铜线接入技术

随着互连网络的飞速发展，各种基于IP的新业务层出不穷。这些业务的典型特点是上下行数据流量的不对称，另外，某些业务对带宽要求较高。在这种情况下，一种采用频分复用(FDM) 方式实现上下行速率不对称传输的技术--非对称数字用户线(ADSL) --应运而生。

ADSL系统的典型结构主要由局端设备和远端设备组成，其中局端设备包括ATU-C,DSLAM和POTS分离器 ;远端设备包括ATU-R和POTS分离器。

用户接口可以有多种不同的选择方案，常见的接口有10Base-T和25.6Mbit/s ATM 接口两种。

POTS分离器使得ADSL信号能够与普通电话信号共有一对双绞线，在局端和远端均需要有一个POTS分离器，它在一个方向上组合两种信号，而在相反方向上将这两种信号正确分离。

ATU-R是指远端ADSL收发单元，放置于用户端(家用或商用)，主要完成接口适配、调制解调以及桥接功能。从实现形式上看，ATU-R可以是外置Moden，例如插在PC机中的一块卡，在有些情况下，它也可以是大型网络设备(如路由器)的一部分。

ATU-C是指局端ADSL收发单元，放置于局端，与ATU-R配对使用，只要完成接口适配、调制解调以及桥接等功能。

DSLAM是指数字用户线接入复用器，可将用户线路上的业务流量整合汇聚到与骨干网交换设备相连的高速数据链路上。

BNAS是指宽带网络接入服务器，主要用于对逻辑点对点连接的管理，完成或协助完成时长统计、流量统计以及用户识别，鉴权、地址分配等。

网络服务提供商(NSP)是实现综合服务网络的重要部分。

与HDSL 相比,ADSL采用了更为先进的自适应均衡技术、回波抵消技术和信号调制技术来提高系统传输速率。就调制技术而言，ADSL先后采用了正交幅度调制(QAM)，CAP和离散多音频(DMT)调制技术。其中DMT是ADSL的标准线路编码，QAM和CAP正处于标准化阶段。

在各类铜线接入技术 中，数字线对增容(DPG)技术是最早提出并得以应用的，它可实现在一对用户线上双向传送160kbit/s的数字信息，传输距离达4~6km。由于速率太低，DPG无法满足人们对宽带业务的需求，因此目前对铜线接入技术的研究主要集中在速率较高的各种数字用户线(xDSL)技术上。xDSL技术采用先进的数字信号自适应均衡技术 。

回波抵消技术和高效的编码调制技术，在不同程度上提高了双绞铜线对的传输能力，为用户提供了一种低成本的综合业务接入方式。

铜线宽带接入技术也就是DSL技术，主要包括高比特率的用户数字环路(HDSL)、非对称用户数字环路(ADSL)和甚高比特率的用户数字环路(VDSL)。传统的铜线接入技术，即通过调制解调器拨号实现用户的接入，速率为56kbit/s(通信一方为数字线路接入)，但是这种速率远远不能满足用户对宽带业务的需求。虽然铜线的传输带宽非常有限，但是由于现在电话网非常普及，电话线占据着全世界用户线的90%以上。充分利用这些宝贵资源，需要先进的调制技术和编码技术。

全铜线接入网在双绞线上采用时间压缩复接(TCM)和回波消除技术来提高传输速率。但是，当传输速率增加到T1(1554kbit/s)和E1(2048kbit/s)时，串扰和符号间干扰迅速增加。为了改善通信质量，采用非对称用户线(ADSL)和超高速数字用户线(VDSL)。

(1)ADSL用户线

1989年，美国Bellcore首先提出ADSL技术。在实现FTTH比较困难的情况下，ADSL考虑了用户线上传输视频信号和多媒体信号时上、下行带宽的不对称性。美国国家标准协会(ANSI)的TIE研究组制订了第一个ADSL标准(即T1.413)，其单工下行最高传输速率为6.144Mbit/s。中国将8.192Mbit/s速率作为ADSL最高传送等级速率。

双绞线上ADSL的用户频谱的分配如下:0~4kHz频段传送语音基带信号，实现电话业务;20~120kHz频段用来传送上下行低速数据或控制信息，控制信息速率在16~64kbit/s;高频段(124~1000kHz)的带宽用于传送下行高速数据;最新的ADSL2+将频段扩展到2.208MHz。

