论文部分内容阅读
一．概述
90年代以来，随着Internet网络技术，特别是基于Web浏览业务的迅速发展，人们对宽带业务的需求迅速增长。面对激烈的市场竞争，如何为用户提供经济而有效的宽带信息接入手段，成为电信业务经营者的当务之急。众所周知，用户接入网宽带化的最终目标是用光纤取代现有的铜双绞线，实现光纤到家（FTTH），但这需要巨额的投资和较长的建设周期。近年来，人们提出了实现接入网宽带化的多种过渡措施。这些措施大致可分为两类，一类是采用无线网络的各种各样的无线接入手段，包括无线本地环路（WLL）、蜂窝移动通信、低轨道卫星（LEO）等；另外一类是建立在现有有线网络基础之上的各种有线接入手段。在各种有线接入手段中，xDSL技术受到了电信业务经营者的广泛关注。
二、xDSL技术的发展
通常认为电话网中的铜双绞线不适合于传送高速数据业务，这是因为传统的电话网是以提供话音通信作为主要的服务目的，交换机中高频滤波器和低频滤波器抑制了4kHz以上和300Hz以下的信号。由于这些滤波器的存在，使得新一代话带调制解调器的最高速率限制在56kbit/s以下。传统的话带调制解调器需要通过交换机来建立端到端的通道连接，因此其最高传输速率受到限制。如果我们抛开电话交换机，仅来考察双绞线本身，那么其所能提供的信息传输速率将会有很大提高，xDSL技术最初的思想即源于此。
DSL从字面意义来看，指的是用户线路，但其真正含义指的是应用于用户线上的调制解调器。xDSL是各种数字用户环路（DSL）技术的统称，其类型包括IDSL（即ISDN-DSL）、HDSL、SDSL/HDSL2、ADSL、VDSL等多种，这些DSL的不同主要在于传输距离与所能提供的信息传输速率。
* IDSL
最早的xDSL技术是80年代初期出现的IDSL，当时称为DSL，它通过用户环路中的铜双绞线为用户提供160kb/s的ISDN基本速率。其中包括两条64kb/s的承载信息信道（B信道）和一条16kb/s的分组信道（D信道），另外16kb/s的数据用于帧同步、误码监测和其它开销。80年代初期，美国T1委员会通过了一个ISDN接入线路（即U接口）的标准，规定ISDN基本接入速率的线路码型为四电平2B1Q码，符号速率为80kbaud，信道使用带宽为40kHz。ISDN信号占用一对铜双绞线，采用回波抵消或乒乓传输技术实现全双工传输，其最大传输距离为5.5km。
* HDSL
80年代中期，Bellcore公司的J. W. Lechleider提出了高比特率数字用户环路（HDSL）技术的概念。HDSL可以在2-3对铜双绞线上提供T1/E1的传输能力。HDSL采用了高速自适应滤波技术和先进的数字信号处理器，能自动处理线路中的串音、噪声，以及由于桥接抽头等对信号造成的损伤，在0.5mm的线路上传输距离超过3.6km。HDSL采用回波抵消技术实现全双工传输。
HDSL的线路码型主要有无载波幅度相位调制（CAP）和2B1Q两种。2B1Q码的功率谱范围宽，旁瓣可延伸到1.5MHz以上，低频分量很大，群时延失真也较严重，是码间干扰的重要来源，对均衡器和回波抵消器的要求较高。CAP的有效频率范围只有2B1Q的一半，从20kHz至180kHz左右，其引起的码间干扰比2B1Q小得多，性能较好。在相同的条件下，CAP系统的传输距离较2B1Q系统远。
HDSL安装和维护简单，费用也比T1/E1低。但需要2~3对双绞线，而且和普通电话（POTS）业务不能同时使用，不适宜一般只有一对线的住宅用户。
* ADSL
90年代初期，美国的一些电话公司开始对通过电话线传输压缩的数字视频信号产生了浓厚的兴趣，其目的是在不影响原有的电话业务的情况下，对用户提供交互式的视频业务。交互式的视频业务需要双方向不对称的数据传输，即下行（从局端到用户端）的视频信号比上行（从用户端到局端）的用户信号需要更多的信道带宽，这种需要导致了非对称数字用户线（ADSL）技术的诞生。ADSL下行方向的数据传输速率超过6Mb/s，而上行方向的数据传输速率可达640kb/s。1992年6月，美国联邦通信委员会（FCC）通过了允许电信业务经营者提供视频点播服务的规章制度，但VOD业务并没有像人们预期的那样出现高潮，ADSL技术在人们的记忆中逐渐消失了。
1995年以后，随着Internet，特别是基于Web浏览业务的迅速增长，ADSL技术重新得到人们的广泛关注。ADSL不仅比话带Modem和ISDN基本速率接入提供了高得多的数据传输速率，而且ADSL的数据传输方式正好与Web浏览器的需要是一致的。
