是ITU推出的用于對稱數(shù)字用戶線路(SDSL)的一個新標(biāo)準(zhǔn),相對于接入網(wǎng)的其它標(biāo)準(zhǔn)來說,該標(biāo)準(zhǔn)具有更好的頻譜兼容特性,數(shù)據(jù)傳輸更遠(yuǎn),功耗更低,性能一致性更高,適合于中小型商業(yè)用戶以及遠(yuǎn)距離傳輸應(yīng)用。

是對稱數(shù)字用戶線SDSL的新國際標(biāo)準(zhǔn),它面向雙向高速數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。與早期的方案相比,該標(biāo)準(zhǔn)可以使數(shù)據(jù)傳輸?shù)酶h(yuǎn)、更快,同時改進(jìn)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(xiàn)語音和數(shù)據(jù)的傳輸。

目前,SDSL系統(tǒng)由高速率數(shù)字用戶鏈路(HDSL)發(fā)展而來。上世紀(jì)九十年代初期,HDSL使用2B1Q調(diào)制和雙絞線電纜來傳送的T1業(yè)務(wù)。到目前為止,許多SDSL系統(tǒng)都是專用系統(tǒng)并且在一對雙絞線上應(yīng)用2B1Q調(diào)制。某些本地運營商則采用SDSL技術(shù)來構(gòu)建用戶網(wǎng)絡(luò),但是因為頻譜兼容方面的問題以及缺乏標(biāo)準(zhǔn),本地交換局在開展SDSL業(yè)務(wù)上猶豫不決。ITU批準(zhǔn)后,運營商和設(shè)備制造廠商可以采用全球多速率SDSL標(biāo)準(zhǔn),從而完全消除了運營商的各種顧慮。專門為對稱數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計,上行和下行速率都超過2Mbps,本文將對此新標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行介紹。

在提供語音業(yè)務(wù)時,功耗是一個值得關(guān)注的問題。通信業(yè)務(wù)管理機(jī)構(gòu)要求,當(dāng)用戶電源出現(xiàn)故障時,設(shè)備至少能提供一個語音通路。這就意味著用戶調(diào)制解調(diào)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(huán)路上,一半以上的功耗消耗在電纜的電阻上。由于電纜遠(yuǎn)端的功率必須在DSL調(diào)制解調(diào)器、語音編解碼器以及電話振鈴器之間進(jìn)行分配,所以必須嚴(yán)格限制調(diào)制解調(diào)器的功耗。另外,功率預(yù)算也限制了所采用的調(diào)制方法以及在中采用數(shù)字信號處理的程度。

在定義調(diào)制方法時,頻譜兼容性是另一個關(guān)鍵的考慮因素。在進(jìn)入接入網(wǎng)時,必須與新的以及現(xiàn)有的業(yè)務(wù)頻譜兼容。接入網(wǎng)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(biāo)準(zhǔn)的一個重要內(nèi)容。當(dāng)速率超過784kbps時,SDSL系統(tǒng)中的2B1Q調(diào)制方法會嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)傳輸。另一方面,ANSI新的HDSL2技術(shù)使用了先進(jìn)的調(diào)制和編碼技術(shù)來限制發(fā)射頻譜并確保與ADSL之間的頻譜兼容性。HDSL2準(zhǔn)則包括:HDSL2的傳輸性能要優(yōu)于現(xiàn)在大量使用的HDSL業(yè)務(wù)。然而,HDSL2并不完全適合于接入網(wǎng),它主要是面向北美的支線網(wǎng)絡(luò),該標(biāo)準(zhǔn)利用經(jīng)調(diào)整的功率譜密度(PSD)進(jìn)行噪聲優(yōu)化。

此外,歐洲的環(huán)路條件和噪聲環(huán)境同世界其它地區(qū)的情況有很大的區(qū)別,所以要求有不同的調(diào)整參數(shù)。HDSL2采用信號增強方法將上行頻譜中200kHz到300kHz的頻域進(jìn)行增強來克服T1背景噪聲。PSD調(diào)整的一個結(jié)果是信號的峰值/平均值之比(PAR)增大。

