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主题:M 高比特率DSL--HDSL
发信人: heydi(xylitol)
整理人: gzcsl(2003-03-12 09:40:30), 站内信件
高比特率数字用户线(HDSL) 
 
关键字:HDSL、2B1Q、CAP

  xDSL(Digital Subscriber Line),即数字用户线路,是以普通电话线为传输介质的点对点传输技术。其最大的优势在于利用现有的电话网络架构,为用户提供更高的传输速度。DSL技术解决了网络服务供应商和最终用户间的"最后一公里"的传输瓶颈问题。
  HDSL(High-bit-rate DSL),即高比特率DSL,是xDSL技术中最成熟的一种,已经得到了较为广泛的应用。这种技术可以通过现有的铜双绞线以全双工T1或E1方式传输。

1. HDSL系统的工作原理
  HDSL传输设备采用数字信号处理技术、自适应均衡技术和回波抵消技术,在二或三对市话电缆用户线上传输E1(2.048Mb/s)全双工(对称传输)数字信号。在0.4mm或0.5mm线径的线路上传输距离可达3~5km。
  HDSL是将1/2E1(1.024Mb/s)信号先进行成帧处理,成帧后的传输速率为1168kb/s,在每对线上进行全双工传输。两对线合成传输一个完整的E1信号。
 http://www.ebright.com.cn/jswd/jswd-wz/hdsl-6/tu1.jpg
图1 二线对HDSL系统

 对每对线上的1168kb/s信号进行调制,实现在金属线缆上的长距离无中继传输。有两种线路编码或调制方式,即2B1Q方式和CAP方式。图2绘出了HDSL的组成部分。
http://www.ebright.com.cn/jswd/jswd-wz/hdsl-6/tu2.jpg
 图2 HDSL的组成部分

 接口
  提供符合ITU G.703建议的2.048Mb/s应用接口,将ITU G.704 32时隙、HDB3码型的应用帧转换为设备内部所需要的NRZ码型。
  映射
  将2.048Mb/s、32时隙的应用帧数据流插入到500μS帧长,144字节的核心帧中去,核心帧速率为144×8bit/500μS=2304kb/s。在接收端,将核心帧数据流恢复为应用帧结构。之所以核心帧速率采用2304kb/s,是为了与SDH的TU-12(支路单元-12)兼容。依据具体的应用,可采用异步映射和同步映射两种方法,如图3所示。http://www.ebright.com.cn/jswd/jswd-wz/hdsl-6/tu3.jpg
    图3 映射
  公共电路
  在公共电路中,将核心帧数据流直接(单线对系统)、分为两部分(二线对系统)或三部分(三线对系统)再加上定位、维护和开销比特,构成HDSL帧。图4绘出了二线对和三线对系统的HDSL帧结构。
  在二线对系统中,核心帧数据流进行字节交织,奇数顺序字节在线对1中传输,偶数字节在线对2中传输。每18个字节加上1个Zmn比特组成一个净荷块,一个净荷块含18×8bit+1bit=145bit。
  每个HDSL帧中含有48个净荷块(B1~B48),这48个净荷块被开销码F1~F5分割为4个单元,每个单元包括12个净荷块(分别为B1~B12,B13~B24,B25~B36,B37~B48)。
  其中:Zmn比特用于线对认证和有关具体应用;
     F1含有14个bit的同步字(FAW)和2bit的开销码,共16bit;
     F2、F3、F4各为10bit的开销码;
     F5是0~4bit的填充比特(2bit±2bit),用于码速调整;
     可以算出,F1~F5平均占用48bit。
  一个HDSL帧的标称长度为6ms,平均包括7008bit(净荷块48×145bit加上48bit的同步字、开销码和填充比特),速率为7008bit/6ms=1168kb/s。这个1168kb/s的HDSL帧经收发器通过一对线路传输到对端。
  在三线对系统中,核心帧的36各字节被交织分配到三个线上,每个净荷块含有12个字节和一个Zmn比特,共计97个比特。HDSL帧含有4704bit,速率为784kb/s。
  也有使用单线对的系统。在单线对系统中,每个净荷块含有36个字节和一个Zmn比特,共289个比特。HDSL帧含有13920bit,速率为2320kb/s。
http://www.ebright.com.cn/jswd/jswd-wz/hdsl-6/tu4-2.jpg
 图4 HDSL帧结构

下面,对单线对、二线对和三线对系统的速率进行一个总结(表1)。
    应用帧
速率 核心帧
速率 每线对分配的核心帧速率 F1~F5的速率
开销 48个Zmn bit的
速率开销 HDSL帧速率 
一线对系统 2048kb/s 2048kb/s
×36/32
=2304kb/s 2304kb/s 48bit/6ms=8kb/s 48×1bit/6ms
=8kb/s (2304+8+8)kb/s
=2320kb/s 
二线对系统 1152kb/s 48bit/6ms=8kb/s 48×1bit/6ms
=8kb/s (1152+8+8)kb/s
=1168kb/s 
三线对系统 768kb/s 48bit/6ms=8kb/s 48×1bit/6ms
=8kb/s (768+8+8)kb/s
=784kb/s 
 


