1 接入网第 5章 电话铜线接入技术接入网技术
2 接入网第 5章 电话铜线接入技术
5.1 引言
5.2 电话铜线的传输性能
5.3 拨号接入技术
5.4 xDSL的体系结构
5.5 ADSL
5.6 新一代的 DSL
3 接入网
5.1 引言
电话 铜线 接入 网
在全球，覆盖最广，向家庭、商业用户提供接入
主要成分：双绞铜线，直达用户驻地
架空、直埋、管道
早期提供 POTS业务（话音业务）
现在可提供数据业务。
4 接入网
5.2 电话铜线的传输性能
电话铜线上的技术演进
表现在两个方面：频段的开发利用以及接入技术的演进
最初只提供 POTS业务，带宽 0～ 4kHz
话带 Modem技术，在电话铜线上传输数据
采用话带频段，速率从最初的 300b/s到现在的 56Kb/s
ISDN技术，采用时分复用实现数话同传
2B+D信道将速率提高到 144Kb/s
xDSL技术
工作频段大多在话带频带之外，可数话同传
HDSL,1.544Mb/s,2.048Mb/s
ADSL：最大下行速率 6Mb/s
VDSL：下行速率提高到 52Mb/s
5 接入网
5.2 电话铜线的传输性能
引起电话铜线传输损伤的因素
传输损耗：与距离、线径、频率有关
信号反射（混合线圈和回波）
阻抗不匹配，引起信号反射
回路中线径不同，拼接引起阻抗变化导致信号反射
噪声
白噪声：由线路中电子运动产生的固有噪声
射频（ RF）干扰,电话线充当天线，可能收到 AM/FM信号
脉冲干扰：瞬间突发干扰，如交换机的开关暂态、振铃等
串扰：同一扎内或相邻扎线之间的干扰
6 接入网
5.2 电话铜线的传输性能
电话铜线上的传输有损伤
传输速率随着
距离的增加而减小
随着信噪比的减小而减小
电话铜线的传输带宽也远不止当初使用的 0— 4kHz
在竞争压力下，采用更先进的技术，开发出了电话铜线的更高频段
更先进、抗干扰性能更好的调制编码技术
纠错技术
DSP技术等
目前，已达到几十兆 Hz（理论值 30MHz）
频率越高，使用更难，要求技术更高，但相信还会发展
7 接入网
5.3 拨号接入技术
话带 Modem拨号接入
ISDN拨号接入
8 接入网话带 Modem拨号接入
PSTN,Public Switched Telephone Network
AAA,Authentication,Authorization,Accounting
PSTN
拨号接入服务器
Internet
AAA服务器
Modem
Modem
代理
RS232C接口
E1中继线电话铜线运营商网络
9 接入网话带 Modem拨号接入
工作原理
PC机装有 TCP/IP和 PPP协议，拨号接入服务器具有一定数量的 IP
地址（ IP地址池 )
用户需事先从 Internet Service Provider处得到拨叫的特服号、
登陆用户名和口令
PC机通过拨号上网时，会动态得到一个 IP地址，成为 Internet上的一台主机
PC机下网时,IP地址被释放，以备分配用户点击拨号连接身份认证认证通过 给用户分配 IP地址并记帐结束下网释放 IP
停记帐未通过用户上网
10 接入网话带 Modem拨号接入
特点
Modem带宽为 300～ 3400Hz范围
最高下行速率 56Kb/s
上网时一直占用话路，一对双绞线上数话不能同传
一种最简单、最便宜的接入方式
广泛用于家庭用户、部分用于小型办公室局域网的
Internet接入
局限性
长时间占用电话网资源，造成电话网的拥挤
带宽太窄、速率太低，不能满足宽带业务的需求
不能同时满足多种业务
11 接入网话带 Modem拨号接入
话带 Modem主要功能：
将数字信号调制成音频信号发送到电话用户线
将从电话线上收到的模拟信号解调成数字信号
技术发展
最基本的调制方式是：
ASK,FSK,PSK
现代调制技术，大大提高 Modem的数据速率
QPSK,QAM,TCM
ITU制定了一系列的话带 Modem标准（ V系列）
V.21,V.22…… V.90,V.92
速率从 300b/s,600b/s …… 56kb/s
12 接入网
ISDN拨号接入
ISDN,Integrated Services Digital Network
TE1：非 ISDN终端
TE2,ISDN终端
TA,ISDN终端适配器
NT：网络－用户接口设备
信道,2B+D或 30B+D
B信道传输数字话音或数据,D信道传输信令
Internet
TA ISDN
TE1
NT
TE2
信道拨号服务器
13 接入网
ISDN拨号接入
特点
在模拟信道上采用数字传输技术
一线多能（数话同传）
