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1、第二章 铜线接入技术,2.1 高比特率数字用户线（HDSL）接入技术 2.2 第二代高比特率数字用户线（HDSL2）接入技术 2.3 不对称数字用户线（ADSL）接入技术 2.4 甚高速数字用户线（VDSL）接入技术,2.1.1 HDSL系统的基本构成 HDSL技术是一种基于现有铜线的技术，它采用了先进的数字信号自适应均衡技术和回波抵消技术，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，从而能够在现有的电话双绞铜线（两对或三对）上提供准同步数字序列（PDH）一次群速率（T1或E1）的全双工数字连接。,2.1 高比特率数字用户线（HDSL）接入技术,H
2、DSL系统由很多功能块组成，一个完整的系统参考配置如图2.2所示。 图2.2 HDSL系统的参考配置,2.1.2 HDSL帧结构 HDSL既适合T1，又适合E1，这是因为T1和E1使用同样的HDSL帧结构。 HDSL的帧结构如图2.4所示。,图2.4 HDSL帧结构,2.1.3 HDSL关键技术 一、线路编码 终端设备产生的数字信号通常是单极性不归零（NRZ）的二进制信码，这种信号一般不适于在二线用户环路上直接传送。 1HDB3码 三阶高密度双极性（High Density Bilateral code with 3 level，HDB3）码，是AMI码的改进型。,22B1Q码 2B1Q码是无
3、冗余度的 4电平脉冲幅度调制（Pulse Amplitude Modulation，PAM）码，属于基带型传输码，在个码元符号内传送2 bit信息。 3CAP码 CAP码是一种有冗余的无载波幅度相位调制码。目前的CAP码系统可分为二维八状态码和四维十六状态码两种。,二、回波抵消 回波抵消技术已经成功地应用在线对增容系统中，它实现了在一对双绞线上进行ISDN BRA双工传输。 三、码间干扰与均衡 由于用户线路的传输带宽限制和传输特性较差，会使接收信号发生波形失真。,四、性能损伤 影响HDSL系统性能的主要因素有两个：一是HDSL系统内部两对双绞线之间产生的近端串话，它将随线路频率的增高而增大；二
4、是邻近线对上的PSTN信令产生的脉冲噪声，这种噪声有时较大，甚至会使耦合变压器出现饱和失真，从而产生非线性效应。,五、传输标准 关于HDSL系统的传输标准，目前主要有两种不同规定：一种是美国国家标准学会（American National Standard Institute，ANSI）制定的；另一种是欧洲电信标准学会（ETSI） 制定的。 ETSI标准规定了两种版本的HDSL系统标准：一种是使用三线对传输E1，每线对传输速率为784kbit/s；另一种是使用两线对传输 E1，每线对传输速率为1168kbit/s。,评价HDSL系统性能质量的主要指标如下。 （1）比特差错率（Bit Error
5、 Ratio，BER）。 （2）允许的传输距离。 （3）不出现误码条件下，系统能承受的线路劣化程度。,2.1.4 HDSL的应用特点 HDSL技术能在两对双绞铜线上透明地传输E1信号达35km。鉴于我国大中城市用户线平均长度为3.4 km左右，因此，在接入网中可广泛地基于铜缆技术的HDSL应用。 HDSL系统可以认为是铜线接入业务（包括话音、数据及图像）的一个通用平台。 HDSL技术的一个重要发展是延长其传输距离和提高传输速率。,2.1.5 HDSL的局限性,2.2 第二代高比特率数字用户线（HDSL2）接入技术,2.2.1 HDSL2的设计目标 HDSL2的主要设计目标如下。 （1）一对线上
