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ADSL
1.1.2 DMT调制ADSL的调制方法,可以分为:
CAP、DMT两种,而DMT方式又分为频分复用方式(FDM)和回声抵消方式(EC)。
其中DMT技术相比CAP技术具有线路适应性强的优势,被确立为ITU-T的建议,表1-1为CAP和DMT两种调制方式的比较。
表1-1CAP和DMT调制方式比较
CAP
DMT
频带
调制方式
QAM-64
FDM
DMT
FDM/EC
噪音&恢复
无自适应
全速率&线路自适应
速率:
下行
上行
1.5M-6Mbit/s
6M-8Mbit/s
64k-1Mbit/s
640k-1Mbit/s
标准
私有
ANSIT1.413
ITUT G.922.1(G.dmt)
ITUTG.922.2(G.lite)
从表中可以看出,在线路适应性、速率、以及标准的开放性各个方面,DMT比CAP技术有更大的优越性。
以下主要说明DMT调制技术以及DMT上下行频率使用的两种方式:
FDM方式、EC方式。
1.DMT调制
DMT(DiscreteMultiTone)离散多频调制技术,以4.3125kHz频宽为基本单位,把1MHz的频带分为256个子信道,而原本普通的POTS业务在电话线上占用的频带大致为300Hz-4kHz,再加上隔离效果等因素,在DMT技术中把0-25kHz的频带都留给话音业务使用,也就是前面的6个子信道,实际用来作为数字业务传输的子信道为250个。
DMT技术中的每个信道都采用QAM技术(除去前面用于话音业务的子信道),然后把每个子信道的输出波形再叠加(因为每个子信道的频率不一样)后输入到线路上;对端接收端再根据频率先分解成各子信道的输入波形,各子信道再采用QAM解调过程解出传送的比特数据。
250个子信道用于传送ADSL数据业务,其中0-31(前面6个不可用)是分给上行(用户端到局端),下行(局端到用户端)有两种分配方案。
一种是分配全部的0-255子信道,重叠使用上行业务占用的子信道,但前提必须采用回波抵消技术;另一种就是分配32-255子信道,这时上下行频带没有重叠,所以无需回波抵消技术。
2.DMT上下行频率使用方式
(1) 频分复用方式(FDM):
上行导频点在69kHz(子带#16)下行导频点在276kHz(子带#64)
上行数据传输子带从#7到#31(除去#16)下行数据传输子带从#3
(2) 回波抵消方式(EC)上行导频点在69kHz(子带#16)下行导频点在276kHz(子带#64)上行数据传输频段从#7到#31(除去#16)下行数据传输频段从#7到 1.1.3 常用概念1.ADSL帧发送接收流程(以DMT调制为例):
[帧]——〉CRC——〉加扰——〉FEC编码——〉(交织)——〉DMT调制——〉整波及D/A——〉
------------------------------------通道--------------------------------------——〉整波及D/A——〉DMT——〉(解交织)——〉FEC解码——〉解扰——〉CRC——〉[帧]
其中:
交织与解交织只有在交织方式下才有效。
ADSL采用帧结构承载ATM信元,不管线路上是否有数据,帧的传送速率是固定的,平均每246us传送一帧,其中的帧分为两种:
数据帧和同步帧,每传送68个数据帧就传一个同步帧,它们组成一个超帧(合起来17ms),这样算起来每秒钟大约传4000(1000/17*68)个数据帧。
2.概念介绍以下介绍MA5100系统ADSL业务常见的几个概念。
(1) CRC:
和FEC编码一样,它们都是用来差错纠错的,不同的是作用的范围不一样。
CRC是用来监控一整个超帧的,而FEC编码作用的范围要小的多;另外它的功能也不一样,CRC一般主要用来验证是否出错,出错了它一般无法识别什么地方错了并无法纠正过来,但FEC的功能除了要差错还必须把查出的错纠正过来。