高速接入（ 2个 B信道可以捆绑使用，上网速率可达 128Kbps）
提供标准网络用户接口，支持多个设备接入
1条具有 2B+D的用户线可连接 8台终端
最多可有 3台同时工作（ D信道也可传输低速数据）
可用于家庭用户拨号接入、商用专线接入
除欧洲外，其它地区用户很少
局限性
速率仍不够高，不能满足宽带业务需求
安装较 Modem接入复杂
14 接入网
5.4 xDSL的体系结构
概述
不同 DSL技术的差别
xDSL的接入结构
xDSL的转移模式
15 接入网概述
xDSL是一系列利用现有电话铜线进行数据传输的宽带接入技术
xDSL工作频段大多高于话带
采用先进的 DSP技术和调制解调技术，实现电话铜线上的高速接入
分类：
速率对称型 DSL技术
HDSL,SDSL,IDSL
速率非对称型 DSL技术：
ADSL,VDSL,VADSL,RADSL,CDSL
16 接入网不同 DSL技术的差别
主要表现在速率、传输距离、编码技术、上下行速率的对称性等方面
HDSL：
上下行速率对称,1.5/2Mb/s,2对线（ HDSL2支持 1
对线），与话带重叠，不可与话音业务同时进行
ADSL：
不对称，上行 640kb/s，下行最高 6～ 8Mb/s。 1对线，
工作频带高于话带，可同时支持话音业务
VDSL：
不对称上行最高 6.4Mb/s，下行最高 52Mb/s；
对称上下行最高 26Mb/s。 1对线，工作频带高于话带，
可同时支持话音业务
17 接入网
xDSL的接入结构
PST
N
Data
Networ
k
电话铜线xTU-R
远端设备分离器
xTU-C
局端设备分离器可数话同传的 xDSL结构图
Data
Network
电话铜线xTU-R
远端设备不可数话同传的 xDSL结构图
xTU-C
局端设备
xTU-R,DSL远端传输单元,xTU-C,DSL局端传输单元
具体的 DSL接入结构有差别
18 接入网
xDSL的转移模式
转移模式是指用户端到局端之间在 DSL链路上承载并转移的数据单元格式。
三种转移模式：
STM：同步转移模式
在 DSL链路上承载并转移 STM帧（固定速率的流式业务）
固定分配带宽，用户专用，资源浪费
ATM：异步转移模式
在 DSL链路上承载并转移 ATM信元
曾经的主要模式
PTM：分组转移模式
在 DSL链路上承载并转移可变长度的分组
一种最新的模式，顺应 IP技术潮流，最具发展潜力
Data
Network
ADSL LinkATU-R
STM/ATM/PTM over ADSL示例
ATU-CSTM/ATM/PTM模式
19 接入网
5.5 ADSL
技术标准与发展
基本特征
接入结构
技术要点
ADSL.Lite
应用
20 接入网
ADSL技术标准与发展
ADSL的概念于 1989年提出,1998年开始广泛用于互联网接入
ITU-T技术标准：
第一代 ADSL技术
G.992.1-1999，也称 G.dmt规范，定义 ADSL收发器
G.992.2-1999，也称 G.lite规范，定义无分离器 ADSL收发器
第二代 ADSL技术
G.992.3-2002，也称 ADSL2，定义了 ADSL2收发器
G.992.4-2002，定义了无分离器的 ADSL2收发器
G.992.5-2003，也称 ADSL2+，定义了增强功能的 ADSL2收发器
21 接入网
ADSL基本特征
在现有的电话铜线上提供高速数字业务，不干扰
POTS业务
ADSL只使用 PSTN的用户接入段，不进入程控交换机，直接进入数据网,ADSL业务不交电话费
与 POTS业务共享同一电话线，采用 FDM实现数话同传
传输速率：最高上行 640Kb/s，最高下行：
8Mb/s
传输距离,3～ 5km
业务类型：语音、数据、图象
上下行速率不对称，特别适合 Internet的接入
22 接入网
ADSL接入结构
ADSLAM,ADSL Access Multiplexing,ADSL接入复用器
ATU-C,ADSL Transmission Unit-CO side,ADSL局端传输单元
ATU-R,ADSL Transmission Unit-Remote side,ADSL远端传输单元
Data Network
ADSL
Modem
分离器分离器机架局端接入设备
PSTN
用户端接入设备用户线
ATU-C
ATU-R
ADSLAM
ATU-C
23 接入网
ADSL接入结构说明
用户端接入设备
ADSL Modem
对数据信号进行调制 /解调，实现 ADSL数据的正确收发
分离器
由低通滤波器和高通滤波器组成
