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三种XDSL技术的调制方式及应用技术简介

发布时间:2021-01-04 发布时间:
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随着Internet的飞速发展,通信技术正在经历一场巨大变革,由于入网用户数迅速增加;接入网作为通信网中与末端用户相连的网络,已成为网络技术中的一大热点。

当前主要的接入技术有混合光纤/同轴(HFC)接入技术、光纤接入技术、铜线接入技术和无线接入技术。其中铜线接入以现有电话线为传输媒体,利用先进的数字信号处理技术及调制解调枯术提高传输谏率和距离。主要有HDSL(高速数字用户环路)、ADSL(非对称数字用户环路)和VDSLxa0(超高速数字用户环路)。使用XDSLxa0技术的双绞铜线配置了分离音频及高频信号的分离器,将4kHZ以下的音频信号与xDSL调制后的高频信号经滤波器分开,使话音和高速数据可以并传。xa0XDSL技术由于采用双绞铜线传输,可节省线路费用,经济易行,因此可作为宽带接入的先期使用技术。以下将分别介绍这3种XDSL技术的调制方式及应用技术。

一、HDSL

HDSLxa0采用回波抑制、自适应滤波和高速数字处理技术,线路编码采用2B1Qxa0码。用两对或三对模块(局端机)和网络终端模块(用户机),每对双绞线传输速率1168kb/S;两对线提供2Mb/Sxa0的E1业务。HDSL无中继传输距离为3-5kmxa0。

美国国家标准协会(ANSI)制定的T1E1.4/94-006xa0以及欧洲电信标准协会(ETSI)xa0提出的DTR/DM-0.3036xa0定义了xa0HDSLxa0的电气及物理特性、帧结构、传输方式及通信规程等标准。由于采用回波抑制自适应均衡技术,增强了抗干扰能力,克服了码间干扰,可实现较长距离的无中继传输。HDSLxa0系统分别置于交换局端和用户端,系统由收发器、复用与映射部分以及E1xa0接口电路组成。收发器包括发送与接收两部分,是HDSLxa0系统的核心。发送部分将输入的HDSLxa0单路码流通过线路编码转换,再经过D/Axa0交换以及波形形成与处理,由发送放大器放大后送到外线。接收部分采用回波抵消器,将泄漏的部分发送信号与阻抗失配的反射信号进行回波抵消,再经均衡处理后恢复原始数据信号,通过线路解码变换为xa0HDSLxa0码流,然后送到复用与映射部分处理。其中回波抵消器和均衡器作为系统自适应调整并跟踪外线特性变化,动态调整系统参数,以便代化系统传输性能。

HDSLxa0系统中复用与映射部分完成数据码流的复用与解复用。发送部分将2Mb/Sxa0的PCMxa0码流分为两部分,分别加入HDSLxa0帧结构的开销比特,转换成HDSLxa0帧的传输码流,通过发送器发送到线路。与之相对应,接收部分将收到的两路1168kb/Sxa0的xa0HDSLxa0码流,去掉xa0HDSLxa0帧结构中的开销比特,再复用成2Mb/Sxa0的xa0PCMxa0码流,经过接口电路送至FCMxa02xa0Mb/Sxa0的G.703xa0接口。接口部分实现xa0HDSLxa0系统与PCMG.703xa0接口的转换与适配,完成HDB3xa0码流与NRZxa0码流相互转换,并达到电气与阻抗适配。HDSLxa0的线路编码主要有两种即2B1Qxa0码和CAPxa0码。2B1Qxa0码是4xa0电平脉冲幅度调制码,每个符号位表示两比特,4xa0个电平+3xa0、+1xa0、-1xa0、-3xa0分别表示10xa0、11xa0、01xa0、00,从而提高了传输的比特速率。CAPxa0是无载波幅度相位调制,数据经两路正交信号分别调制后叠加,并且将不携带有用信息的载波抑制掉。两种编码对于提高传输效率是很有用的。目前已有许多实现xa0HDSLxa0数字调制及信号处理的芯片和产品问世。

HDSLxa0除了用于接入网外,还可用于DDNxa0节点中继、无线寻呼中继、移动基站中继、局域网间互联、会议电视及高速数据传输等,为企事业用户提供低成本的E1xa0通路。利用HDSLxa0传输技术可与视频压缩编码MPEGxa0技术相结合,传输机频宽带业务,如传输录像机频信号以及多媒体会议电视系统信号。按照H.261xa0有关建议可作为2Mb/Sxa0会议电视的传输接入系统。另外,也可用于传输可视电话、家庭购物、远程诊断、远程教育等多媒体业务传输。