(2) FEC编码:
CRC的主要功能是验证数据的正确性,FEC编码的功能要比这强大的多。
首先纠错机制有好多种,既可以数据到了对端通过自身来查验并纠正,也可以到了对端只查验有错误重传,他们可以适用于不同的场合;对于前面那种就是FEC(前向纠错),它比较适合于那种实时性的业务,因为这些业务容许不得重传带来的延迟的;但同时FEC带来的冗余也是比较大了,从显现的冗余来看似乎是在牺牲带宽为代价的,但从另一种角度来看,如果线路采用重传机制,重传带来的带宽浪费也许比FEC的冗余还要多,这样其实也是变相的增加带宽。
3) 加扰解扰:
首先有周期规律的编码(周期变化,连续的0或1)会对线路造成一定的危险,可能对相邻的其他线路造成干扰,并且容易引起对端定界方面的错误或困难。
所以在信号进入线路之前,最好对那些长串0或1或周期变化的信号做处理,让它们尽量具有随机性,这就是加扰解扰的作用;一般是通过加上一个定长序列到对端再减去这个序列来实现的,这个设定的序列基本上可以让进入线路的信号保持随机性。
(4) 交织解交织:
上面提到的FEC编码其实已经又很强的纠错能力了,但实际的线路是无法预测的,而FEC编码的纠错能力又是有限的,如果突然线路噪声很严重,造成比较长的连续比特错,这时靠FEC编码本身已经无能为力,交织就是来解决这个问题的。
交织都是通过横向输入纵向输出再在对端纵向输入横向输出来实现的,以看出,就是把多个有FEC编码的比特序列间隔发送,到了接收端,再监视,发现一个有FEC的完整序列就取出来。
这样如果在线路上遇到噪声产生了连续的比特序列错,实际上它们已经被分散到了各个具有FEC编码的比特序列,各自的FEC编码应该能够足够处理被分散的错误比特,如果还不行,线路非常恶劣,可以通过增加纵向深度来增加错误比特的分散度,变相地来增加纠错能力,其中的纵向深度就是常说的交织深度。
同时也可看出,线路会有延迟,如发送端的第一行在接受端必须要等所有的序列传完才能等到它的最后一个比特来组合完成一个合法的比特序列。
延迟的比特位数就是上图中的横向宽度和纵向宽度之积。
而常说的交织延迟就是延迟的比特数,只是单位不一样,根据线路比特速率对应延迟的比特数就可得到交织延迟(单位一般为时间ms);实际的编码器的横向深度是固定的,可以改变纵向深度(交织深度),所以其实交织深度与交织延迟也是对应的,具有一比例关系,另外由于上下行的速率不一样,它们的交织深度与交织延迟的比例关系也是不一样的。
上面的交织算法属于简单的一种,实际使用的要稍比上面的复杂一点,但基本原理是一样的。
1.2 ADSL接入系统参考模型ADSL是利用现有的用户电话线来传送高速数据,但由于ADSL的频带与POTS业务4kHz的频带是分开的,因此不会影响POS的正常应用。
这样可以经济方便地为用户提供诸如高速Internet接入、VOD、可视电话等多种业务,并对现有用户分配的网络不做变动。
接入点:
宽带数据和窄带数据的会聚点 ATU-C:
ADSL在接入点的传输单元 ATU-R:
ADSL在远端的传输单元 Splitter:
分离高频ADSL信号和低频POTS信号的滤波器 PDN:
用户侧网络,连接ATU-R和各种应用终端 SM:
业务模块,完成终端适配功能(如:
STB-TV) Vc:
接入点和网络侧的接口(SDH或SONET B:
到业务模块的辅助数据输入通道(如:
1.3 MA5100DSLAM实现
华为公司的MA5100/MA5103/MA5105多业务接入系列设备,可以提供符合ITU-TG.992.1(G.dmt)、G.992.2(G.lite)和ANSIT1.413标准的ADSL接口,通过双绞线连接远端ATU-R(可以与多种标准的远端ADSLModem设备对接,推荐使用eTEK和ASUS),为用户提供ADSL宽带业务。
MA5100系列DSLAM设备可以同时提供ATM上行接口和IP上行接口,即ATMDSLAM和IP-DSLAM两种组网应用,可以接入到ATM骨干网络或者IP骨干网络。