6、实现两线对HDSL的传输速率。 （2）获得与两线对HDSL相等的传输距离。,（3）对环路损坏（衰减、桥接头及串音等）的容忍能力不能低于HDSL。 （4）对现有业务造成的损害不能超过两线对HDSL。 （5）能够在实际环路上可靠地运行。 （6）价格要比传统HDSL低。,2.2.2 HDSL2的线路编码 关于HDSL2的许多争论都是集中于HDSL2线路码的选择上。如果用于E1速率，脉冲幅度调制（Pulse Amplitude Modulation，PAM）线路码（例如2B1Q）需要三对线，并且不要通带滤波器。 无载波幅度相位调制（CAP）码与PAM码（2B1Q）是被选择的两种码型。,2.2.3 HD
7、SL2中的 FDM和回波抵消 有一些系统只是简单地把HDSL系统中2B1Q收发器的波特率加倍，这种方案不能完全满足标准规定的传输距离、性能和频谱兼容性要求。 回波抵消在频分复用（Frequency-Divsion Multiplexing，FDM）上更有效，这是一个技术难题。,上行流和下行流信号使用不同的频段将会简单一些，这就是HDSL2中采用频分复用（FDM）技术，它消除了自串扰的问题，但要求使用通带滤波器去除有用频段之外的信号。 注意，CAP很容易适应这两种环境。PAM需要“优化”以便在通带环境下工作，这就如在FDM下工作一样。 尽管HDSL的价格和性能都可以用HDSL2单线对系统达到，但
8、是这并不意味着HDSL会完全淘汰。,2.3 不对称数字用户线（ADSL）接入技术,2.3.1 ADSL的提出 不对称数字用户线（Asymmetric Digital Subscriber Line，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。ADSL技术是由 Bellcore的Joe Lechleder于20世纪80年代末首先提出的。,与传统传输技术相比，ADSL是一种宽带调制解调器技术。 ADSL也可以在相同的线路上同时容纳模拟的语音信息，用户在上网时仍然可以使用电话。,2.3.2 ADSL的技术特点 严格说来，ADSL本身只是一种从铜质电话线路的一端传送数据位流到另一端的
9、技术而己，相当于OSI网络七层的第一层物理层。 ADSL系统的主要特点是“不对称”。这正好与接入网中图像业务和数据业务的固有不对称性相适应。,ADSL技术的主要优点如下。 （1）可以充分利用现有铜线网路，只要在用户线路两端加装ADSL设备即可为用户提供服务。 （2）ADSL设备随用随装，无需进行严格业务预测和网路规划，施工简单，时间短，系统初期投资小。 （3）ADSL设备拆装容易、灵活，方便用户转移，较适合流动性强的家庭用户。,（4）充分利用双绞线上的带宽，ADSL将一般电话线路上未用到的频谱容量，以先进的调制技术，产生更大、更快的数字通路，提供高速远程接收或发送信息。 （5） 双绞铜线可同时
10、供普通电话业务（Plain Old Telephone Service，POTS）的声音和 ADSL数字线路使用。因此，在一条ADSL线路上可以同时提供个人计算机、电视和电话频道。,要在铜线用户网路中广泛地应用ADSL系统，需要克服一系列技术难题，其中主要有如下几点。 （1）技术待进一步成熟 线路性能要求高，最大程度必须保持在规定的极限范围之内以符合对衰减的要求；阻抗要均匀，使电话机及网络有良好的信号匹配。每条导线与地之间必须相互保持高度平衡，以防止外部干扰、噪声及导线之间的串音。,（2）设备成本高 与模拟电视不兼容，现有模拟电视机需要通过机顶盒进行数/模转换。 （3）接收机灵敏度 由于用户环
11、路末端信号损耗很大，因此，ADSL系统必须首先解决接收机灵敏度问题。,（4）频谱兼容性 为了使ADSL系统可以和其他系统同时应用，发送频谱必须慎重设计。否则，需要在铜缆服务范围内，限制一起布放Tl/E1系统和HDSL系统与ADSL系统。 （5）住宅中的噪声环境 用户住宅的噪声环境可能是ADSL系统广泛应用所面临的最大问题。这些噪声包括电话网中常见的脉冲噪声，以及住宅中其他形式的噪声，如无线电波耦合到住宅引入线中所产生的各种干扰。,（6）容量小 只能传4个电视节目，且不能用于遥控电视机和有画中画功能的电视机，节目质量差。 2.3.3 ADSL的系统结构 一、系统构成 ADSL系统构成如图2.9所
