ADSL2与ADSL2+技术特点及应用前景

2005/1/20已阅读已点赞

DSL技术和业务是宽带网络发展最快的领域之一。至2002年9月底,全球DSL用户(包括ADSL、HDSL/SHDSL、VDSL等,主要是ADSL)已超过3000万。

ADSL不但在应用上不断推广,在标准上也发展很快。ITU-T G..992.1(G..dmt)、G.992.2(G.lite)是第一代ADSL标准,自1999年6月发布以来,在实际应用过程中对其传输性能、抗线路损伤和射频干扰能力、线路诊断、运行维护等许多方面提出了改进的要求。2002年5月进行的ITU-T会议中通过了新一代ADSL标准,包括ADSL2 (G.992.3)和无分离器ADSL2 (G.992.4),在其基础上进一步扩展的ADSL2+(G.992.5)标准已于2003年1月举行的ITU会议上通过。

一、ADSL2技术

1.ADSL2的特点和主要改进

与第一代ADSL(G.992.1)相比,第二代ADSL(G.992.3)的突出特点和主要改进有:
(1)传输能力有一定增强。

传输能力主要指在一定线路和噪声条件下传输距离与速率的关系。G.992.1标准规定ADSL下行速率至少6Mb/s,上行速率至少640Kb/s;而 G.992.3标准对ADSL2的速率要求更为严格,至少应支持下行8Mb/s、上行800Kb/s速率。

通过提高调制效率、减小帧开销、提高编码增益、改进初始化状态机、采用更高级的信号处理算法等措施,ADSL2系统的传输性能,特别是在长距离、有桥接头、受射频干扰(RFI)等情况下的传输性能有了进一步改善。

同时,ADSL2增强了在线重配置功能,支持对不同通道的动态速率分配、无缝速率适配;增强了频谱控制功能,支持单载波模板;增强了功率控制功能,局端和远端均支持功率下调;具有可选的短初始化序列,支持快速错误恢复(初始化时间由ADSL要求的10秒降为3秒以内)。

(2)应用范围进一步拓展

ADSL2的传送模式在ADSL标准(G.992.1)规定的ATM(异步传送模式)和STM(同步传送模式)的基础上,增加了PTM(分组传送模式),从而更好地适应日益增长的以太网业务(Ethernet over ADSL)的传送需求。

ADSL2支持的主要应用环境,在ADSL标准规定的Data+POTS、Data+ISDN的基础上,增加了对Voice over Data(即VoADSL)的定义,实现上既可采用分组话音方式,也可采用信道化方式(即TDM话音通过ADSL透明传送)。

ADSL2增加了全数字模式,即在没有POTS业务时采用话带传送数据,这样可增加上行带宽256kb/s。

ADSL2定义了更灵活的帧结构以支持四种延迟通道、四个承载信道,支持对误码和时延的配置。

(3)线路诊断能力得到提高

ADSL2系统可在初始化过程中及结束后,提供对线路噪声、线路衰减、信噪比等重要参数的测量功能,特别是定义了一种特殊的诊断测试模式,可在线路质量很差而无法激活时进行测量。在业务运行过程中提供对上述重要参数的实时监测能力。ADSL2系统的线路质量评测和故障定位功能有了很大改善,这对提高网络的运行维护水平具有重要意义。

(4)节能特性明显改善

第一代ADSL收发器不论是否有数据传输,功率始终相同。ADSL2引人两个新状态(L2低功耗模式、L3低功耗模式),使收发器在数据速率低或无数据传送时进入休眠状态,可大大降低功耗,对于局端设备,还可降低散热要求,这样就能很好地适应“永远在线”的使用方式。

另外,ADSL2系统的互通性得到进一步改善。由于G.992.3标准对相关功能规定更详细、明确,特别是改进了初始化状态机,从而增强了不同厂家芯片的互通性,同时减小了互通时传输性能上受到的影响。

2.ADSL2的应用形式

ADSL2利用现有电话铜缆资源,可在开通话音业务(POTS、ISDN)的同时,利用高频段提供宽带数据业务。ADSL2的应用参考模型如图1所示。其中ATU-C、ATU-R分别为局端和用户端的ADSL2收发单元,话音和数据业务通过分离器(Splitter)隔开。


图1 ADSL2的应用参考模型

根据提供业务的不同,ADSL2包括以下四种具体应用形式:

(1)Data,即只提供数据业务。

(2)Data+POTS,即同时提供数据和普通电话业务。

(3)Data+ISDN,即同时提供数据和ISDN业务。

(4)Voice over Data,即通过数据通道提供话音业务(VoADSL)。此时需要话音网关功能完成话音到分组数据的转换。

3.ADSL2的协议层次和主要功能

图2 ADSL2的协议模型

ADSL2收发器的协议模型如图2所示,在物理媒质之上分为三个子层:传送协议相关汇聚子层(TPS-TC)、物理媒质相关汇聚子层(PMS-TC)、物理媒质子层(PMD)。

(1)TPS-TC子层

这一子层提供对上层传送协议的适配功能,包括STM、ATM和PTM(分组传送模式)三种模式,主要功能有速率适配、帧定界、错误监视等。该子层只与上层协议相关而与与物理媒质上的信号特性无关。

(2)PMS-TC子层

这一子层用于加强ADSL数据流在物理媒质上的传送能力,主要包括帧同步、扰码(scamble)、前向纠错(FEC)、交织(interleave)等功能。该子层只与物理媒质相关而与应用(上层协议)无关。

(3)PMD子层

这一子层的规定包括发送信号的电气特性、编码、调制、双工方式等。

在编码方面,包括载波排序、格形编码(trellis code)、星座映射、增益调整等,在调制方面,包括子载波、离散傅立叶反变换、循环前缀、并/串转换等。

对于PMD子层,频带划分、功率谱密度(PSD)是非常重要的内容,是决定ADSL2传送能力的主要因素。ADSL2利用1.1MHz以下频段,下行通带的最大PSD为-36.5dBm/Hz,上行通带的最大PSD为-34.5dBm/Hz。G.992.3标准考虑了ADSL2与POTS、ISDN在同一对铜缆上开通和在相邻线对中共存的情况,针对Data+POTS、Data+ISDN、全数字ADSL2兼容POTS、全数字ADSL2兼容ISDN四种应用方式作了规定。其中,后两种方式为此标准新定义的,是在铜缆上无POTS或ISDN业务时,尽可能扩展ADSL2的使用频带,同时又要减小对同一捆铜缆中其它线对上的POTS/ISDN业务影响(降低相应频率下的PSD)。

二、无分离器ADSL2技术

无分离器ADSL2(G.992.4)是对G.lite(G.992.2)的增强,主要包括两大方面:一是与G.992.3相似的改进,如增加了全数字模式,增加了PTM模式,可支持四种延迟通道、四个承载信道,以及传输能力、线路诊断、在线重配置、功率控制、频谱控制、减小功耗等;二是与无分离器特性相关的改进,如包含快速重训练的更强大的激活过程、自适应长度快速启动等。由于G.lite的应用很少,制订G.992.4主要为了标准上的完整性,应用前景有限。

三、ADSL2+技术

ADSL2+(G.992.5)标准在ADSL2(G.992.3)的基础上进一步扩展,主要是将频谱范围从1.1MHz扩展至2.2MHz,相应地,最大子载波数目也由25

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