实现 POTS与 ADSL业务的分路
局端接入设备
分离器机架：由多个分离器构成
将分离后的话音接入程控交换机
将分离的数据接入数据交换机（ ATM或 Ethernet交换机）
ADSLAM,ADSL接入复用器
实现各路 ADSL数据的复用和解复用
有些 DSLAM具有局部管理和网关的功能
24 接入网
ADSL技术要点
频谱划分
承载信道
调制技术
初始化过程
帧格式
25 接入网
ADSL的频谱划分
0～ 4kHz,POTS业务
25.875～ 138KHz，可双向配置，主要用于 ADSL
上行数据传输
140～ 1104KHz，用于 ADSL下行数据传输频率（ KHz）
功率谱
4 25 138 140 1104
下行上行POTS
0
26 接入网
ADSL的承载信道
ADSL的数据通道分：
双向低速信道和下行高速信道
双向低速信道
分 LS0,LS1,LS2三个子通道
可作为独立的单向信道配置，一般用作上行传输
下行高速信道
分 AS0~AS3四个子通道
子通道分：
快速通道
前向纠错，无交织，适于传输时延敏感型业务
交织通道
前向纠错＋交织，传输可靠性高，适于差错敏感型业务
27 接入网
ADSL的调制技术
ADSL通常采用三种基本的调制技术：
QAM,Quadrature Amplitude Modulation，
正交幅度调制
DMT,Discrete multi-Tone，离散多音
CAP,Carrierless Amplitude-Phase
Modulation，无载波幅相调制
ITU-T G.992.1（即 ITU-T G.DMT）采用
DMT调制技术
28 接入网
DMT调制技术
DMT基本思想：
是一种最简单的多载波调制技术
将信道分成若干个互不重叠的子信道（离散）
每个子信道分别单独进行调制
根据 S/N自适应分配子信道承载的比特率
每个子信道受损的情况可能不同
受损大的子信道分配较少的比特（甚至放弃）
ADSL中的 DMT：
将 0－ 1.104MHz的频带分成 256个子信道，每子信道带宽 4.3kHz
每个子信道单独进行 QAM调制
根据子信道受损情况采用不同的 QAM技术
降低调制速率以提高抗干扰能力，特别适合抵抗 RFI
29 接入网
DMT调制技术
DMT如何为各子信道动态分配比特率？
发送测试信号（训练序列）
接收端进行频谱估计，根据算法计算出各个子信道的信噪比
确定各子信道的比特分配
如果某个子信道质量太差，可以放弃使用此子信道
DMT的特点
可 根据信道质量自适应调整比特
可以避开强干扰的子信道，提高 ADSL的抗干扰能力
当然,DMT在避开干扰的同时，也牺牲了有效带宽，不过就可靠性而言，是值得的
30 接入网
DMT调制技术
f初始子信道比特划分
bit/Hz
考虑信道衰减的子信道比特划分频率
crosstalk
噪声状况
RFI
频率噪声幅度考虑信道噪声的子信道比特划分
bit/Hz
频率
RFI下，放弃使用的子信道信道衰减特性频率信号幅度
bit/Hz
31 接入网
ADSL的初始化过程
ATU-R与 ATU-C需要初始化以建立通信链路
初始化过程可由任意一方开始
为了最大化吞吐量和可靠性，收发信机需要确定信道的相关参数，并建立与信道相适应的传输与处理特性
初始化过程：
激活与回应阶段（握手阶段）
训练阶段
信道分析
参数交换
32 接入网
ADSL帧格式
ADSL数据帧（物理帧）
固定帧率,4000f（数据帧） /s
每 68数据帧后跟一同步帧
帧长：约 246μ
ADSL超帧
两个同步帧之间的数据帧组成一个超帧
ADSL超帧时长,17ms
ADSL帧与超帧均是定时长帧
对不同数据率，当然不能有固定比特长度
33 接入网
ADSL帧格式帧 0 帧 1 帧 2 帧 34 帧 35 帧 66 帧 67 同步超帧 (17 ms)
快速附加信息位快速数据快速缓冲区 交织缓冲区一个帧 (246us)
123us 123us
快速附加信息位交织附加信息位交织数据 交织附加信息位
34 接入网
ADSL.Lite
标准 ADSL需要在用户端安装无源分离器
增大了安装工作量、成本、时间
轻型 ADSL,ADSL-lite
G.992.2-1999,G.lite
特点：
无需安装用户端分离器（ Splitterless ）
实现较为简单，可使用通用的 DSP芯片
数据传输率较低,1.5Mbps/512kbps
传输距离：最长可至 7km
因无分离器虑波器作用,POTS业务与 ADSL业务之间相互干扰
适合大量推广于个人用户
35 接入网
ADSL.Lite结构
与全速率 ADSL相比，在用户侧取消了分离器
