n t e rc o m m o nw i r et e s t i n g r a d i os p e c t r u m s l o t t e d ，v d s l 2d s l a mt h r o u 曲p u tt e s t s i tv a l i d a t e su p b 0d p b o ，i n p ，r f i n o t c h ，n o i s ep r o c e s s i n gt e c h n 0 1 0 9 y si m p o n a n tr 0 1 ei nv d s l 2t e c h n 0 1 0 9 y ( e l e c t r o n i ca n d i e l e c o m m u n i c a t i o ne n g i n e e r i n g ) s u p e r v i s e db y p ! q 叁；s q !l i旦垒旦卫! 星i k e y w o r d s ：v d s l ，d s l a m ，n o i s e ，h a n d l i n g ，f r a n s p o r tp r o c o c o l ，p t m 5 1 1x d s l 的发展 第1 章绪论 随着i p t v 、网络互动游戏，h d t v 等新兴宽带应用的盛行，用户对带 宽的需求越来越高，只能传输语音与5 6 k b i t s 低速数掘的接入方式已经无法 满足用户的需求。由此，x d s l 技术诞生了，它可以在电话线上传输高速的 数字信息，能够为用户提供宽带接入业务，满足用户r 益增长的要求。x d s l 技术可分为多种类型，其中包括i s d n 、h d s l 、a d s l 、v d s l 及相应的升 级技术【。 1 1 1i s d n i s d n ( 综合业务数字网) 是最早出现的x d s l 技术。i s d n 有两种访 问方式：( 1 ) 基本速率接口( b r i ) 由2 个b 信道，每个带宽6 4 k b p s 和一 个带宽1 6 k b p s 的d 信道组成，三个信道设计成2 b + d ；( 2 ) 主速率接口( p r i ) 由很多b 信道和一个带宽6 4 k b p s 的d 信道组成，b 信道的数量取决于不同 的国家。它使用2 8 1 q 的线路码，能在对双绞线上双工传送1 6 0 k b p s 的码 流，占用8 0 k h z 的频带，传输距离达到6 k m 【2 1 。 1 1 2h d s l 与h d s l 2 h d s l ( 高速率数字用户线路) 是x d s l 技术中丌发比较早，应用比较 广泛的一种技术，它采用回波抵制、自适应滤波和高速数字处理技术，使用 2 b l q 编码，利用两对双绞线实现数据的双向对称传输，传输速率达 2 0 4 8 k b p s 1 5 4 4 k b p s ( e 1 t 1 ) ，每对电话线传输速率为1 1 6 8 k b i t s ，使用2 4 a w g 双绞线时传输距离可以达到3 4 k m ，可以提供标准e 1 t 1 接口和v 3 5 接口。 但其缺点是规范过于简单，丌发商自行丌发会影响互通性；采用的2 8 1 0 编 码方式限制了传输距离。 为了解决h d s l 的缺陷，a n s i ( 北美地区标准化组织) 发布了h d s l 2 技术，实现了设备的标准化，解决了互感通信问题。它可以采用c a p 编码， 增加了传输距离，并且可以允许语音和数据同传，可以使用一对或两对双绞 9 v d s l 2d s l a m7 p 岁z j 澳0 试 线，采用o p t i s 调制技术，串话干扰性能低于5 分贝。h d s l 2 可以与i t u t 发布的g s h d s l 标准兼容。但由于e t s i ( 欧洲地区标准化组织) 的推迟了 h d s l 2 的通过，延误了它在全世界的推广。 