DSL - ADSL 基礎知識

---

---

本章將討論非對稱數字使用者線路的基礎知識和標準。

ADSL 基礎知識

首先，讓我們瞭解以下幾點。

• 所有 ADSL 標準都使用離散多音 (DMT) 調製作為物理層。

• 將頻帶劃分為許多小通道。

• 每個通道上使用 QAM 調製。

• 根據信噪比 (SNR) 為每個通道分配不同的位元。

ADSL 基礎知識物理層系統框圖

以下是 ADSL 基礎知識物理層系統框圖。

ADSL 標準

下表描述了 ADSL 標準。

附錄 G.DMT

G.992.1 附錄 A − POTS 上的全速率 ADSL

• 重疊頻譜 PSD 掩碼
• 非重疊頻譜 PSD 掩碼

G.992.1 附錄 B − ISDN 上的全速率 ADSL

• 僅重疊頻譜 PSD 掩碼，但重疊是可選的

G.992.1 附錄 C − TCM-ISDN 捆綁中的全速率 ADSL

• 與 G.992.1 附錄 A 相同的 PSD 掩碼

G.DMT PSD

下圖描述了 G.DMT PSD。

G.Dmt 效能

可以透過以下描述瞭解 G.Dmt 效能。

• NSC = 子載波數量
• 子載波間距 = Δf = 4.3125 KHz
• 資料符號速率 = 4.0 KHz
• 資料速率 = N * 4 * 8 Kbps（32 Kbps 的倍數）
• 頻寬 = NSC * Δf
• 取樣率 = 2 * NSC * Δf

NSC                                 256   
Total bandwidth                     1.1 MHz    
Sample rate                         2.2 MHz   
Maximum Date Rate                   ~12Mbps(down)/1.2Mbps (up) 
Maximum Reach                       20kf 

撥號音服務

雖然 DMT 被選為官方標準，但基於 CAP 的系統已在全球範圍內用於實現許多 ADSL 和一系列影片聲音試驗和商業部署，有效地將 CAP 確定為事實上的 ADSL 競爭標準。與此同時，在美國有線電視行業提供電話服務的威脅在很大程度上消退了。

在全球範圍內，音影片應用有所增加，但人們仍然對其保持興趣。在許多市場中，它們難以在成本方面與有線電視和衛星電視的廣泛普及相抗衡。

因此，影片撥號音計劃在北美已基本消失。ADSL 的最終標準——經國際電信聯盟 (ITU)（G.dmt 或 G.992）和 ANSI（T1.413 第 2 版）批准——如前所述，是一個基於 DMT 的系統，是當今大多數新型 ADSL 部署的基礎。然而，一些供應商繼續在其網路中部署基於 PAC 的系統。

從影片到資料的應用切換

在這些漫長的影片撥號音試驗中，業界已經認識到許多資料應用是非對稱的。最好的例子是網際網路。通常，使用者向遠端伺服器傳送少量資料，該伺服器請求下載資料檔案、圖形、音訊和影片。作為回應，伺服器開始以網路能夠支援的資料速率向遠端工作站傳送檔案資料。這種事務本質上是極其不對稱的。

在同一時期，網際網路發展成為一種全新的現象，與網際網路增長服務的新的使用者數量相比，這是聞所未聞的。所有使用者的最大抱怨是，將檔案上傳到調變解調器撥號甚至 ISDN 資料速率需要花費太長時間。因此，對新服務的需要和新技術的誕生很快就結合在一起，ADSL 已重新定向以支援網際網路接入。

影片並沒有完全消失作為對 DSL 的需求。然而，使用 RealMedia 或 Windows Media 等系統的基於 IP 的影片傳輸變得越來越流行和複雜。使用 MPEG-2 等壓縮系統或允許對影片進行更高壓縮的新行業標準系統，IP 影片傳輸仍然是 DSL 的一種可行的應用。

針對資料服務的最佳化

當應用是有點同步的影片時，DSL 線路必須以指定的線路速度執行。但是，資料可以在很寬的速度範圍內執行。唯一的影響是較慢的速度需要更長的時間才能傳輸大型檔案。因此，對於資料應用，我們可以降低線路速度，以便可以在更長的線路上傳送服務。CAP 和 DMT 收發器都已修改為基於環路最佳化服務，其實現被稱為自適應速率數字使用者線路或 RADSL。

RADSL 技術支援收發器自動將線路速度提高到可透過給定環路可靠實現的最高資料速率的能力。雖然此功能主要旨在簡化服務設施，但它也使服務提供商能夠在環路狀況惡化的情況下實現服務的平滑降級。如今，還有其他 DSL 技術支援速率自適應。有興趣使用此功能的服務提供商應檢查它在不同技術中的支援程度。

