《铜线接入技术》PPT课件.ppt

第2章铜线接入技术 2 1铜线接入概述 2 1 1DSL技术发展 数字用户线 DigitalSubscriberLine DSL 技术是一种以铜制电话双绞线为传输介质的接入传输技术 可以允许话音信号和数据信号同时在一条电话线上传输 1 DSL技术特点 DSL技术利用已有的电话线提供宽带接入业务 采用DSL技术可在开通数据业务的同时不影响话音业务 DSL技术之所以能够在原来只传输话音信号的双绞线上同时传送中高速数据业务信号 源于采用了专门的信号编码和调制技术 使得话音信号和数据信号在双绞线的有效传输频带范围内得到合理配置 最大限度地发挥了双绞线的传输能力 2 DSL技术分类 DSL技术包括SDSL HDSL ADSL VDSL等 统称为xDSL 不同DSL技术之间的主要区别体现在两个方面 信号传输速率和传输距离 上行速率和下行速率的对称性 目前 主要应用的DSL技术是ADSL和VDSL 2 1 2DSL关键技术 DSL技术采用了专门的信号编码调制技术 使得在原来只传送话音信号的双绞线能够承载高速数据信号 1 2B1Q编码 2B1Q码是无冗余度的四电平脉冲幅度调制码 是幅度调制技术 属于基带型传输码 图2 1所示为一个2B1Q编码示例 其中用6个编码符号传送12比特 110110001101 数据 即每个符号传送2比特 2B1Q编码的本质就是四进制 电平 编码调制 能在相同时间内传送两倍的数据 如果需要进一步增加传输比特率 还可再增加每个符号传送的比特数 例如八进制编码 十六进制编码等 2 CAP调制 无载波幅度相位调制 CarrierlessAmplitudeModulation PhaseModulation CAP 码是以QAM调制技术为基础发展而来的 可以说是QAM技术的一个变种 3 DMT调制 DMT是将频带 0 1 104MHZ 划分为最多256个由频率指示的正交子信道 每个子信道占用4KHz带宽 在每个离散的子载波中 根据各自信噪比的大小 实现16到256点的星座编码 即每个子载波中的一个符号可以代表4 8个比特 输入信号经过比特分配和缓存 将输入数据划分为比特块 经TCM 网格编码调制 编码后 再进行512点离散傅利叶反变换 IDFT 将信号变换到时域 这时比特块将转换成256个QAM子字符 随后对每个比特块加上循环前缀 用于消除码间干扰 经数据模变换 D A 和发送滤波器将信号送上信道 在接收端则按相反的次序进行接收解码 所以 DMT调制编码技术提高了频谱利用率 可以在有限的频带内传输更高比特率的信号 4 频分复用和回波抵消混合技术 采用频分复用和回波抵消混合技术可实现DSL系统中的全双工和非对称通信 频分复用是将整个信道从频域上划分为独立的2个或多个频带 分别用于上行和下行传输 彼此之间不会产生干扰 回波抵消技术用于上 下行传输频段相同的通信系统 可将本地发送信号在本地接收端的泄露衰减到很小 5 信号分离器技术 在同时传送话音和数据信号的DSL技术中 需要以专门的方式对话音信号和数据信号进行分离 这就是信号分离器技术 实现信号分离的装置成为分离器 splitter 2 2高比特率数字用户线 HDSL 接入技术 2 2 1HDSL基本概念 高比特率数字用户线 High bit rateDigitalSubscriberLine HDSL 采用数字信号自适应均衡技术和回波抵消技术 用以消除传输线路中近端串音 脉冲噪声和波形噪声 以及因线路阻抗不匹配而产生的回波对信号的干扰 从而能够在现有的普通电话双绞铜线 两对或三对 上提供PDH一次群速率 T1或E1 的全双工数字连接 无中继传输距离可达3 5km HDSL系统的传输标准主要有美国国家标准学会 AmericanNationalStandardInstitute ANSI 制定的标准 欧洲电信标准学会 ETSI 制定的标准和中国通信行业标准 HDSL的中国通信行业标准有两个 1 YDN056 1997 接入网技术要求 高比特率数字用户线 HDSL 暂行规定 1997年10月发布 2 YDN059 1997 高比特率数字用户线 HDSL 设备测试方法 暂行规定 1997年10月 2 2 2HDSL系统构成 1 HDSL系统 HDSL系统由HDSL收发信机和二对 三对双绞线构成 如图2 5所示 HDSL系统参考配置如图2 6所示 在发送端 来自用户端的信息 首先进入应用接口 应用接口将数据流集成在应用帧结构 G 704 32时隙帧结构 中 该帧进入映射功能块 映射功能块将具有应用帧结构的数据流插入144字节的HDSL帧结构中 发送端的核心帧再传送至公用电路 在公用电路 加上定位 维护和开销比特 以便在HDSL帧中透明地传送核心帧 最后由HDSL收发器发送到传输线路上 2 HDSL收发信机及工作原理 2 2 3HDSL帧结构 HDSL信号传输包括HDSL帧结构和空闲比特码组 HDSL的数据帧有三种 应用帧 核心帧和HDSL帧 应用帧是根据用户应用而决定的数据帧结构 核心帧是HDSL内部的数据帧 是将不同应用帧数据映射为统一的144字节的净荷 HDSL可以由此统一处理不同应用的数据 