局端设备不变
特别提醒：用户侧有分离器的 ADSL也称全速率 ADSL
Data Network
ADSL
Modem
分离器机架局端接入设备
PSTN
用户端接入设备用户线
ATU-C
ATU-R
ADSLAM
ATU-C
36 接入网
ADSL的应用
ADSL设备
ADSL Modem
DSLAM
ADSL接入的典型应用
桥接应用
路由器接入
37 接入网
ADSL Modem
即 ATU-R，属用户端设备，完成用户端的接入功能
一般需与一个分离器相连，分离器可内置，也可外置
不同厂家的产品具体功能有差异，称呼也有不同，如：
ADSL Modem,ADSL桥,ADSL接入终端,ADSL路由器等
ADSL桥：
带有以太网接口或 ATM接口，大部分都具有以太网接口
ADSL路由器：
在 ADSL Modem上实现了 PPPoE或 PPPoA,DHCP,NAT等功能
可实现多个用户的接入
可自动给接入的计算机分配 IP地址，并实现它们之间的通信
不是真正的路由器
38 接入网
DSLAM
ADSL接入的局端设备
经历了三个发展阶段：
纯 ATM结构
组网时只能接入 ATM核心网
建网成本昂贵
ATM内核 IP上联
基于 ATM内核，采用 IP上联接口
组网时可直接接入到 IP网络
但既没有继承 ATM丰富的 QoS特性，也没有学习到 IP丰富的业务特性，只是一种过渡产品
IP内核 IP上联
又称 IP DSLAM，组网时可直接接入到 IP网络
采用纯 IP内核，继承了 IP丰富的业务特性，支持组播
目前产品可集成 BRAS（宽带接入服务器）功能
39 接入网
ADSL桥接应用
ATU-R ATU-C
Ethernet
NAS/ISP
ATM转移模式
PC
EthernetE E
Ethernet接口
PHY PHY
MAC
PHY
MAC
PHY
ATM
Relay
PHY
ATM
PHY
MAC
Relay
PC ATU-R ATU-C ISP接入服务器
PPP
PPPOE
MAC
IP
PPP
PPP0E
IP
40 接入网
ADSL路由器接入
PC ATU-R ATU-C ISP接入服务器
IP
MAC
PHY PHY
IP
PPP
MAC
PHYPHY
IP
PPP
PPPOE
ATM
MAC PPPOE
PHY
ATM
PHY
MAC
Relay
ATU-R ATU-CEthernet Ethernet
NAS/ISP
ATM转移模式
PC
E E
Ethernet接口
41 接入网
5.6 新一代的 DSL
第一代 ADSL技术的缺陷
ADSL2
ADSL2+
VDSL
42 接入网第一代 ADSL技术的缺陷
第一代 ADSL技术的缺陷
下行速率较低
只支持 STM,ATM转移模式
STM未得到广泛应用
支持的线路诊断能力较弱
设备的散热问题难以解决
新一代 DSL标准
G.993.1-2001,VDSL
G.992.3-2002,ADSL2
G.992.5-2003,ADSL2+
43 接入网
ADSL2
在第一代 ADSL的基础上发展起来
提高了数据速率和距离
最高下行,12Mb/s，最高上行,1.2Mb/s
增强的功率管理
三种功率模式,L0,L2,L3
增强的抗噪音能力
增强的线路诊断功能
多线对绑定
提供信道化的业务
分组转移模式
44 接入网
ADSL2+
在 ADSL2+的基础上发展起来
频谱加倍，子载波数达 512个
更高速、更远距离
减少了 CO与 RT之间的线路串扰
45 接入网
VDSL
VDSL是 ADSL技术的发展，是 DSL中速率最快的接入技术
推动 VDSL发展的因素
用户业务对带宽不断增长的需求（ ADSL有时不能满足要求）
越来越多的地方实现了 FTTx，但最终连接到用户仍嫌贵，利用 VDSL实现光纤到用户的宽带延伸
46 接入网
VDSL的基本特点
与 POTS业务共享同一电话线，同时工作
通过适当设置可实现 POTS,ADSL,VDSL同时共线工作
VDSL业务不经过程控交换机，直接进入数据网
速率更高：最高上 /下速率达 6.4/52Mbps
多业务：语音、数据、图象
可提供不对称和对称业务
传输距离受业务速率和铜线本身特点的限制
线径、衰减、串音、脉冲干扰、业余无线频率干扰
距离小于 ADSL,1~3km（一般在 1.5km内）
支持 ATM,PTM两种转移模式
47 接入网
VDSL的频谱划分
VDSL频带理论范围,300kHz～ 30MHz
现实际规定的上限频率,12MHz
上下行频率可根据需要灵活分配频率功率谱
4KHz 300KHz 30MHz