(2)超高速数字用户线(VDSL)

另一种数字用户线技术是VDSL，这是一种在双绞线上能够提供最高传输速率达55Mbit/s，传输距离为0.3~1.5km的技术。VDSL的信道划分如下:0~4kHz为用户传输电话业务;4~8kHz为上行通道，用于传输中低速数据，速率可达1.6Mbit/s;7000kHz以上为下行通道，传输高速数据业务，最大下行速率分为3档:1.5km时为12.96~13.8Mbit/s，1.0km时为25.92~27.6Mbit/s，0.3km时为51.84~55.2Mbit/s。由于技术等因素，最初的VDSL产品采用较低的上行速率。

VDSL中，上下行信道均使用FDM(频分复用)技术，并与POTS和ISDN信号分开。上行也可采用TDMA(时分多址)技术，此时上行信道相应采用QPSK(正交相移键控)调制技术或SLC(简单线路编码)技术。

VDSL所要达到的目的是要在更短的距离上传输更多的信息，因此VDSL采用先进的编码技术，如CAP、DMT、DWMT(离散小波多音频调制)和SLC等。为使传输误码率与压缩的视频信号相适应，VDSL必须采用前向误码纠错方案，并采用交织技术，以纠正由于脉冲噪声产生的误码。

(3)ADSL2/ADSL2+

ITU于2002年完成ADSL2(G.992.3，G.992.4)，它延长了传输距离，引入了无缝数据适配技术，实现线路实时改变和两端平滑同步，支持多线对端口绑定，支持智能管理及实时测试等功能。另外，ITU在2003年完成ADSL2+(G.992.5)，频谱宽度从1.1Mbit/s提高到2.2Mbit/s，下行速率在0.9km之内可达24Mbit/s，1.2km之内可达20Mbit/s，1.5km之内可达16Mbit/s。

总的说来，xDSL技术允许多种格式的数据、语音和视频信号通过铜线从局端传给远端用户，可以支持丰富的业务类型。其主要优点是能在现有90%铜线资源上传输高速业务，解决光纤不能完全取代铜线"最后一公里"的问题。但DSL技术也有其不足之处:它们的覆盖范围有限(只能在短距离内提供高速数据传输)，且一般是非对称的(通常下行带宽较高)。因此，这些技术只适用于一部分应用场景，可作为宽带接入的过渡技术-从发展的角度来看，基于铜质双绞线和同轴电缆的各种宽带接入技术都只是一种过渡性措施，可以暂时满足一部分比较有需求的新业务，但如果要真正解决宽带多媒体业务的接入，就必须将光纤引入接入网。

(4)VDSL2

VDSL2是第二代VDSL，与VDSL不同，ITU 制定了VDSL2+互联互通标准，使VDSL2+实现了不同厂家的兼容。

与VDSL相比，VDSL2有更高的传输速率:在300m的短距离内，可以实现双向的100Mbit/s数据传送速率;在300~1500m中等距离内，通过采用栅格编码技术和交织技术，传输速率也高于第一代VDSL。VDSL2有更远的传输距离，通过增强发射功率(20.5dBm)，并配合U0频段和回波抑制的使用，传输距离最远可达4.5km左右。VDSL2摒弃了QAM调制方式，采用与ADSL2+同样的DMT作为唯一的调制方式，能够兼容ADSL2+技术。VDSL2由于融合了ADSL2+和第一代VDSL技术的优点，因此在短距离内，可以达到100Mbit/s传输速率，超过一定距离后，直接切换到ADSL2+模式，继续提供中远距离的数据传输。这为ADSL2+向VDSL2过渡提供了良好的解决方案，运营商可以根据需要逐步更新设备，既保护了原有的投资，又减少了技术选择风险。

VDSL2具有完善的PSD控制能力，采用频谱开槽、上行功率削减(UPBO)、MIB控制PSD等技术来完成功率谱的管理，消除或减小干扰对传输性能的影响，提高对接入环境的适应能力。同时也具有良好的视频业务支持能力。充分考虑了视频业务对分组丢失或误码敏感的特点，在脉冲噪声保护、动态改变交织深度以及双延迟通道等方面做了大量的工作，以降低脉冲噪声造成的误码、分组丢失的概率。

除此之外，VDSL2还具有多种模板(Profile)配置、环路诊断以及在线重配置(OLR)等技术优点。

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