1 1 3a d s l a d s l 2 与a d s l 2 + a d s l ( 非对称数字用户环路) 是一种新的数据传输方式。它采用频分 复用技术把普通的电话线分成了电话、上行和下行三个相对独立的信道，从 而是避免了相互之问的干扰。它采用d m t ( 离散多音频) 技术，将原来电 话线路4 0 k h z 到1 1 m h z 频段划分成2 5 6 个频宽为4 3 k h z 的子频带。其中， 4 l ( h z 以下频段人用于传送p o t s ( 传统电话业务) ，2 0 k h z 到1 3 8 k h z 的频 段用来传送上行信号，1 3 8 k h z 到1 1 m h z 的频段用来传送下行信号d m t 技术可以根据线路的情况调整在每个信道上所调制的比特数，以便充分的地 利用线路。一般来说，子信道的信噪比越大，在该信道上调制的比特数越多， 如果某个子信道信噪比很差，则弃之不用。目前，a d s l 可达到上行6 4 0 k b p s 、 下行8 m b p s 的数据传输率l j j 。 2 0 0 2 年7 月，i t u t 公布了a d s l 的两个新标准( g 9 9 2 3 和g 9 9 2 4 ) ， 也就是所谓的a d s l 2 。它在速率、覆盖范围上j ： j 有比第一代a d s l 更优的 性能，其下行最高速率可达1 2 m b i t s ，上行最高速率可达1 m b i t s 。另外， 它还增加了线路诊断技术，提供实时的性能监测，能够检测线路两端质量和 噪声状况的信息，有助于运营商珍断a d s l 2 连接的质量a d s l 2 还提供了 两种电源管理模式，低能模式l 2 和低能模式l 3 ，能有效减少设备总的能量 消耗引。 到2 0 0 3 年3 月，在第一代a d s l 标准的基础上，i t u t 又制订了g 9 9 2 5 ， 也就是a d s l 2 p l u s ，又称a d s l 2 + a d s l 2 + 除了具备a d s l 2 的技术特点外， 还扩展了a d s l 的下行频段，从而提高了短距离内线路上的下行速率。 a d s l 2 的两个标准中各指定了1 1m h z 和5 5 2k h z 下行频段，而a d s l 2 + 指定了一个2 2m h z 的下行频段。这使得a d s l 2 + 在短距离( 1 5k m 内) 的 下行速率有非常大的提高，可以达到2 0m b i t s 以上。而a d s l 2 + 的上行速 率大约是1m b i t s ，这要取决于线路的状况【6 川。 1 0 1 1 4v d s l 与v d s l 2 v d s l ( 甚高速数字用户环路) 是在2 0 0 1 年i t u 推出的。其起始频率 为2 5 k h z ，终止频率为1 2 m h z ，上下行各两个频段v d s l 支持对称和非对 称速率传输，通常应用于光纤传输的最后1 k m 。它的最大下传速率可达 5 5 m b p s ，上传速率可达1 9 2 m b p s ( 上、下行对称速率可达1 0 m b p s ) ，甚至 更高( 不同厂商的芯片组，支持的速率不同) 。但其缺点是不同厂商的v d s l 不能实现互通，导致它无法支持大规模商业应用。 为了弥补v d s l 的不足，i t u 于2 0 0 6 年推出了新一代v d s l 技术 v d s l 2 。它使用最大3 0 m h z 的频带划分，最高速率可达双向1 0 0 m b p s 。另 外第一代v d s l 的传输距离一般小于1 5 k m 。v d s l 2 通过增强发射功率 ( 2 0 5 d b m ) ，并配合u o 频段和回波抑制的使用，传输距离最远可达4 5 k m 左右。 v d s l 2 调制方式统一为d m t ，因为频谱兼容，能与a d s l 2 + 互通，在 短距离条件下可利用v d s l 2 支持高带宽传输的特性，超过一定传输距离后， 可直接切换到a d s l 2 + 的模式下，确保a d s l 2 + 向v d s l 2 的过渡【8 9 1 。 