POTS VDSL
2 接入网第 5章 电话铜线接入技术
5.1 引言
5.2 电话铜线的传输性能
5.3 拨号接入技术
5.4 xDSL的体系结构
5.5 ADSL
5.6 新一代的 DSL
3 接入网
5.1 引言
电话 铜线 接入 网
在全球，覆盖最广，向家庭、商业用户提供接入
主要成分：双绞铜线，直达用户驻地
架空、直埋、管道
早期提供 POTS业务（话音业务）
现在可提供数据业务。
4 接入网
5.2 电话铜线的传输性能
电话铜线上的技术演进
表现在两个方面：频段的开发利用以及接入技术的演进
最初只提供 POTS业务，带宽 0～ 4kHz
话带 Modem技术，在电话铜线上传输数据
采用话带频段，速率从最初的 300b/s到现在的 56Kb/s
ISDN技术，采用时分复用实现数话同传
2B+D信道将速率提高到 144Kb/s
xDSL技术
工作频段大多在话带频带之外，可数话同传
HDSL,1.544Mb/s,2.048Mb/s
ADSL：最大下行速率 6Mb/s
VDSL：下行速率提高到 52Mb/s
5 接入网
5.2 电话铜线的传输性能
引起电话铜线传输损伤的因素
传输损耗：与距离、线径、频率有关
信号反射（混合线圈和回波）
阻抗不匹配，引起信号反射
回路中线径不同，拼接引起阻抗变化导致信号反射
噪声
白噪声：由线路中电子运动产生的固有噪声
射频（ RF）干扰,电话线充当天线，可能收到 AM/FM信号
脉冲干扰：瞬间突发干扰，如交换机的开关暂态、振铃等
串扰：同一扎内或相邻扎线之间的干扰
6 接入网
5.2 电话铜线的传输性能
电话铜线上的传输有损伤
传输速率随着
距离的增加而减小
随着信噪比的减小而减小
电话铜线的传输带宽也远不止当初使用的 0— 4kHz
在竞争压力下，采用更先进的技术，开发出了电话铜线的更高频段
更先进、抗干扰性能更好的调制编码技术
纠错技术
DSP技术等
目前，已达到几十兆 Hz（理论值 30MHz）
频率越高，使用更难，要求技术更高，但相信还会发展
7 接入网
5.3 拨号接入技术
话带 Modem拨号接入
ISDN拨号接入
8 接入网话带 Modem拨号接入
PSTN,Public Switched Telephone Network
AAA,Authentication,Authorization,Accounting
PSTN
拨号接入服务器
Internet
AAA服务器
Modem
Modem
代理
RS232C接口
E1中继线电话铜线运营商网络
9 接入网话带 Modem拨号接入
工作原理
PC机装有 TCP/IP和 PPP协议，拨号接入服务器具有一定数量的 IP
地址（ IP地址池 )
用户需事先从 Internet Service Provider处得到拨叫的特服号、
登陆用户名和口令
PC机通过拨号上网时，会动态得到一个 IP地址，成为 Internet上的一台主机
PC机下网时,IP地址被释放，以备分配用户点击拨号连接身份认证认证通过 给用户分配 IP地址并记帐结束下网释放 IP
停记帐未通过用户上网
10 接入网话带 Modem拨号接入
特点
Modem带宽为 300～ 3400Hz范围
最高下行速率 56Kb/s
上网时一直占用话路，一对双绞线上数话不能同传
一种最简单、最便宜的接入方式
广泛用于家庭用户、部分用于小型办公室局域网的
Internet接入
局限性
长时间占用电话网资源，造成电话网的拥挤
带宽太窄、速率太低，不能满足宽带业务的需求
不能同时满足多种业务
11 接入网话带 Modem拨号接入
话带 Modem主要功能：
将数字信号调制成音频信号发送到电话用户线
将从电话线上收到的模拟信号解调成数字信号
技术发展
最基本的调制方式是：
ASK,FSK,PSK
现代调制技术，大大提高 Modem的数据速率
QPSK,QAM,TCM
ITU制定了一系列的话带 Modem标准（ V系列）
V.21,V.22…… V.90,V.92
速率从 300b/s,600b/s …… 56kb/s
12 接入网
ISDN拨号接入
ISDN,Integrated Services Digital Network
TE1：非 ISDN终端
TE2,ISDN终端
TA,ISDN终端适配器
NT：网络－用户接口设备
信道,2B+D或 30B+D
B信道传输数字话音或数据,D信道传输信令
Internet
TA ISDN
TE1
NT
TE2
信道拨号服务器
13 接入网
ISDN拨号接入
特点
在模拟信道上采用数字传输技术
一线多能（数话同传）
