銅線傳輸的發展解析
閱讀：4794發布時間：2011-9-15
銅線傳輸包括對絞銅線傳輸、同軸電纜傳輸、線對增容技術傳輸、高速率數字帶用戶線傳輸等。
創達特（蘇州）科技有限責任公司是致力于接入網物理層芯片的研制、開發和銷售，是繼Broadcom、Lantiq和Ikanos之后第四家能夠提供完整的VDSL2局端、用戶端全套解決方案的芯片廠商。
創達特VDSL2實現了在包括線、雙絞線、同軸電纜上高速雙向數據傳輸的能力，將傳統的ADSL技術提升到了一個新的高度，成為電信行業通過傳統線接入的標準。
高速率數字用戶線（HighbitrateDigitalSubscriberLine，HDSL）接入網在2對以上的對絞銅線上傳送全雙工2.048kbit/s信息，利用這類系統可以在原有銅線上擴容，傳送寬帶信息。線對增容技術可以在一對銅線上開通2路、4路或8路信號，為了進一步增加銅線的傳輸速率，以達到可以開通一個基群E1（2,048kbit/s）的傳輸速率的雙工結構，HDSL技術提高傳輸速率、延長傳輸距離的關鍵是：采用了2對或3對銅線，以降低線路上傳輸的等效頻率（采用2對銅線時，每對銅線上傳輸的速率可降為1168kbit/s；采用3對銅線時，每對鋼線上傳輸的速率可降為748kbit/s）；采用了2B1Q或CAP*傳輸碼型，又可使線路傳輸碼率降低到50%或25%；采用回波抵消器以消除線路上阻抗不匹配引起的回聲，以便適用與多種線徑混連或有橋接、抽頭等線路；采用自適應高速數字信號處理技術，來均衡整個頻段上的線路損耗，以減除近端串音、脈沖噪音和電源噪聲對信號的干擾。
線對增容技術（PairGain，PG）接入網指在每一對銅線上都開通2個64kbit/s的話路或數據。采用64kbit/sPCM數字編碼標準以及回波消除技術，在一對雙絞銅線上開通全雙工144kbit/s速率的2B+D窄帶ISDN信號傳輸。為了還適應用戶的需要，也可以采用32kbit/s或16kbit/s的自適應編輯碼（ADPCM）技術，在一對雙絞銅線上傳送4路或8路信號，以提高銅線的容量。
目前，HDSL的線路傳輸碼型主要有2B1Q（2Binary1Quarterary）碼和CAP（CarrierlessAmplitude/PhaseModulation）碼2種。
2B1Q碼屬于基帶型傳輸碼，是在一個碼元符號內傳送2bit信息，再將其轉換為4個電平的線路碼（即1Q部分）。美國國家標準學會（AmericanNationalStandardsInstitute，ANSI）與歐洲電信標準學會提出的HDSL標準中，都采用了2B1Q線路碼型。
2B1Q碼比較成熟，已廣泛用于綜合業務數字網（ISDN）中，它與公用交網PSTN的兼容性也較好。
2B1Q碼的傳輸特性與模擬信號在銅線上的傳輸特性相似。由于2B1Q碼不是歸零碼，功率譜中除基帶外，還有低頻成分的群時延失真，有時是產生碼間干擾的重要因素，因此為了保證傳輸質量，對傳輸線和基帶系統的均衡器及回波抵消器的要求都比較嚴格。
CAP碼采用較復雜的無載波幅度相位調制方法產生的一種線路傳輸碼。它同正交幅度調制（QuadratureAmplitudeModulation，QAM）一樣，同相分量和相位正交分量分別有8個幅值，每個碼元含4bit信息。在2對雙絞線上傳輸CAP信號的功率譜是帶通型，其頻率上限約在180kHz附近，同2B1Q相比，CAP碼的帶寬減少了一半，傳輸效率提高了一倍。帶通型頻譜有利于減少碼間干擾，受低頻能量豐富的撥號脈沖干擾和近端串音干擾也比2B1Q碼的小。
為了更有效地抑制近端串音和脈沖干擾，在CAP-HDSL中還采用了二維八狀態格柵編碼調制（TrellisCodedModulation，TCM），TCM-CAPHDSL系統在保持相同的傳信率的情況下，誤碼性能可進一步改善。如TCM8-CAP64HDSL系統在2對雙絞線上的傳輸性能皆優于2B1QHDSL在3對雙絞線上的性能，或較之2B1QHDSL在2對雙絞線上的誤碼邊界要高出4dB以上，在24h內的平均誤碼率達到1×10-11，傳輸質量接近光纖的傳輸質量。對于0.4mm線徑的傳輸距離可達3.6km。
不對稱數字用戶線（AsymmetricDigitalSubscriberLine，ADSL）接入網指在一對銅絞線上實現寬帶傳輸，其上行方向傳送384~576kbit/s，而下行可傳送6.2~52Mbit/s的的信息，這類系統可以在原有鋼線上擴容傳送寬帶信息。
1989年，美國貝爾電信公司的Bellcore首先提出用普通雙絞銅線傳視頻信號、圖像乃至高清晰度畫面等信息，這些信息需要1Mbit/s以上的傳輸速率。采用不對稱的形式來傳遞信息，下行速率設計為1.5Mbit/s，上行速率為16Mbit/s或64Mbit/s。1989年以后，ADSL取得了很大的發展，下行速率提高到9Mbit/s，上行速率為640kbit/s。
