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接入网 第5章电话铜线接入技术 本章重点1 电话铜线环境对接入技术的影响2 电话铜线上的接入技术窄带接入技术 话带modem接入技术宽带接入技术 xDSL技术 其中ADSL是一种最典型的接入技术 是本章重点 本章要求1 掌握电话铜线对接入技术性能的影响2 掌握ADSL技术的特点 结构 关键技术3 了解话带Modem接入和VDSL接入技术 接入网 5 1引言5 2电话铜线的传输性能5 3拨号接入技术5 4xDSL的体系结构5 5ADSL5 6新一代的DSL 接入网 5 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 接入网 5 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 sISDN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 sxDSL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 sADSL 最大下行速率6Mb sVDSL 下行速率提高到52Mb s 接入网 5 2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 接入网 5 2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 接入网 5 3拨号接入技术 话带Modem拨号接入ISDN拨号接入 接入网 话带Modem拨号接入 PSTN PublicSwitchedTelephoneNetworkAAA Authentication Authorization Accounting 拨号接入服务器 Internet AAA服务器 Modem Modem 代理 RS232C接口 E1中继线 电话铜线 运营商网络 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 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 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 TCMITU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 s 接入网 ISDN拨号接入 ISDN IntegratedServicesDigitalNetworkTE1 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 DB信道传输数字话音或数据 D信道传输信令 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 接入网 5 4xDSL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 接入网 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 CDSL 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 接入网 xDSL的接入结构 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 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 接入网 5 5ADSL 技术标准与发展基本特征接入结构技术要点ADSL Lite应用 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 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 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 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 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 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 4 25 138140 1104 下行 上行 POTS 0 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 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 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RFI 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 接入网 DMT调制技术 f 初始子信道比特划分 bit Hz 接入网 ADSL的初始化过程 ATU R与ATU C需要初始化以建立通信链路初始化过程可由任意一方开始为了最大化吞吐量和可靠性 收发信机需要确定信道的相关参数 并建立与信道相适应的传输与处理特性初始化过程 激活与回应阶段 握手阶段 训练阶段信道分析参数交换 接入网 ADSL帧格式 ADSL数据帧 物理帧 固定帧率 4000f 数据帧 s每68数据帧后跟一同步帧帧长 约246 sADSL超帧两个同步帧之间的数据帧组成一个超帧ADSL超帧时长 17msADSL帧与超帧均是定时长帧对不同数据率 当然不能有固定比特长度 接入网 ADSL帧格式 帧0 帧1 帧2 帧34 帧35 帧66 帧67 同步 超帧 17ms 快速附加信息位 快速数据 快速缓冲区 交织缓冲区 一个帧 246us 123us 123us 快速附加信息位 交织附加信息位 交织数据 交织附加信息位 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 liteG 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业务之间相互干扰适合大量推广于个人用户 接入网 ADSL Lite结构 与全速率ADSL相比 在用户侧取消了分离器局端设备不变特别提醒 用户侧有分离器的ADSL也称全速率ADSL 接入网 ADSL Lite与全速率ADSL的比较 接入网 ADSL Lite的潜在问题 POTS业务与ADSL业务之间相互干扰POTS电话的摘机 挂机形成暂态过程因为没有分离器滤波器的作用 上述因素都会影响ADSL业务的传输 表现为突发性干扰ADSL业务对POTS的干扰ADSL业务信号与POTS的非线性变化相互作用 被混频进入音频频率 表现为话机里能听得见的噪声 接入网 ADSL的应用 ADSL设备ADSLModemDSLAMADSL接入的典型应用桥接应用路由器接入 接入网 ADSLModem 即ATU R 属用户端设备 完成用户端的接入功能一般需与一个分离器相连 分离器可内置 也可外置不同厂家的产品具体功能有差异 称呼也有不同 如 ADSLModem ADSL桥 ADSL接入终端 ADSL路由器等ADSL桥 带有以太网接口或ATM接口 大部分都具有以太网接口ADSL路由器 在ADSLModem上实现了PPPoE或PPPoA DHCP NAT等功能可实现多个用户的接入可自动给接入的计算机分配IP地址 并实现它们之间的通信不是真正的路由器 接入网 DSLAM ADSL接入的局端设备经历了三个发展阶段 纯ATM结构组网时只能接入ATM核心网建网成本昂贵ATM内核IP上联基于ATM内核 采用IP上联接口组网时可直接接入到IP网络但既没有继承ATM丰富的QoS特性 也没有学习到IP丰富的业务特性 只是一种过渡产品IP内核IP上联又称IPDSLAM 组网时可直接接入到IP网络采用纯IP内核 继承了IP丰富的业务特性 支持组播目前产品可集成BRAS 宽带接入服务器 功能 接入网 ADSL桥接应用 Ethernet NAS ISP ATM转移模式 PC Ethernet E E Ethernet接口 接入网 ADSL路由器接入 接入网 5 6新一代的DSL 第一代ADSL技术的缺陷ADSL2ADSL2 VDSL 接入网 第一代ADSL技术的缺陷 第一代ADSL技术的缺陷下行速率较低只支持STM ATM转移模式STM未得到广泛应用支持的线路诊断能力较弱设备的散热问题难以解决新一代DSL标准G 993 1 2001 VDSLG 992