新一代ADSL简介

MeiYu

    随着ADSL技术在全球范围的大规模推广以及针对于DSL技术的应用和服务的不断推出，基于电话双绞线的第一代ADSL技术已经大规模使用。但是，第一代ADSL技术也逐渐暴露出一些难以克服的弱点：较低的下行传输速率难以满足一些高速业务的开展，如流媒体业务；单一的ATM传送模式难以适应网络IP化的趋势；所支持的线路诊断能力较弱，随着用户的不断增多，在线路开通前如何快速确定线路质量成为运营商十分头疼的问题；第一代ADSL难以解决设备的散热问题等。迫于业务发展的需要，更好地迎合网络运营和信息消费的需求，ADSL2和ADSL2+技术应运而生。本文将 ADSL2 、ADSL2+统称为新一代ADSL技术。
   
    　　ADSL2、ADSL2+技术是在原ADSL(ITU G.992.1/ITU G.992.2)规范的基础之上，在相关运营商、设备厂商的支持推动下，由ITU于2002年6月和2003年1月分别推出了两个新一代ADSL标准：ADSL2(G.992.3)和ADSL2+(G.992.5)。ADSL2、ADSL2+在第一代ADSL的基础上增加了一些新的特性，在性能、功能方面得到了较大改进。
   
    1．新一代ADSL技术简介
   
    　　ADSL2是在第一代ADSL的基础上发展起来的，ADSL2标准 G.992.3于2002年6月通过。 G.992.3下行频谱与第一代ADSL相同，由于强制支持四维、16状态格状码，所以理论上其最高下行速率可以达到12Mb/s ，最高上行速率可以达到1.2Mb/s左右。
   
    　　ADSL2收发器的协议模型在物理媒质之上分为三个子层：传送协议相关汇聚子层（TPS-TC）、物理媒质相关汇聚子层（PMS-TC）、物理媒质子层（PMD）。
   
    1）TPS-TC子层
   
    　　这一子层提供对上层传送协议的适配功能，包括STM、ATM和PTM（分组传送模式）三种模式，主要功能有速率适配、帧定界、错误监视等。该子层只与上层协议相关而与与物理媒质上的信号特性无关。
   
    　　2）PMS-TC子层
   
    　　这一子层用于加强ADSL数据流在物理媒质上的传送能力，主要包括帧同步、扰码（scamble）、前向纠错（FEC）、交织（interleave）等功能。该子层只与物理媒质相关而与应用（上层协议）无关。
   
    　　3）PMD子层
   
    　　这一子层的规定包括发送信号的电气特性、编码、调制、双工方式等。
   
    　　在编码方面，包括载波排序、格形编码(trellis code)、星座映射、增益调整等，在调制方面，包括子载波、离散傅立叶反变换、循环前缀、并/串转换等。
   
    　　PMD子层，频带划分、功率谱密度（PSD）是非常重要的内容，是决定ADSL2传送能力的主要因素。ADSL2利用1.1MHz以下频段，下行通带的最大PSD为-36.5dBm/Hz，上行通带的最大PSD为-34.5dBm/Hz。G.992.3标准考虑了ADSL2与POTS、ISDN在同一对铜缆上开通和在相邻线对中共存的情况，针对Data+POTS、Data+ISDN、全数字ADSL2兼容POTS、全数字ADSL2兼容ISDN四种应用方式作了规定。其中，后两种方式为此标准新定义的，是在铜缆上无POTS或ISDN业务时，尽可能扩展ADSL2的使用频带，同时又要减小对同一捆铜缆中其它线对上的POTS/ISDN业务影响（降低相应频率下的PSD）。
   
    　　无分离器ADSL2（G.992.4）是对G.lite（G.992.2）的增强，主要包括两大方面：一是与G.992.3相似的改进，如增加了全数字模式，增加了PTM模式，可支持四种延迟通道、四个承载信道，以及传输能力、线路诊断、在线重配置、功率控制、频谱控制、减小功耗等；二是与无分离器特性相关的改进，如包含快速重训练的更强大的激活过程、自适应长度快速启动等。由于G.lite的应用很少，制订G.992.4主要为了标准上的完整性，应用前景有限。
   