支持s t m 以及基于i e e e 8 0 2 3 a h6 4 6 5 字节封装的p t m 模式，并支持 a d s l a d s l 2 + 所采用的a t m 封装模式。 v d s l 2 通过交织技术实现脉冲噪声保护，并可根据误码情况动态改变 交织深度，并规定了双延迟通道，针对各种业务( 特别是视频业务) 对丢包、 时延敏感性的不同，提供不同的服务。 此外，v d s l 2 还具有完善的p s d 控制、环路诊断和在线重配置等功能 【l o 】【1 1 1 1 2v d s l 2d s l a m d s l a m ( d s l a c c e e s s m u l t i p l e x e r ) 是d s l 数字用户线接入复用器，即接 入多路d s l 用户，并对语音和数据进行分离，将语音信号进行分离接入p s 烈 网，将多路d s l 数据信号转换到一条高速线路上，用以支持视频、广播电 视、快速因特网接入及其他高价值应用。 d s l a m 最主要的功能是完称多路d s l 用户的接入复用，语音和数据 信号的分离，在d s l a m 完成数据的基本交换功能和用户接入。随着d s l a m 设备的不断发展，d s l a m 设备其完成的功能也愈来愈负责，包括路由以及 用户认证以及p p p o e 用户的终结等 1 3 】，针对不同的d s l a m 设备其在 功能上也有所差异：在d s l a m 设备的结构上也有盒式和机架式等不同的结 构。本章的后续部分将对d s l a m 的结构、功能以及发展进行详细的分析。 i p d s l a m 代表i p 协议数字用户线接入复用设备，调度机制多为基于 i p 的。2 0 世纪传统的d s l a m 使用异步传输模式( a t m ) 技术来连接到上 联的a t m 路由器、交换机，这些设备吸取i p 的调度策略并且通过i p 网络 发送，而i p d s l a m 本身就应用了i p 的调度策略。因此所有i p 都源于这里 i p d s l a m 相对于传统d s l a m 的主要优点是更低的投入和使用成本。并且 i p d s l a m 本身还有更多的特性和功能。 1 3 主要研究的内容 图卜1d s l a m 网络 本文对v d s l 2 的关键技术，包括调制方式，频谱方案，传输模式，频 谱开槽技术，及其线缆问的串扰等方面进行系统研究，并结合v d s l 2 d s l a m 设备进行系统测试验证，为v d s l 2 的网络部署提供理论和数据指 导意义。 1 2 2 1频谱方案 2 1 1 频带划分 第2 章v d s l 2 关键技术的研究 频带分配是v d s l 标准中争论时问最长、最为核心的技术，一直是 v d s l 标准争论的焦点。频带分配计划的重要性在于： 1 频带的分配决定了v d s l 的传输能力。 2 频带的分配会影响系统的兼容性。 3 划分的子频带数量会影响系统的复杂程度，对采用的调制技术具有 决定性的影响。 由于以上原因，频带分配计划一直在不断的调整和完善，目前v d s l 2 标准已经定义了两种的频谱划分方式，即b a n dp l a n9 9 8 ( 非对称速率) ，b a n d p 1 a n9 9 7 ( 对称速率) ，对应不同的地区。 b a j l dp 1 a n9 9 8 ：北美地区，频谱分配如图2 1 ，定义了6 个频段，其中 u s x 对应上行频带，d s x 对应下行频带，u s 0 的起始频点从4k h z 到2 5k h z 之间变化，取决于是否有p o t s ( 传统语音业务) ，中止频点从1 3 8 k h z 到 2 7 6 k h z 之间变化，取决于是否上行需要更高的速率。f x 为频率分割点。 j 、五、。