高速接入（ 2个 B信道可以捆绑使用，上网速率可达 128Kbps）
提供标准网络用户接口，支持多个设备接入
1条具有 2B+D的用户线可连接 8台终端
最多可有 3台同时工作（ D信道也可传输低速数据）
可用于家庭用户拨号接入、商用专线接入
除欧洲外，其它地区用户很少
局限性
速率仍不够高，不能满足宽带业务需求
安装较 Modem接入复杂
14 接入网
5.4 xDSL的体系结构
概述
不同 DSL技术的差别
xDSL的接入结构
xDSL的转移模式
15 接入网概述
xDSL是一系列利用现有电话铜线进行数据传输的宽带接入技术
xDSL工作频段大多高于话带
采用先进的 DSP技术和调制解调技术，实现电话铜线上的高速接入
分类：
速率对称型 DSL技术
HDSL,SDSL,IDSL
速率非对称型 DSL技术：
ADSL,VDSL,VADSL,RADSL,CDSL
16 接入网不同 DSL技术的差别
主要表现在速率、传输距离、编码技术、上下行速率的对称性等方面
HDSL：
上下行速率对称,1.5/2Mb/s,2对线（ HDSL2支持 1
对线），与话带重叠，不可与话音业务同时进行
ADSL：
不对称，上行 640kb/s，下行最高 6～ 8Mb/s。 1对线，
工作频带高于话带，可同时支持话音业务
VDSL：
不对称上行最高 6.4Mb/s，下行最高 52Mb/s；
对称上下行最高 26Mb/s。 1对线，工作频带高于话带，
可同时支持话音业务
17 接入网
xDSL的接入结构
PST
N
Data
Networ
k
电话铜线xTU-R
远端设备分离器
xTU-C
局端设备分离器可数话同传的 xDSL结构图
Data
Network
电话铜线xTU-R
远端设备不可数话同传的 xDSL结构图
xTU-C
局端设备
xTU-R,DSL远端传输单元,xTU-C,DSL局端传输单元
具体的 DSL接入结构有差别
18 接入网
xDSL的转移模式
转移模式是指用户端到局端之间在 DSL链路上承载并转移的数据单元格式。
三种转移模式：
STM：同步转移模式
在 DSL链路上承载并转移 STM帧（固定速率的流式业务）
固定分配带宽，用户专用，资源浪费
ATM：异步转移模式
在 DSL链路上承载并转移 ATM信元
曾经的主要模式
PTM：分组转移模式
在 DSL链路上承载并转移可变长度的分组
一种最新的模式，顺应 IP技术潮流，最具发展潜力
Data
Network
ADSL LinkATU-R
STM/ATM/PTM over ADSL示例
ATU-CSTM/ATM/PTM模式
19 接入网
5.5 ADSL
技术标准与发展
基本特征
接入结构
技术要点
ADSL.Lite
应用
20 接入网
ADSL技术标准与发展
ADSL的概念于 1989年提出,1998年开始广泛用于互联网接入
ITU-T技术标准：
第一代 ADSL技术
G.992.1-1999，也称 G.dmt规范，定义 ADSL收发器
G.992.2-1999，也称 G.lite规范，定义无分离器 ADSL收发器
第二代 ADSL技术
G.992.3-2002，也称 ADSL2，定义了 ADSL2收发器
G.992.4-2002，定义了无分离器的 ADSL2收发器
G.992.5-2003，也称 ADSL2+，定义了增强功能的 ADSL2收发器
21 接入网
ADSL基本特征
在现有的电话铜线上提供高速数字业务，不干扰
POTS业务
ADSL只使用 PSTN的用户接入段，不进入程控交换机，直接进入数据网,ADSL业务不交电话费
与 POTS业务共享同一电话线，采用 FDM实现数话同传
传输速率：最高上行 640Kb/s，最高下行：
8Mb/s
传输距离,3～ 5km
业务类型：语音、数据、图象
上下行速率不对称，特别适合 Internet的接入
22 接入网
ADSL接入结构
ADSLAM,ADSL Access Multiplexing,ADSL接入复用器
ATU-C,ADSL Transmission Unit-CO side,ADSL局端传输单元
ATU-R,ADSL Transmission Unit-Remote side,ADSL远端传输单元
Data Network
ADSL
Modem
分离器分离器机架局端接入设备
PSTN
用户端接入设备用户线
ATU-C
ATU-R
ADSLAM
ATU-C
23 接入网
ADSL接入结构说明
用户端接入设备
ADSL Modem
对数据信号进行调制 /解调，实现 ADSL数据的正确收发
分离器
由低通滤波器和高通滤波器组成
实现 POTS与 ADSL业务的分路