ADSL可供选用的调制方式有两种：无载波幅度相位调制（CAP）与离散多音调制（DMT）。其中后者已被美国国家标准化委员会（ANSI）与国际电信联盟电信标准化分会（ITU-T）选为ADSL的标准调制方式。
* ADSL lite
ADSL技术出现之后，不仅引起了电信业务经营者的广泛关注，而且得到了计算机产业界的极大兴趣。计算机产业界的巨人——Compaq、Intel、Microsoft等公司预见到ADSL网卡将是未来个人PC的基本配置。为了进一步加速ADSL设备进入市场的速度，以推动高速Internet接入技术的发展，1998年1月，由上述三家公司牵头，组成了由计算机产业界、电信业及网络公司等上百家企业组成的全球ADSL工作组（UAWG），UAWG在前述ADSL技术的基础上提出了一种ADSL的简化（“light”）版本，称之为ADSL lite（或者G.lite）。
ADSL lite与上述的ADSL并没有本质上的区别，但是其最高下行速率限制为1.536Mbit/s，最高上行速率为512kbit/s，并取消了用户端设备中的电话业务（POTS）分离器（splitter）。由于最高传输速率有所下降，ADSL lite 设备将有更远的传输距离，对用户线路有更好的适应性，取消了用户端的POTS分离器之后，用户自己就可以安装ADSL设备，从而降低了ADSL设备的成本。
* SDSL
在前述的HDSL技术中，通常需要2-3对双绞线来提供1.544Mb/s或2.048Mb/s的传输速率，而且和POTS业务不能同时使用。最近，人们提出了在一对用户线上提供T1或E1速率，同时还能支持POTS业务的HDSL技术，称之为SDSL（Single Line DSL），或HDSL2。SDSL使用的技术与HDSL是一样的，由于传输速率高，传输距离相应缩短，其最大传输距离可达3km。
* VDSL
随着接入网的演化，光纤分阶段取代现有的铜双绞线，铜双绞线变得越来越短。人们在ADSL技术的基础上又提出了一种能够提供更高数据传输速率的数字用户环路技术，即甚高比特率数字用户线──VDSL。VDSL（Very High Data Rate DSL）也被叫做VADSL、BDSL。由于传输的距离短，线路环境明显优于ADSL的环境，也更容易控制，技术难度反而低于ADSL。VDSL可在1500m长的铜双绞线上提供12.96Mb/s的数据传输速率，当传输距离小于300m时，其最大传输速率可达51.84Mb/s。最初的VDSL，其双向的数据传输速率也是非对称的，其上行方向的数据传输速率将超过1.6Mb/s，随着技术的发展，最终的VDSL将支持对称比特率数据的传输。
VDSL目前还没有形成统一的标准，其线路码型有四种选择方案：无载波幅度相位调制（CAP）、离散多音调制（DMT）、离散小波多音调制（DWMT）、简单线路码（SLC）。 xDSL技术的标准化现状
目前，美国国家标准化委员会（ANSI）、欧洲电信标准化委员会（ETSI）以及国际电信联盟电信标准化分会（ITU-T）都在积极地参与xDSL的标准化工作。由于xDSL（特别是ADSL和VDSL）技术提供了一种新型住宅宽带业务的平台，许多其他的组织也参与了xDSL的标准化工作，这些组织包括ATM论坛（ATM Forum）、ADSL论坛（ADSL Forum）、全球ADSL工作组（UAWG）、电信行业会（TIA）以及DAVIC（Digital Audio Visual Council），这些组织的目的是互相协作，以制定能够互相配合的规范，保证能够提供端到端的宽带业务。
* ANSI，ETSI和ITU-T
到目前为止，xDSL多数的标准化工作都是由ANSI T1E1.4小组完成的，T1E1.4的工作包括当前所有的xDSL技术：HDSL、SDSL、ADSL/RADSL，以及VDSL。有关HDSL的工作始于1989年底，ADSL的工作始于1992年，已经完成了HDSL和ADSL两个版本的标准。目前T1E1.4正在从事的工作主要包括：HDSL2/SDSL的标准，基于CAP调制的RADSL，以及VDSL标准等。
ETSI的TM6小组也是xDSL标准化工作的主要贡献者，ETSI有关xDSL的工作始于1992年，其当前的工作范围也包括所有的xDSL技术。TM6参考T1E1.4的工作来作出最终的决议。
ITU-T内负责xDSL标准化的组织是第15和13研究组，其中多数的研究工作将由第15研究组完成，工作的范围包括调制技术和HDSL、ADSL以及VDSL的通信过程，有关xDSL核心技术的研究工作开始于1997年，目前已经完成和正在研究的标准包括以下几项：