疋、 、砖霸 店； ! j 搭【；a i h z ；翻j 卜： f f m h z ) i 砬 。蠡 疋 疋 ， 。五正矗v 一 i b a n dp 】a 1 19 9 8 o ，o _ 2 50 】3 s( ) 1 3 s ： 气 s5i 二l 6 6 4 一 图2 一lb a n dp 1 a n9 9 8 频带 1 3 对于9 9 8 的扩展定义了7 个频段，第一个下行频段、第一个上行频段、 篇二个下行频段、第二个上行频段、第三个下行频段、第三个上行频段相应 的称为d s l 、u s l 、d s 2 、u s 2 、d s 3 和u s 3 ，其频率分割点分别为f 1 、f 2 、 札 阻 、 f ( m h z ) 图2 2b a n dp l a n9 9 8 频带扩展 b a n dp 1 a n 9 9 7 ：欧洲地区，频谱分配如图2 3 ，定义了7 个频段。u s o 篇纛紧筹裟嚣嚣喜筛釜麓蒙妄 下行频段、第二个上行频段、第三个下行频段、第二i 上1 姒权相脞h 。制、u d s l 、u s l 、d s 2 、u s 2 、d s 3 和u s 3 ，其频率分割点分别为f 1 、f 2 、f 3 、t 4 、 1 4 。血、触五。正 z 、疋五、五、石、磊露够豹嚣【f 扎 h z j 鞠卜： f t i h z j ，0 l血 正西氛。卮 石 b a n d p l a n9 9 7o 0 2 50 ，1 3 8o 1 3 s3 o 5 17 0 51 21 4l7 ，6 6 4 l 驾2 3b a n dp i a n9 9 7 频带 2 1 2 v d s l 2 p r o f i l e 配置 线路衰减，远端串扰，噪声，无线电干扰等因素等都制约v d s l 2 的大 规模应用，而且主要制约因素也因组网环境的不同而发生变化，v d s l 2 针 对所有的的频带计划，定义了一系列p r o f i l e 来增强自身对环境的适应能力， 其中，功率谱密度控制是主要内容。 v d s l 2 标准中，根据应用场景的不同，定义了8 个传输模板( p r o f i l e8 a ， 8 b ，8 c ，8 d ，1 2 a ，1 2 b ，1 7 a ，3 0 a ) ，其中前面的数字代表截止频率，例如 8 ap r o f i l e 的截止频率为8 m h z 。这8 个传输模板都定义了一个参数集合， 包括发送光功率、子通道带宽、速率等设置，如图2 4 ，列出了8 种传输模 板的传输参数。 j j 骏_ ，i t f 币：，。产效 s os bs cs d1 2 a1 2 b l 了a3 0 a 袅疋卜“? 乏( r 一1 了j一2 0 5一王1 5一l ；5一三i 5一 i5一l1 ，5一l1 5 i d b i 量) ：j 噬0 ， 王c k z i3 1 2 5i 3 1 2 51 ：1 2 、ji 3 i 2 5 i 3 1 2 51 3 1 2 5；3 1 2 586 2 5 幺扎l s 0 t 薯。挣。譬誊凌j r哆芝，炙霞? r犍- 托 、经求 、爱、戈 小黉? 冀 三i ，j 、1i l j 妻，曩l ；： 5 05 05 0j o6 s6 81 ( o 2 0 0 3 f 1 ) i ：；b i tsm b i isb i t 、i b i 卜s、f b i ts ) i ts玉i b i t ，3 图2 4 v d s l 传输模板参数配置 1 5 v d s l 2d s l a m f 究o j 狈0 试 2 1 3 频谱分析 v d s l 2 、a d s l 以及a d s l 2 + 都采用d m t 调制，上下行数据采用f d m 频分复用方式，分别调制到不同频段的子载波上进行传输。这样，接收端通 过滤波器可以有效地滤除带外信号功率的干扰，上下行之问基本没有影响。 由于目前大量应用的a d s l 、a d s l 2 + 均与p o t s 电话共用线路，因此这里 的研究都基于x d s lo v e rp o t s 方式的频谱。 ( 1 ) v d s l 频谱分析 根据v d s l 2 标准g 9 9 3 2 ，v d s l 2 最大使用频谱为2 5 k 3 0 m h z ，定 义了8 a 、8 b 、8 c 、8 d 、1 2 a 、1 2 b 、1 7 a 、3 0 a 等8 种规格参数集( p r o f i l e ) ， 同时在标准附录中根据不同的地区规定了多种对应的频谱分配方式和功率 谱密度。所有p r o f i l e 的上行发送总功率均为1 4 5d b m ，而下行发送总功 率则不同，其中8 a 为1 7 5 d b m 、8 b 为2 0 5 d b m ，8 c 为1 1 5 d b m ，其余均为 1 4 5 d b m 。v d s l 2 的上下行各使用了多个频段，在1 2 m h z 范围上行有 u s o 、u s l 、u s 2 频段、下行有d s l 、d s 2 频段，而1 2 m h z 以上则根据不 同的附录划分一个或多个上下行频段【i 4 i 。 以附录b 中的p 1 a n 9 9 81 2 ab 8 4 为例，上行u s 0 为2 5 k 1 3 8 k h z ，对 应最大功率谱密度为3 4 5 d b l l l h z ，u s l 为3 7 5 0 k 5 2 0 0 k h z ，其中3 7 5 0 k h z 处对应最大功率谱密度为5 1 2d b m h z ，5 2 0 0k h z 处对应最大功率谱密度 为一5 2 7 d b m h z ，u s 2 为8 5 0 0 k 1 2 0 0 0 k h z ，其中8 5 0 0k h z 处对应最大功率 谱密度为5 4 8d b m h z ，10 0 0 0 k 1 2 0 0 0 k h z 处对应最大功率谱密度为 一5 5 5 d b m h z ，在拐点频率间的功率谱密度均以线性内插计算。上行为发送 信号总功率最大为1 4 5 d b m ；下行d s l 为1 3 8 k 3 7 5 0 k h z ，其中 1 3 8 k 1 1 0 4 k h z 对应最大功率谱密度为3 6 5 d b m h z ，1 6 2 2 k h z 处对应最大 功率谱密度为一4 6 5 d b m h z ，2 2 0 8 k h z 处对应最大功率谱密度为4 8 d b 州h z ，3 7 5 0 k h z 处对应最大功率谱密度为5 1 2 d b m h z d s 2 为 5 2 0 0 k 8 5 0 0 k h z ，其中5 2 0 0k h z 处对应最大功率谱密度为一5 2 7 d b m h z ， 8 5 0 0k h z 处对应最大功率谱密度为一5 4 8d b n l h z 。在拐点频率间的功率谱 密度均以线性内插计算。下行发送信号总功率最大为1 4 5 d b m 。 ( 2 ) a d s l 频谱 1 6 根据a d s l 标准g 9 9 2 1 ，a d s l 使用频谱为2 5 k 1 1 0 4 k h z ，其中上行 2 5 k 1 3 8 k h z 对应最大功率谱密度为0 4 5 d b m h z ( 平均功率谱密度为 3 8 d b l l l h z ) ；下行1 3 8 k 11 0 4 k h z ，对应最大功率谱密度为一3 6 5 d b m h z ( 平均功率谱密度为4 0 d b m h z ) ，发送信号总功率最大为2 0 4 d b m ( 标称 通带总功率为1 9 9 d b m ) 。 ( 3 ) a d s l 2 + 频谱 根据a d s l 2 + 标准g 9 9 2 5 ，a d s l 2 + 使用频谱为2 5 k 2 2 0 8 k h z ，其中 上行2 5 k 1 3 8 k h z ，对应最大功率谱密度为一3 4 5 d b m h z ( 平均功率谱密度为 3 8 d b h l h z ) ，标称通带总功率为1 2 5 d b m ；下行1 3 8 k 2 2 0 8 k h z ，其中 1 3 8 k 1 1 0 4 k h z 对应最大功率谱密度为3 6 5 d b m h z ( 平均功率谱密度为 一4 0 d b m h z ) ，而1 6 2 2 k h z 处对应最大功率谱密度为一4 6 5d b m h z ( 平均功 率谱密度为5 0 d b m h z ) ，2 2 0 8 k h z 处对应最大功率谱密度为- 4 7 8d b m h z ( 平均功率谱密度为5 1 3 d b m h z ) 。在拐点频率问的功率谱密度则以线性内 插计算发送信号总功率最大为2 0 4 d b m ( 标称通带总功率为1 9 9 d b m ) 。 ( 4 ) 频谱比较 臌圈 旦 打 a 呦溉5 棚a 圈躺7 g 瑚强觚。盯巧量垂耋重量委圣匝j l 壅- 圈_ 陌 薹& 蚴一障擎翠夏季挈 矗暾z b 叫，崮曩曩蕾臣壹蕾羹巳亟j 匿至一 g 龇一a 障擎臀亚擎荨孚哥鍪挈翠 。：忑- i 忑一一丁一一。习：i = 乏_ ： o 弼啪37 5” 髂( 舭) 幽2 5 频谱比较 从各自使用的频谱可以看出，v d s l 2 与a d s l 、a d s l 2 + 的频谱基本兼 容( 注：v d s l 2 标准中对于u s 0 频段的划分定义了a b m 三种模式，分 别与a d s l 2 + 中的a n n e x a 、a n n e x b 、a n n e x m 的频段划分保持兼容) 。重 合的频段主要有： 上行频段：2 5 k 1 3 8 k h z ( a d s l 、a d s l 2 + 以及v d s l 2 的u s o ) ，最 1 7 大功率谱密度相同。 下行频段：1 3 8 k 1 1 0 4 k h z ( a d s l 、a d s l 2 + 以及v d s l 2 的d s l ) ，最 大功 率谱密度相同。11 0 4 k 2 2 0 8 k h z ( a d s l 2 + 以及v d s l 2 的d s l ) ，最大 功率谱密度基本相同，但v d s l 2 根据不同的p r o 矗1 e 受不同的最大功率谱密 度限制。 值得一提的是，a d s l 2 十频谱下行带外部分功率( 2 2 0 8 k h z 3 0 0 1 k h z ) 虽然以较高的滚降斜率衰减至一8 0 d b m h z ，但仍然会影响到v d s l 2 的下行 频段d s l 的高频部分 1 5 】【1 6 】。 2 2 调制技术 2 2 1 铜线接入中常见的调制技术 ( 1 ) 基带p a m ( 脉冲振幅调制) 脉冲振幅调制( p a m ) 主要是对于抽样定理的应用，用调制信号控制 脉冲系列的幅度，使脉冲幅度在其平均值上下随调制信号的瞬时值变化。 其没有载波，只有将二进制的比特流变成m 进制的脉冲信号，如a m i ( 准3 值码) 、2 8 1q ( 4 值码) 、3 8 1 q ( 8 值码) 、4 8 1 h ( 1 6 值码) 等。目 前在接入网中用得较多的是2 8 1 q 线路码，它是将2 个二进制比特组成1 个 四进制符号，增加了接收端判决的难度，但符号速率可降低一半。2 b l q 技 术最容易实现，但每个符号只包含2 b i t 数据，符号速率较高，所需频带较宽。 在铜线传输中，随着数据传输速率的提高，信号损耗极限变得很重要。在线 路中，信号损耗与距离及符号速率成f 比，因此必须从降低符号速率上考虑， 采用更高进制的调制技术。 ( 2 ) o a m ( 币交幅度调制) 这是一种单载波调制的通带传输方式，载波频率只有1 个，相位不同， 具有合理的信号矢量分布和很高的频谱利用率q a m 系统首先把发送码流 经过比特符号编码分成2 个数据流，分别通过2 个低通脉冲形成滤波器( 一 般是相同的) ，对2 个f 交载波进行调制后相加，得到信道传输信号由于铜 线的信道特性在不同频率的差别很大，再加上各种损伤，接收端要采用复杂 1 只 的接收技术。