ADSL技术手册

ADSL技术手册1999/3/11目录1.前言...........................................................................................................................................22.ADSL系统概述.......................................................................................................................33.ADSL提供的功能和业务能力...............................................................................................64.ADSL系统组网与应用...........................................................................................................65.ADSL的技术指标...................................................................................................................81.前言所有接入网技术在应用方面各有所长，其中光纤环路是未来通信的发展方向，但是近期还没有能力实现。而人们不断增长的多媒体通信的需求又越来越迫切，目前只有针对不同的用户先采用多种的接入网组合来暂时满足其要求。从通信的速率、业务类型、通信质量以及以后向光纤环路过渡笥来看，拨号接入、高速率数字用户线、窄带综合业务数字风、数字数据网和帧中继都无法很好地满足人们的需要，因而比较理想的接入网方式只有非对称数字用户线和混合光纤同轴网。而混合光纤同轴由于现有网络不合乎要求，对网络改造所需的资金也太大，所以只有ADSL是目前发展接入网的首选，这一点也被世界各国的接入网建设实践所证明。ADSL的全称是AsymmetricDigitalSubscriberLine不对称数字用户传输线。它利用目前先进的数字编码和调制解调技术，使得在一对普通电话双绞线上可传送高速数字信号。最高下行速率可达8Mbps，最高上行速率可达1Mbps，传输距离最大可达4－5Km。实际应用传输距离视线路质量和传输码速而定。目前，通信信道的传输容量在多种业务的驱动下要求不断增长,特别是Internet业务的发展需求，传统的对称信道方式在计算机领域Client/Server结构中受到不对称业务的挑战。ADSL概念的提出，一方面，在业务上支持不对称数据业务如Internet、VOD，另一方面，提高普通电话双绞线的利用率，采用FDM和DMT技术相结合，电话、数据业务可同时传送，互不干扰。是目前实现宽带和多业务“最后一公里”接入的重要设备。ADSL在广东应用情况借鉴已有的建设宽带接入网的经验，经过反复的论证和比较，广东省宽多媒体通信网所选用的接入网也是以ADSL为主，并在网络建设伊始就向当时世界上比较出名的ADSL接入供应厂商发出了《ADSL接入系统工程技术规范书》以征求各厂家对本工程的接入方案。在综合比较各份应答书的技术方案和可行性之后，选出了ALCATEL公司的ADSL1000、WESTELL公司的FLEXCAP和FLEXVISION、ARIEL公司的HORIZON1、PARADYNE公司的HOTWIRE8600、NEC公司的NEBAX和西门子公司的XPRESSLINK等7种ADSL产品模拟广东的实际线路情况进行测试。目前在广州、深圳、东莞、佛山和海南等地已经正式向社会提供宽带ADSL接入服务，并收到了良好的社会效益。2.ADSL系统概述系统构成主要包括局端ATU－C和远端ATU－R设备，ATU－R即用户端设备.ATU－C和ATU－R模块均包含MODEM模块和SPITTER无源分离器两大部分。无源分离器完成3.4KHz的低通虑波器的功能。ADSL系统构成ADSL产品使用FDM复用上、下行信道，并把它们从POTS和ISDN信道分离出来。在传输对称速率的ADSL换代产品中，可以使用回波抵消技术。如果使用简单的POTS分离器，最低数据信道与POTS信道必须保持适当的间隔，图则表示了一般的信道分配情况。480300700100010000（KHz）POTSISDN上行下行为充分利用频谱，ADSL一般采用DMT调制技术。DMT将1MHZ的频谱划分为256个带宽为4.3125kHz的子信道，按实际测得的信道质量来确定每个信道的承载比特数，以避开那些噪声太大或损耗太大的子信道从而实现可靠的通信。ADSL在点一点之间工作时，不需要媒体接入控制，所以每个用户都可工作在、连续全速的环境下。ADSL速率完全取决于线路的距离，线路越长，速率越低，可能低于1.5Mbit/s，但一般平均速率可达6Mbit/s。离散多音频(DMT)技术早在1957作为微波传输方案提出，美国MIT在1964年的理论研究证明多载频技术能优化传输性能。但在当时及以后相当长的一段时期内无法实现。直到最近低成本、高性能的数字信号处理器(DSP)和VLSI技术成熟后，DMT技术才得以商用。DMT是将可用带宽化为256个小的子信道，根据子信道发送数据的能力将输入数据分配给各个子信道。将不能发送数据的子信道关闭。工作信道则受到调制，以便根据已知信道特征对每个信道载送1比特到15比特的信号。使用DSP是在必要的时候动态调整信道参数，以便将误码和噪声减至最小，以此提高系统传输容量。如下图所示：1.1MHZ0.1MHZ0总共256信道4kHz图1DMT原理DMT是将整个可用带宽加以净化，并根据各子信道的瞬时衰减特性、群时延特性和噪声特性，进行动态数据分配。