RADSL 標準

可以看出，自 1993 年 3 月影片 ADSL 標準決定以來，行業和技術發生了巨大變化。為了認識到這一點，ANSI T1E1 工作組制定了一個稱為ANSI TR59 RADSL 的標準。FCC 特別指出 RADSL 是一種在本地環路中與語音和其他 DSL 技術頻譜相容的技術。

IDSL 提供 ISDN 上的 DSL

在某些情況下，DSL 概念已應用於現有技術。例如，ISDN DSL 或 IDSL 最初出現在 20 世紀 80 年代作為一項新的旋轉技術，僅IDSL ISDN CPE（使用者端裝置）與位於銅線環路另一端的 ISDN 相容線路卡對話，並獨立於電話交換機終止 ISDN 訊號。

在這種情況下，與所有 DSL 變體一樣，資料服務指向擴充套件資料服務，而不是交換網路。雖然 IDSL 基於成熟的技術，但它在功能上是 ISDN 的一個子集，因為它放棄了支援交換電話服務和一般連線的任何可能性。IDSL 的一個關鍵優勢是服務提供商尋求將長期的 ISDN 資料連線移動到網際網路伺服器或遠端 LAN 訪問交換網路之外。另一個關鍵優勢是，由於 IDSL 使用 ISDN 信令方法，因此它能夠透過銅對傳輸，這些銅對由數字環路載波提供服務。

這些裝置是遠端終端，旨在將 POTS 和 ISDN 服務的覆蓋範圍擴充套件到銅線完成後的中心局的通常範圍之外，通常透過光纖專用線路連線到中心局，因此無法承載任何型別的 ADSL 和 SDSL DSL 訊號。

多速率對稱 DSL

除了 IDSL 提供的 144 Kbps 頻寬外，還出現了一些可以更好地分類辦公室/小型辦公室和住宅（SOHO）可能性。這些技術的執行範圍在 128 Kbps 到 2.048 Mbps 之間。

對於對稱應用，多速率 SDSL (M/SDSL) 已成為一項寶貴的技術，可以滿足運營商在幾乎無處不在的基礎上提供時分多路複用 (TDM) 服務的要求。基於單對 SDSL 技術，M/SDSL 支援更改命令列收發器的速率，從而改變收發器的執行距離。此版本的 CAP 支援八個不同的服務速率，從 64 Kbps/128 Kbps 到 29 kft（8.9 公里）24 號線（5 毫米）和 15 kft（4.5 公里）以 2 Mbps 的全速執行。憑藉 AutoRate 的容量（類似於 RADSL），對稱應用現在可以普遍部署。

面向消費市場的 G.lite

1998 年 1 月，通用 ADSL 工作組 (UAWG) 正式成立。它由電信、網路和個人電腦領域的大型組織組成。該小組的成立是為了開發低速且具有成本效益的 ADSL 替代方案，可以在消費者迅速被服務提供商部署的同時安裝。該小組工作的結果是基於 ADSL G.lite 標準的新子集。

G.lite於1999年6月被國際電信聯盟（ITU）批准為標準（G.992.2），下行速度可達1.5 Mbps，上行速度可達512 Kbps。重要的是，G.lite的設計可以在現有的電話線上提供這項服務，而無需ADSL解決方案全速率通常需要的POTS分線器。G.lite標準的一部分是“快速再訓練”技術，當電話機正在使用時，該技術會限制G.lite訊號的輸入功率。這有助於最大限度地減少干擾並在電話結束通話後恢復功率。

ReachDSL優勢

以下是ReachDSL的優勢。

• 無需分線器安裝 − 使用者端無需POTS分線器，簡化了安裝過程，並允許使用者自行安裝。

• 更遠的覆蓋範圍 − 除了ADSL系統通常只能覆蓋距離中央辦公室18,000英尺以內的範圍外，ReachDSL系統可以延伸到20,000英尺以外，一些電力設施甚至超過30,000英尺。

• 頻譜相容性 − ReachDSL解決方案具有卓越的頻譜相容性。ReachDSL系列成員MVL®（多虛擬線路）是第一個獲得FCC第68款批准的DSL系統，這意味著它對電話網路上的其他服務“友好”，不會造成干擾。ReachDSL還在頻譜管理類別中執行，以提供更廣的範圍和更高的速度。

