接入网―铜线接入技术

1、我们平时所说的宽带，一般是针对广域网而言，宽带网络可分为宽带骨干网和接入网两部分，早期的宽带骨干网的数据率在2M以上，接入网数据率在200Kbps以上，当前宽带骨干网的数据率在几百M-1G左右，接入网数据率在几十兆左右，将来的宽带骨干网的数据率在10G左右，接入网数据率在100Mbps左右。骨干网又称为核心网络，它由所有用户共享，负责传输骨干数据流。通常，骨干网是基于光纤的，能实现大地理区域的数据流传送。这些网络通常采用高速传输网络（如SONET/SDH）传输数据，高速包交换设备（如ATM和基于IP的交换）提供网络路由。宽带接入网提供通常说的最后一公里的连接-即用户和骨干网络之间的连接。随着各

2、大电信运营商对网络基础设施的大规模投入，可以说网络的骨干已经为承载各种宽带业务作好了准备。按照所使用的传输媒体的不同，接入网可以分为如下两类：有线接入网和无线接入网。有线接入技术包括铜线接入、光纤接入和混合接入技术；无线接入技术包括固定接入和移动接入技术，例如微波、卫星单收站属于固定接入；手机、寻呼属于移动接入。铜线接入：在我们国家，电话已经非常普及，传统的电话用户铜线接入网构成了整个通信的重要部分，它分布面广，所占比重大，如何利用好这部分资源来开发新的宽带业务是接入网发展所面临的重要任务。针对目前的现状和国庆，铜线接入技术在我国是接入网当中应用最广的技术，它充分利用了原有的铜线（电话用户线）

3、这资源，采用各种高速调制和编码技术，实现宽带接入。目前流行的铜线接入技术主要是XDSL技术。DSL是Digital Subscriber Line的缩写，即所谓的数字用户环路，DSL技术是基于普通电话线的宽带接入技术，它在同一铜线上分别传送数据和语音信号，数据信号并不通过电话交换机设备，减轻了电话交换机的负载；并且不需要拨号，一直在线，属于专线上网方式，这意味着使用XDSL上网并不需要缴付另外的电话费。 XDSL中的x代表了各种数字用户环路技术，包括HDSL、SDSL、ADSL、RADSL、VDSL等等。下面分别介绍这几种DSL技术。1、HDSL（高速率数字用户线）HDSL技术是一种对称的DS

4、L技术，即上下行速率一样。HDSL利用现有电话用户线的两对来提供全双工的1.544Mbps(T1)或2.048Mbps(E1)信号传输。传输距离可达35公里。HDSL/SDSL的优点是双向对称，速率比较高，充分利用现有电缆实现扩容。其缺点是需要两对线缆，住宅用户难以使用，另外目前还不能传输2048Kbps以上的信息，传输距离限于610公里以内，费用也比较高。HDSL主要用在企事业单位，包括：会议电视线路、LAN互联、PBX程控交换机互联等，也可以解决少量用户传输384Kbps和2048Kbps宽带信号的要求。2、SDSL（单线数字用户环路）目前还有一种在一对双绞线上传送T1/E1信号的HDSL

5、产品，常常称为单线数字用户环路SDSL。3、ADSL（不对称数字用户线）ADSL是一种非对称的宽带接入方式，即用户线的上行速率和下行速率不同。大家知道，互联网用户使用互联网时用到最多的是多媒体业务，如视频点播（VOD）、多媒体信息检索和其他交互式业务，上行速率要求较低，下行速率要求则比较高。为此开发了ADSL解决这个问题。ADSL被欧美等发达国家誉为现代信息高速公路上的快车，是继HDSL之后进一步扩大双绞铜线传输能力的新技术。ADSL不仅继承了HDSL技术成果，而且在信号调制与编码、相位均衡以及回波抵消等方面采用了更加先进的技术，性能更佳。ADSL典型的上行速率为16-640kbps，下行速率