1.3.1 ATMDSLAM实现原理及应用组网1.实现原理
上行的数据信号在ADSLModem中通过AAL5SAR功能实现MAC帧到ATM信元之间的转换,经调制后,信号被传输到局端的MA5100DSLAM,局端对ADSL信号进行解调,并恢复成ATM信元格式。
MA5100对ATM信号按照某种条件进行复接或者交换,同时对各种ATM业务进行分类管理,实现CBR、rt-VBR、nrt-VBR、UBR等多种ATM业务类型的设置,对不同类型的ATM业务设置不同的流控参数、优先级机制等,以保证不同要求的用户对服务质量高性能的QoS支持,并提供上连的PVC和上层的ATM交换机建立连接。
下行的信号是以ATM信元格式传送给MA5100DSLAM,这些接收进来的ATM信号,带着相关的一些ATM信息,如ATM业务类型、PVC数据以及其它一些参数。
MA5100对不同的ATM业务参数进行识别,并采取不同的处理措施,包括包丢弃原则、缓存机制、流控机制等,以实现不同业务的不同QoS保证,然后进入到ADSL业务板各个对应的ADSL端口,由ADSL业务板进行ADSL信号的相关处理,并进行ADSL信号调制后输出到对应端口,通过线路传输到ADSLModem中。
MA5100ATMDSLAM设备基于ATM的技术设计,支持多种ATM业务:
CBR、rt-VBR、nrt-VBR、UBR,对这些不同的业务提供不同的处理措施,提供不同的缓存空间、调度优先级以及对不同的业务类型提供不同级别的业务整形功能,使得不同的ATM业务类型在整个业务传输线路中,得到与该业务类型相适应的带宽,从而保证了高性能的QoS支持。
2.应用组网如图1-5所示,MA5100/MA5103使用MMXA主控板上的155MATM光接口上行,通过城域网传输系统接入本地ATM骨干节点。
ATM-DSLAM应用时,MA5100作为一个透明传输设备,不对协议进行解析(PPPoA、PPPoE、IPoA、RFC1483等),对于拨号用户,如PPPoA、PPPoE,需要ATMBAS实现认证功能。
但是MA5100可以对于相应的业务或者用户进行标识,比如CBR、rt-VBR、nrt-VBR、UBR业务,并提供相应的带宽保证、流量整形和调度优先级等服务,保证相应业务的QoS,满足不同用户的ADSL接入要求。
图1-5MA5100ATM-DSLAM应用组网图
1.3.2 IP-DSLAM实现原理及应用组网
1.实现原理
IP-DSLAM在ADSL信号的处理上和ATMDSLAM相同,上行的信号经过DSLAM解调出来后,转换成ADSL信号。
但在IP-DSLAM中这些ATM信号并不象在ATMDSLAM中那样进行复接和业务类型处理,而是实现AAL5SAR功能,转换成相应的MAC帧,即ATM终结,在ATM信号终结的过程中,建立相应的MAC地址与PVC的对应关系。
在ATM信号终结之后,通过LANC板的FE上行口传输到上层设备,进入IP城域网。
下行信号则刚好相反,从上级设备发送到IP-DSLAM的MAC帧信号,完成二层功能的信号处理,最终在IP-DSLAM中通过AAL5SAR功能,把MAC帧转换为ATM信元,并实现从MAC地址到PVC的转换。
IP-DSLAM中ATM信号经过处理,变换成ADSL信号格式,并通过调制传输到远端的ADSLModem。
ADSL用户可以通过桥接专线或PPPoE方式接入,在ATU-R上建立1483(Bridged)桥接PVC,通过MA5100内部交叉,建立ADSL端口与LANC的小区VLAN之间的PVC连接,LANC单板终结PVC和1483(Bridged)桥接协议,转换为以太网包接入LANC板内的LANSwitch模块上行。
当ADSL用户采用PPPoE方式接入时,用户PC上需要安装PPPoE拨号软件,PPP呼叫在BAS设备上实现终结。
2.应用组网
