三种XDSL技术的调制方式及应用技术简介
作者:互联网 文章来源:互联网 更新时间:2013-7-23
    随着Internet的飞速发展,通信技术正在经历一场巨大变革,由于入网用户数迅速增加;接入网作为通信网中与末端用户相连的网络,已成为网络技术中的一大热点。

当前主要的接入技术有混合光纤/同轴(HFC)接入技术、光纤接入技术、铜线接入技术和无线接入技术。其中铜线接入以现有电话线为传输媒体,利用先进的数字信号处理技术及调制解调枯术提高传输谏率和距离。主要有HDSL(高速数字用户环路)、ADSL(非对称数字用户环路)和VDSL (超高速数字用户环路)。使用XDSL 技术的双绞铜线配置了分离音频及高频信号的分离器,将4kHZ以下的音频信号与xDSL调制后的高频信号经滤波器分开,使话音和高速数据可以并传。XDSL技术由于采用双绞铜线传输,可节省线路费用,经济易行,因此可作为宽带接入的先期使用技术。以下将分别介绍这3种XDSL技术的调制方式及应用技术。

一、HDSL

HDSL 采用回波抑制、自适应滤波和高速数字处理技术,线路编码采用2B1Q 码。用两对或三对模块(局端机)和网络终端模块(用户机),每对双绞线传输速率1168kb/S;两对线提供2Mb/S 的E1业务。HDSL无中继传输距离为3-5km 。

美国国家标准协会(ANSI)制定的T1E1.4/94-006 以及欧洲电信标准协会(ETSI)提出的DTR/DM-0.3036 定义了 HDSL 的电气及物理特性、帧结构、传输方式及通信规程等标准。由于采用回波抑制自适应均衡技术,增强了抗干扰能力,克服了码间干扰,可实现较长距离的无中继传输。HDSL 系统分别置于交换局端和用户端,系统由收发器、复用与映射部分以及E1 接口电路组成。收发器包括发送与接收两部分,是HDSL 系统的核心。发送部分将输入的HDSL 单路码流通过线路编码转换,再经过D/A 交换以及波形形成与处理,由发送放大器放大后送到外线。接收部分采用回波抵消器,将泄漏的部分发送信号与阻抗失配的反射信号进行回波抵消,再经均衡处理后恢复原始数据信号,通过线路解码变换为HDSL 码流,然后送到复用与映射部分处理。其中回波抵消器和均衡器作为系统自适应调整并跟踪外线特性变化,动态调整系统参数,以便代化系统传输性能。

HDSL 系统中复用与映射部分完成数据码流的复用与解复用。发送部分将2Mb/S 的PCM 码流分为两部分,分别加入HDSL 帧结构的开销比特,转换成HDSL 帧的传输码流,通过发送器发送到线路。与之相对应,接收部分将收到的两路1168kb/S 的 HDSL 码流,去掉 HDSL 帧结构中的开销比特,再复用成2Mb/S 的 PCM 码流,经过接口电路送至FCM 2 Mb/S 的G.703 接口。接口部分实现 HDSL 系统与PCMG.703 接口的转换与适配,完成HDB3 码流与NRZ 码流相互转换,并达到电气与阻抗适配。HDSL 的线路编码主要有两种即2B1Q 码和CAP 码。2B1Q 码是4 电平脉冲幅度调制码,每个符号位表示两比特,4 个电平+3 、+1 、-1 、-3 分别表示10 、11 、01 、00,从而提高了传输的比特速率。CAP 是无载波幅度相位调制,数据经两路正交信号分别调制后叠加,并且将不携带有用信息的载波抑制掉。两种编码对于提高传输效率是很有用的。目前已有许多实现HDSL 数字调制及信号处理的芯片和产品问世。

HDSL 除了用于接入网外,还可用于DDN 节点中继、无线寻呼中继、移动基站中继、局域网间互联、会议电视及高速数据传输等,为企事业用户提供低成本的E1 通路。利用HDSL 传输技术可与视频压缩编码MPEG 技术相结合,传输机频宽带业务,如传输录像机频信号以及多媒体会议电视系统信号。按照H.261 有关建议可作为2Mb/S 会议电视的传输接入系统。另外,也可用于传输可视电话、家庭购物、远程诊断、远程教育等多媒体业务传输。