6、为1.544-8.192Mbps，传输距离为3-6km。ADSL的优点是能够充分利用现有铜线资源、能够与普通电话业务共享铜线，系统投资少；缺点是有选线率问题、带宽速率低。由于ADSL 的特点，ADSL主要用于Internet接入，居家购物，远程医疗等。4、RADSL（速率自适应非对称数字用户环路）RADSL是自适应速率的ADSL技术，可以根据双绞线质量和传输距离动态地提交640Kbps22Mbps的下行速率，以及从272Kbps到1.088Mbps的上行速率。5、VDSL（ 甚高速数字用户环路）VDSL（甚高速数字用户环路）技术是鉴于现有ADSL技术在提供图像业务方面的带宽十分有限以及经济上成

7、本偏高的弱点而开发的。VDSL是XDSL技术中最快的一种。在一对铜质双绞电话线上，下行速率为13Mbps52Mbps，上行速率为1. 5Mbps2.3Mbps。但VDSL的传输距离较短，一般只在几百米以内。由于国内的一般小区在1km以内，因此，如果使用VDSL技术，普通居民小区能够在一二个中心点内集中管理所有的接入设备，对网络管理、设备维护有重要的意义。另外，由于VDSL覆盖的范围比较广，能够覆盖足够的初始用户，初始投资少，也便于设备集中管理，也便于系统扩展。因此，使用VDSL技术的解决方案是适合中国实际情况的宽带接入解决方案。=铜线接入技术最普遍应用于目前的固定电话网，通过传统的程控交换机解

8、决了电话用户的接入问题。随着技术的发展，出现了很多接入技术，如LAN、HFC、无线接入、光纤接入等。这些接入技术的涌现为用户提供了丰富的接入种类，弥补了铜线接入的不足，但仍然无法替代传统的铜线接入，铜线接入依然要在很长的一段时间内做为主要的接入手段。同时，铜线接入技术也在不断进步。随着xDSL技术的问世，铜线已经从只能传输话音信和56Kbps的低速数据接入，发展到可以传输高达55Mbit/s的数据信号。ADSL、HDSL/SHDSL、VDSL等基于铜线传输的xDSL接入技术使得铜线成为宽带用户接入的一个重要的手段，并成为宽带接入的主流技术，为广大用户所采用。1.高速数字用户环路(HDSL/SH

9、DSL)技术HDSL是一种对称的数字用户线，上下行通道通过传统的铜线可以实现2Mbit/s的数字信号传输。使用1或2对双绞线，在国内普遍应用的0.4mm线径上传送距离可达35Km。HDSL的传输距离会受到线路环阻、线路质量和环境干扰的限制。这些都是由HDSL传输系统的不同的编码方法决定的。HDSL系统线路编码方法有多种，如2B1Q、2B2T、4B3T、QAM和CAPD等，目前常用的有两种，即2B1Q编码和CAP编码。两者都符合欧洲电信标准协会(ETST)的ETR152建议(即E1 HDSL的技术规范)。目前市场上的主流产品应用以2B1Q为主，主要设备供应商如Alcatel、百令达、RAD、台联

10、都选用了2B1Q作为编码方式。SHDSL由于采用了TC-PAM的编码方式，传输距离比HDSL产品要提高10%左右。可以采用1对或2对双绞线传输，有很强的频谱兼容性和抗干扰性能，并具有速率自适应等传输特性。目前主要的设备厂家的HDSL设备和SHDSL设备都可以实现1对线或2对线应用，2对线应用相比1对线应用可以提供更远的传输距离和更稳定的信号质量。HDSL/SHDSL满足了运营商和高端企业用户的对称性业务需求，适合于电信运营商和企业宽带接入。从业务应用的角度来看，由于HDSL/SHDSL的对称速率传输的特性，其更适合企业PBX的接入、专线、视频会议、移动基站的互连。2.非对称数字用户环路(ADS

11、L)技术ADSL目前已经为电信运营商所采用，成为宽带用户接入的主流技术。由于其上下行速率是非对称的，即提供用户较高的下行速率，较低的上行速率，因此非常适合用做家庭和个人用户的互联网接入。这种宽带接入技术与LAN接入方式相比，由于充分利用了现有的铜线资源，运营商不需要进行线缆铺设而被广泛采用。在调制方式上采用了频分复用方式，在一对普通电话线上同时传送一路高速下行单向数据、一路双向较低速率的数据以及一路模拟电话信号，用户在使用互联网业务的同时不影响电话通话。3.超高速数字用户环路(VDSL)技术VDSL也是一种非对称的数字用户环路，能够实现更高速率的接入。下行速率可达55.2Mbit/s，但传输距