    　　在ADSL2技术的基础上， ADSL2+标准(ITU G.992.5)的核心内容是拓展了线路的使用频宽： ADSL2 定义的下行传输频带的最高频点为1.1MHz(G .992.3/G. dmt.bis)或552KHz(G .992.4/G. lite. bis)，而ADSL2+技术标准将高频段的最高调制频点扩展至2.2MHz ，可支持512个载频点进行数据调制。通过此项技术改进， ADSL2+提高了上下行的接入速率，尤其是在短距离(<3Km)情况下，其下行接入能力能够达到最大16Mbps以上的接入速率，从而填充了在第一代ADSL和VDSL之间接入速率的空白区间。
   
    　　ADSL2+是在ADSL2的基础上发展起来的， ADSL2+拥有ADSL2所具有的一切特性， ADSL2+标准G.992.5初稿于2003年1月通过。 ADSL2+将频谱加倍，从1.104MHz扩展至2.208MHz ，支持的子载波数达到512个，所以其下行速率大大提高，理论上可达到25Mb/s,上行速率与ADSL2相同。
   
    2．新一代ADSL技术与第一代ADSL技术的比较
   
    　　1）传输速率与距离有较大提高
   
    　　ADSL2由于帧结构的改进，增加了对四维、16状态格状码的支持，以及优化的RS编码，最高下行速率可达12Mb/s。而 ADSL2+由于使用更宽的频谱，更多的子载波数(512个)，当距离较短时，下行速率最高可达24Mb/s。若采用 G.992.3 Annex J， ADSL2、ADSL2+的最大上行速率也可以由原来的1.5Mb/s提高到约2.3Mb/s。
   
    　　ADSL2、ADSL2+支持更长的接入距离。第一代ADSL的传输距离在5km以内，而ADSL2、ADSL2+则支持距离接近7km的应用，速率可达下行不低于192kb/s 和上行不低于128kb/s 。
   
    　　相对于ADSL，在相同的传输距离下， ADSL2可以获得50Kbps的速率提高；在相同的传输速率下， ADSL2 可以使传输距离延长183米。传输性能的改善主要得益于以下核心技术：
   
    　　（1）采用高效的调制解调技术，保证在较低的信噪比条件下，在较长的传输线路上获得较高的传输速率；
   
    　　（2）减少帧开销，与ADSL技术中每帧采用固定的32 Kbps 的开销相比， ADSL2 采用可编程的帧头，使每帧的帧头可根据需要从4Kbps到32Kbps灵活调整，从而，提高了信息净负荷的传输效率；
   
    　　（3）在ADSL帧RS编码结构方面，其灵活性、可编程性也大大提高。
   
    　　（4）链路建立的初始化机制有所改善，从而保证线路速率的提高与稳定：例如：在线路两端的功率控制可以减少串扰、由接收端根据线路状态发出的初始化信息便于选择合适的信道以避免由桥接头或语音干扰引起的信道衰落等。
   
    　　2）实行智能化功率管理，ADSL系统的能耗得到有效降低
   
    　　如何有效降低ADSL系统的能耗是困扰各ADSL厂商的一大难题。
   
    　　ADSL2、ADSL2+可以根据系统的工作状态(高速连接、低速连接、离线等)，在保证业务不受影响的前提下，灵活、快速地转换工作功率。
   
    　　为了达到降低能耗的目的，在第一代ADSL技术标准中的满功耗模式(L0模式)下， ADSL2 、ADSL2+标准引入了两种新的功耗管理模式：低数据速率状态(L2低能耗模式)和休眠状态(L3低能耗模式)，当线路工作于全速率状态下时(例如用户正下载一部较大的电影)，为保证快速准确的数据传输， ADSL2 、ADSL2+系统工作于L0满功耗模式；当线路连接速率较低时(例如用户在线阅读一文档)，收发器功率自动调整到L2低能耗模式；当用户断开连接时，系统快速转换到休眠状态，同时收发器功率调整到L3低能耗模式。总之，根据线路连接的实际数据流量，发送功率可在L0、L2、L3之间灵活切换，其切换时间可在3秒之内完成，以保证业务不受影响。
   
    　　3）可实现故障实时诊断
   
    　　在系统的安装、调测以及运行过程中，对引起传输质量下降、影响业务应用等问题的故障进行准确定位，是 ADSL2、ADSL2+提供给网络运营者在运行维护工作上的一大便利。 ADSL2、ADSL2+ 系统在线路监测、故障诊断等方面大大加强、拓展，该系统采用特殊的测试、诊断方式以保证在线路质量恶化到甚至不能进行ADSL线路连接的情况下仍能完成系统性能数据的收集、传送。 ADSL2、ADSL2+ 系统实时地对线路噪声、回波损耗、回路阻抗、信噪比进行采集、上报，并直观地显示在网管操作平台上，以方便网络运营者对网络运行状态进行分析，并根据具体情况及时采取相应的故障排除措施。
   