• 更低的生產成本 − ReachDSL產品使用現成的數字訊號處理器（DSP），而不是定製的DSP。

• 動態頻寬分配 − 允許根據不同的應用定製服務。

VDSL提供影片和更高頻寬

正在出現新的變體，例如 – VDSL、DSL或高速DSL。VDSL系統仍在開發中，因此最終容量尚未確定，但擬議的標準要求下行頻寬高達52 Mbps，對稱頻寬高達26 Mbps。這些頻寬的折衷是較短的環路段，對於可能獲得更高頻寬的頻段，通常短至1000英尺，隨著環路長度的增加，速度也會降低。

鑑於這些限制，VDSL部署計劃使用與傳統DSL、DSLAM略有不同的模型，電話公司將DSLAM從中央辦公室遷移到附近，光纖線路為包含DSLAM的本地機櫃供電。

VDSL提供的超高速為服務提供商帶來了提供下一代DSL服務的機會，影片被認為是首個應用。在52 Mbps的速度下，VDSL線路可以為客戶提供完整的多分支MPEG-2影片流質量，甚至可以提供一個或多個高畫質全質量電影片道（HDTV）。

一些服務提供商已經開始部署VDSL系統的測試，這些系統提供這些服務，住宅中的VDSL端點顯示為機頂盒，例如有線電視，帶有一個乙太網或其他資料介面，用於連線到PC以同時提供資料服務。

DSL的基本原理是本地環路技術，其中相容裝置位於單個銅線環路的每一端，確保新的DSL技術能夠隨著時間的推移不斷湧現。對於服務提供商而言，一個戰略重點是確保今天部署服務的特定技術或DSL網路模型的選擇不會限制未來採用新技術的選項。

為什麼選擇ADSL2？

以下幾點描述了為什麼ADSL2如此受歡迎。

• ADSL提供高達8Mbps/800Kbps的資料速率（可能為12M/1.2M）。

• 26AWG電纜覆蓋範圍為18-20kf（約6000米）。

• 無無縫速率更改。

• 無使用者活動時無省電模式。

• 無每bin 1位和每符號部分位元組。

• 固定64Kbps開銷通道速率（幀結構3）。

ADSL2/ADSL2+

以下幾點描述了ADSL2/ADSL2+的各種特性。

• ADSL2+提供高達24Mbps/1Mbps的資料速率。

• SNR變化時無縫速率自適應。

• 電源管理大大降低了功耗。

• 每bin 1位和每符號部分位元組提高了覆蓋範圍。

• 26AWG電纜覆蓋範圍為20-22kf（約7000米）。

• 可變開銷通道速率滿足使用者需求。

• 訓練期間的環路診斷功能。

ADSL2/2+優勢

ADSL2和ADSL2+提供了下一代功能，以改進DSL部署的商業案例。以下是一些優勢 −

• 更高的速率
• 更遠的覆蓋範圍
• 改進的穩定性
• 電源管理
• 增強的頻譜相容性

更遠的覆蓋範圍

ADSL2使服務提供商能夠使用速率增強技術在更長的環路長度上擴充套件現有的速率計劃 −

速率增強技術 −

• 降低幀開銷
• 強制性格雷碼編碼
• 1位星座圖
• 導頻音上的資料

遠距離DSL (LDSL) −

• 針對北美的RE-ADSL2增強PSD
• 重疊模式

幀結構增強

以下特性有助於幀結構增強。

• 更靈活的幀結構

• 替換了G.DMT中的幀結構型別0、1、2和3

• 接收器選擇配置引數

• 可能的最佳里德-所羅門編碼

• 可配置的開銷通道，從4Kbps到64Kbps

• 基於HDLC的OAM協議，用於檢索詳細的效能監控資訊。

PMD增強 − 訓練

以下特性有助於PMD增強 − 訓練。

• 新的線路診斷程式。

• 接收器選擇導頻音。

• 在通道分析期間改進的信噪比測量。

• 改進的詳細發射訊號特性交換。

• 音調中斷，允許在初始化期間進行RFI測量。

PMD增強 − 效能

以下特性有助於PMD增強 − 效能。

• 強制性支援格雷碼編碼。

• 強制性支援一位星座圖。

• 在導頻音上調製的資料。

• 透過接收器確定的音調排序提高了抗RFI魯棒性。

PMD增強 − 功率

以下特性有助於PMD增強 − 功率。

• 發射功率削減。

• 強制性發射功率降低。

• 具有新的L2低功耗狀態的ATU-C的節電功能。

• 具有新的L3空閒狀態的節電功能。

PMD增強 – 動態

以下特性有助於PMD增強 – 動態。

• 位交換

• 無縫速率自適應 (SRA)

• 動態速率重新分配 (DDR)

