三種XDSL技術的調制方式及應用技術簡介
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當前主要的接入技術有混合光纖/同軸(HFC)接入技術、光纖接入技術、銅線接入技術和無線接入技術。其中銅線接入以現有電話線為傳輸媒體,利用先進的數字信號處理技術及調制解調枯術提高傳輸諫率和距離。主要有HDSL(高速數字用戶環路)、ADSL(非對稱數字用戶環路)和VDSL (超高速數字用戶環路)。使用XDSL 技術的雙絞銅線配置了分離音頻及高頻信號的分離器,將4kHZ以下的音頻信號與xDSL調制后的高頻信號經濾波器分開,使話音和高速數據可以并傳。 XDSL技術由于采用雙絞銅線傳輸,可節省線路費用,經濟易行,因此可作為寬帶接入的先期使用技術。以下將分別介紹這3種XDSL技術的調制方式及應用技術。
一、HDSL
HDSL 采用回波抑制、自適應濾波和高速數字處理技術,線路編碼采用2B1Q 碼。用兩對或三對模塊(局端機)和網絡終端模塊(用戶機),每對雙絞線傳輸速率1168kb/S;兩對線提供2Mb/S 的E1業務。HDSL無中繼傳輸距離為3-5km 。
美國國家標準協會(ANSI)制定的T1E1.4/94-006 以及歐洲電信標準協會(ETSI) 提出的DTR/DM-0.3036 定義了 HDSL 的電氣及物理特性、幀結構、傳輸方式及通信規程等標準。由于采用回波抑制自適應均衡技術,增強了抗干擾能力,克服了碼間干擾,可實現較長距離的無中繼傳輸。HDSL 系統分別置于交換局端和用戶端,系統由收發器、復用與映射部分以及E1 接口電路組成。收發器包括發送與接收兩部分,是HDSL 系統的核心。發送部分將輸入的HDSL 單路碼流通過線路編碼轉換,再經過D/A 交換以及波形形成與處理,由發送放大器放大后送到外線。接收部分采用回波抵消器,將泄漏的部分發送信號與阻抗失配的反射信號進行回波抵消,再經均衡處理后恢復原始數據信號,通過線路解碼變換為 HDSL 碼流,然后送到復用與映射部分處理。其中回波抵消器和均衡器作為系統自適應調整并跟蹤外線特性變化,動態調整系統參數,以便代化系統傳輸性能。
HDSL 系統中復用與映射部分完成數據碼流的復用與解復用。發送部分將2Mb/S 的PCM 碼流分為兩部分,分別加入HDSL 幀結構的開銷比特,轉換成HDSL 幀的傳輸碼流,通過發送器發送到線路。與之相對應,接收部分將收到的兩路1168kb/S 的 HDSL 碼流,去掉 HDSL 幀結構中的開銷比特,再復用成2Mb/S 的 PCM 碼流,經過接口電路送至FCM 2 Mb/S 的G.703 接口。接口部分實現 HDSL 系統與PCMG.703 接口的轉換與適配,完成HDB3 碼流與NRZ 碼流相互轉換,并達到電氣與阻抗適配。HDSL 的線路編碼主要有兩種即2B1Q 碼和CAP 碼。2B1Q 碼是4 電平脈沖幅度調制碼,每個符號位表示兩比特,4 個電平+3 、+1 、-1 、-3 分別表示10 、11 、01 、00,從而提高了傳輸的比特速率。CAP 是無載波幅度相位調制,數據經兩路正交信號分別調制后疊加,并且將不攜帶有用信息的載波抑制掉。兩種編碼對于提高傳輸效率是很有用的。目前已有許多實現 HDSL 數字調制及信號處理的芯片和產品問世。
HDSL 除了用于接入網外,還可用于DDN 節點中繼、無線尋呼中繼、移動基站中繼、局域網間互聯、會議電視及高速數據傳輸等,為企事業用戶提供低成本的E1 通路。利用HDSL 傳輸技術可與視頻壓縮編碼MPEG 技術相結合,傳輸機頻寬帶業務,如傳輸錄像機頻信號以及多媒體會議電視系統信號。按照H.261 有關建議可作為2Mb/S 會議電視的傳輸接入系統。另外,也可用于傳輸可視電話、家庭購物、遠程診斷、遠程教育等多媒體業務傳輸。
二、ADSL
ADSL是近年發展的另一種寬帶接入技術,是利用雙絞銅線向用戶提供兩個方向上速率不對稱的寬帶信息業務。其下行速率高達6-9Mb/S,傳輸距離可達3-5km,典型的下行速率有T1 、E1 、DS2(6.312Mb/s)、E2(8.448 Mb /s)。上行速率低,隨各公司產品而不同,通常為16-640kb/s 。