如图1-6所示,MA5100/MA5103采用LANC板的FE口提供上行IP接口,通过上行设备接入城域网骨干节点。
系统支持4个FE端口的TRUNK上行功能,数据流直接高速进入IP数据网,避免因穿越ATM和IP两个网络而产生的严重带宽瓶颈;系统具有良好的用户安全管理,实现用户之间的二层隔离,三层受控互访,防止非法用户、地址盗用、地址仿冒以及恶意攻击。
图1-6MA5100IP-DSLAM应用组网图
第2章 ADSL线路条件
由于ADSL采用双绞线传送,工作频率高,输出功率大,对线路的有一定要求:
不能采用平行线等非双绞线进行ADSL传送(如果必须有,一定要严格控制长度),否则会引起不同端口之间相互影响、激活速率偏低、线路不稳定容易去激活、线路误码大等故障现象,严重的会导致线路不能激活。
线路不能有桥接:
ADSL线路的桥接抽头会引起传送过程中的强烈反射,影响线路信号传送。
线路接头良好:
对于配线架、交接箱、以及用户引入线(到用户家)各个环节之间的卡线、拧线,要保证充分接触,并且接触良好、可靠,不会受到震动等因素而引起松动,对于拧线、或者焊接的线路部分,要采用胶布固定。
插头要可靠接触:
RJ11水晶头经常接触不好,可能是由于品质问题、或则压线不好而引起。
保证引入线部分的线路质量:
现在国内大部分的引入线(从交接箱到用户家——到Modem这一段线)质量不好:
接触不好、采用电源线(架空明线)拉线、采用长距离的平行线缆等等,容易引起线路不稳定。
线路的衰耗过大导致不能激活:
有几种可能,线路过长(如超过4公里后)、线路质量不好、线路接触不良等原因,导致线路高频衰耗很大,不能激活。
线路中有干扰:
如没有经过分离器就直接接入电话机等,或者在线路传送过程中有强干扰源,线路平衡性能不好(容易引入干扰)等等原因,容易在线路中串入干扰,引起线路误码,积累一段时间后去激活,导致线路经常激活/去激活,不稳定。
2.1 开通ADSL业务用户线路的条件
2.1.1 基本条件
开通用户线路,首先应该具备以下四个基本条件:
非加感用户线路(即用户线路上没有另加电感线圈,加感线圈的作法在国内基本没有,北美较常见)。
使用双绞线,入户线如果为四芯线,建议采用四芯双绞线,最好不要使用四芯平行线;如果是四芯平行线,只能使用其中一对,另外一对空着;如果平行线是铁线或铝线,长度不能超过20m。
对屏蔽没有特殊要求。
对于ADSL用户线路,原则上是不要使用有桥接抽头的用户线路。
如果有桥接抽头,则桥接抽头数最多不能超过两个,每个桥接抽头的长度小于400m,桥接抽头至两端的距离大于400m。
2.1.2 其它条件
1.用户线直流环路电阻的要求
综合考虑,用户线路导线的直流环路电阻应不大于1.1k。
2.绝缘电阻的要求
a,b线间的绝缘电阻要求方面,a线对地和b线对地的绝缘电阻应大于5M。
3.线路工作电容的要求
线对a,b线间电容不大于150nF,特殊情况最大也不能超过200nF,并且,a线对地电容和b线对地电容的差值不大于5%(即,|(Cag-Cbg)|/Cag的值应小于等于5%)。
4.串音方面的要求
电缆的近端串音防卫度应大于50dB,远端串音防卫度则为近端串音防卫度加上线路衰减值。
5.线路传输衰减方面的要求
(1) YD322-96规定的常温下各种线径电缆线对的每公里衰减值(dB/km)如下表2-1所示:
表2-1线对每公里衰减值列表
f(KHz)
40
60
80
120
150
300
1,024
0.32mm
11.4
13.01
14.38
15.12
16.8
18.13
33.5
0.4mm
8.29
9.34
10.05
10.87
12.1
14.78
27.3
0.5mm
5.99
6.85
7.06
7.77
9
12.18
22.5
(2) 为保证开通ADSL业务,需要定义一些频率点的最大衰减值,如果实际线路在某个频率点的衰减值大于这个最大衰减值,ADSL业务的开通将无法保证,频点的最大衰减值如表2-2所示。
表2-2频点的最大衰减值
