數字用戶線路xDSL技術在接入網中的應用

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　　接入網由業務節點接口（SNI）和相關用戶網絡接口（UNI）之間的一系列傳送實體（例如線路設施和傳輸設施）組成，是電信網的重要組成部分，也是信息高速公路的“最后一英里”（the last mile）。接入網按照技術類型可以分為有線接入網、無線接入網和有線無線綜合接入網。

其中有線接入網技術包括銅線傳輸、光纖傳輸及光纖銅線混合傳輸。
　　
　　數字用戶線路（xDSL）屬于銅線傳輸技術，它是美國貝爾通信研究所于1989年為推動視頻點播（VOD）業務而開發出的以銅質電話線為傳輸介質的高速傳輸技術，后因VOD業務受挫而被擱置了很長一段時間。近年來隨著Inte.net網絡技術，特別是基于Web 瀏覽業務的迅速發展，人們對寬帶業務的需求迅速增長，使得xDSL技術在寬帶Internet接入領域獲得了新的應用。xDSL技術為用戶提供數兆比特每秒的數據傳輸速率，是現有話帶Modem數據傳輸速率的幾十倍，較好地滿足了用戶的需求。
　　
　　用戶接入網寬帶化的最終目標是用光纖取代所有的銅雙絞線，實現光纖到家（FTTH），但這需要巨額投資和較長的建設周期，而xDSL技術能利用現有用戶接入網的銅雙絞線，保護了電信部門現有的投資，是一種很好的過渡措施。
　　
　　一、xDSL技術的分類及特點
　　xDSL技術包括高數據速率DSL（HDSL）、單線路DSL（SDSL）、甚高數據速率DSL（VDSL）、不對稱DSL（ADSL）和速率自適應DSL（RADSL）等，它們主要的區別體現在信號傳輸速度和距離的不同以及上行（用戶到交換局）和下行（交換局到用戶）速率對稱性的不同。
　　
　　1.速率對稱型的xDSL
　　
　　比較而言，對稱DSL更適用于企業點對點連接應用，如文件傳輸、視頻會議等收發數據量大致相同的工作。
　　
　　HDSL產生于80年代中期，在1～2對銅雙絞線上支持對稱的 T1／E1（1.544,2.048Mbit／s）傳輸，有效傳輸距離為3～4km。它的安裝、維護簡單，費用比 T1／E1低。最近的發展是在HDSL內開通多路壓縮后的話音，支持普通電話業務。
　　
　　HDSL2是最新發展起來的利用一對雙絞線來提供T1／E1速率的 DSL技術，采用的調制方式和信號處理技術與HDSL基本相同。
　　
　　SDSL支持對稱的T1／E1傳輸，最大有效傳輸距離為3km。
　　
　　2.速率非對稱型的xDSL
　　
　　ADSL是一種非對稱數字信號傳送技術，它能夠在現有的銅雙絞線，即普通電話線上提供1～8Mbit／s下行速率，遠高于ISDN速率，而上行速率為640 kbit／s～1.5 Mbit／s，傳輸距離達3～5km。ADSL技術的主要特點是可以充分利用現有的銅纜網絡（電話線網絡），在線路兩端加裝ADSL設備即可為用戶提供寬帶服務。ADSL 的另外一個優點在于它可以與普通電話共存于一條電話線上，由于ADSL使用話音頻帶以上的頻譜，它能在銅線上同時支持話音和數據業務。
　　
　　RADSL能提供的速度范圍與ADSL基本相同，但它可根據銅雙絞線質量的優劣和傳輸距離的遠近動態地調整用戶的訪問速度，目前幾乎所有的ADSL設備的速率都是自適應的。
　　
　　ADSL Lite（或G.Lite）是ADSL的一種簡化版本，在1999年己被ITU-T標準化，它的最高下行速率為1.536 Mbit／s，最高上行速率為512 kbit／s。由于最高傳輸速率有所下降，ADSL lite設備將有更遠的傳輸距離，而且它取消了用戶端設備中的普通電話業務分離器（splitter），用戶可以自己安裝ADSL設備，從而降低了成本。
　　
　　VDSL是xDSL技術中發展最快的一種，是一種更高速率的DSL技術，在一對銅質雙絞電話線上下行數據的速率為12.96 Mbit／s（1500 m）到51.84Mbit／s（距離小于300 m），上行為1.5～2.3 Mbit／s。由于VDSL的傳輸距離只在幾百米以內，線路環境優于ADSL，技術難度較低，可以成為光纖到家的具有最高性價比的替代方案。VDSL目前主要為數字電視、高清晰度電視及調頻廣播傳送服務。目前深圳的視頻點播（VOD）就是采用這種接入技術實現的。
　　
　　二、xDSL技術在接入網應用中的協議結構
　　1.用作專線網的接入線
　　
　　專線提供上下行速率對稱的通信業務，因此可采用SDSL，HDSL 型Modem，終端通過V.35或X.21等串口與其相連，其雙向傳輸速率為128 kbit／s～2 Mbit／s。
　　
　　2.IP方式
　　
　　在Internet中，瀏覽Web等客戶／服務器業務的下行數據量要大得多，因此可采用下行高速化的ADSL Modem。目前有許多中間協議支持IP在ADSL上傳輸，如FR和ATM。另外根據ATM論壇的規定，IP包可以直接在ADSL上進行傳輸。圖1是利用ADSL提供高速Internet訪問服務的網絡結構模型，其中ATU-C是指局端的ADSL Modem，ATU-R是指用戶端的ADSL Modem。ATU-R可以直接與PC的總線相連，也可以通過以太網和PC相連。
　　
　　3.ATM方式
　　
　�。�1）端到端基于ADSL的寬帶網絡結構
　　
　　從本質上講，ADSL技術屬于物理層技術，它僅為寬帶業務的實現提供了一個可能的物理平臺，在該技術基礎之上如何構建端到端的寬帶網絡和業務結構是另一個重要問題。根據新的ADSL標準（ITU-T G992.2和ANSI T1.413 Issue2）和ADSL論壇的規定，ATM信無可直接在ADSL信道上進行傳輸。