12、离较短，一般为0.31.5km。由于VDSL的传输距离比较短，因此特别适合于光纤接入网中与用户相连接的最后一公里，并且要求光网络单元(ONU)尽量与用户接近，其系统配置图与ADSL类似，存在于用户与本地ONU之间。VDSL可同时传送多种宽带业务，如高清晰度电视(HDTV)、清晰度图像通信以及可视化计算等，其国际标准还正在制定。4.其他xDSL技术4.1 HDSL2HDSL2是ANSI发布的一项DSL标准，属于第一代标准化的业务，类似于HDSL，但解决了HDSL的问题。为了增加传输距离并允许话音传输，HDSL2可使用CAP编码方式。它采用OPTIS调制技术，线路码是PAM 2B1Q，串话干扰性能

13、低于5分贝，适宜在最坏的环境中使用。在美国，传统通信公司采用HDSL2解决高需求区铜线缺乏的问题，而新通信公司对HDSL2的兴趣在于它可以节省成本。另外，HDSL2可以与ITU-T发布的G.SHDSL标准兼容。HDSL2的缺点是，由于此标准是ANSI提出并正向全球推广，所以大多数电信服务商目前还不提供HDSL2服务，支持此标准的产品在中国市场比较少见。4.2 MSDSLMSDSL源于SDSL(对称DSL)，使用一对线缆，以亚T1速度运行，为全双工对称技术。早期SDSL速度为768kbps，现在短距离可达2Mbps，长距离速度略低。多重速率的SDSL不同于HDSL(或HDSL2)，它可提供多种速

14、率。MSDSL使用CAP编码，一般都有和数字PBX的接口。SDSL服务只能在低于T1的速度下工作。MSDSL与HDSL是否可以并存尚不明朗。4.3 TDD-EDSL：我国在今年年初推出了一项新的DSL与Ethernet技术相结合的IT宽带接入网的技术，命名为：基于时分双工的以太数字用户线系统(TDD-EDSL):可变长度帧传送模式。TDD/EDSL是Ethernet Digital Subscriber Line (以太数字用户线)的缩写。它的特点就是在接入网范畴内实现了IP的直接传送。与传统DSL技术比较，它克服了DSL技术的许多局限，如对线路的挑选、串扰等，并且增大了传输距离(8Km以上)

15、，提高了传输效率，可应用于数字化城市和数字化社区建设的设施，能够提供适合城市数字化、可持续发展的高性能的小区接入方式和终端解决方案。从接入市场的目前情况来看，是多种技术互相依存、互相补充，共存共生的关系。任何一种接入技术都无法完全替代其他接入技术，只能在资源最优配置的情况下做为一种最合适的选择而存在。如光纤接入充分利用了光纤资源，大容量、高密度传输，信号质量稳定，是在光纤可达的地区的首选，但又受到成本高、工期长和地理环境的制约；HFC利用了有线电视网络资源，但又面临网络改造和标准成熟度的限制;无线接入从3.5GHz、5.8GHz到LMDS近来在市场上有较大呼声，具有投资小、见效快，但又有信号质

16、量难以保证、受气象条件影响较大等问题；LAN接入利用了流行的IP技术，在解决数据接入上有独到之处，但对话音的兼顾还做的不够，其发展也面临着投资较大的压力。而xDSL则依托于现有的电话网络，无须重新布线，只需在用户端和局端添加相应的设备即可运行。这种方式对个人用户和企业用户来说，无疑是一种最为经济可行、简单有效的接入手段。王崇民 上海交通大学 毕厚杰 南京邮电学院 罗东文 广东省邮电管理局 摘要 本文回顾了高速铜线接入技术的发展历程，阐述了它的各种应用，并介绍了技术最新进展和动向。 关键词 接入网 HDSL ADSL VDSL 1、前言 随着技术的不断进步，在普通电话（双绞铜线）上传输越来越高速

17、的数字信息成为现有电信接入网升级的一种重要手段。50年代，话带Modem的传输速率是600bit/s，60年代为2400bit/s，70年代为9600bit/s，自从80年代发明了TCM（网格编码调制）以来，话带Modem的传输速率获得大幅提高，经过了14.4kbit/s、19.2kbit/s、28.8kbit/s、33.6kbit/s等几个分阶段，直到目前V.90标准的PCMModem，它上行速率是33.6kbit/s，下行速率是56kbit/s，这几乎接近了香农定律所规定的电话线信道（话带）的理论容量。 由于V系列Modem占用的频带十分有限，只有3400Hz，因此传输速率的进一步提高的潜