表1

  开销码   开销码 定  义 说    明 
 FAW  同步字符  由14个bit组成 
 LOSD  信号丢失指示  若收不到来自应用帧的信号,下一帧的LOSD置为0,并发向远端。 
 FEBE  远端块误码指示  检测到CRC差错后,下一帧的FEBE置为0,并发向远端。 
 CRC1~6  CRC  由前一帧(除同步字、CRC、填充比特)计算出的CRC-6。 
 PS1  供电指示 供电正常  二级供电断  一级供电断 供电中断 
 PS2 Ps1=1,ps2=1 Ps1=1,ps2=0 Ps1=0,ps2=1 Ps1=0,ps2=0 
 BPV  双极性破坏指示  检测到来自应用帧信号的双极性破坏,下一帧的BPV置为0,并发向远端。 
 HRP;RRBE
 RCBE;REGA  为再生器指示、再生器远端块/局端块误码指示、再生器内部告警。
 现在几乎不用再生器了,详细说明从略。 
 RTA  远端告警  NTU信号内部告警,由NTU置为0,并发向LTU。 
 INDC/R  准备接收指示  本端准备接收时,INDC(NTU至LTU)或INDR(LTU到NTU)置为0,发向对端。 
 EOC1~
 EOC13  操作通道  主端通过EOC向从端发送命令,实现电路环回、读写寄存器等操作。
 EOT1/2:LTU、NTU、REG地址码,用于对其寻址;EOT3:对信息字段内容(操作码/
 数据)的指示。EOT4:读写时的奇/偶字节指示。EOT6-13:8bit的信息字段。 
 

  收发器
  HDSL帧通过收发器经过市话电缆线路传输到远端。
  市话电缆线路中,下列损伤参数将影响HDSL的传输:
  · 市话电缆的衰减频率特性和群时延/频率特性。
  · 由于收发器的阻抗与线路阻抗的不匹配、线路中存在的桥接抽头和混合线径等引起的回波干扰。
  · 市话电缆中的噪声、线对间的串音、受到线路内部或外部的干扰而引起的脉冲噪声。
  为此,采取了如下措施:
  · 多对线并行传输,从而降低每个线对的传输速率,减少占用的带宽。
  · 每对线进行对称的全双工传输。使用回波抵消技术尽量消除回波对接收的影响。
  · 采用自适应均衡技术,对衰减频率特性和群时延/频率特性引起的脉冲响应失真予以均衡,减小码元间的干扰。
  · 选择适当的线路传输码。应用的有2B1Q码和CAP码两种。
  2B1Q码是4电平脉冲幅度编码(PAM),每幅度携带2比特。2线对系统的码元速率为584K baud/s。
  CAP码是抑制载波的幅度相位调制码。采用网格编码调制(TCM),每5个数据比特分为一组,经编码器又形成1比特的冗余比特,这6比特进行正交幅度调制,形成的星座图具有64个矢量点,因为没有载波固定相位,再接收端要加入旋转函数。2线对CAP系统的码元速率为223.6K baud/s,3dB点带宽为21.5~255.1kb/s。

2. 对称数字用户环路-SDSL
  现在多应用二线对系统的HDSL,人们已经很少使用三线对系统的HDSL了。
  为了实现:
  · 节省使用的市话电缆线对。
  · 在数据速率降低时能达到更远的传输距离(反之,在一定的传输距离时,实现尽量高的传输速率)。
  因此要:
  · 使用单线对的HDSL系统。
  · 采用2B1Q传输码。
  达到上述要求的HDSL系统又称之为SDSL。由于用单线对传输,又叫做"单线对数字用户线路";因为可以实现多速率(N×64kb/s)传输,也有人称之为"多速率SDSL-MSDSL"。
  对于N×64kb/s数据速率,核心帧中就含有N个字节。
  例如,对于384kb/s,N=6,
  核心帧长度为8bit×6(数据)+1bit(Z比特)=49bit,
  HDSL帧长度为:48(个核心帧)×49bit(核心帧长度)+48bit(开销)=2400bit。
  HDSL帧速率为2400bit/6ms=400kb/s。
  总之,核心帧速率 = 数据速率+16kb/s(开销)

3. HDSL对信道的要求
  在"金属线缆用户线路上开放数据业务的技术要求及测试方法"中,对HDSL信道提出了如下技术要求:
  衰减:
  测试频率:150KHz
  技术指标:CAP编码  ≤27dB
       2BIQ编码 ≤31dB(三对线系统)
            ≤27dB(二对线系统)
  空闲电路噪声:
  技术指标:≤-57dBm 
  近端串音:
  测试频率:150KHz
  技术指标:近端串音衰减>50dB(特殊情况>40dB)
  纵向转移衰减:
  测试频率150kHz,纵向转移衰减≥42.5dB
  对桥接抽头要求:
  最多抽头数不超过2个,每个抽头的最大长度不超过500m,桥接抽头的总长度小于800m,抽头至两端的距离大于400m。

4. 典型应用
  ● 在一对电话铜线上实现E1 G.703传送
  ● E1 N×64K数据服务
http://www.ebright.com.cn/jswd/jswd-wz/hdsl-6/tu6.jpg
● 高速INTERNET网际网络连线服务
http://www.ebright.com.cn/jswd/jswd-wz/hdsl-6/tu7.jpg
● 全动态视频电话
http://www.ebright.com.cn/jswd/jswd-wz/hdsl-6/tu8.jpg

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