局端接入设备
分离器机架：由多个分离器构成
将分离后的话音接入程控交换机
将分离的数据接入数据交换机（ ATM或 Ethernet交换机）
ADSLAM,ADSL接入复用器
实现各路 ADSL数据的复用和解复用
有些 DSLAM具有局部管理和网关的功能
24 接入网
ADSL技术要点
频谱划分
承载信道
调制技术
初始化过程
帧格式
25 接入网
ADSL的频谱划分
0～ 4kHz,POTS业务
25.875～ 138KHz，可双向配置，主要用于 ADSL
上行数据传输
140～ 1104KHz，用于 ADSL下行数据传输频率（ KHz）
功率谱
4 25 138 140 1104
下行上行POTS
0
26 接入网
ADSL的承载信道
ADSL的数据通道分：
双向低速信道和下行高速信道
双向低速信道
分 LS0,LS1,LS2三个子通道
可作为独立的单向信道配置，一般用作上行传输
下行高速信道
分 AS0~AS3四个子通道
子通道分：
快速通道
前向纠错，无交织，适于传输时延敏感型业务
交织通道
前向纠错＋交织，传输可靠性高，适于差错敏感型业务
27 接入网
ADSL的调制技术
ADSL通常采用三种基本的调制技术：
QAM,Quadrature Amplitude Modulation，
正交幅度调制
DMT,Discrete multi-Tone，离散多音
CAP,Carrierless Amplitude-Phase
Modulation，无载波幅相调制
ITU-T G.992.1（即 ITU-T G.DMT）采用
DMT调制技术
28 接入网
DMT调制技术
DMT基本思想：
是一种最简单的多载波调制技术
将信道分成若干个互不重叠的子信道（离散）
每个子信道分别单独进行调制
根据 S/N自适应分配子信道承载的比特率
每个子信道受损的情况可能不同
受损大的子信道分配较少的比特（甚至放弃）
ADSL中的 DMT：
将 0－ 1.104MHz的频带分成 256个子信道，每子信道带宽 4.3kHz
每个子信道单独进行 QAM调制
根据子信道受损情况采用不同的 QAM技术
降低调制速率以提高抗干扰能力，特别适合抵抗 RFI
29 接入网
DMT调制技术
DMT如何为各子信道动态分配比特率？
发送测试信号（训练序列）
接收端进行频谱估计，根据算法计算出各个子信道的信噪比
确定各子信道的比特分配
如果某个子信道质量太差，可以放弃使用此子信道
DMT的特点
可 根据信道质量自适应调整比特
可以避开强干扰的子信道，提高 ADSL的抗干扰能力
当然,DMT在避开干扰的同时，也牺牲了有效带宽，不过就可靠性而言，是值得的
30 接入网
DMT调制技术
f初始子信道比特划分
bit/Hz
考虑信道衰减的子信道比特划分频率
crosstalk
噪声状况
RFI
频率噪声幅度考虑信道噪声的子信道比特划分
bit/Hz
频率
RFI下，放弃使用的子信道信道衰减特性频率信号幅度
bit/Hz
31 接入网
ADSL的初始化过程
ATU-R与 ATU-C需要初始化以建立通信链路
初始化过程可由任意一方开始
为了最大化吞吐量和可靠性，收发信机需要确定信道的相关参数，并建立与信道相适应的传输与处理特性
初始化过程：
激活与回应阶段（握手阶段）
训练阶段
信道分析
参数交换
32 接入网
ADSL帧格式
ADSL数据帧（物理帧）
固定帧率,4000f（数据帧） /s
每 68数据帧后跟一同步帧
帧长：约 246μ
ADSL超帧
两个同步帧之间的数据帧组成一个超帧
ADSL超帧时长,17ms
ADSL帧与超帧均是定时长帧
对不同数据率，当然不能有固定比特长度
33 接入网
ADSL帧格式帧 0 帧 1 帧 2 帧 34 帧 35 帧 66 帧 67 同步超帧 (17 ms)
快速附加信息位快速数据快速缓冲区 交织缓冲区一个帧 (246us)
123us 123us
快速附加信息位交织附加信息位交织数据 交织附加信息位
34 接入网
ADSL.Lite
标准 ADSL需要在用户端安装无源分离器
增大了安装工作量、成本、时间
轻型 ADSL,ADSL-lite
G.992.2-1999,G.lite
特点：
无需安装用户端分离器（ Splitterless ）
实现较为简单，可使用通用的 DSP芯片
数据传输率较低,1.5Mbps/512kbps
传输距离：最长可至 7km
因无分离器虑波器作用,POTS业务与 ADSL业务之间相互干扰
适合大量推广于个人用户
35 接入网
ADSL.Lite结构
与全速率 ADSL相比，在用户侧取消了分离器