HDSL帧是对应每个HDSL收发器的数据帧 包括核心帧和定位比特 维护比特和开销比特等 在HDSL传输过程中 2Mbit s的比特流被分解在两对 或三对 双绞线上传输 发送端将分解的信号映射入HDSL帧 接收端再把这些分解的HDSL帧重新组合成原始信号 3 HDSL帧速率 P17 2 2 4HDSL2技术 2 3不对称数字用户线 ADSL 接入技术 2 3 1ADSL定义与特点 不对称数字用户线 AsymmetricDigitalSubscriberLine ADSL 是一种利用现有的传统电话线路高速传输数字信息的技术 以上 下行的传输速率不相等的DSL技术而得名 ADSL下行传输速率接近8Mbps 上行传输速率接近640kbps 并且在同一对双绞线上可以同时传输传统的模拟话音信号 ADSL主要技术特点 1 充分利用现有铜线网络及带宽 只要在用户线路两端加装ADSL设备即可 方便 灵活 时间短 系统投资小 2 同时提供普通电话业务 数字通路 个人计算机 高速远程接收 电视和电话频道 3 使用高于3kHz的频带来传输数字信号 4 使用高性能的离散多音频DMT调制编码技术 5 使用FDM频分复用和回波抵消 EC 技术 6 使用Splitter信号分离技术 2 3 2ADSL系统构成 ADSL系统构成如图2 10所示 就用户环路的双绞线两端 各加装一台ADSL局端设备和ADSL远端设备而构成 ADSL收发信机 前向纠错码 FEC 的码字是具有一定纠错能力的码型 它在接收端解码后 不仅可以发现错误 而且能够判断错误码元所在的位置 并自动纠错 这种纠错码信息不需要储存 不需要反馈 实时性好 所以在单向传输系统都采用这种信道编码方式 向前纠错 FEC 是纠错码的差错控制方式中的一种 这种还包括反馈重传 ARQ 和混合纠错 HEC ADSL接入网参考模型如图2 12所示 其中ATU C ADSLTransceiverUnit CentralOfficeside 和ATU R ADSLTransceiverUnit Remoteside 分别是ADSL局端和用户端的收发设备 在局端 ADSL收发器通过V接口与ATM宽带网络或高速以太网连接 接入数字骨干网络 在用户端 ADSL收发器通过T接口和用户家庭内部网络连接 一般使用以太网接口 然后连接用户的网络设备如电脑 机顶盒等 1 信号发送流程 局端 1 数据接入和分配 不同的业务数据流通过DSLAM馈送给ATU C发送器 根据业务应用和业务数据量的不同 这些数据被适当分配在7个下行信道中 2 扰码和前向纠错 3 DMT调制 2 信号接收流程 用户端 1 分离器分离ADSL信号和话音信号 2 带通滤波 回波抵消 放大 自动增益控制 3 DMT解调制 4 FEC解码 解扰和CRC校验 在ATU R中 有7个接收信道 其中4个单工接收信道 3个双工信道 在ATU C中 有7个发送信道 其中有3个双工信道 4个单工发送信道 2 3 3ADSL帧结构 ADSL传输帧结构分为复帧 数据帧和快速帧三类 1 ADSL复帧结构 复帧是ADSL传输的总体信号流结构 其中包含了传输数据和传输开销 其结构如图2 13所示 2 ADSL数据帧结构 数据帧是复帧中的基本结构 对应图2 13所示复帧中的 帧1 帧67 其结构如图2 14所示 ADSL数据帧长度为246 s 由两部分所组成 一是流经快速路径的快速附加信息位 fastoverhead 及快速数据 fastdata 二是流经交错信道的交错附加信息位 interleavedoverhead 及交错数据 interleaveddata 3 ADSL快速帧结构 快速帧用于承载ADSL传输数据 其结构如图2 15所示 快速数据帧中包括了若干个附加信息字节 下行方向为快速字节 Fastbyte AEX字节和LEX字节 其中快速字节也是快速数据帧的帧头 4 ADSL帧头 ADSL帧头的功能 同步承载通道 配置AS和LS 对ADSL帧流进行定位 远程控制和速率适配 循环冗余校验 CRC 进行检错 前向纠错 FEC 操作管理与维护 OperationAministrationandMaintenance OAM 2 3 4ADSL应用 ADSL典型接入应用如图2 16所示 图中显示了个人用户和单位用户通过ADSL接入的方式 ADSL个人用户接入方式中 只要电话线路通过线路测试 在用户端只需增加一个ADSLModem 再经局端网管进行相应数据设置 即可实现宽带接入 2 4高速数字用户线 VDSL 接入技术 2 4 1VDSL系统构成1 VDSL系统构成 VDSL的系统结构如图2 17所示 VDSL收发信机通常采用离散多音频 DMT 调制 也可采用CAP调制 它具有很大的灵活性和优良的高频传送性能 2 4 2VDSL相关技术 VDSL标准中以铜线 光纤为线路方式定义了5种主要的传输模式 如图2 18所示 1 STM模式 同步转移模式 SynchronousTransportModule STM 是最简单的一种传输方式 也称STM为时分复用 TDM 不同设备和业务的比特流在传输过程中被分配固定的带宽 2 分组模式 在这种模