DSL - ADSL 基础知识

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在本章中，我们将讨论非对称数字用户线的基础知识和标准。

ADSL基础知识

首先，让我们了解以下几点。

• 所有 ADSL 标准都将离散多音 (DMT) 调制用于物理层。

• 将频段划分为许多小通道。

• 每个通道上的 QAM 调制。

• 根据信噪比 (SNR) 为每个通道分配不同的比特。

PHY 的 ADSL 基础系统框图

以下是 PHY 的 ADSL 基础系统框图。

ADSL标准

下表描述了 ADSL 标准。

附件G.DMT

G.992.1 附件 A – POT 上的全速率 ADSL

• 重叠光谱 PSD 掩模
• 非重叠光谱 PSD 掩模

G.992.1 附件 B - ISDN 上的全速率 ADSL

• 仅重叠光谱 PSD 掩模，但是重叠是可选的

G.992.1 附件 C – TCM-ISDN 捆绑器中的全速率 ADSL

• G.992.1 附录 A 的 PSD 掩模

G.DMT PSD

下图描述了 G.DMT PSD。

G.Dmt性能

G.Dmt Performance可以通过以下描述来理解。

• NSC = 子载波数量
• 子载波间隔 = Δ f = 4.3125 KHz
• 数据符号率 = 4.0 KHz
• 数据速率 = N * 4 * 8 Kbps（32 Kbps 的倍数）
• 带宽 = NSC * Δ f
• 采样率 = 2* NSC *Δ f

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

拨号音服务

虽然DMT被选为官方标准，但基于CAP的系统已在全球范围内实施了许多ADSL和一系列视频声音试验和商业部署，有效地确定了CAP作为ADSL竞争事实上的标准。与此同时，美国有线电视行业提供电话服务的威胁已基本消退。

在全球范围内，音视频应用有所增加，但仍然保持着兴趣。在许多市场，他们很难证明与有线电视和卫星电视的广泛普及相关的成本是合理的。

结果，视频拨号音举措在北美基本上消失了。ADSL 的最终标准 - 由国际电信联盟 (ITU)（G.dmt 或 G.992）和 ANSI（T1.413 第 2 版）批准 - 如前所述，是基于 DMT 的系统，并且是今天最新的 ADSL 部署。然而，一些供应商继续在其网络中部署基于 PAC 的系统。

应用程序从视频切换到数据

通过这些长音视频拨号试验，业界逐渐认识到许多数据应用程序都是不对称的。最好的例子就是互联网。通常，用户将一小段数据流发送到远程服务器，远程服务器请求下载数据文件，特别是图形、音频和视频。作为响应，服务器开始将网络支持的文件数据速率发送到远程工作站。这笔交易本质上是极其不对称的。

与此同时，互联网已经发展成为一种全新的现象，与互联网增长服务的新用户的比率相比，这是闻所未闻的。所有用户最大的抱怨是上传文件到调制解调器拨号的时间太长，甚至 ISDN 数据速率也太长。因此，新的服务需求和新技术很快结合在一起，ADSL也被重新定位为支持互联网接入。

视频作为 DSL 的要求并没有完全消失。然而，使用 RealMedia 或 Windows Media 等系统通过 IP 进行视频传输已变得越来越流行和复杂。使用 MPEG-2 等压缩系统或允许视频压缩的新行业标准系统，IP 视频传输仍然是 DSL 的可行应用。

数据服务优化

当应用是位同步视频时，DSL线路必须以指定的线路速度运行。然而，数据可以在很宽的速度范围内运行。唯一的影响是速度较慢需要更长的时间来传输大文件。因此，对于数据应用，我们有可能降低线路速度，以允许在更长的线路上提供服务。CAP和DMT收发器都经过修改，以优化环路基础上的服务，其实现称为自适应速率数字用户线(RADSL)。

RADSL 技术支持让收发器自动将线路速度提高到可实现的最高数据速率，这可以在给定环路上可靠地实现。尽管此功能主要是为了简化服务设施而设计的，但它也为服务提供商提供了在环路条件恶化的情况下适度降低服务的可能性。如今，还有其他支持速率自适应的 DSL 技术。对此功能感兴趣的服务提供商应检查不同技术对其支持的程度。

RADSL标准

可以看出，自 1993 年 3 月决定视频 ADSL 标准以来，行业和技术发生了巨大变化。为了认可该工作组，T1E1 ANSI 制定了名为ANSI TR59 RADSL的标准。FCC 特别将 RADSL 列为与本地环路中的语音和其他 DSL 技术在频谱上兼容的技术。