18、力不大。为进一步提高传输速率，必须充分利用双绞铜线的频带，于是各种DSL（数字用户线）技术应运而生。最先出现的是N-ISDN，它使用2BIQ的线路码，在一对绞线上双工传送160kbit/s的码流，占用80kHz的频带，传输距离达到6km，如果使用更新、功能更强大的DSP，传输距离还可进一步增加。在美国，N-ISDN的应用并不广泛，因此有些人认为N-ISDN在美国是失败的。但在欧洲某些国家，如德国，N-ISDN是相当成功的。我国的部分地区也已经开通了N-ISDN的服务。2、HDSL及其变种 紧随N-ISDN之后的是HDSL（高速率数字用户线）技术。ANSI（美国国家标准委员会）和ETSI（欧洲电

19、信标准委员会）标准的HDSL采用2BIQ的线路码，通常在两对绞线（DTSI还支持1、3、4对绞线，ANSI还支持3对绞线，来适应不同的传输距离）上双工传输T1（1.544kbit/s）或E1（2.048kbit/s）的码流，每个绞线对的负载是双工768kbit/s或1168kbit/s。HDSL采用了高效的自适应线路均衡器和全双工回波抵消器，传输距离可达35km。HDSL的性能远好于传统的T1、E1载波设备，不需要中继，安装简单，维护方便。因此在美国，已不再安装老式的T1载波设备，全部代以HDSL。HDSL还可作为连接蜂窝电话基站和交换机的链路，以及用于线对增容，传输多路话音。安徽省邮电管理局

20、已使用了几十套HDSL设备，效果良好。 ANSI和ETSI正在致力于制定下一代的HDSLHDSL2的标准，从而使它支持速率自适应的应用，即支持在更长的线路上传输较低速成码流。由于HDSL的许多应用对等待时间有严格的限制，一般要求小于500ms，因而在线路码的选择方面，各公司已基本达成一致，如Pairgain.Level1.Globespan等，倾向于采用简单的单载波调制方式，如64-CAP（无载波调幅调相）或QAM（正交幅度调制），以DMT（离散多音）为代表的多载波线路码基本上被淘汰出局。 纠错和编码技术还未确定，许多方案都展示了良好的性能，都可达到56dB的编码增益，如RS（里德所罗门）编码

21、和TCM结合的方案。有的公司提出采用目前最热门的Turbo code，它有着接近信息理论极限的性能，但编译码较复杂。 与以上的标准和准标准化的HDSL不同，一些公司相继推出了一些HDSL的非标准的变种。例如只采用2BIQ的HDSL系统的一个芯片组，就可以在一个绞线对上传输768kbit/s1168kbit/s的码流，也可以提供更低速接入，如512kbit/s、384kbit/s。虽然它的传输速率不如HDSL，但相应地，它的成本十分低廉，而且它提供的速率足以满足某些线对增容、可视电话、视频会议及Internet接入的需要。已面世的产品有MDSL（Moderate-DSL）、PCM-n和 Broo

22、ktree公司的DSL/384等。它们的一个共同特点是：由局端供电。3、ADSL及其新标准 ANSI和ETSI均采用DMT作为ADSL（不对称数字用户线）的线路码。ANSI于1995年底颁布了它的ADSL标准T1，413。该标准详尽规定了ADSL系统采用的线路码、编码方式、帧格式和各种维护、管理操作。它在保留POTS（普通电话服务）的前提下，同时提供640kbit/s的上行速度和6kbit/s的下行速率。 ANSI仍在致力于完善和修订这一标准，新版本标准将于1999年颁布。新标准参照了最近两年ADSL的实际使用经验和市场需求的变化，主要改动了三方面的内容。 （1）针对第一版过于强调VOD的应用

