發布日期：2022-07-14 點擊率：43
是ITU推出的用于對稱數字用戶線路(SDSL)的一個新標準,相對于接入網的其它標準來說,該標準具有更好的頻譜兼容特性,數據傳輸更遠,功耗更低,性能一致性更高,適合于中小型商業用戶以及遠距離傳輸應用。
是對稱數字用戶線SDSL的新國際標準,它面向雙向高速數據傳輸業務。與早期的方案相比,該標準可以使數據傳輸得更遠、更快,同時改進了與頻譜的兼容性。由于SDSL支持相等的雙向速率,因而能較好地實現語音和數據的傳輸。
目前,SDSL系統由高速率數字用戶鏈路(HDSL)發展而來。上世紀九十年代初期,HDSL使用2B1Q調制和雙絞線電纜來傳送的T1業務。到目前為止,許多SDSL系統都是專用系統并且在一對雙絞線上應用2B1Q調制。某些本地運營商則采用SDSL技術來構建用戶網絡,但是因為頻譜兼容方面的問題以及缺乏標準,本地交換局在開展SDSL業務上猶豫不決。ITU批準后,運營商和設備制造廠商可以采用全球多速率SDSL標準,從而完全消除了運營商的各種顧慮。專門為對稱數據傳輸設計,上行和下行速率都超過2Mbps,本文將對此新標準進行介紹。
在提供語音業務時,功耗是一個值得關注的問題。通信業務管理機構要求,當用戶電源出現故障時,設備至少能提供一個語音通路。這就意味著用戶調制解調器必須通過雙絞線供電。考慮到安全方面的原因,要限制線上電壓和電流。
在較長的環路上,一半以上的功耗消耗在電纜的電阻上。由于電纜遠端的功率必須在DSL調制解調器、語音編解碼器以及電話振鈴器之間進行分配,所以必須嚴格限制調制解調器的功耗。另外,功率預算也限制了所采用的調制方法以及在中采用數字信號處理的程度。
在定義調制方法時,頻譜兼容性是另一個關鍵的考慮因素。在進入接入網時,必須與新的以及現有的業務頻譜兼容。接入網目前主要由POTS、ISDN和不斷增加的ADSL所組成,而ADSL對于背景噪聲特別敏感。該因素限制了在傳輸中的功率大小。
HDSL2派生
頻譜兼容性是新標準的一個重要內容。當速率超過784kbps時,SDSL系統中的2B1Q調制方法會嚴重影響數據傳輸。另一方面,ANSI新的HDSL2技術使用了先進的調制和編碼技術來限制發射頻譜并確保與ADSL之間的頻譜兼容性。HDSL2準則包括:HDSL2的傳輸性能要優于現在大量使用的HDSL業務。然而,HDSL2并不完全適合于接入網,它主要是面向北美的支線網絡,該標準利用經調整的功率譜密度(PSD)進行噪聲優化。
此外,歐洲的環路條件和噪聲環境同世界其它地區的情況有很大的區別,所以要求有不同的調整參數。HDSL2采用信號增強方法將上行頻譜中200kHz到300kHz的頻域進行增強來克服T1背景噪聲。PSD調整的一個結果是信號的峰值/平均值之比(PAR)增大。
隨著PAR的增大,線路驅動器的功耗也隨之增大。ANSI的HDSL2標準僅定義了單一的速率即 Mbps,當經調整的PSD擴展用于其它的速率時,將可能失去所有的頻譜兼容和性能方面的優點。顯然,運營商需要一個多速率的解決方案。
解決方案
在評估了所有可能的解決方案之后,ITU決定采用和HDSL2同樣的信號調制和數據編碼技術。同樣也研究了無載波幅度/相位(CAP)調制和離散多音調制(DM)方案,然而從復雜性、性能和傳輸延時等方面來看,脈沖幅度調制PAM16被證明是最好的解決方案。
大多數HDSL2硅片解決方案都具有靈活的DSP內核。ITU的一個目標就是定義一個標準,在這個標準下HDSL2硅片能夠在多種速率應用中被復用。為了最小化功耗,需要簡化對信號的調理。