12、示，它是在一对普通铜线两端，各加装一台ADSL局端设备和远端设备而构成。,图2.9 ADSL系统结构,ADSL系统的核心是ADSL收发信机（即局端机和远端机），其原理框图如图2.10所示。,图2.10 ADSL收发信机原理框图,二、传输带宽 ADSL基本上是运用频分复用（FDM）或是回波抵消（EC）技术，将ADSL信号分割为多重信道。简单地说，一条ADSL线路（一条ADSL物理信道）可以分割为多条逻辑信道。,美国国家标准学会（ANSI）TI.413-1998规定，ADSL的下行（载）速度须支持32kbit/s的倍数，从32kbit/s6.144 Mbit/s，上行（传）速度须支持16kbit/
13、s以及32kbit/s的倍数，从32 kbit/s640kbit/s。,ADSL系统用于图像传输可以有多种选择，如l4个1.536Mbit/s通路或12个3.072Mbit/s通路或1个6.144Mbit/s通路以及混合方式。 另外，互联网络以及相配合的局域网也可改变这种接入网的结构。,2.3.4 ADSL的技术基础 一、ADSL系统模型和性能 1ADSL系统参考模型 如图2.12所示为ADSL系统参考模型。图中显示了ADSL各元素的基本关系及重要元素间的标准接口。在这些接口中，每个功能组的定义是设备提供商提供的设备的各种功能集合，其中有必要的选项或增强的功能。,图2.12 ADSL系统参考模
14、型,2ADSL的几个重要特征 首先是，规定要支持模拟话音服务（指定服务或POTS）。一种特殊的分离器将从交换机到其他部分的4kHz的模拟通道送到ADSL链路的数字带宽下。 其次是，考虑ADSL所能提供的服务种类，包括数字广播和宽带业务（如视频和Internet接入）以及网络管理。,3影响ADSL性能的因素 影响ADSL系统性能的因素主要有以下几点。 （1）衰耗 衰耗是指在传输系统中，发射端发出的信号经过一定距离的传输后，其信号强度都会减弱。 （2）反射干扰 桥接抽头是一种伸向某处的短线，非终接的抽头发射能量，降低信号的强度，并成为一个噪声源。,（3）串音干扰 由于电容和电感的耦合，处于同一主干
15、电缆中的双绞线发送器的发送信号可能会串入其他发送端或接收器，造成串音。 （4）噪声干扰 传输线路可能受到若干形式噪声干扰的影响，为达到有效数据传输，应确保接收信号的强度、动态范围、信噪比在可接受的范围之内。,二、ADSL的调制技术 ADSL调制解调器利用数字信号处理器技术将大量的数据压缩到双绞铜质电话线上，再运用转换器、分频器、模/数转换器等组件来进行处理。ADSL拥有极高的带宽，其信号衰减又极小，在最远约5.5km的距离内，每1Mbit/s可以低于90dB。,1调制解调器的基本模型 （1）加扰及解扰 多数DSL在发送端及接收端都有加扰以及解扰功能。 （2）FEC编译码 FEC（前向纠错控制）
16、是一种极重要的差错控制技术，它比CRC（Cyclical Redundancy Check，循环冗余检查）更重要也更复杂。,（3）交错（Interleaving） DSL在数据传输中常会发生一长串的错误，FEC较难实施对这种长串错误的校正。 （4）整形（shaping） 整波就是维持传输数据适当的输出波形。 （5）补偿（equalizing） 当通信系统在接近理论阈值运行时，通常在其发送端及接收端都会采用补偿器，以获得最佳传输。,2QAM调制技术 正交波幅调制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）是一种对无线、有线或光纤传输链路上的数字信息进行编码，并结合振幅和相位两种调制方法的非专用的调制方式。 QAM使用带有相同频率成份的一条正弦和一条余弦波来传递信息。,3CAP调制技术 无载波幅度相位调制（Carrierless Amplitude & Phase Modulation，CAP）技术是以QAM调制技术为基础发展而来的，可以说它是QAM技术的一个变种。输入数据被送入编码器，在编码器内，m位输入比特被映射为k2m个