局端设备不变
特别提醒：用户侧有分离器的 ADSL也称全速率 ADSL
Data Network
ADSL
Modem
分离器机架局端接入设备
PSTN
用户端接入设备用户线
ATU-C
ATU-R
ADSLAM
ATU-C
36 接入网
ADSL的应用
ADSL设备
ADSL Modem
DSLAM
ADSL接入的典型应用
桥接应用
路由器接入
37 接入网
ADSL Modem
即 ATU-R，属用户端设备，完成用户端的接入功能
一般需与一个分离器相连，分离器可内置，也可外置
不同厂家的产品具体功能有差异，称呼也有不同，如：
ADSL Modem,ADSL桥,ADSL接入终端,ADSL路由器等
ADSL桥：
带有以太网接口或 ATM接口，大部分都具有以太网接口
ADSL路由器：
在 ADSL Modem上实现了 PPPoE或 PPPoA,DHCP,NAT等功能
可实现多个用户的接入
可自动给接入的计算机分配 IP地址，并实现它们之间的通信
不是真正的路由器
38 接入网
DSLAM
ADSL接入的局端设备
经历了三个发展阶段：
纯 ATM结构
组网时只能接入 ATM核心网
建网成本昂贵
ATM内核 IP上联
基于 ATM内核，采用 IP上联接口
组网时可直接接入到 IP网络
但既没有继承 ATM丰富的 QoS特性，也没有学习到 IP丰富的业务特性，只是一种过渡产品
IP内核 IP上联
又称 IP DSLAM，组网时可直接接入到 IP网络
采用纯 IP内核，继承了 IP丰富的业务特性，支持组播
目前产品可集成 BRAS（宽带接入服务器）功能
39 接入网
ADSL桥接应用
ATU-R ATU-C
Ethernet
NAS/ISP
ATM转移模式
PC
EthernetE E
Ethernet接口
PHY PHY
MAC
PHY
MAC
PHY
ATM
Relay
PHY
ATM
PHY
MAC
Relay
PC ATU-R ATU-C ISP接入服务器
PPP
PPPOE
MAC
IP
PPP
PPP0E
IP
40 接入网
ADSL路由器接入
PC ATU-R ATU-C ISP接入服务器
IP
MAC
PHY PHY
IP
PPP
MAC
PHYPHY
IP
PPP
PPPOE
ATM
MAC PPPOE
PHY
ATM
PHY
MAC
Relay
ATU-R ATU-CEthernet Ethernet
NAS/ISP
ATM转移模式
PC
E E
Ethernet接口
41 接入网
5.6 新一代的 DSL
第一代 ADSL技术的缺陷
ADSL2
ADSL2+
VDSL
42 接入网第一代 ADSL技术的缺陷
第一代 ADSL技术的缺陷
下行速率较低
只支持 STM,ATM转移模式
STM未得到广泛应用
支持的线路诊断能力较弱
设备的散热问题难以解决
新一代 DSL标准
G.993.1-2001,VDSL
G.992.3-2002,ADSL2
G.992.5-2003,ADSL2+
43 接入网
ADSL2
在第一代 ADSL的基础上发展起来
提高了数据速率和距离
最高下行,12Mb/s，最高上行,1.2Mb/s
增强的功率管理
三种功率模式,L0,L2,L3
增强的抗噪音能力
增强的线路诊断功能
多线对绑定
提供信道化的业务
分组转移模式
44 接入网
ADSL2+
在 ADSL2+的基础上发展起来
频谱加倍，子载波数达 512个
更高速、更远距离
减少了 CO与 RT之间的线路串扰
45 接入网
VDSL
VDSL是 ADSL技术的发展，是 DSL中速率最快的接入技术
推动 VDSL发展的因素
用户业务对带宽不断增长的需求（ ADSL有时不能满足要求）
越来越多的地方实现了 FTTx，但最终连接到用户仍嫌贵，利用 VDSL实现光纤到用户的宽带延伸
46 接入网
VDSL的基本特点
与 POTS业务共享同一电话线，同时工作
通过适当设置可实现 POTS,ADSL,VDSL同时共线工作
VDSL业务不经过程控交换机，直接进入数据网
速率更高：最高上 /下速率达 6.4/52Mbps
多业务：语音、数据、图象
可提供不对称和对称业务
传输距离受业务速率和铜线本身特点的限制
线径、衰减、串音、脉冲干扰、业余无线频率干扰
距离小于 ADSL,1~3km（一般在 1.5km内）
支持 ATM,PTM两种转移模式
47 接入网
VDSL的频谱划分
VDSL频带理论范围,300kHz～ 30MHz
现实际规定的上限频率,12MHz
上下行频率可根据需要灵活分配频率功率谱
4KHz 300KHz 30MHz
POTS VDSL