隨著PAR的增大,線路驅(qū)動器的功耗也隨之增大。ANSI的HDSL2標(biāo)準(zhǔn)僅定義了單一的速率即 Mbps,當(dāng)經(jīng)調(diào)整的PSD擴(kuò)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(yōu)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(diào)制和數(shù)據(jù)編碼技術(shù)。同樣也研究了無載波幅度/相位(CAP)調(diào)制和離散多音調(diào)制(DM)方案,然而從復(fù)雜性、性能和傳輸延時等方面來看,脈沖幅度調(diào)制PAM16被證明是最好的解決方案。

大多數(shù)HDSL2硅片解決方案都具有靈活的DSP內(nèi)核。ITU的一個目標(biāo)就是定義一個標(biāo)準(zhǔn),在這個標(biāo)準(zhǔn)下HDSL2硅片能夠在多種速率應(yīng)用中被復(fù)用。為了最小化功耗,需要簡化對信號的調(diào)理。

歐洲技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(ETSI)的TM6委員會同樣定義一種多速率的SDSL來滿足商業(yè)和家庭應(yīng)用的需要。ETSI希望利用HDSL2已經(jīng)建立好的基礎(chǔ)設(shè)施,并且采用瑞利編碼和PAM16調(diào)制。盡管歐洲和北美具有許多相同的業(yè)務(wù)要求,但各地區(qū)的噪聲和環(huán)路條件各不相同,因此這兩個地區(qū)要求的標(biāo)準(zhǔn)也略有不同。最后ITU采納了ETSI為歐洲環(huán)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(qū)性附件組成一個基礎(chǔ)文件(圖1)。該基礎(chǔ)文件描述了基本的調(diào)制解調(diào)器啟動和運行。附件A描述了北美地區(qū)的傳輸和性能要求,而附件B則描述了歐洲地區(qū)的性能和傳輸要求。對附件B,ITU采納了ETSI的SDSL標(biāo)準(zhǔn)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(huán)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(fā)射功率比HDSL2低很多。HDSL2的最大發(fā)射功率是,在速率低于 Mbps時發(fā)射功率是。達(dá)到或者超過Mbps時,發(fā)射功率可以增加到。PSD隨速率而變化,一個六階巴特沃斯?jié)L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(dá)到的傳輸距離且能提供6dB余量和10^-7的誤碼率。

標(biāo)準(zhǔn)的主要目的是為接入網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)DS1傳輸?shù)腜SD選項。本質(zhì)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(shù)字系列(SDH)的有效載荷。在嚴(yán)重噪聲條件下,標(biāo)準(zhǔn)的PSD選項采用較高的發(fā)送功率來實現(xiàn)的更佳的傳輸性能。

為了補償較高的發(fā)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(dǎo)致更高的PAR值,從而導(dǎo)致線路驅(qū)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(yè)務(wù)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(tǒng)噪聲,DSLAM和DLC設(shè)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(yīng)用是那些支線網(wǎng)絡(luò)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(fā)生變化,但是與原來的2B1Q方案相比,解決方案支持更遠(yuǎn)程的業(yè)務(wù)。如在 Mbps速率的情況下,在自身近端串?dāng)_條件下用(26 AWG)的電纜可以傳輸,而HDSL在相同條件下僅能達(dá)到。

與HDSL2相比,盡管使用更簡化的PSD并且發(fā)射功率也更低,但是許多功能模塊還是一樣的。絕大多數(shù)HDSL2設(shè)計采用靈活的DSP內(nèi)核進(jìn)行設(shè)計,它們就可以在中復(fù)用。圖4為收發(fā)器的模塊框圖。

收發(fā)器的內(nèi)核包括擾頻器、16級符號映射器、傳輸預(yù)編碼器和傳輸濾波器。HDSL2中的模塊可以直接用到,假定發(fā)射濾波器可以編程并能夠?qū)崿F(xiàn)不同的PSD調(diào)整。模擬功能部分也可以在中繼續(xù)使用。較低的發(fā)射電平允許線路驅(qū)動器進(jìn)行低功耗優(yōu)化。

新增加的功能

即使可以復(fù)用HDSL2中的某些技術(shù),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(shù)情況,調(diào)制解調(diào)器必須適配線路的速率和詳細(xì)配置信息。在接入網(wǎng)的情況下,環(huán)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(fā)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(diào)制解調(diào)器根據(jù)線路的條件來調(diào)節(jié)發(fā)射功率。運營商可以根據(jù)這一特征來管理和降低網(wǎng)絡(luò)上的串?dāng)_噪聲。

