电话铜线接入技术

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,接入网,39,电话铜线接入技术,接入网技术,接入网,电话铜线接入技术,引言,电话铜线的传输性能,拨号接入技术,xDSL的体系结构,ADSL,新一代的DSL,接入网,1 引言,电话铜线接入网,在全球，覆盖最广，向家庭、商业用户提供接入,主要成分：双绞铜线，直达用户驻地,架空、直埋、管道,早期提供POTS业务（话音业务）,现在可提供数据业务。,接入网,2 电话铜线的传输性能,电话铜线上的技术演进,表现在两个方面：频段的开发利用以及接入技术的演进,最初只提供POTS业务，带宽04kHz,话带Modem技术，在电话铜线上传输数据,采用话带频段，速率从最初的300b/s到现在的56Kb/s,ISDN技术，采用时分复用实现数话同传,2B+D信道将速率提高到144Kb/s,xDSL技术,工作频段大多在话带频带之外，可数话同传,HDSL：1.544Mb/s、2.048Mb/s,ADSL：最大下行速率6Mb/s,VDSL：下行速率提高到52Mb/s,接入网,电话铜线的传输性能,引起电话铜线传输损伤的因素,传输损耗：与距离、线径、频率有关,信号反射（混合线圈和回波）,阻抗不匹配，引起信号反射,回路中线径不同，拼接引起阻抗变化导致信号反射,噪声,白噪声：由线路中电子运动产生的固有噪声,射频（RF）干扰:电话线充当天线，可能收到AM/FM信号,脉冲干扰：瞬间突发干扰，如交换机的开关暂态、振铃等,串扰：同一扎内或相邻扎线之间的干扰,接入网,电话铜线的传输性能,电话铜线上的传输有损伤,传输速率随着,距离的增加而减小,随着信噪比的减小而减小,电话铜线的传输带宽也远不止当初使用的04kHz,在竞争压力下，采用更先进的技术，开发出了电话铜线的更高频段,更先进、抗干扰性能更好的调制编码技术,纠错技术,DSP技术等,目前，已达到几十兆Hz（理论值30MHz）,频率越高，使用更难，要求技术更高，但相信还会发展,接入网,3 拨号接入技术,话带Modem拨号接入,ISDN拨号接入,接入网,(1)话带Modem拨号接入,PSTN：Public Switched Telephone Network,AAA: Authentication、Authorization、Accounting,PSTN,拨号接入,服务器,Internet,AAA服务器,Modem,Modem,代理,RS232C接口,E1中继线,电话铜线,运营商网络,接入网,话带Modem拨号接入,工作原理,PC机装有TCP/IP和PPP协议，拨号接入服务器具有一定数量的IP地址（IP地址池),用户需事先从Internet Service Provider处得到拨叫的特服号、登陆用户名和口令,PC机通过拨号上网时，会动态得到一个IP地址，成为Internet上的一台主机,PC机下网时，IP地址被释放，以备分配,用户点击拨号连接,身份 认证,认证通过,给用户分配IP地址并记帐,结束,下网,释放IP 停记帐,未通过,用户上网,接入网,话带Modem拨号接入,特点,Modem带宽为3003400Hz范围,最高下行速率56Kb/s,上网时一直占用话路，一对双绞线上数话不能同传,一种最简单、最便宜的接入方式,广泛用于家庭用户、部分用于小型办公室局域网的Internet接入,局限性,长时间占用电话网资源，造成电话网的拥挤,带宽太窄、速率太低，不能满足宽带业务的需求,不能同时满足多种业务,接入网,话带Modem拨号接入,话带Modem主要功能：,将数字信号调制成音频信号发送到电话用户线,将从电话线上收到的模拟信号解调成数字信号,技术发展,最基本的调制方式是：,ASK、FSK、PSK,现代调制技术，大大提高Modem的数据速率,QPSK、QAM、TCM,ITU制定了一系列的话带Modem标准（V系列）,V.21、V.22V.90、V.92,速率从300b/s、600b/s 56kb/s,接入网,(2)ISDN拨号接入,ISDN：Integrated Services Digital Network,TE1：非ISDN终端,TE2：ISDN终端,TA：ISDN终端适配器,NT：网络用户接口设备,信道：2B+D或30B+D,B信道传输数字话音或数据，D信道传输信令,Internet,TA,ISDN,TE1,NT,TE2,信道,拨号服务器,接入网,ISDN拨号接入,特点,在模拟信道上采用数字传输技术,一线多能（数话同传）,高速接入（2个B信道可以捆绑使用，上网速率可达128Kbps）,提供标准网络用户接口，支持多个设备接入,1条具有2B+D的用户线可连接8台终端,最多可有3台同时工作（D信道也可传输低速数据）,可用于家庭用户拨号接入、商用专线接入,除欧洲外，其它地区用户很少,局限性,速率仍不够高，不能满足宽带业务需求,安装较Modem接入复杂,接入网,3 