频率f(Hz)
最大衰减值(dB)
60k
37
150k
49
300k
52
400k
60
500k
67
600k
72
当对应子带的载波频率的线路衰减大于70dB时,基本已不能再承载信息了。
6.空闲信道噪声方面的要求
空闲信道噪声应不大于-55dBm,即相当于平均噪声功率谱密度不大于-115dBm/Hz。
7.线路阻抗方面的要求
线路的标称特征阻抗为100,误差不大于10%。
8.纵向平衡度的要求
对于ADSL业务,在26kHz-1104kHz范围,纵向转换损耗不小于50dB,在特殊情况下允许大于40dB。
2.1.3 说明
在实际开通ADSL业务时,还应注意以下几个方面:
(1) 实际一束电缆开通ADSL业务的对数没有限制,仅取决于线路本身的好坏,ADSL线路之间的干扰基本可以不考虑,但以下两种情况需考虑:
尽量不要靠近开通ISDN的线对,特别是ADSL线路长度超过2km时,ISDN对ADSL的上行速率影响较大。
主干电缆中,临近线对的ADSL,一对ADSL线对长度较短,小于1km,另一对ADSL线对长度较长,大于2km,这时较短线对会干扰较长线对。
这种情况主要存在于从主干电缆到不同交接箱电缆的电缆相邻线对。
(2) 经过实际线路测试分析,综合考虑实际线路中噪声等因素的影响,总结出0.4mm和0.32mm线径线路不同长度的上、下行连接速率的典型参考值,如表2-3所示(测量条件是:
SNR裕量为12dB,线路工作模式为G.dmt或ANSIT1.413):
表2-3表上下行速率参考值
0.4mm线径线路长度(m)
1000
1500
2000
2500
3000
MaXB/R(kbit/s)
最大连接速率
Dwn
6,144
6,144
4,928
3,168
2,048
Up
640
640
640
608
576
Atten(dB)
线路衰减
Dwn
18
27
36
43
48
Up
12
18
24
30
36
0.32mm线径线路长度(m)
1000
1500
2000
2500
3000
MaXB/R(kbit/s)
最大连接速率
Dwn
6,144
5,408
4,096
1,920
816
Up
640
640
616
576
528
Atten(dB)
线路衰减
Dwn
22
33
42
50
56
Up
14
21
28
35
42
分析发现,0.32mm,0.4mm,0.5mm线径的线路传输能力,有如下对比关系:
1km0.5mm线径与800m0.4mm线径传输能力相当。
1km0.4mm线径与800m0.32mm线径传输能力相当。
如果0.32mm与0.4mm线径混合线路基本可按上述折算到0.4mm或0.32mm线路长度,然后大致判断线路可达到的速率。
表格中的线路ADSL传输速率,综合考虑了线路中不同因素的影响,因此比试验室测量的速率要低,如果实际较好的线路,实际安装ADSL的速率要高于表格中的数据。
0.32mm线路超过2.5km、或0.4mm线路超过3km后,随着线路的稍微加长,ADSL线路下行速率下降很快。
国内的实际用户线路基本为0.32mm和0.4mm线径的混合线路,或0.4mm的线路,因此开通ADSL线路长度建议在3km以内较适合。
2.2 用户端入户线要求
2.2.1 用户端入户线要求
对于新拉的入户线,建议采用四芯双绞线,不要采用四芯平行线(经测试现有的四芯平行线品质参差不齐,直流电阻偏大)。
对于已经布好四芯平行线的用户,该四芯平行线只能使用其中一对,另外一对空着,不允许把另一对线用作普通电话,更不允许把另一对连接ISDN一线通,否则ADSL用户会受ISDN和电话用户的干扰,变得不稳定,经常断线。
入户线的安装应远离家用电器如冰箱,音响等设备,否则会增加线路的噪声。
可以使用电缆测试仪(CableSHARK)测试DP侧(断
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