目前，般在接收端采用一个最小均方误差的判决反馈均衡器。 ( 3 ) c a p ( 无载波调幅调相) c a p 调制是从q a m 调制的基础上发展而来的，可以说是q a m 技术的 一个变种，是一种应用成熟的调制技术，在实现上和性能上优于o a m ，一 是c a p 可采用全数字式实现方式，而q a m 需要作相乘运算；二是c a p 去 除了载波分量，只需调整数字滤波器的参数，就能改变频谱的中心频率、对 称性和形状。 为对抗信道的非理想性，c a p 调制的关键是采用复杂的均衡技术，图 2 6 为c a p 调制的原理框图。 图2 6c a p 发射机原理图 一 带遥媾警潞 令篓 捉 一；带遥媾渡潞 = 号 翟 通过在每个频带上使用一组c a p 调制解调器在多频带系统中具有多组 调制解调器。多个c a p 调制解调器在不同的载波上工作，载波之间用滤波 器分离。但是随着载波频带的增加，c a p 系统的复杂程度将大大的增加。 ( 4 ) d m t ( 多载波离散多音调制) 与c a p 技术相比，d m t 调制具有更灵活的性能，但是技术难度也更 大。d m t 技术的主要特点是将信道划分为多个子载波，根据每个子载波的 信噪比分配其传输比特。子信道的s n r 是接收器通过数据驱动的方法来检 测的。在检测到各子信道的s n r 后，接收机计算出各子信道最优比特分配 方案。对于衰减信道，根据测出的s n r 的值来决定是否把部分或全部的比 特位转移到其它能够支持增加比特位传输的子信完成。这个技术称为比特交 换，它可以使系统在信道和噪声环境变化时仍能达到最优的系统性能，在规 定比特速率和错误概率的情况下用来提供最大的噪声容限，这种技术可以不 用复杂的均衡器，性能也更灵活。 d m t 技术是将整个频带划分为多个子载波。根据每个子载波不同的信 1 9 ；| 鬃座编码 _ -；，囊0； 泛 瓣入蔚垮 噪比，d m t 在其中分配不同的比特数，比特分配的方法采用注水算法。最 后在每个的子载波中再进行2 维星座编码。由于双绞线上传输的都是时域信 号，因此d m t 还要把频域子载波的信号转换到时域才能传输，这是通过离 散傅立叶逆变换( i d f t ) 实现的。相应地，在接收端应有离散傅立叶变换 ( d f t ) 处理，把时域信号变换回频域，以供后续的检测和考虑到每个频带 都是复数的o a m 调制，因此i d f t 和d f t 的点数都是1 0 2 4 到8 1 9 2 点。 d m t 的原理框图如图2 7 。 注 巨t 痰 冀 o 瓣鬟i 法， 窭1 轻点i 。”“”8 “4 吲 图2 7d m t 调制原理图 2 2 2v d s l 2 系统中的调制技术 在v d s l 一代标准中，调制技术主要有两种，q a m 调制和d m t 调制， 不同的芯片供应商采用不同的调制技术，导致了设备间互连互通比较困难， 导致无法进行大规模的商用，在v d s l 2 ( g 9 9 3 2 ) 中，将线路编码方式强 制统一为d m t ，彻底摈弃了o a m 调制技术，在调制技术上实现了与a d s l 、 a d s l 2 + 的统一，为v d s l 2 互联互通和后向兼容奠定了坚实基础。 ( 1 ) 多载波调制d m t 厂 | 目日，目i _ 霰 幽2 8d m t 凋制比特承载图 调制使用最大数量的子载波n ，子载波数量为下行和上行方向分别使 用这n 个子载波的不相交子集，这些子集是由频带方案决定的。每个方向 2 0 上用以调制数据的子载波子集，在初始化过程中根据管理系统的设置和子信 道的信噪比( s n r ) 确定。在许多情况中，在一个方向上实际使用的子载波 数要少于分区所允许的最大数。 子载波的频率问隔f 为4 3 1 2 5 k h z ，在采用p r o 矗l e3 0 a 模板时，子载 波的频率间隔为8 6 2 5 0 k h z ，可通过频宽除以频率日j 隔4 3 1 2 5 k 得到子载波 个数，子载波的索引号为o ，1 ，2 ，n 。 