    　　4）采用精密的速率自适应技术，提高了线路抗噪声性能
   
    　　引入无缝速率适配技术 SRA(Seam-less Rate Adaptation)是 ADSL2 、ADSL2+在提高线路抗噪声性能方面的一大革新。
   
    　　SRA采用精密复杂的在线重配置处理协议，对ADSL2、ADSL2+标准中的调制层和成帧层进行非耦合处理。在线路质量发生较大改变时，非耦合关系能够使调制层调整ADSL收发两端传输数据的速率参数，而不直接改变成帧层的成帧参数，从而避免出现误码和线路失步等业务中断现象。采用SRA技术的 ADSL2、ADSL2+ 系统能实时监测线路状态的改变，并完成在ADSL收发两端传输速率的平滑同步调整。
   
   
    　5）支持多线对绑定的高速数据传输
   
    　　ADSL在向家庭用户提供宽带接入的技术实现上已经获得巨大的成功，但在向企业用户提供更高速率的宽带接入上却无"技"可施，这也正是ADSL2、ADSL2+系统在不引入FTTB技术的情况下所要解决的问题。
   
    　　与第一代ADSL相比，ADSL2、ADSL2+支持绑定二条甚至更多线对的物理端口，以形成一条ADSL逻辑链路，从而实现光纤级的高速数据接入。多线对绑定的 ADSL2、ADSL2+ 链路的传输速率比单线对 ADSL2 、ADSL2+链路的速率大为提高，特别在短距离条件下，速率提高更为明显。
   
    　　ADSL2、ADSL2+是通过引入ATM IMA反向复用技术以实现多线对绑定的。该规范在ADSL物理层与ATM层之间定义了一个新的IMA子层，以控制底层的多通道传送：在ADSL的发送端，IMA子层将上层ATM信元流分散到多个ADSL物理子层中；在接收端，IMA子层将多个ADSL物理子层重新组合成ATM信元流。
   
    　　另外，为提高引入IMA功能后的数据传输性能， ATM IMA反向复用技术对现有ADSL物理层功能也进行了适当调整，并加入一些控制信息，以减少ADSL物理层的数据丢失和帧丢失，降低信元的传送时延，从而提高多线对绑定情况下的ADSL传输质量的可靠性和稳定性。
   
    　　6）可有效地开展多样化的业务
   
    　　ADSL2能根据不同业务、应用为客户提供信道化的线路连接，即： ADSL2、ADSL2+能根据具体业务对时延、误码率等性能指标要求的不同，把带宽分割为不同类型的信道，以便于灵活、有效地开展多样化的业务。
   
    　　作为信道化业务提供的一个典型应用， ADSL2、ADSL2+可以向用户提供 CVoDSL业务，即利用ADSL2子信道同时传输多路语音、数据信号。与需要经过高层协议转换的VoATM 、VoIP方式不同， ADSL2、ADSL2+在ADSL的上下行传输通道中定义并预留了64Kbps的"话音信道"。局端ADSL接口板在接收到由远端DSL调制解调器送来的话音流后，直接将其还原为PCMDS0 ，然后由DSLAM直接将话音信号送至PSTN交换设备上，以实现正常的语音业务。受上行带宽的限制，一般建议每链路开展4路CVoDSL业务。
   
    　　7）应用范围更广
   
    　　（1）全数字业务模式
   
    　　第一代ADSL主要支持两种业务模式： ADSL over POTS 和ADSL over ISDN 。 ADSL2、ADSL2+除了支持这2种模式外，还支持全数字业务模式，可以利用窄带话音业务的频带来传送上行数据业务。
   
    　　（2）支持PTM传送模式
   
    　　第一代ADSL技术只支持STM(同步传送模式)、ATM(异步传送模式)传送模式，而 ADSL2、ADSL2+除支持STM、ATM传送模式，还支持PTM(分组传送模式)，在业务支持方面显得更加灵活。
   