IDSL 通过 ISDN 提供 DSL

在某些情况下，DSL 概念已应用于现有技术。例如，ISDN DSL 或 IDSL，首先作为 1980 年IDSL ISDN CPE（客户驻地设备）的新旋转技术出现，与位于铜线环路另一端的 ISDN 兼容线路卡进行通信并终止 ISDN 信号独立于电话交换机。

在这种情况下，与所有 DSL 变体一样，数据服务针对扩展数据服务，而不是交换网络。虽然 IDSL 基于成熟的技术，但它在功能上是 ISDN 子集，因为它放弃了支持一般交换电话服务和连接的任何可能性。IDSL 的一个关键优势是服务提供商寻求将长期 ISDN 数据连接移至互联网服务器或脱离交换网络的远程 LAN 访问。另一个主要优点是，由于 IDSL 使用 ISDN 信令方法，因此它能够通过数字环路载波提供服务的铜线对进行传输。

这些设备是远程终端，设计用于在铜线建成后将 POTS 和 ISDN 服务的覆盖范围扩展到中心局的通常范围之外，通常通过光纤专线连接到中心局，因此无法连接到中心局。承载任何类型的 ADSL 和 SDSL DSL 信号。

多速率对称DSL

除了 IDSL 提供的 144 Kbps 带宽之外，还出现了一些新技术，可以更好地分类办公室/小型办公室和住宅 (SOHO) 的可能性。这些技术提供 128 Kbps 至 2.048 Mbps 之间的操作范围。

对于对称应用，多速率 SDSL (M/SDSL) 已成为一种有价值的技术，可以满足运营商在几乎无处不在的基础上提供时分复用(TDM) 服务的要求。基于单对SDSL技术，M/SDSL支持改变命令行收发器的速率，从而改变收发器的工作距离。此版本的 CAP 支持 8 个单独的服务速率：64 Kbps / 128 Kbps 至 29 kft (8.9 km) 24 规格线 (5mm) 和 15 kft (4.5 km)，全速为 2 Mbps。凭借AutoRate（类似于RADSL）的能力，对称应用现在可以普遍部署。

G.lite 面向消费市场

1998 年 1 月，通用 ADSL 工作组(UAWG​​) 宣布成立。它由电信、网络和个人计算机领域的大型组织组成。该小组的成立是为了开发可安装的低速和替代成本的 ADSL，而消费者则由服务提供商快速部署。该小组的工作成果是基于 ADSL G.lite 标准的新子集。

G.lite 于 1999 年 6 月被 ITU (G.992.2) 批准为标准，可提供高达 1.5 Mbps 的下行速度和 512 Kbps 的上行速度。值得注意的是，G.lite 旨在在现有电话线路上提供此服务，无需 ADSL 解决方案通常所需的全速率 POTS 分离器。G.lite 标准的一部分是“快速重新训练”已知技术，该技术在使用电话听筒时限制 G.lite 信号的输入功率。当电话重新挂断时，这有助于最大程度地减少干扰并恢复电源。

ReachDSL 的优势

以下是 ReachDSL 的优势。

• 无分路器安装- 客户所在地无需 POTS 分路器，简化了安装并允许客户自行安装。

• 更大的环路覆盖范围- 除了 ADSL 系统（通常可以到达距中心局 18,000 英尺以下的距离）之外，ReachDSL 系统的服务范围也远远超出 20,000 英尺，某些发电厂的覆盖范围也超过 30,000 英尺。

• 频谱兼容性- ReachDSL 解决方案提供卓越的频谱兼容性。ReachDSL 系列的成员MVL®（多条虚拟线路）是 FCC 第 68 节批准的第一个 DSL 系统，这意味着它对电话网络上的其他服务“友好”，而不是干扰器。ReachDSL 还以频谱管理级别运行，以提供更好的范围和更高的速度。

• 更低的产品成本- ReachDSL 产品使用“现成的”而不是定制的数字信号处理器 (DSP)。

• 动态带宽分配- 允许为不同的应用程序定制服务。

VDSL 提供视频和更高带宽

新的变体不断出现，例如VDSL、DSL或DSL 高速。VDSL系统仍在开发中，因此最终容量尚未确定，但拟议的标准要求下行带宽高达52 Mbps，对称带宽高达26 Mbps。这些带宽的折衷方案是更短的环路部分，对于更高带宽的可能频段，通常短至 1000 英尺，并以低于环路长度增加的速度进行速度调整。