ADSL的迅速發展推動了ADSL2的迅速成長，還由于現有的大部分用戶都只有一對用戶對絞銅線入戶，如果要新建另一對用戶對絞銅線入戶，以構成2對用戶對絞銅線開通HDSL，在經濟及發展上考慮都不理想。因此，就使得人們更加注意ADSL的發展。更由于近年來Internet在*的迅猛發展，使ADSL逐步被推向用戶接入網市場，故ADSL越來越受到人們的重視。
工作原理原來在雙絞銅錢上傳輸的話音和數據只是使用了4kHz以下窄帶寬，而ADSL通過頻分復用（FDM）方法把整個帶寬分為3個部分：*部分為普通業務，即原有的業務（PlainOldephoneService，POTS），占據基帶，并通過無源濾波器與數字數據信號分開，以保證在ADSL系統出現故障時仍能維持正常POST業務；第二部分通過時分復用（TDM）技術，既可傳送上行數據，也可傳送下行數據，其速率一般可以是144kbit/s的ISDN基本速率信道，也可以是384kbit/s的ISDHHO信道或更高的速率，利用此通道可以方地為用戶實現ISDN入網接口；第三部分是下行通道，占據其余的帶寬，zui高速率可以是上1.5Mbit/s，3Mbit/s，6Mbit/s，9Mbit/s等等。
在ADSL下行通道中，zui初考慮的是在一對用戶雙絞銅線上單方向傳輸1.544Mbit/s的速率（或稱ADSL-Ⅰ）,與視頻壓縮編碼技術（MPGEI）相結合，就可以在雙絞銅線上傳送錄像（VideoCassetteRecorder，VCR）質量的視頻信號。后來為了進一步提高視頻的傳送質量，又提出了單方向傳輸3Mbit/s（或稱ADSL-Ⅱ）和單方向傳輸6Mbit/s（或稱ADSL-Ⅲ）的速率。ADSL-Ⅱ與MPEG2壓縮編碼相結合可以傳輸體育節目質量的實時視頻信號，而ADSL-Ⅲ可傳輸增強質量的電視信號，其質量可以與HDTV相比擬。
主要技術目前，ADSL主要采用2種編碼技術，即CAP碼和DMT碼。
CAP碼指無載波調幅調相技術。
DMT（DiscreteMultitone，離散多音頻）調制采用多載波調制技術，它把整個可用帶寬劃分為很多個帶寬為4kHz的子頻帶（典型的為256個子頻帶），每個子頻帶以不同的頻率發送信號，并各相對于一個調制解調器，然后傳送經過調制的信號，傳送到另一端使用快速傅里葉算法將位碼轉換為頻率，傳送到另一端后，通過反變換將接收的頻率信號恢復成位碼。通過增加子頻率的數目和每個子頻帶中位碼的數目可以提高傳送速率。DMT技術可以使誤碼噪聲減至zui小，大大增加了容量。但DMT比CAP復雜，成本較高，目前還沒有統一的標準。
ADSL系統的傳輸距離（ADSL-Ⅲ），在線徑為0.4mm時可達2.7km，在線徑為0.5mm時可達3.7km。隨著ADSL技術的發展，目前一些電信公司、一些國家的標準化機構、ATM論壇、ADSL論壇等組織正計劃把ADSL速率進一步提高，并稱之為VADSL或（VDSL）。VDSL速率的高低取決于接入線的長度。速率越高，能傳輸的距離越短；速率越低，能傳輸距離越長。上行速率可以是1.5～2Mbit/s,采用的編碼技術是CAP、QPSK或DMT。上、下行信道采用頻分復用技術，與POTS和ISDN信號分開，也就是在現有用戶網基礎上再額外提供VADSL業務。
在VADSL系統中上行數據復用是一個較為復雜的問題。采用網絡終端布局方式不同，復用的方式也不同。目前，VADSL有2種網絡終端方式：有源網絡終端（ActiveNetworkTerminal，ANT）和無源網絡終端（PassiveNetworkTerminal，PNT）。
如果采用ANT方式，VADSL系統將用一個邏輯分離的集線器來解決上行數據復用信道的問題。每個用戶成星狀連接到這個交換或復用的集線器口，使用ATM協議或以太網進行復用。
如果采用PNT方式，每個用戶設備都有自己的VADSL節點，各個上行數據流共享同一條傳輸線，這時，也有2種不同的復用方式：TDM和FDM。當采用TDM方式時，須使用一種稱為信元準予通過的令牌控制方式，在來自局端的下行數據幀中有幾個特承載的是一些準予某個用戶設備接入的信息，在收到這個幀后，這個準予接入的用戶設備在規定的時間可以發送一些上行數據和數據流。采用這種復用方式，要考慮前后的兩個用戶設備使用共同信道時，要等信道上前一用戶設備傳送的信號安全結束，以避免造成相互干擾。當采用FDM方式時，FDM給每個用戶設備分配一個信道，不使用MAC（中間接口控制）協議。其優點是避免了任何媒體接入控制協議；缺點是限制了傳送到每一個用戶設備的數據率或需要帶寬動態地進行分配的能力。