二、ADSL

ADSL是近年发展的另一种宽带接入技术,是利用双绞铜线向用户提供两个方向上速率不对称的宽带信息业务。其下行速率高达6-9Mb/S,传输距离可达3-5km,典型的下行速率有T1xa0、E1xa0、DS2(6.312Mb/s)、E2(8.448xa0Mbxa0/s)。上行速率低,随各公司产品而不同,通常为16-640kb/sxa0。

ADSLxa0在一对电话线上同时传送一路高速下行数据、一路较低速率数据、一路模拟电话。各信号间采用频分复用方式占用不同频带,低频段传送话音;中间窄频带传上行信道数据及控制信息;其余高频段传下行信道数据、图像或高速数据。

ADSL主要采用DMT或CAP调制方式。DMT是离散多频调制,把全部频带划分为256个子信道,根据子信道的瞬时衰耗特性、群时延特性和噪声特性,将输入数据动态分配给它们。自适应地分配各子信道速率,同时关闭被窄带噪声淹没的子信道,达到传输线的最佳利用,把误码和噪声减至最小,提高了系统传输容量。此外,ADSL利用自适应滤波的新发展,如栅格编码及RSxa0码,提高抗噪声性能,采用非对称回波抵消技术以消除回波干扰。ADSL系统分别在局端和用户端18置ADSL调制解调器,采用DMTFFT,实现对信号处理及调制与解调。由电话网来的电话业务,通过普通电话业务(POTS)分离器用无源耦合方式接到普通电话线上。交换局(LEX)节点经过ADSLxa0调制解调器和POTSxa0分离器,分出与插入话音,与高速数据一起通过双绞铜线传到用户端,再经过用户端的分离器与ADSLxa0调制解调器,将信息送到用户的PCxa0机或电视终端。xa0

按照ECSA(交换载波标准协会)的T1.431xa0建议,ADSLxa0可提供高速单工及双工通道,其中高速单工通道利用下行通道传输6Mb/Sxa0数据流,可同时传输4xa0路MPEG-1xa0图像,或1-2xa0路质量更好的MPEG-2xa0图像,或两路3xa0Mb/Sxa0的数字广播电视。利用ADSLxa0的全双工信道可提供160xa0kb/Sxa0和576kb/Sxa0的数据流,用于接入ISDNxa0网或高速链路。ITU-Txa0xa0
提出3xa0种ADSLxa0标准:ADSL-1xa0、ADSL-2xa0和ADSL-3xa0传输速率分别为1.544Mb/Sxa0、3.152Mb/Sxa0和6.32Mb/Sxa0传输距离分别为5.5kmxa0、3.6kmxa0和2.5xa0km,可用于传输MPEG-1xa0和MPEG-2xa0图像。

ADSLxa0技术利用现有双绞线传输宽带业务,可保护投资;降低成本,特别适于大量分散的住宅用户。它被广泛用于Internet接入、远端LAN接入、视频点播(VOD)、远程教学、多媒体检索等宽带业务的接入与传输。目前ADSL技术及其应用正不断发展,与之相应的ADSLxa0调制与处理芯片也大量推向市场,电信设备厂商也生产出不同类型的ADSL调制解调产品并积极开拓市场,使ADSL系统在接入网中不断拓宽应用。

三、VDSL

VDSL与ADSL类似,也是非对称型,即利用双绞铜线提供上行与下行两个方向非对称的宽带业务。但VDSL的传输速率比ADSL高近10倍,传输距离比ADSL也短得多。VDSL下行信道的传输速率可达13-55Mb/s,无中继传输距离为300mxa0-1.5km;上行信道传输速率为1.5-19.2xa0Mb/S,随不同公司的产品而异。VDSLxa0也采用频分复用方式,将电话和VDSLxa0的上、下行信号放在不同频带内传输。低频段传输普通电话、ISDNxa0业务,中间频段传输上行信道的数字控制信息,高频段传输下行信道的图像或高速数据信息。发送端将各类业务信号调制到不同频段,经过双绞线传输到接收端,接收信号经解调及滤波后分离出各类信号。

VDSLxa0主要采用DMTxa0和离散小波多频调制(DWMT)。DWMTxa0采用了小波正交变换,其性能比DMTxa0更好。经小波变换的DWMTxa0其子信道的功率99.99%以上都集中在主瓣,因而信噪比大为提高。VDSLxa0系统与ADSLxa0类似,在局端和用户端配置VDSLxa0Modem,电话业务通过POTSxa0分离器和耦合器加入信道,HDTVxa0数字图像或多路MPEGxa0压缩编码后的图像利用VDSL下行信道送至用户端。VDSLxa0还可与光纤接入网配合,作为ONU(光网络单元)到用户间的配线,通过FTTC为企业用户和家庭提供宽带接入。


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