鉴于这些限制，VDSL 部署计划使用与传统 DSL 稍有不同的模型，将 DSLAM 移出电话公司的中心局和附近地区，并使用光纤线路为包含 DSLAM 的本地机柜供电。

VDSL 提供的高速度为服务提供商提供下一代DSL 服务带来了机会，其中视频被视为首要应用。在 52 Mbps 的速度下，VDSL 线路可以为客户提供完整的多通道 MPEG-2 视频流质量，甚至可以提供一个或多个高清全质量 (HDTV) 电视频道。

一些服务提供商已经开始了 VDSL 系统部署测试，这些服务通过出现在住宅中的端点 VDSL 作为机顶盒（例如带有以太网或其他数据接口的有线电视）来提供这些服务，用于连接到 PC 以获得同步数据服务。

DSL 的基本原理是本地环路技术，其中兼容设备驻留在单个铜线环路的每一端，确保新的 DSL 技术随着时间的推移不断出现。服务提供商的一个战略要点是确保当前部署服务所选择的特定技术或 DSL 网络模型不会限制未来采用新技术的选择。

为什么选择ADSL2？

以下几点描述了ADSL2为何如此受欢迎

• ADSL 提供高达 8Mbps/800Kbps 的数据速率（可能为 12M/1.2M）。

• 达到 18-20kf 26AWG（约 6000m）。

• 没有无缝的利率变化。

• 当没有用户活动时，没有省电模式。

• 每个 bin 没有 1 位，每个符号没有部分字节。

• 固定 64Kbps 开销信道速率（帧结构 3）。

ADSL2/ADSL2+

以下几点描述了ADSL2/ADSL2+的各种特性。

• ADSL2+ 提供高达 24Mbps/1Mbps 的数据速率。

• SNR 变化时的无缝速率自适应。

• 电源管理大大降低功耗。

• 每个 bin 1 位和每个符号部分字节提高了覆盖范围。

• 达到 20-22kf 26AWG（约 7000m）。

• 可变的开销信道速率满足用户需求。

• 训练期间的循环诊断功能。

ADSL2/2+ 的优点

ADSL2 和 ADSL2+ 提供下一代功能以改进 DSL 部署业务案例。以下是它的一些好处 -

• 更高的利率
• 延伸范围
• 提高稳定性
• 能源管理
• 增强的光谱兼容性

延伸范围

ADSL2 使服务提供商能够使用速率增强技术以更长的环路长度扩展现有的速率计划 -

速率增强技术-

• 减少帧开销
• 强制网格编码
• 1位星座
• 导频音数据

长距离 DSL (LDSL) -

• RE-ADSL2 增强了北美的 PSD
• 重叠模式

框架增强

以下功能有助于增强框架。

• 更灵活的框架结构

• 替换了 G.DMT 中的框架结构类型 0、1、2 和 3

• 接收器选择配置参数

• 可能实现最佳里德所罗门编码

• 可配置的开销信道从 4Kbps 到 64Kbps

• 基于 HDLC 的 OAM 协议来检索详细的性能监控信息。

PMD 增强 - 培训

以下功能有助于 PMD 增强 - 训练。

• 新的线路诊断程序。

• 接收器选择导频音。

• 改进了信道分析期间的 SNR 测量。

• 改进了详细传输信号特性的交换。

• 音调中断以允许在初始化期间进行 RFI 测量。

PMD 增强 - 性能

以下功能有助于 PMD 增强 - 性能。

• 强制支持网格编码。

• 强制支持一位星座。

• 数据调制在导频音上。

• 通过接收器确定的音调顺序提高了 RFI 鲁棒性。

PMD 增强 - 功率

以下功能有助于 PMD 增强 - 功率。

• 发射功率削减。

• 强制降低发射功率。

• ATU-C 的省电功能具有新的 L2 低功耗状态。

• 具有新的 L3 空闲状态的省电功能。

PMD 增强 – 动态

以下功能有助于动态 PMD 增强。

• 位交换

• 无缝速率适配 (SRA)

• 动态速率重新分区 (DDR)