23、，新标准加入了有关数据和Internet接入服务的内容。 （2）增加了有关传输速率自适应（Rate adaptive-ADSL）的内容，提供了标准的训练和管理协议，便于不同的ADSL系统之间实现速率自适应协调。 （3）为了适应未来的ATM应用，新标准分为两部分，分别处理有关PM（物理媒体）子层和TC（传输汇聚）子层的问题。这将为在ADSL传输平台上传送ATM信远（ATMoverADSL）提供了保证。 在ANSI内部，争论最大的问题是：是否采用第二个线路码CAP，ANSI的态度是暂维持现状，而一些公司和团体已经开始制定基于CAP线路码的ADSL标准，如朗讯科技等。 一些公司和团体提出了“逆ADS

24、L（R-ADSL）”的概念，即将ADSL的上下行速率颠倒过来，从用户到局端采用高速率，从局端到用户采用低速率。但实际上适合这种应用的场合很少。而且，在ADSL与R-ADSL混合使用的场合，给频谱兼容性带来了破坏，增加了近端串扰。 还有一些人提出“对称ADSL（S-ADSL）”的概念，即通过重新给ADSL系统收发信机分配信道，来实现对称速率的传输。目前还没有任何标准化组织来制定关于这应用的标准，但已有这样的产品面世。4、VDSL及其FTTC应用 在国外，尤其在美国，FTTC（光纤到路边）或FTTB（光纤到大楼）的最后一段ONU（光纤网络单元）到用户端的接入方案，即VDSL的实现方案有许多种，这些

25、方案的支持者各持己见，都希望自己的方案能成为正式的标准。ANSI、ETSI和DAVIC争相制定自己的标准，这一标准之争还将会继续下去。目前，线路速率已经比较明确，线路速率分两个等级：51Mbit/s（线路长度300m）和25Mbit/s（线路长度100m）。虽然线路速率较ADSL高许多，但是线路长度较短，且应用环境较单纯，不必像ADSL那样面对复杂的应用环境，因此实现起来较ADSL要简单一些，成本也相应会低一些。但以下几点尚未确定： 上下行的速率之比尚待确定。大多数公司支持不对称的速率，认为1：10的速率比较合适，少数公司偏爱对称的速率。 采用何种线路码成为争执的焦点之一。 其它的技术细节，如

26、纠错和编码技术。某些公司提出采用目前最热门的Turbo code。 目前的主要技术方案有以下几种。4.1 AMATI的“乒乓DMT”方案 此方案由Amati公司提出。上下行方向均采用DMT线路码，发信机和接收机轮流工作，以时分的“乒乓法”实现双工传输。 它的优点是： 改变上下行的速率较灵活方便，只需高速发送和接收的时间之比即可。 不必使用滤波器来分隔上下行信号，降低了复杂性。 缺点是： DMT功耗较大，对于纯FTTC系统的ONU来说，这是一个较大的缺陷。不过在SDV中，ONU由HFC（混合光纤同轴电缆）的同轴电缆来供电，似乎影响不大。 由于是时分双工，所以收发双方在时间上的同步配合很重要，对定

27、时抖动较敏感，这可能会影响它在较苛刻的环境下的应用。 收发信机的帧速率是2kHz，即收发信机轮流工作的交替频率是2kHz，这会在邻近两年线路中引入2kHz的音频干扰（如果邻近线路接收终端没有用于滤除低频干扰的滤波器）。这样的干扰在TDMA的蜂窝电话系统中已被检测到。4.2 频分复用CAP方案 某些制造商支持频分复用CAP的方案，上行信道使用的频段低于下行信道，一致采用CAP作为下行信道的线路码，如Analog Devices.Aware.Orckit.BBT.Globespan 和Broadcomm等公司都支持此方案，它们正在拟定基于CAP的标准草案。值得注意的是，前三者都已研制了基于DMT的ADSL，由此可见CAP线路码确实有它的独到之处。但在上行方向上还存在争论。有的公司主张采用CAP或QPSK，而有的公司提出反对意见，认为上行数码流的起点在用户家中，供电不成问题，CAP的低功耗的特点无从发挥。 CAP线路码的特点是功耗较低，实现简单，抗RF干扰性能较好，但对脉冲干扰较敏感。4.3 DAVIC1.0sFTTC标准方案 在低频段，噪声的功率谱较大，尤其是尖峰脉冲噪声，对系统的性能影响很大。为改善系统的抗噪声性能，DAVIC1.0SFTTC标准将上行信道放在下行信道的频带之上，下行信