歐洲技術標準學會(ETSI)的TM6委員會同樣定義一種多速率的SDSL來滿足商業和家庭應用的需要。ETSI希望利用HDSL2已經建立好的基礎設施,并且采用瑞利編碼和PAM16調制。盡管歐洲和北美具有許多相同的業務要求,但各地區的噪聲和環路條件各不相同,因此這兩個地區要求的標準也略有不同。最后ITU采納了ETSI為歐洲環境所做的一些工作,并由此提出了一個符合北美的版本。
的兩個附件
與兩個地區性附件組成一個基礎文件(圖1)。該基礎文件描述了基本的調制解調器啟動和運行。附件A描述了北美地區的傳輸和性能要求,而附件B則描述了歐洲地區的性能和傳輸要求。對附件B,ITU采納了ETSI的SDSL標準草案。附件A采用了ETSI定義的基本PSD,并定義了一套不同的環路條件和性能要求。
基本的PSD如圖2所示,與HDSL2相比簡單得多,PSD呈平坦的特性并且上行和下行對稱。
的發射功率比HDSL2低很多。HDSL2的最大發射功率是,在速率低于 Mbps時發射功率是。達到或者超過Mbps時,發射功率可以增加到。PSD隨速率而變化,一個六階巴特沃斯滾降濾波器將通帶以外的噪聲迅速衰減并提供與ADSL兼容的頻譜特性。
在Mbps速率和最差條件下,能夠達到的傳輸距離且能提供6dB余量和10-7的誤碼率。
標準的主要目的是為接入網提出一種多速率對稱的解決方案,兩個附件都包括用于支線網絡DS1傳輸的PSD選項。本質上看,附件A的PSD選項就是HDSL2解決方案。ETSI定義了兩種PSD選項:一種用于E1傳輸,另一種用于傳輸同步數字系列(SDH)的有效載荷。在嚴重噪聲條件下,標準的PSD選項采用較高的發送功率來實現的更佳的傳輸性能。
為了補償較高的發射電平,PSD選項也使用額外的帶寬以及非對稱的上行和下行PSD特征(圖3)。非對稱的配置也改善了與ADSL的頻譜兼容性。但是,非對稱PSD的快速滾降特性會導致更高的PAR值,從而導致線路驅動器上更高的功耗。
PSD比較
對PSD選項的比較表明,基本配置中使用的對稱頻譜對于其它的業務具有良好的頻譜兼容性,消耗的功率也更低。這意味著更低的系統噪聲,DSLAM和DLC設備中,每個線路卡上具有更多的信道以及更低的成本。非對稱PSD的主要應用是那些支線網絡中的長距離傳輸。
隨著噪聲條件和線路特征的改變,傳輸性能將發生變化,但是與原來的2B1Q方案相比,解決方案支持更遠程的業務。如在 Mbps速率的情況下,在自身近端串擾條件下用(26 AWG)的電纜可以傳輸,而HDSL在相同條件下僅能達到。
與HDSL2相比,盡管使用更簡化的PSD并且發射功率也更低,但是許多功能模塊還是一樣的。絕大多數HDSL2設計采用靈活的DSP內核進行設計,它們就可以在中復用。圖4為收發器的模塊框圖。
收發器的內核包括擾頻器、16級符號映射器、傳輸預編碼器和傳輸濾波器。HDSL2中的模塊可以直接用到,假定發射濾波器可以編程并能夠實現不同的PSD調整。模擬功能部分也可以在中繼續使用。較低的發射電平允許線路驅動器進行低功耗優化。
新增加的功能
即使可以復用HDSL2中的某些技術,仍然需要一些新的功能來增強其多速率的處理能力。在大多數情況,調制解調器必須適配線路的速率和詳細配置信息。在接入網的情況下,環路長度以及噪聲條件在線對與線對之間相差很大。最壞噪聲條件下,要求的發射功率,許多線路并不需要這樣的功率電平。包括一個降低功率的算法,允許調制解調器根據線路的條件來調節發射功率。運營商可以根據這一特征來管理和降低網絡上的串擾噪聲。