二、ADSL

ADSL是近年发展的另一种宽带接入技术,是利用双绞铜线向用户提供两个方向上速率不对称的宽带信息业务。其下行速率高达6-9Mb/S,传输距离可达3-5km,典型的下行速率有T1 、E1 、DS2(6.312Mb/s)、E2(8.448 Mb /s)。上行速率低,随各公司产品而不同,通常为16-640kb/s 。

ADSL 在一对电话线上同时传送一路高速下行数据、一路较低速率数据、一路模拟电话。各信号间采用频分复用方式占用不同频带,低频段传送话音;中间窄频带传上行信道数据及控制信息;其余高频段传下行信道数据、图像或高速数据。

ADSL主要采用DMT或CAP调制方式。DMT是离散多频调制,把全部频带划分为256个子信道,根据子信道的瞬时衰耗特性、群时延特性和噪声特性,将输入数据动态分配给它们。自适应地分配各子信道速率,同时关闭被窄带噪声淹没的子信道,达到传输线的最佳利用,把误码和噪声减至最小,提高了系统传输容量。此外,ADSL利用自适应滤波的新发展,如栅格编码及RS 码,提高抗噪声性能,采用非对称回波抵消技术以消除回波干扰。ADSL系统分别在局端和用户端18置ADSL调制解调器,采用DMTFFT,实现对信号处理及调制与解调。由电话网来的电话业务,通过普通电话业务(POTS)分离器用无源耦合方式接到普通电话线上。交换局(LEX)节点经过ADSL 调制解调器和POTS 分离器,分出与插入话音,与高速数据一起通过双绞铜线传到用户端,再经过用户端的分离器与ADSL 调制解调器,将信息送到用户的PC 机或电视终端。

按照ECSA(交换载波标准协会)的T1.431 建议,ADSL 可提供高速单工及双工通道,其中高速单工通道利用下行通道传输6Mb/S 数据流,可同时传输4 路MPEG-1 图像,或1-2 路质量更好的MPEG-2 图像,或两路3 Mb/S 的数字广播电视。利用ADSL 的全双工信道可提供160 kb/S 和576kb/S 的数据流,用于接入ISDN 网或高速链路。ITU-T 提出3 种ADSL 标准:ADSL-1 、ADSL-2 和ADSL-3 传输速率分别为1.544Mb/S 、3.152Mb/S 和6.32Mb/S 传输距离分别为5.5km 、3.6km 和2.5 km,可用于传输MPEG-1 和MPEG-2 图像。

ADSL 技术利用现有双绞线传输宽带业务,可保护投资;降低成本,特别适于大量分散的住宅用户。它被广泛用于Internet接入、远端LAN接入、视频点播(VOD)、远程教学、多媒体检索等宽带业务的接入与传输。目前ADSL技术及其应用正不断发展,与之相应的ADSL 调制与处理芯片也大量推向市场,电信设备厂商也生产出不同类型的ADSL调制解调产品并积极开拓市场,使ADSL系统在接入网中不断拓宽应用。

三、VDSL

VDSL与ADSL类似,也是非对称型,即利用双绞铜线提供上行与下行两个方向非对称的宽带业务。但VDSL的传输速率比ADSL高近10倍,传输距离比ADSL也短得多。VDSL下行信道的传输速率可达13-55Mb/s,无中继传输距离为300m -1.5km;上行信道传输速率为1.5-19.2 Mb/S,随不同公司的产品而异。VDSL 也采用频分复用方式,将电话和VDSL 的上、下行信号放在不同频带内传输。低频段传输普通电话、ISDN 业务,中间频段传输上行信道的数字控制信息,高频段传输下行信道的图像或高速数据信息。发送端将各类业务信号调制到不同频段,经过双绞线传输到接收端,接收信号经解调及滤波后分离出各类信号。

VDSL 主要采用DMT 和离散小波多频调制(DWMT)。DWMT 采用了小波正交变换,其性能比DMT 更好。经小波变换的DWMT 其子信道的功率99.99%以上都集中在主瓣,因而信噪比大为提高。VDSL 系统与ADSL 类似,在局端和用户端配置VDSL Modem,电话业务通过POTS 分离器和耦合器加入信道,HDTV 数字图像或多路MPEG 压缩编码后的图像利用VDSL下行信道送至用户端。VDSL 还可与光纤接入网配合,作为ONU(光网络单元)到用户间的配线,通过FTTC为企业用户和家庭提供宽带接入。

 

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