xDSL的体系结构,概述,不同DSL技术的差别,xDSL的接入结构,xDSL的转移模式,接入网,(1) 概述,xDSL是一系列利用现有电话铜线进行数据传输的宽带接入技术,xDSL工作频段大多高于话带,采用先进的DSP技术和调制解调技术，实现电话铜线上的高速接入,分类：,速率对称型DSL技术,HDSL、SDSL、IDSL,速率非对称型DSL技术：,ADSL、VDSL、VADSL、RADSL、CDSL,接入网,不同DSL技术的差别,主要表现在速率、传输距离、编码技术、上下行速率的对称性等方面,HDSL：,上下行速率对称、1.5/2Mb/s，2对线（HDSL2支持1对线），与话带重叠，不可与话音业务同时进行,ADSL：,不对称，上行640kb/s，下行最高68Mb/s。1对线，工作频带高于话带，可同时支持话音业务,VDSL：,不对称上行最高6.4Mb/s，下行最高52Mb/s；,对称上下行最高26Mb/s。1对线，工作频带高于话带，可同时支持话音业务,接入网,(2) xDSL的接入结构,PSTN,Data Network,电话铜线,xTU-R,远端设备,分离器,xTU-C,局端设备,分离器,可数话同传的xDSL结构图,Data Network,电话铜线,xTU-R,远端设备,不可数话同传的xDSL结构图,xTU-C,局端设备,xTU-R：DSL远端传输单元，xTU-C： DSL局端传输单元,具体的DSL接入结构有差别,接入网,xDSL的转移模式,转移模式是指用户端到局端之间在DSL链路上承载并转移的数据单元格式。,三种转移模式：,STM：同步转移模式,在DSL链路上承载并转移STM帧（固定速率的流式业务）,固定分配带宽，用户专用，资源浪费,ATM：异步转移模式,在DSL链路上承载并转移ATM信元,曾经的主要模式,PTM：分组转移模式,在DSL链路上承载并转移可变长度的分组,一种最新的模式，顺应IP技术潮流，最具发展潜力,Data Network,ADSL Link,ATU-R,STM/ATM/PTM over ADSL示例,ATU-C,STM/ATM/PTM模式,接入网,4 ADSL,技术标准与发展,基本特征,接入结构,技术要点,ADSL.Lite,应用,接入网,ADSL技术标准与发展,ADSL的概念于1989年提出，1998年开始广泛用于互联网接入,ITU-T技术标准：,第一代ADSL技术,，也称G.dmt规范，定义ADSL收发器,，也称G.lite规范，定义无分离器ADSL收发器,第二代ADSL技术,，也称ADSL2，定义了ADSL2收发器,，定义了无分离器的ADSL2收发器,，也称ADSL2+，定义了增强功能的ADSL2收发器,接入网,ADSL基本特征,在现有的电话铜线上提供高速数字业务，不干扰POTS业务,ADSL只使用PSTN的用户接入段，不进入程控交换机，直接进入数据网， ADSL业务不交电话费,与POTS业务共享同一电话线，采用FDM实现数话同传,传输速率：最高上行640Kb/s，最高下行：8Mb/s,传输距离：35km,业务类型：语音、数据、图象,上下行速率不对称，特别适合Internet的接入,接入网,ADSL接入结构,ADSLAM：ADSL Access Multiplexing，ADSL接入复用器,ATU-C：ADSL Transmission Unit-CO side，ADSL局端传输单元,ATU-R： ADSL Transmission Unit-Remote side，ADSL远端传输单元,Data Network,ADSL,Modem,分离器,分离器,机架,局端接入设备,PSTN,用户端接入设备,用户线,ATU-C,ATU-R,ADSLAM,ATU-C,接入网,ADSL接入结构说明,用户端接入设备,ADSL Modem,对数据信号进行调制/解调，实现ADSL数据的正确收发,分离器,由低通滤波器和高通滤波器组成,实现POTS与ADSL业务的分路,局端接入设备,分离器机架：由多个分离器构成,将分离后的话音接入程控交换机,将分离的数据接入数据交换机（ATM或Ethernet交换机）,ADSLAM：ADSL接入复用器,实现各路ADSL数据的复用和解复用,有些DSLAM具有局部管理和网关的功能,接入网,ADSL技术要点,频谱划分,承载信道,调制技术,初始化过程,帧格式,接入网,ADSL的频谱划分,04kHz， POTS业务,25.875138KHz，可双向配置，主要用于ADSL上行数据传输,1401104KHz，用于ADSL下行数据传输,频率（KHz）,功率谱,4,25,138 