为什么要进行在线重新配置？

以下几点描述了为什么需要 OLR。

• DSL线路状况一直在变化，串扰、天气、无线电、环境等。

• 用户活动在挂机/摘机、高峰/正常使用情况下始终发生变化。

• 运营商带宽重新分配。

在线重新配置（OLR）

关于OLR，以下几点告诉我们

• 当生产线或环境缓慢变化时，保持无缝运行。

• 优化速率设置（可减少6dB余量）。

• 提供上层配置。

• 所有通道均可独立运行。

在线重新配置的类型

以下是 OLR 的类型。

位交换（BS） -

• 在子载波之间重新分配数据和功率
• 适应不同的线路条件

无缝速率适应（SRA） -

• 重新配置总数据速率
• 后台SNR监测可以找到最佳设置

动态速率重新分区 (DRR) -

• 重新配置多个延迟路径之间的数据速率分配。

控制参数

以下是成帧器配置和 PMD 功能的控制参数。

成帧器配置-

• Bpn - 延迟路径 #p 中帧承载 #n 的八位字节数。

• Lp - 延迟路径 #p 中每个符号的位数。

PMD 函数-

• 比、吉
• L - 总数据速率

通过 SRA 提高稳定性

无缝速率适应(SRA) 使调制解调器能够更改速率和比特加载，以保持每个 bin 的最小余量，而无需重新训练。

GlobespanVirata Inc. 的ADSL2 兼容 SRA 可以同时更改单个垃圾箱或所有垃圾箱。它可以在几秒钟而不是几分钟内实现速率变化和噪声适应。

OLR总结

下表描述了 OLR 的摘要。

能源管理

以下几点描述OLR中的电源管理

• KW级和24/7的DSLAM功耗。

• 可以节省大量电力。

• 大约 -40 dB TX 功率削减可以为每个端口节省 100mW。

• 2000端口DSLAM可节省200W！

最大保证金算法

OLR 最大保证金算法的好处如下：

• 消除线路上的多余保证金。

• 估计线路状况并在握手期间关闭 Tx 功率。

• 与传统 CPE 兼容。

• 在典型环路上将线路驱动器功率削减高达 60%。

统计电源管理

在客户闲置期间，它可将总体功耗降低高达 50%。

目标

主要目标是节能和串扰最小化。有三种电源管理状态 -

• L0 - 全功率数据模式（正如我们今天所拥有的）

• L3 - 空闲模式（不尝试启动）

• L2 − 低功耗模式 -

• 增加功率削减值（<40dB）

• 低比特率

更高等级的 ADSL2+ 技术

更高等级的 ADSL2+ 技术可实现以下功能 -

• 为优质数据、语音和视频部署提供更高的速率。

• 数据速率高达 26 Mb/s。

• 通过 ADSL S=1/2 将 10-12Mb/s 的覆盖范围扩展达 2 倍

• 可选的远程频段规划支持从远程机柜进行部署，而不会降低 CO 的服务质量。

• 单独的 bin 禁用可提供与旧服务的完全兼容性。

• 自动检测 CPE 功能可实现与传统 CPE 的兼容性

ADSL/ADSL2 ATU-C TX 频谱

下图描述了 ADSL/ADSL2 ATU-C TX 频谱。

ADSL2+ ATU-C TX 频谱

下图描述了 ADSL2+ ATU-C TX 频谱。

ADSL2+特性

以下是ADSL2+的特点。

• 将下行频谱从 1.1 MHz 加倍至 2.2 MHz，下行频段数量从 256 个增加到 512 个。

• 最大下行数据速率从 8Mbps 增加到 24Mbps。

• 提高了短环路长度下的性能。

• SRA 和电源管理的范围更广，从 32Kbps 到 24 Mbps。

ADSL2+性能

以下几点描述了ADSL2+的性能。

• ADSL+和ADSL2+支持高速非对称DSL应用以及传统的长距离DSL服务。

• 自动检测可回退到 ADSL2 和传统 ADSL。

• ADSL2+/G.Span可实现22/3服务，不受VDSL 1.5公里到达限制。

• 可与传统 ADSL CPE 互操作。

范围扩展 DSL (RE-ADSL)

• 范围扩展 ADSL (RE-ADSL) 是 G.992.3 的附件 L

• 伸展范围延长 1-2 英尺

• 该规范的基础具有强制性的非重叠 PSD 定义以及可选的重叠 PSD 定义。

附件M

• 引入提高上行速率
• 上游垃圾箱最大数量加倍
• 如果不重叠，则按下游成本计算
• 高达 3Mbps 上行数据速率

下表描述了 ADSL 的各个方面。