接入网技术第5章电话铜线接入技术

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1、15.15.25.35.45.55.6 接入段铜线的宽带传输性能 ADSL的接入技术和接入模式网桥 ADSL的根本特点、系统结构、关键技术 ADSL应用的两种接入模式桥接模式与路由模式 ADSL的技术开展与各种类型的新型ADSL技术 本节重点：铜线环境及对接入技术的影响 铜线接入技术的演进 xDSL 技术体系结构 ADSL 接入技术特点、结构、接入原理、调制方式DMT、帧结构与特点、典型的ADSL 接入设备ADSL Modem、DSLAM及典型应用 新一代的ADSL接入技术及特点ADSL2、ADSL2+本节难点：DMT 技术 ADSL 转移模式 ADSL 帧与超帧技术 DSLAM 的开展 铜线

2、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业务传统的老式 业务，话音业务 现在可提供数据业务。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04kHz话带Modem技术，在 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/sISDN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/sxDSL技术工作频段大多在话带频带之外，可数话同传HDSL：、ADSL：最大下行速率6Mb/sVDSL：下行速率提高到52Mb/s引起 铜线传输损伤的因素

3、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: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 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 铜线的传输带宽也远不止当初使用的04kHz 在竞争压力下，采用更先进的技术，开发出了 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，已到达几十兆Hz理论值30MHz 频率越高，使用更难，要

4、求技术更高，但相信还会开展 话带Modem拨号接入 ISDN拨号接入PSTN：Public Switched Telephone NetworkAAA:Authentication、Authorization、AccountingPSTN拨号接入拨号接入效劳器效劳器 InternetAAA效劳器效劳器ModemModem代理代理RS232C接口接口E1中继线中继线 铜线铜线 工作原理 PC机装有TCP/IP和PPP协议，拨号接入效劳器具有一定数量的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

5、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，以备分配用户点击用户点击拨号连接拨号连接身份身份 认证认证认证通过认证通过 给用户分给用户分配配IP地址地址并记帐并记帐结束结束下网下网释放释放IP 停记帐停记帐未通过未通过用户上网用户上网 特点 Modem带宽为3003400Hz范围 最高低行速率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、最廉价的接入方式 广泛用于家庭用户、局部用于小型办公室局域网的Internet接入 局限性 长时间占用 网资源，造成 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 话

6、带Modem主要功能：将数字信号调制成音频信号发送到 用户线 将从 线上收到的模拟信号解调成数字信号 技术开展 最根本的调制方式是：ASK幅度键控、FSK频移键控、PSK相移键控 现代调制技术，大大提高Modem的数据速率 QPSK正交相移键控、QAM正交幅度调制、TCM网格编码调制 ITU制定了一系列的话带Modem标准V系列、速率从300b/s、600b/s 56kb/s ISDN：Integrated Services Digital Network TE1：非ISDN终端 TE2：ISDN终端 TA：ISDN终端适配器 NT1：网络终端用户接口设备 信道：2B+D或30B+D144Kb

7、ps或1936Kbps B信道传输数字话音或数据，D信道传输信令InternetTAISDNTE1NT1TE2信道信道拨号服务器拨号服务器 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 概述 不同DSL技术的差异 xDSL的接入结构 xDSL的转移模式 xDSL是一系列利

8、用现有 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 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高速数字用户线：上下行速率对称、，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非对称数字用户线：不对称，上行640kb/s，下行最高68Mb/s。1对线，工作频带高于话带，可同时支持话音业务VDSL甚高速数字用户线：不对称上行最高，下行最高5

9、2Mb/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电话铜线电话铜线xTU-R远端设备远端设备分离器分离器xTU-C局端设备局端设备分离器分离器可数话同传的可数话同传的xDSL结构图结构图电话铜线电话铜线xTU-R远端设备远端设备不可数话同传的不可数话同传的xDSL结构图结构图xTU-C局端设备局端设备 xTU-R：DSL远端传输单元，xTU-C：DSL局端传输单元 具体的DSL接入结构有差异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。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A

10、TM：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，最具开展潜力ADSL LinkATU-RSTM/ATM/PTM over ADSL示例示例ATU-CSTM/ATM/PTM模式模式 技术标准与开展 根本特征 接入结构 技术要点 应用 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，也称标准，定义ADSL收发器，也称标准，定义无别离器ADSL收发器 第二代ADSL技术，也称ADSL2，定义了ADSL2收发器，定义了无别离器的ADSL

11、2收发器，也称ADSL2+，定义了增强功能的ADSL2收发器 在现有的 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 费 与POTS业务共享同一 线，采用FDM实现数话同传 传输速率：最高上行640Kb/s，最高低行：8Mb/s 传输距离：35km 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：

12、ADSL Transmission Unit-Remote side，ADSL远端传输单元ADSLModem分离器分离器分离器分离器机架机架局端接入设备局端接入设备用户端接入设备用户端接入设备用户线用户线ATU-CATU-RADSLAMATU-C 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 别离器 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 别离器机架：由多个别离器构成 将别离后的话音接入程控交换机 将别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

13、复用和解复用 有些DSLAM具有局部管理和网关的功能 频谱划分 承载信道 调制技术 初始化过程 帧格式04kHz，POTS业务138KHz，可双向配置，主要用于ADSL上行数据传输，速率为16-640Kb/s1401104KHz，用于ADSL下行数据传输，速率为频率频率KHzKHz功率谱功率谱 4 42525138 140138 140 11041104下行下行上行上行POTSPOTS0 0 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AS0AS3四个子通道 子通道分：快速通道

14、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，适于过失敏感型业务 ADSL通常采用三种根本的调制技术：QAM：Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度调制 DMT：Discrete multi-Tone，离散多音调制 CAP：Carrierless Amplitude-Phase Modulation，无载波幅/相位调制 即采用DMT调制技术 DMT根本思想：是一种最简单的多载波调制技术 将信道分成假设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