在实际使用中，数据子载波的数量可能低于该数值，p o t s 或者i s d n 分离器，以及r f i 限波、p s d 模板，都会影响数据传输载波的数量 1 7 】。 ( 2 ) 星座编码 在v d s l 系统中，在每个子信道中，根据信道的性能( 如信噪比、噪 声、衰减等) ，把输入数据自适应地分配到每一个信道上，如果某一个信道 无法装载数据，可简单的将其关闭，而对于能够承载数据的子信道中，则根 据线路的瞬问特性，装载比特流支持最小为1 b i t ，在下行方向和上行方向上 的最大比特个数为1 5 个比特。 通过子信道比特分配算法把串行发送序列合理分配到子信道以后，需 要对每个子载波中分配的比特都进行独立的m q a m 星座编码，将多个比特 包含的信息转化为一个含有特定幅度和相位的矢量。 在星座映射过程中，对任意给定的子载波，编码器把v l ，v 2 ，v b k 共b k 个比特信息采用格雷码映射成星座中的一个点( x ，y ) 。根据b k 的奇 偶性分两种情况。 第一种，偶数值b 对于偶数值b ，星座点( x ，y ) 的x 和y 整数值应按以下方式根据b 比特 3 时 如果b 为奇数且大于3 ，x 的2 个最高位比特和y 的2 个最高位比特 将由b 比特的5 个最高位来确定。令c = ( b + 1 ) 2 ，那么，x 和y 的二进制 补码表达式为( x c ，x c 一1 ，v b 4 ，v b 6 ，v 3 ，v 1 ，1 ) 和( y c ，y c 1 ， 夕， v b 一5 ，v b 一7 ，v 2 ，v o ，1 ) ，其中x c 和y c 分别为x 和y 的符号位。 b = 5 时的星座图如图2 1 1 所示。 ，一r ”r r j op0 l p lp 31 7 一88一o o一20 6 10 ，5譬s 1 j p o 一2 4p p，8 s，7? 3 幽2 1 1b = 5 时的星座图 7 比特星座将从5 比特星座通过2 x 2 标号代换每个n 标号获得： 4 n + 14 n + 3 4 n4 n + 2 同样的程序可用来递归构建更大的奇数位星座图【1 8 】【l9 1 。 2 3 系统传输模式 2 3 1 协议模型 在i pd s l a m 系统中，v d s l 支持基于p t m 和a t m 两种传送方式， 对于a l t m 传送方式，线路中传送的为a t m 信元，在d s l a m 中终结a t m ， 转换为e t h e m e t 包，然后向上联端口传送。而对于p t m 传送方式，其为一 种基于可变长度封包的e t h e m e t 方式( 2 0 】。 图2 一1 2 为v d s l 系统协议参考模型。 2 3 l t 勘删 如t a 蠡 u 图2 1 2 协议参考模型 从0 s 1 7 层协议的角度出发，v d s l 是属于物理层和数据链路层的传输 协议部分，与上层协议无关。完全按照v d s l 的逻辑功能定义的协议模型 y c 到y r 接口之间的部分为v d s l 系统。从图中可以看出，v d s l 主要分 为2 层：传输汇聚层( t c ) 和物理媒质层( p m d ) 。其中t c 层又可以分为 2 部分：特定传输协议的t c 层( t p s t c ) 和特定物理媒质的t c 层 ( p m s t c ) 。 传输汇聚子层( t c ) 提供了不同传输协议( 如a t m 、p t m 等) 到p m d 的适配，它将任何传输协议转换成通用的面向字节的数据流并映射成由 p m s t c 子层产生的帧格式，其中t p s t c 层是针对某种特定输协议的数据 汇聚层，p m s t c 提供数据的成帧、扰码和纠错；p m d 对通过该层的信号 进行滤波、放大、采样、调制、编码等。 ( 1 ) t p s t c 层功能描述 t p s