DMT的这种带宽优化对电信公司的铜线环路设备特别有价值。与无线频谱的固定带宽分配不同，铜线对双绞线的带宽变化很大，最差的环路带宽小于500KHZ，而现在的载波业务区的环路带宽则在1MHZ以上。DMT动态分配数据的技术使可用频带的平均传信率，即每赫带宽的比特率大大提高。采用DMTADSL技术，可利用现成的铜线电话用户接入网，提前向用户提供一定的宽带业务。1、局端传输单元ATU－CATU－C作为局端传输单元完成局端ADSL数据发关和接帐，ATU－C一般都做成插卡的形式放置在接入点设备中，并且其集成度也越来越大，目前阿尔卡特和PARADYNE公司的产品已可达到每块卡上有4个ATU－C。2、远端传输单元ATU－RATU－R位于用户端，完成用户端ADSL数据的发送和接收。在实际的设备中，ATU－R一般呈外置调制解调器方式，通过相应的接口T和用户端设备连接。3、接入节点设备ANAN位于局端，在实际系统中，AN一般是具有多个插槽的机箱，可以插入多个ATU－C卡以及网络管理卡和光插接口卡等其它辅助功能模块，以构成具有完整功能的ADSL局端接入设备。4、话音分离器PSPS在局端和用户端需各有一个，它实际上只是一个低通滤波器，将话音信号和数据信号进行分离。话音业务不经过ADSL设备。当ADSL设备出现故障时，只影响数据业务，而不会影响原有的话音业务。5、前端分配网络PDNPDN是连接ATU－R和用户端完成终端适配功能的服务模块的网络。它可以是点对点或是点对多点的，可以是无源的，也可以是有源的。6、PDN和用户终端间的T接口T接口主要有两种形式：10BASET和ATM25卡。10BASET接口非常适合于利用ADSL系统接入INTERNET的用户，而ATM25卡则将ATM业务直接引入桌面个人计算机，可支持虚拟局域网业务。7、ATU－R和PDN间的接口T－SMT－SM是ATU－R和PDN间的接口，PDN是点到点无源配线的时候，它就等同于PDN和用户终端间的接口T。一个ATU－R上面可以同时有多种T－SM接口，例如可同时有一个T1/E1的连接和一个以太网口连接。8、ATU－C和AN之间接口VAVA是逻辑接口，包括STM接口和ATM接口。当交换口和ATU－C间是点对点的连接，没有集成和复用的时候，则VA和下面讨论的VC是等同的。9、骨干网和AN间的接口VCVC接口可以有多个物理连接，它的接口形式主要有以下三种：STM－1/OC3、ATM25和10BASET。其首选应为STM－1/OC3，在AN中提供ATU－C到ATM交换机的多路复用设备和光纤接口，通过光纤直接和ATM交换机相连，其安装维护都较为简便。阿尔卡特和WESTELL公司的产品是采用这种接口；如用其它两种接口形式，则要将单个或多个的ATU－C共享一个ATM交换机上的ATM25接口或是ATM边缘设备的10BASET接口，耗费众多的ATM25或10BASET接口。ONU或RSMIPSWISPATU-CATU-RPSTN分离器分离器POTSEthernet10MISP服务器100MEthernetIEEE802.1D3.ADSL提供的功能和业务能力中兴ADSL用于企业和住宅用户的高速数据接入，提供现有电话线的“最后一公里”宽带数据接入，是小型办公室，家庭办公，电信VOD和高速Internet接入的理想产品。具有如下功能：灵活性：可适应不断转变的环境，从试点到大量使用，从窄带到宽带接入，操作者可启用一种服务，也可改变到另一种服务，无需重新安装新系统；用户可使用当今的IP服务(例如高速以太网接入)，然后转移至ATM或宽带服务(或相反地)；用户可通过ADSL接收服务，以后转到VDSL；用户可用以太网接口(PC上的100BTNIC)，日后转用ATM接口；用户可改变他们带宽的需求，采用多种使用方案；业务接口提供：提供ADSL上IPOverEthernet和ADSL上IPOverATM。提供无源POTS分配器用于无间断的电话服务。自适应不对称数字用户环MODEM，下行速率从32kbps到8.192Mbps，上行速率从128kbps到768kbps。在一对双绞线上传输距离可达18kft.(5.5km)。用户MODEM配置10Base-T以太网接口。通过高速集中接口，100Mbps高速以太网或STM－1/OC-3C155MbpsATM，把端局连接到宽带骨干网上。提供SNMP网管。4.ADSL系统组网与应用ADSL系统组网应用一般分为两期：基于IP的SKIP组网形式的ADSL系统，局端和用户端均提供Ethernet接口，在局端提供100M接口，在用户端可采用10M接口。系统提供基于Packet(HDLC)的传输模式。以太网接口的物理层和媒质接入控制子层（MAC）应该符合IEEE802.3标准。第一期，SKIP网络结构中（如图1所示），每个市话局都配有INTERNET路由器和以太网交换器或类似的基于数据包的集中器，交换器将线集中后接入路由器端口。按照一般的统计规律，可以假定任何时间有不多于10％的用户要求同时接入共用线路，那么路由器到INTERNET的单个通道（1.544Mbit/s）至多可以连接50个用户，即一个DS1信道可以同进支持5个用户以相同速率接入。同样，一个数字基本信道DS3（45Mbit/s）最多可以支持1500个用户，这是任何一个市话局中可能的最大用户数。因此早期的近一条DS3支持750个用户，一条OC3（155.520mBit/s速率光纤载波线路）支持2000个用户的设计标准来看，显然过于保守。值得注意的是，信号并不需要通过每个电信交换设备，系统也仅利用已有的TCP/IP协议栈，而不需要其他新的信令连接协议。SKIP网络的优点是可以利用现有的设备，在较短的时间内完成配置，几个月内完成测试。路由器以太网交换器PCADSLADSLADSLADSLN×EE1办公楼以太网图1SKIP网络结构ADSL第二期，基于ATM的AIM组网形式的ADSL系统，此系统提供ATM接