    　　除此之外， ADSL2、ADSL2+ 还具有互操作性好(多厂商互连互通性好)、链路建立时间短(由原来的10秒减低为3秒)等优点。不过， ADSL2 在技术上的进步主要体现在接入速率与覆盖范围的提高上，而 ADSL2+在此问题的解决上更进一步，使传输频带、速率得到进一步拓展。
   
    3．新一代ADSL技术与VDSL技术的比较
   
    　　1）成熟性
   
    　　随着新一代ADSL技术标准的推出，在广大ADSL芯片和设备厂商的推动下，预计在2004年第一季度主流ADSL芯片商将陆续推出完全支持ADSL2、ADSL2+的芯片，设备商可能会在第二季度推出相应的产品。考虑到芯片的规模生产、设备的互联互通和兼容性问题，估计在2004年年底能实现新一代ADSL技术的真正商用化。
   
    　　随着ANSI、IEEE将VDSL的调制方式定为DMT，ITU-T内对VDSL的调制方式争论越来越激烈，ADSL芯片商都强烈要求将VDSL的调制方式定为DMT，目的是为了限制VDSL技术的发展，因为目前基于DMT调制的VDSL芯片很不成熟、难以实现设备的商用化。如果ITU-T在2003年底最终将VDSL的调制方式定为了DMT，那么VDSL芯片估计还有一年多才能成熟，之后还需要解决设备的互联互通问题。
   
    　　总的来说，新一代ADSL技术将先于VDSL技术发展成熟，对于普通居民用户，能与第一代ADSL兼容的新一代ADSL技术在未来相当长的时间将具有比VDSL技术更好的发展前景。
   
    　　2）传输速度和接入距离
   
    　　第一代ADSL技术、ADSL2和ADSL2+技术与VDSL技术相比，其不足之处在于上行速率较低， ADSL2、ADSL2+也为此提出了两种解决方案来提高上行速率，方案一是利用G.992.3 Annex J划分的上行频谱，可以将上行速率提高到2.3Mb/s ；方案二是支持多线对速率捆绑，提供更高的上行速率。
   
    　　从上面的分析可以看出，VDSL技术短距离高速接入方面仍具有独到的优势，如在几百米短距离提供非对称的高速业务，在1.2km左右提供10Mb/s对称业务，特别适合于对上下行速率要求很高的商业用户。当接入距离超过1.2km时，新一代ADSL技术，特别是 ADSL2+技术是最好的选择，超过2.7km ，ADSL2与ADSL2+的性能基本一致。
   
    　　目前，ANSI、IEEE已将DMT定为VDSL的调制方式， ITU-T大概在2003年底最终确定VDSL的调制方式，从长远来看，如果ADSL和VDSL的调制方式实现了统一，则ADSL、VDSL技术将最终走向融合，在同一芯片上支持ADSL和VDSL标准，通过灵活调整频谱权衡带宽和距离，由用户按照需要选择所需的xDSL技术。值得一提的是，以 Broadcom为代表的部分芯片厂商已在做这方面的考虑， Broadcom 最先推出基于QAM调制的VDSL芯片，2003年5月宣称转为DMT调制的VDSL技术，他们这样做的目的是希望在同一芯片上支持ADSL、VDSL标准。
   
    5．新一代ADSL技术芯片和设备情况
   
    　　主要的 ADSL2、ADSL2+芯片厂商有TI、 Globespanvirata(GSV)、 Broadcom 、ST、 Infineon。目前，各芯片厂商的开发进度相差不大，都处于开发阶段，产品只能支持ADSL2、ADSL2+标准中的部分功能，且只能与自己的方案实现对接，不具有广泛的互通性，因此还不具有大量使用的能力。
   
    　　传统的ADSL设备商目前正在紧跟相关技术和芯片的进展，为ADSL2、ADSL2+的商用化做准备。鉴于ADSL2、ADSL2+芯片的成熟度和其互联互通问题的最终解决，新一代ADSL技术的真正商用化预计要在2004年年终才能实现。
   
    6．新一代ADSL技术应用展望
   
    　　由于ADSL2 与第一代ADSL相比在速率上并没有很大的增加，而在ADSL2的基础上发展起来的ADSL2+通过扩展下行频带可以大大提高下行速率，因此芯片厂商将不会推出只支持ADSL2的芯片，而是以ADSL2 +的方式在芯片上同时支持ADSL2和ADSL2+。另外，随着ADSL技术的迅猛发展、第一代ADSL用户的不断增加，为了与已有的ADSL用户兼容，未来的 ADSL2、ADSL2+设备可能会选择同时支持 G.992.1 、G.992.3和G.992.5标准，以能够适配远端设备所支持的操作模式，在初始化期间通过G.hs(握手)进行协商，来确定设备对G.992. xADSL标准的支持能力。
   