為了實現(xiàn)這些適配,采納了ITU的.1握手程序,該程序允許線路兩側(cè)的調(diào)制解調(diào)器在激活之前先交換配置和線路速率等詳細(xì)信息。在大多數(shù)的應(yīng)用情況下,運營商會規(guī)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(diào)制來交換這一信息。該技術(shù)對其它業(yè)務(wù)的頻譜不會產(chǎn)生影響。

在預(yù)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(diào)制解調(diào)器首先會用.1信令來決定線路的速率、功率、脈沖持續(xù)時間和PSD。

然后,線路探測序列開始輸入。遠(yuǎn)端的調(diào)制解調(diào)器首先會送出一個脈沖序列。根據(jù)實現(xiàn)情況,線路探測脈沖的持續(xù)時間大約在0.5到3.1秒之間。遠(yuǎn)端信號發(fā)送一結(jié)束,CO端送出并完成序列探測。最后,調(diào)制解調(diào)器返回到.1信令并交換衰減和SNR詳細(xì)信息。

根據(jù)這些信息,調(diào)制解調(diào)器會確定完全激活之后線路速率和功率電平。預(yù)激活和探測序列總共占用10到20秒。根據(jù)速率的不同,可能還需要另外15到30秒的時間來訓(xùn)練均衡和回波消除器并完全激活線路各端的調(diào)制解調(diào)器。由于握手和線路探測功能是可選項,大多數(shù)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(diào)制解調(diào)器在不工作的時候進(jìn)入低功耗模式。正如前面提到過的一樣,調(diào)制解調(diào)器需要15到30秒的時間來訓(xùn)練均衡器和回波消除器。然而,在熱啟動應(yīng)用中,調(diào)制解調(diào)器將進(jìn)入空閑狀態(tài)之前的均衡器系數(shù)存儲起來。在這種情況下,調(diào)制解調(diào)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(shù)會被重新加載并且調(diào)制解調(diào)器的時鐘恢復(fù)機(jī)制也會重新與輸入信號進(jìn)行同步。這種熱啟動的要求源于ETSI的SDSL標(biāo)準(zhǔn),在這種應(yīng)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(xiàn)與DSL之間的相互映射?，F(xiàn)在接入網(wǎng)正迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榛谛旁漠惒絺鬏?實現(xiàn)了ATM信元到DSL通道之間的映射。

為了實現(xiàn)信頭差錯檢查(HEC)、速率去耦(rate decoupling)和信元定界,標(biāo)準(zhǔn)定義了一種傳輸匯聚(TC)功能。實質(zhì)上,TC功能將異步的信元流與同步DSL信道之間進(jìn)行映射,信元按字節(jié)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(jìn)行數(shù)據(jù)包傳輸,盡管ITU的規(guī)范只是簡單地規(guī)定基于包的數(shù)據(jù)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(guī)范中給予定義。

標(biāo)準(zhǔn)還定義了結(jié)合同步窄帶DS0信道和一個寬帶數(shù)據(jù)信道的規(guī)范。該規(guī)范允許多個語音通道、ISDN或傳統(tǒng)的POTS與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)結(jié)合起來傳輸。根據(jù)具體的應(yīng)用,呼叫出現(xiàn)時語音信道的帶寬可以動態(tài)建立。一旦這種呼叫過程結(jié)束,帶寬就由數(shù)據(jù)通道來確定。

標(biāo)準(zhǔn)為對稱DSL作了通用的定義,全球各個制造商據(jù)根據(jù)該定義可以生產(chǎn)可互通的設(shè)備。過去,這種互通性對于電話運營商來說并不很關(guān)鍵的。但是由于違規(guī)情況的出現(xiàn)以及競爭的進(jìn)一步加劇,網(wǎng)絡(luò)的需求也在改變?；ネüδ芸梢詫崿F(xiàn)成本的最小化和系統(tǒng)配置時間的最小化,運營商現(xiàn)在可以將互通性作為新的DSL系統(tǒng)選擇的一個準(zhǔn)則。

協(xié)會已經(jīng)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(biāo)準(zhǔn),將可能取代非標(biāo)準(zhǔn)的SDSL系統(tǒng)。

作者:Jim Quilici

DSL接入業(yè)務(wù)技術(shù)主管

Intel公司

@