140,1104,下行,上行,POTS,0,接入网,ADSL的承载信道,ADSL的数据通道分：,双向低速信道和下行高速信道,双向低速信道,分LS0、LS1、LS2三个子通道,可作为独立的单向信道配置，一般用作上行传输,下行高速信道,分AS0AS3四个子通道,子通道分：,快速通道,前向纠错，无交织，适于传输时延敏感型业务,交织通道,前向纠错交织，传输可靠性高，适于差错敏感型业务,接入网,ADSL的调制技术,ADSL通常采用三种基本的调制技术：,QAM：Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度调制,DMT：Discrete multi-Tone，离散多音,CAP：Carrierless Amplitude-Phase Modulation，无载波幅相调制,（即ITU-T G.DMT）采用DMT调制技术,接入网,DMT调制技术,DMT基本思想：,是一种最简单的多载波调制技术,将信道分成若干个互不重叠的子信道（离散）,每个子信道分别单独进行调制,根据S/N自适应分配子信道承载的比特率,每个子信道受损的情况可能不同,受损大的子信道分配较少的比特（甚至放弃）,ADSL中的DMT：,将01.104MHz的频带分成256个子信道，每子信道带宽4.3kHz,每个子信道单独进行QAM调制,根据子信道受损情况采用不同的QAM技术,降低调制速率以提高抗干扰能力，特别适合抵抗RFI,接入网,DMT调制技术,DMT如何为各子信道动态分配比特率？,发送测试信号（训练序列）,接收端进行频谱估计，根据算法计算出各个子信道的信噪比,确定各子信道的比特分配,如果某个子信道质量太差，可以放弃使用此子信道,DMT的特点,可,根据信道质量自适应调整比特,可以避开强干扰的子信道，提高ADSL的抗干扰能力,当然，DMT在避开干扰的同时，也牺牲了有效带宽，不过就可靠性而言，是值得的,接入网,DMT调制技术,f,初始子信道,比特划分,bit/Hz,考虑信道衰减的 子信道比特划分,频率,crosstalk,噪声状况,RFI,频率,噪声幅度,考虑信道噪声的 子信道比特划分,bit/Hz,频率,RFI下，放弃使用的子信道,信道衰减特性,频率,信号幅度,bit/Hz,接入网,ADSL.Lite,标准ADSL需要在用户端安装无源分离器,增大了安装工作量、成本、时间,轻型ADSL：ADSL-lite,，G.lite,特点：,无需安装用户端分离器（Splitterless ）,实现较为简单，可使用通用的DSP芯片,数据传输率较低：1.5Mbps/512kbps,传输距离：最长可至7km,因无分离器虑波器作用，POTS业务与ADSL业务之间相互干扰,适合大量推广于个人用户,接入网,ADSL.Lite结构,与全速率ADSL相比，在用户侧取消了分离器,局端设备不变,特别提醒：用户侧有分离器的ADSL也称全速率ADSL,Data Network,ADSL,Modem,分离器,机架,局端接入设备,PSTN,用户端接入设备,用户线,ATU-C,ATU-R,ADSLAM,ATU-C,接入网,新一代的DSL,第一代ADSL技术的缺陷,ADSL2,ADSL2+,VDSL,接入网,第一代ADSL技术的缺陷,第一代ADSL技术的缺陷,下行速率较低,只支持STM、ATM转移模式,STM未得到广泛应用,支持的线路诊断能力较弱,设备的散热问题难以解决,新一代DSL标准,，VDSL,，ADSL2,，ADSL2+,接入网,ADSL2,在第一代ADSL的基础上发展起来,提高了数据速率和距离,最高下行：12Mb/s，最高上行：1.2Mb/s,增强的功率管理,三种功率模式：L0、L2、L3,增强的抗噪音能力,增强的线路诊断功能,多线对绑定,提供信道化的业务,分组转移模式,接入网,ADSL2+,在ADSL2+的基础上发展起来,频谱加倍，子载波数达512个,更高速、更远距离,减少了CO与RT之间的线路串扰,接入网,VDSL,VDSL是ADSL技术的发展，是DSL中速率最快的接入技术,推动VDSL发展的因素,用户业务对带宽不断增长的需求（ADSL有时不能满足要求）,越来越多的地方实现了FTTx，但最终连接到用户仍嫌贵，利用VDSL实现光纤到用户的宽带延伸,接入网,VDSL的基本特点,与POTS业务共享同一电话线，同时工作,通过适当设置可实现POTS、ADSL、VDSL同时共线工作,VDSL业务不经过程控交换机，直接进入数据网,速率更高：最高上/下速率达 6.4/52Mbps,多业务：语音、数据、图象,可提供不对称和对称业务,传输距离受业务速率和铜线本身特点的限制,线径、衰减、串音、脉冲干扰、业余无线频率干扰,距离小于ADSL，13km（一般在1.5km内）,支持ATM、PTM两种转移模式,接入网,VDSL的频谱划分,VDSL频带理论范围：300kHz30MHz,现实际规定的上限频率：12MHz,上下行频率可根据需要灵活分配,频率,功率谱,4KHz,300KHz,30MHz,POTS,VDSL,接入网,