全方位介绍宽带接入网VDSL技术

网络 通信技术
文章主要介绍了宽带接入网中VDSL技术的原理与应用,同时也看出VDSL技术的很多优点,相信随着接入技术的发展,会有越来越多的新技术出现。

宽带接入网是目前非常主流的接入技术,同时接入的方式也有很多种,这里我们主要介绍VDSL概述及其工作原理,包括介绍VDSL的特点等方面。数字用户线DSL是一种不断发展的宽带接入网技术,该技术是采用先进的数字编码和调制解调技术在常规的用户铜质电话线上传送宽带信号。目前已比较成熟,投入使用的数字用户线方案有ADSL、HDSL和SDSL等。其中,应用最广泛的当数ADSL技术。

ADSL(非对称数字用户线)能够在现有的线路上根据当地线路状况提供8M/s下行速率和1M/s的上行速率。这种下行速率远大于上行速率的非对称结构,特别适合浏览Internet、宽带视频点播等下行速率需求大于上行速率需求的应用。所以,它是现在宽带上网的主要方式之一。但ADSL技术也面临不少问题,虽然突出的特点能满足基本的宽带需求,但却无法适应基于视频等高带宽业务的需要。而另一种DSL技术却能够轻而易举地使这一切成为可能,这就是VDSL技术。

1、VDSL概述及其工作原理

简单地说,VDSL就是ADSL的快速版本。使用VDSL,短距离内的最大下传速率可达55Mbit/s,上传速率可达2.3Mbit/s。上传和下传数据信道都可在现有的POTS或ISDN服务上被频分,使VDSL成为高速、低价网络的佳选。像ADSL一样,VDSL将主要应用于实时视频传输和高速数据访问。

VDSL系统与ADSL一样,可利用普通电话铜缆,在不影响窄带话音业务(POTS、ISDN)的情况下,传送高速数据业务。VDSL的系统结构也与ADSL很相似,如图1所示。VDSL局端设备与用户端设备之间通过普通电话铜缆(U1C与U1R参考点之间)进行点对点传输。其中,VTU-O、VTU-R分别是位于局端和用户端的VDSL收发器。业务分离器(Splitter,包括HPF和LPF)将同一对电话铜缆上传输的VDSL与窄带业务(或ADSL)相分离。

VDSL使用频谱较宽,最高可达12MHz。该频谱范围可被分割为若干下行(DS)和上行(US)频段,国际上常用的频段划分方式主要有Plan997和Plan998两种,如图2所示。Plan998根据北美业务需求划分,主要面向非对称业务;Plan 997根据欧洲业务需求划分,主要面向对称业务。VDSL的线路编码(调制技术)有两种:QAM(正交幅度调制)和DMT(离散多音频)。QAM技术相对简单,进展较快,芯片已比较成熟,相应的设备在国内外进行了比较广泛的试验和试商用,设备成本也在不断降低。DMT技术理论上性能更好,但实现较复杂,功耗较高,目前商用化设备很少。

VDSL用频分复用(OFDM)分隔信道。以后VDSL将支持对称数据速率,这可能需要转向回馈抑制。通常下传信道配置在上传信道之上,但DAVIC的规范则反之以使VDSL可用于同轴电缆。转发错误控制是VDSL的另一特性,像ADSL一样,它用一种ReedSolomon编码和interleaving对线噪纠错。

2、VDSL的特点

VDSL技术的特点与ADSL不同,后者的干线连接主要是ATM,而VDSL则对ATM和IP同时支持,这主要是源于以太网的成熟和向数据网络核心的渗透,EthernetoverVDSL则是在宽带接入网方面延伸了以太网的应用范围,是完美的宽带接入网解决方案。从技术的角度看,VDSL具有以下特点:

1)VDSL的使用频段是1.1~20MHz,正好在ADSL所用频段之上。VDSL采用OFDM方式进行通信,即上行和下行使用不同的频率范围。通常频谱分配如下(以QAM为例):下行O.9~3.4MHz;上行4.0~7.75MHz。其他常用的低频业务,如ISDN、普通电话和ADSL,完全可以和VDSL同时在一对线上传送。一般情况下,这两个频带的中心频率和带宽都可以调整,会对VDSL系统的数据速率产生影响。

2)使用QAM或DMT线路编码技术。QAM属于单载波调制方式,DMT属于多载波编码技术。目前用得较多的是DMT技术,这一技术和ADSL使用的线路编码完全相同。运营商们在现有铜线环路上已经部署了超过1000万线基于DMT编码方式的ADSL线路,DMT-VDSL可无缝地应用于现有DMT基础设施。QAM芯片也有产品,最早的VDSL芯片就是采用QAM技术,因为QAM实现起来较简单,如Broadcom和Infineon的芯片组,这也是业界使用最多的芯片组。目前,以色列的Metalink公司又刚刚推出了面向以太网的QAM-VDSL芯片组。

3)可使用的上行线复接技术。为复接多个用户CPE设备,必须采用某种复用技术,并保证用户的业务质量。在用户端提供复用的情况下(称为主动方式),多个CPE设备宽带接入网类似于一个集线器的设备,由集线器负责复用/解复用。在被动端接方式下,光网络单元(ONU)负责解决复用,方法可以是频分或时分。频分方式分配不同的频段给各个CPE;在时分情况下,每个CPE则分配得到不同的时隙。两者都存在一些问题:时分方式有浪费时隙的可能性,而频分方式则有两种可能性:ONU给每个CPE分配的带宽有可能过低;每个CPE有可能发送过多的数据而降低整体性能。故在实际应用中,采用主动复用技术更为经济实用。

4)CPE全双工传输技术。为保证上下行传输的全双工,VDSL采用时分或频分技术,时分情况下,上行和下行数据不能同时进行,必须轮流进行,因此又称为“乒乓”传输。

5)VDSL速率大小通常取决于传输线的长度,最大下行速率目前考虑为51Mbit/s~55Mbit/s,长度不超过300米,13Mbit/s以下的速率可传输距离为1.5公里以上。这样的传输速率可扩大现有铜线传输容量达400倍以上。一般下行速率从13Mbit/s~55Mbit/s,传输距离不超过1.5公里。

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责任编辑:王晓东 来源: NET130
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