　　
　　下面討論一種在ADSL之上的端到端寬帶業務結構：PPP over ATM over ADSL。該結構已被IETF和ADSL論壇選為基于ATM的ADSL系統在提供Internet接入等業務時的標準結構。
　　
　　如圖2所示，端到端基于ADSL的寬帶網絡結構包括四個子網：用戶住宅網、接入網、地區寬帶網和業務服務商網絡。下面逐一進行介紹。
　　
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　　用戶住宅網包括用戶、家庭辦公室以及小型企業辦公室。用戶端的ATU-R用來終接物理層信號，也可以提供一些高層功能，如完成從ADSL到用戶前端（LAN接口或 PC網絡接口卡）數據接口的適應。如果多臺PC構成LAN的話，LAN可以通過專用硬件（如外置DSL Modem或路由器）或作為代理服務器的PC與外部網絡相連。路由器或PC需要兩塊網絡口卡，一塊連接到ADSL Modem（如果有內置ADSL Modem的話，這塊網絡接口卡本身亦可充當ADSL Modem的功能），另一塊用于連接本地局域網。
　　
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　　接入網包括ATU-R，ATU-C和接入復用器。接入復用器和ATU-C 通常集成在一起，稱為DSLAM或接入節點。由于WAN接口（如OC-3c）成本很高，因此需要在一個網絡接口上集中盡可能多的用戶線路。對于網絡運營者來說，理想的復用方式應該能在保證獨立的 QoS情況下提供高集成度，因為他們要在合理的成本下提供有區別的服務。對于ATM over DSL來說，DSLAM就是一個ATM復用器。為了給ADSL用戶提供標準的交換虛擬電路（SVC）業務，DSLAM要終接來自每個ADSL用戶的ATM信令協議，并產生到ATM接入交換機的一個ATM論壇標準的UNI信令接口。
　　
　　當地區網是ATM時，接入節點連接到ATM接入交換機。ADSL接入節點和ATM接入交換機可以放在一起，也可以分開。ATM接入交換機的功能是集中和交換來自多個 DSLAM的數據，并送往地區寬帶網。
　　
　　對于G.Lite系統來說，ATU-C也可以和中央局的POTS交換機集成在一起（通過一個含有內置分離器的集成卡，它支持話音和G.Lite Modem）。在這種情況下不存在獨立的DSLAM，因為它的功能在POTS交換機里完成了。
　　
　�、鄣貐^寬帶網
　　
　　地區寬帶網通常建立在SONET結構上，負責連接一個區域內的中央局。在SONET結構上，ATM正逐漸用來在中央局和業務服務商之間提供寬帶連接。
　　
　�、軜I務服務商網絡
　　
　　業務服務商網絡包括Internet服務提供者入網點（POP）、內容服務商網絡、企業網及地區操作中心。其中，Internet服務提供者POP用于連接Internet，提供 ISP業務，如E-mail和Web瀏覽。內容服務商由發布信息的服務器集群組成，可提供音頻和視頻點播等業務。企業網與地區寬帶網相連，可允許公司員工從家中或分局進行遠程接入。網絡管理員通過地區操作中心來管理整個接入網，并可提供增值業務。
　　
　�。�2）端到端ATM
　　
　　這里討論的DSL端到端業務結構是用戶住宅和業務服務商網絡之間的端到端ATM網絡，ATM終端設備包括位于用戶住宅（如PC或外置ATUR）和業務服務商網絡（如服務器或路由器）的所有終接這種端到端ATM網絡的設備。ATM over DSL這種結構在DSL環境中不用改變協議，保留了高帶寬的特征和QoS。
　　
　　利用ATM over DSL，用戶和小型企業辦公室可以接入到寬帶 Internet環境，ATM over DSL支持從遠程用戶到ATM網絡任意端點（包括其它ATM骨干網、企業Intranet， Internet）的無縫連接，而且ATM支持到Internet／Intranet服務商的直接連接，這樣就提高了 Internet業務的性能、負載分配和冗余度。
　　
　　利用ADSL傳送ATM數據可以支持異步復用的兩條數據幀傳輸通道。其中，快速數據通道用于提供較低的數據傳輸時延，最多不超過2ms，適合于實時交互式應用。交織通道用于提供較低的誤碼率，但時延較高（幾十毫秒）。
　　
　　ATM終端必須支持UNI 3.1信令，對UNI 4.0信令的支持近期不作要求。所有的ATM終端都必須支持業務整形，包括未指定比特率（UBR）業務，并確保在建立連接時協商的峰值信元速率，以避免ADSL鏈路過載。
　　
　　在ADSL接入網絡上采用ATM作為第二層協議還有以下優點：
　　
　�、賲f議的透明性
　　
　　該網絡獨立于第三層采用的協議（如P，IPX等）之外。
　　
　�、谥С侄鄠�QoS等級
　　
　　ATM傳輸可以使網絡管理員根據用戶的不同QoS等級和不同應用來分配網絡服務的資源。
　　
　�、跘TM的帶寬可擴展性好
　　
　　ATM的帶寬可擴展性正好與ADSL的速率自適應相匹配，這樣可以做到最優地利用每條線路。
　　
　�、芟蚱渌黊DSL技術的演進ATM和ADSL的聯合使用為向其它接入技術（如VDSL）的演化鋪平了道路，因為ATM是獨立于物理層的。
　　
　�。�3）PPP over ATM
　　
　　在用戶住宅和

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