為了實現這些適配,采納了ITU的.1握手程序,該程序允許線路兩側的調制解調器在激活之前先交換配置和線路速率等詳細信息。在大多數的應用情況下,運營商會規定線路速率。然而,確實具有自動速率適配的功能,.1使用窄帶頻率語音和差分編碼相移鍵控(DPSK)調制來交換這一信息。該技術對其它業務的頻譜不會產生影響。
在預激活階段,使用寬帶線路探測來獲得線路衰減和信噪比(SNR)特性。而線路激活時,調制解調器首先會用.1信令來決定線路的速率、功率、脈沖持續時間和PSD。
然后,線路探測序列開始輸入。遠端的調制解調器首先會送出一個脈沖序列。根據實現情況,線路探測脈沖的持續時間大約在0.5到3.1秒之間。遠端信號發送一結束,CO端送出并完成序列探測。最后,調制解調器返回到.1信令并交換衰減和SNR詳細信息。
根據這些信息,調制解調器會確定完全激活之后線路速率和功率電平。預激活和探測序列總共占用10到20秒。根據速率的不同,可能還需要另外15到30秒的時間來訓練均衡和回波消除器并完全激活線路各端的調制解調器。由于握手和線路探測功能是可選項,大多數的制造商使用這些功能來降低功耗和提高互通性。
的另一功能是熱啟動。運營商和用戶都希望調制解調器在不工作的時候進入低功耗模式。正如前面提到過的一樣,調制解調器需要15到30秒的時間來訓練均衡器和回波消除器。然而,在熱啟動應用中,調制解調器將進入空閑狀態之前的均衡器系數存儲起來。在這種情況下,調制解調器能夠在接受到一個本地或者是來自線路另一端的喚醒信號之后快速保持。存儲的DSP系數會被重新加載并且調制解調器的時鐘恢復機制也會重新與輸入信號進行同步。這種熱啟動的要求源于ETSI的SDSL標準,在這種應用中要求重新激活的時間小于500毫秒。
有效載荷和開銷
至今為止,HDSL和HDSL2都用于DS1信道的傳輸,有效載荷被分割成同步的64kbps時隙并實現與DSL之間的相互映射。現在接入網正迅速轉變為基于信元的異步傳輸,實現了ATM信元到DSL通道之間的映射。
為了實現信頭差錯檢查(HEC)、速率去耦(rate decoupling)和信元定界,標準定義了一種傳輸匯聚(TC)功能。實質上,TC功能將異步的信元流與同步DSL信道之間進行映射,信元按字節映射到的有效載荷上。如果在傳輸中存在間隙并且信元不是來自于ATM層,TC功能將在的傳輸路徑上插入空信元。
TC同樣也實施信元定界功能,允許ATM流量通過基于信元的握手方式交給上一層。信元定界基于HEC算法,HEC同樣也用于過濾掉已被破壞的信元而不是將它們傳遞給上一層。在中也是可能進行數據包傳輸,盡管ITU的規范只是簡單地規定基于包的數據被映射為有效載荷的方式。錯誤檢查和速率去耦在更高層次的規范中給予定義。
標準還定義了結合同步窄帶DS0信道和一個寬帶數據信道的規范。該規范允許多個語音通道、ISDN或傳統的POTS與數據業務結合起來傳輸。根據具體的應用,呼叫出現時語音信道的帶寬可以動態建立。一旦這種呼叫過程結束,帶寬就由數據通道來確定。
標準為對稱DSL作了通用的定義,全球各個制造商據根據該定義可以生產可互通的設備。過去,這種互通性對于電話運營商來說并不很關鍵的。但是由于違規情況的出現以及競爭的進一步加劇,網絡的需求也在改變。互通功能可以實現成本的最小化和系統配置時間的最小化,運營商現在可以將互通性作為新的DSL系統選擇的一個準則。
協會已經在2001的第一季度開始互通能力的測試。由于具有更好的帶寬效率并且是一個國際標準,將可能取代非標準的SDSL系統。
作者:Jim Quilici
DSL接入業務技術主管
Intel公司
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