    　　ADSL2利用现有电话铜缆资源，可在开通话音业务(POTS、ISDN)的同时，利用高频段提供宽带数据业务。其中ATU-C、ATU-R分别为局端和用户端的ADSL2收发单元，话音和数据业务通过分离器(Splitter)隔开。
   
    　　根据提供业务的不同，ADSL2包括以下四种具体应用形式：
   
    　　（1）Data，即只提供数据业务。
    　　（2）Data+POTS，即同时提供数据和普通电话业务。
    　　（3）Data+ISDN，即同时提供数据和ISDN业务。
    　　（4）Voice over Data，即通过数据通道提供话音业务（VoADSL）。此时需要话音网关功能完成话音到分组数据的转换。
   
    　　新一代ADSL芯片的研发在标准形成的过程中一直在进行，不同的芯片厂商采用不同的策略。有的厂商分阶段研制ADSL2和ADSL2+芯片，其主要考虑是，一方面，ADSL2比ADSL2+标准化进程快（至少相差半年），另一方面，ADSL2的芯片成本在有一定产量的情况下比ADSL增加不多，有望在市场上取得一定优势，此后再根据需求状况决定ADSL2+芯片的生产。有的厂商则更注重ADSL2+在传输性能上的提高，直接研发ADSL2+芯片。目前，ADSL2芯片已有初步的产品，更多的产品将于今年陆续推出。
   
    　　从应用角度来看，在欧洲、北美等地，由于用户分布一般比较分散，适合采用ADSL技术，对ADSL技术的升级形成ADSL2/ADSL2＋有较强的需求。一方面，由于新一代ADSL在应用模式上变化不大，而性能和功能上得到了扩展，还可在原有ADSL DSLAM上混插ADSL2、ADSL2+的用户板，为用户提供更高水平的服务，同时兼容原有ADSL Modem；另一方面，由于国际范围内通信行业普遍不景气，欧美运营商一般不愿投入更多的资金进行全新技术（如VDSL）的引入和相应的网络建设。而在东亚、东南亚等地，ADSL的应用快速发展的同时，由于用户居住相对密集，适合VDSL中短距离、高速率的特点，特别是在韩国、日本等宽带接入发展较快、市场竞争十分激烈的国家，VDSL已进入商用化进程。
   
    　　在我国，ADSL的应用近几年来不断推广，特别是2002年，发展势头强劲，用户数进入快速增长时期，已成为运营商业务收入的主要增长点之一。同时，由于VDSL技术，特别是以太网与VDSL结合的EoVDSL方式，与ADSL和以太网接入相比具有一定的潜在优势，也得到了运营商和设备制造商的广泛关注。因此，有必要紧密跟踪新一代ADSL和VDSL技术的进展，在综合考虑性能、成本、技术成熟度、市场需求等因素在基础上制订恰当的发展策略。
   
    　　新一代ADSL技术固然很好，但由于标准推出时间不长，目前芯片和设备都不成熟，在技术成熟之前不宜大规模使用。另外，由于ADSL2、ADSL2+对第一代ADSL技术进行了较大改变，尤其是其帧结构变化很大，因此在 ADSL2、ADSL2+规模使用前，无论是运营商还是设备商都必须投入相当的力量来解决新一代ADSL技术的互通问题。只要相关芯片真正实现了G.992.3和G.992.5标准所规定的全部内容、新一代ADSL技术的互通问题得到最终解决，随着新一代ADSL技术应用规模的不断扩大，估计支持新一代ADSL技术的局端设备价格不会比传统的ADSL高太多。
   
    以上是本人利用工作之余本着通俗易懂的原则借鉴网友的一些成功经验和自己在平时使用中的一些心得体会为大家写的，由于时间仓促不足之处还请广大网友批评指正。另外感谢专门网给过我的无数帮助、感谢华北区很多网友的大力支持和热心帮助，也感谢网上很多曾发表过ADSL相关文章的朋友们的支持和帮助。为了广大网友能更好的使用ADSL，更方便的上网，欢迎网友多提宝贵意见和建议，欢迎有问题的网友发帖提问，大家一起探讨研究，提高网络使用水平。

关键字:ADSL