15、大的子信道分配较少的比特甚至放弃 ADSL中的DMT：将0的频带分成256个子信道，每子信道带宽 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 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f初始子信道初始子信道比特划分比

16、特划分bit/Hz考虑信道衰减的考虑信道衰减的 子信道比特划分子信道比特划分频率频率crosstalk噪声状况噪声状况RFI频率频率噪声幅度噪声幅度考虑信道噪声的考虑信道噪声的 子信道比特划分子信道比特划分bit/Hz频率频率RFIRFI下，放弃下，放弃使用的子信道使用的子信道信道衰减特性信道衰减特性频率频率信号幅度信号幅度bit/Hz 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 ADSL数据帧物理帧 固

17、定帧率：4000f数据帧/s 每68数据帧后跟一同步帧 帧长：约246 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同步同步 标准ADSL需要在用户端安装无源别离器 增大了安装工作量、本钱、时间 轻型ADSL：ADSL-lite，特点：无需安装用户端别离器Splitterless 实现较为简单，可使用通用的DSP芯片 数据传输率较低：传输距离：最长可至7km 因无别离器虑波器作用，POTS业务与ADSL业务之间相互干扰 适合大量推广于个人用户 与全速率ADSL相比，在用户侧取消了别离器 局端设备

18、不变 特别提醒：用户侧有别离器的ADSL也称全速率ADSLData NetworkADSLModem分离器分离器机架机架局端接入设备局端接入设备PSTN用户端接入设备用户端接入设备用户线用户线ATU-CATU-RADSLAMATU-C ADSL设备 ADSL Modem DSLAM ADSL接入的典型应用 桥接应用 路由器接入 即ATU-R，属用户端设备，完成用户端的接入功能 一般需与一个别离器相连，别离器可内置，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，大局部都具有以

19、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 ADSL接入的局端设备 经历了三个开展阶段：纯ATM结构 组网时只能接入ATM核心网 建网本钱昂贵 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

20、成BRAS宽带接入效劳器功能PHYPHY MAC PHYMACPHYATMRelayPHYATMPHYMACRelayPCATU-RATU-CISPISP接入服务器接入服务器PPPPPPOEMACIPPPPPPP0EIPPCATU-RATU-CISPISP接入服务器接入服务器IPMACPHYPHYIPPPP MACPHY PHYIPPPPPPPOEATMMACPPPOEPHYATMPHYMACRelayNAS/ISP 第一代ADSL技术的缺陷 ADSL2 ADSL2+VDSL 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

21、备的散热问题难以解决 新一代DSL标准，VDSL，ADSL2，ADSL2+在第一代ADSL的根底上开展起来 提高了数据速率和距离 最高低行：12Mb/s，最高上行：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 在ADSL2+的根底上开展起来 频谱加倍，子载波数达512个 更高速、更远距离 减少了CO中心局与RT远程终端之间的线路串扰 VDSL是ADSL技术的开展，是DSL中速率最快的接入技术 推动VDSL开展的因素 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

22、用户仍嫌贵，利用VDSL实现光纤到用户的宽带延伸 与POTS业务共享同一 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 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，13km一般在内 支持ATM、PTM两种转移模式 VDSL频带理论范围：300kHz30MHz 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4KHz300KHz30MHzPOTSVDSL1、影响

23、铜线的传输性能的因素有哪些？2、ADSL接入的组成与结构是怎样的？各局部的功能是什么？3、目前市面上的ADSL远端接入设备有哪些类型？各自的功能有哪些？4、与ADSL相比，请说明ADSL2和ADSL2+各有哪些新特点？1、试用Cisco Packet Tracer模拟完成以以下图例中ISDN 拨号配置过程，并提交实验报告。ISDNSwitchtype:basic-niR1R2BRI 0BRI 0Ip:192.168.1.1/24Spid1:32177820010100Dia:7782001Ip:192.168.1.2/24Spid1:32177820020100Dia:7782002L0:10

24、.1.1.1/24 L0:10.2.2.1/24 主要配置步骤：R1(c)#int bri 0/0R1(c-if)#no shutdownR1(c)#int loopback 0R1(c-if)#no shutdownR2(c)#int bri 0/0R2(c-if)#no shutdownR2(c)#int loopback 0R2(c-if)#no shutdownR1(c)#isdn switchtype basic-niR1(c)#username r2 password c2600R2(c)#isdn switchtype basic-niR2(c)#username r1 pass

25、word c2600主要配置步骤：R1(c)#int bri0/0R1(c-if)#encapsulation pppR1(c-if)#ppp authentication chapR1(c-if)#dialer map ip 192.168.1.2 name r2 7782001R1(c-if)#dialer-group 1R2(c)#int bri 0/0R2(c-if)#encapsulation pppR2(c-if)#ppp authentication chapR2(c-if)#dialer map ip 192.168.1.1 name r1 7782002R2(c-if)#di

26、aler-group 1R1(c)#dialer-list 1 protocol ip permitR2(c)#dialer-list 1 protocol ip permit主要配置步骤：R1#show isdn statusR1#show interfaceR2#show isdn statusR2#show interfaceR1(c-if)#dialer idle-timeout 180R2(c-if)#dialer idle-timeout 180 主讲教材：?接入网技术?，雷维礼、马立香等编著，清华大学出版社、2006年9月 参考教材：接入网技术第 2 版，张中荃著，人民邮电出版社、2021年3月 其它参考资源国外 ITU-T、IEEE、IETF等相关标准 :/其它参考资源国内 中国通信标准化协会 中国信息产业网 通信产业网 华为 华三 中兴 欢送交流欢送交流！Thanks for your time！