為什麼需要線上重配置？

以下幾點描述了為什麼需要OLR。

• DSL線路狀況一直在變化，例如串擾、天氣、無線電、環境等。

• 使用者活動一直在變化，例如摘機/掛機、高峰/正常使用。

• 運營商頻寬重新分配。

線上重配置 (OLR)

以下幾點介紹了關於OLR的資訊。

• 當線路或環境緩慢變化時，保持無縫執行。

• 最佳化速率設定（可以減少6dB裕度）。

• 提供上層配置。

• 所有通道都可以獨立執行。

線上重配置型別

以下是OLR的型別。

位交換 (BS) −

• 在子載波之間重新分配資料和功率
• 適應變化的線路狀況

無縫速率自適應 (SRA) −

• 重新配置總資料速率
• 後臺SNR監控可以找到最佳設定

動態速率重新分配 (DRR) −

• 重新配置多個延遲路徑之間的資料速率分配。

控制引數

以下是幀配置和PMD功能的控制引數。

幀配置 −

• Bpn − 延遲路徑#p中幀承載#n中的八位位元組數。

• Lp − 延遲路徑#p中的每符號位數。

PMD功能 −

• bi, gi
• L − 總資料速率

使用SRA提高穩定性

無縫速率自適應 (SRA) 使調變解調器能夠更改速率和位元載入，以保持最小每bin裕度而無需重新訓練。

GlobespanVirata Inc.’s 符合ADSL2標準的SRA可以一次更改單個bin或所有bin。它使速率變化和噪聲適應在幾秒鐘內完成，而不是幾分鐘。

OLR總結

下表描述了OLR的總結。

電源管理

以下幾點描述了OLR中的電源管理。

• DSLAM功耗為KW級，全天候執行。

• 可以節省大量電力。

• 大約-40 dB的發射功率削減可節省每個埠100mW。

• 2000埠DSLAM可以節省200W！

最大裕度演算法

OLR最大裕度演算法的優勢如下 −

• 消除線路上的多餘裕度。

• 估算線路狀況並在握手期間降低發射功率。

• 與舊版CPE相容。

• 在典型的環路中，線路驅動器的功率降低高達60%。

統計電源管理

在客戶空閒期間，它可以將整體功耗降低高達50%。

目標

主要目標是節電和最大限度地減少串擾。有三種電源管理狀態 −

• L0 − 全功率資料模式（就像我們今天一樣）

• L3 − 空閒模式（不嘗試啟動）

• L2 − 低功耗模式，透過 −

• 增加功率削減值 (<40dB)

• 低位元率

更高等級的ADSL2+技術

更高等級的ADSL2+技術可以實現以下功能 −

• 實現用於高階資料、語音和影片部署的更高速率。

• 實現高達26 Mb/s的資料速率。

• 將10-12Mb/s的覆蓋範圍擴充套件到ADSL S=1/2的兩倍。

• 可選的遠端波段規劃允許從遠端機櫃部署，而不會降低來自CO的服務質量。

• 單個bin停用可提供與舊版服務的完全相容性。

• CPE能力自動檢測可實現與舊版CPE的相容性

ADSL/ADSL2 ATU-C發射頻譜

下圖顯示了ADSL/ADSL2 ATU-C發射頻譜。

ADSL2+ ATU-C發射頻譜

下圖顯示了ADSL2+ ATU-C發射頻譜。

ADSL2+特性

以下是ADSL2+的特性。

• 將下行頻譜從1.1MHz增加到2.2 MHz，下行bin數從256增加到512。

• 最大下行資料速率從8Mbps增加到24Mbps。

• 在短環路長度下效能有所提高。

• SRA和電源管理的範圍更廣，從32Kbps到24 Mbps。

ADSL2+效能

以下幾點描述了ADSL2+的效能。

• ADSL+和ADSL2+支援高速非對稱DSL應用以及傳統的遠距離DSL服務。

• 自動檢測支援回退到ADSL2和舊版ADSL。

• ADSL2+/ G.Span支援22/3服務，而無需VDSL 1.5km覆蓋範圍限制。

• 與舊版ADSL CPE相容。

擴充套件覆蓋範圍的DSL (RE-ADSL)

• 擴充套件覆蓋範圍的ADSL (RE-ADSL) 是G.992.3的附錄L

• 覆蓋範圍擴充套件1-2 kft

• 規範的基礎具有強制性的非重疊PSD定義以及可選的重疊PSD定義。

附錄M

• 介紹以提高上行速率
• 最多將上行bin數量加倍
• 如果是非重疊的，則以犧牲下行為代價
• 高達3Mbps的上行資料速率

下表描述了ADSL的各個方面。