ADSL 在一對電話線上同時傳送一路高速下行數據、一路較低速率數據、一路模擬電話。各信號間采用頻分復用方式占用不同頻帶,低頻段傳送話音;中間窄頻帶傳上行信道數據及控制信息;其余高頻段傳下行信道數據、圖像或高速數據。
ADSL主要采用DMT或CAP調制方式。DMT是離散多頻調制,把全部頻帶劃分為256個子信道,根據子信道的瞬時衰耗特性、群時延特性和噪聲特性,將輸入數據動態分配給它們。自適應地分配各子信道速率,同時關閉被窄帶噪聲淹沒的子信道,達到傳輸線的最佳利用,把誤碼和噪聲減至最小,提高了系統傳輸容量。此外,ADSL利用自適應濾波的新發展,如柵格編碼及RS 碼,提高抗噪聲性能,采用非對稱回波抵消技術以消除回波干擾。ADSL系統分別在局端和用戶端18置ADSL調制解調器,采用DMTFFT,實現對信號處理及調制與解調。由電話網來的電話業務,通過普通電話業務(POTS)分離器用無源耦合方式接到普通電話線上。交換局(LEX)節點經過ADSL 調制解調器和POTS 分離器,分出與插入話音,與高速數據一起通過雙絞銅線傳到用戶端,再經過用戶端的分離器與ADSL 調制解調器,將信息送到用戶的PC 機或電視終端。
按照ECSA(交換載波標準協會)的T1.431 建議,ADSL 可提供高速單工及雙工通道,其中高速單工通道利用下行通道傳輸6Mb/S 數據流,可同時傳輸4 路MPEG-1 圖像,或1-2 路質量更好的MPEG-2 圖像,或兩路3 Mb/S 的數字廣播電視。利用ADSL 的全雙工信道可提供160 kb/S 和576kb/S 的數據流,用于接入ISDN 網或高速鏈路。ITU-T
提出3 種ADSL 標準:ADSL-1 、ADSL-2 和ADSL-3 傳輸速率分別為1.544Mb/S 、3.152Mb/S 和6.32Mb/S 傳輸距離分別為5.5km 、3.6km 和2.5 km,可用于傳輸MPEG-1 和MPEG-2 圖像。
ADSL 技術利用現有雙絞線傳輸寬帶業務,可保護投資;降低成本,特別適于大量分散的住宅用戶。它被廣泛用于Internet接入、遠端LAN接入、視頻點播(VOD)、遠程教學、多媒體檢索等寬帶業務的接入與傳輸。目前ADSL技術及其應用正不斷發展,與之相應的ADSL 調制與處理芯片也大量推向市場,電信設備廠商也生產出不同類型的ADSL調制解調產品并積極開拓市場,使ADSL系統在接入網中不斷拓寬應用。
三、VDSL
VDSL與ADSL類似,也是非對稱型,即利用雙絞銅線提供上行與下行兩個方向非對稱的寬帶業務。但VDSL的傳輸速率比ADSL高近10倍,傳輸距離比ADSL也短得多。VDSL下行信道的傳輸速率可達13-55Mb/s,無中繼傳輸距離為300m -1.5km;上行信道傳輸速率為1.5-19.2 Mb/S,隨不同公司的產品而異。VDSL 也采用頻分復用方式,將電話和VDSL 的上、下行信號放在不同頻帶內傳輸。低頻段傳輸普通電話、ISDN 業務,中間頻段傳輸上行信道的數字控制信息,高頻段傳輸下行信道的圖像或高速數據信息。發送端將各類業務信號調制到不同頻段,經過雙絞線傳輸到接收端,接收信號經解調及濾波后分離出各類信號。
VDSL 主要采用DMT 和離散小波多頻調制(DWMT)。DWMT 采用了小波正交變換,其性能比DMT 更好。經小波變換的DWMT 其子信道的功率99.99%以上都集中在主瓣,因而信噪比大為提高。VDSL 系統與ADSL 類似,在局端和用戶端配置VDSL Modem,電話業務通過POTS 分離器和耦合器加入信道,HDTV 數字圖像或多路MPEG 壓縮編碼后的圖像利用VDSL下行信道送至用戶端。VDSL 還可與光纖接入網配合,作為ONU(光網絡單元)到用戶間的配線,通過FTTC為企業用戶和家庭提供寬帶接入。
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