1. G991.1：有关HDSL系统的国际性标准，已于98年10月正式批准。
2. G992.1：又称G.dmt，是有关采用DMT调制的ADSL系统的标准，该标准草案已于1998年10月完成，预计99年6月正式批准。
3. G.992.2：又称G.lite，有关采用DMT调制的ADSL lite系统的标准，该标准草案已于1998年10月完成，预计1999年6月正式批准。
4. G.994.1：又称G.hs，有关xDSL 收发信机握手过程的标准，该标准草案已于1998年10月完成，预计1999年6月正式批准。
5. G.995.1：又称G.ref，是xDSL 系列建议的概述，该标准草案已于1998年10月完成，预计1999年6月正式批准。
6. G.996.1
7. G.997.1：又称G.ploam，是有关xDSL 收发信机物理层管理的标准，该标准草案已于98年10月完成，预计1999年6月正式批准。
8. G.vdsl：有关VDSL系统的国际性标准，目前正在研究中。 * ADSL论坛、ATM论坛、DAVIC以及UAWG
ADSL论坛、ATM论坛以及DAVIC之间目前正在积极地进行合作，这些合作还包括与T1E1.4和ETSI TM6的合作，这些论坛和联合体的工作主要是制定一些规范，以保证不同厂商设备之间的互通性，目前这些组织有关xDSL的工作主要包括ADSL/RADSL和VDSL载体上分组、ATM和比特同步业务的传输问题。
成立于1994年底的ADSL论坛，目前已发表了有关ADSL规范的第一个版本，这个版本包括ADSL载体上分组和ATM信号的传输问题。ADSL论坛的成员目前正在对VDSL的规范进行研究。他们认为“ADSL论坛”中字母“A”的含义是“any”，他们的研究工作包括所有的xDSL技术。
ATM论坛目前有两个工作组在从事ATM信号在ADSL和VDSL上的传输问题研究，即PHY（Physical Layer ）工作组和RBB（Residential Broadband）工作组。
DAVIC已接近于发表一个ADSL ATM映射（mapping）规范，这个规范是DAVIC1.2标准的一个组成部分，它包括了针对ADSL的ATM TC层的定义，DAVIC有关规范的制定将参考ADSL论坛的相关文件。
成立于1998年1月的UAWG，其工作的目标是在ANSI制订的ADSL标准T1.413版本2的基础上进行简化，制订为大众所普遍接受的ADSL lite标准，并最终提交ITU-T, 确定为全球性的标准，以此推动ADSL技术的普及和Internet高速接入的发展。目前，其基本目标已经达到，其所提交的建议已在98年10月由ITU-T确定为ITU-T G992.2标准。
其它与xDSL技术有关的组织还包括IEEE P.1007, TIA TR41.5（制定有关网关的规范）和IEEE 802.14（VDSL）。
90年代以来，随着Internet网络技术，特别是基于Web浏览业务的迅速发展，人们对宽带业务的需求迅速增长。面对激烈的市场竞争，如何为用户提供经济而有效的宽带信息接入手段，成为电信业务经营者的当务之急。众所周知，用户接入网宽带化的最终目标是用光纤取代现有的铜双绞线，实现光纤到家（FTTH），但这需要巨额的投资和较长的建设周期。近年来，人们提出了实现接入网宽带化的多种过渡措施。这些措施大致可分为两类，一类是采用无线网络的各种各样的无线接入手段，包括无线本地环路（WLL）、蜂窝移动通信、低轨道卫星（LEO）等；另外一类是建立在现有有线网络基础之上的各种有线接入手段。在各种有线接入手段中，xDSL技术受到了电信业务经营者的广泛关注。
二、xDSL技术的发展
通常认为电话网中的铜双绞线不适合于传送高速数据业务，这是因为传统的电话网是以提供话音通信作为主要的服务目的，交换机中高频滤波器和低频滤波器抑制了4kHz以上和300Hz以下的信号。由于这些滤波器的存在，使得新一代话带调制解调器的最高速率限制在56kbit/s以下。传统的话带调制解调器需要通过交换机来建立端到端的通道连接，因此其最高传输速率受到限制。如果我们抛开电话交换机，仅来考察双绞线本身，那么其所能提供的信息传输速率将会有很大提高，xDSL技术最初的思想即源于此。
DSL从字面意义来看，指的是用户线路，但其真正含义指的是应用于用户线上的调制解调器。xDSL是各种数字用户环路（DSL）技术的统称，其类型包括IDSL（即ISDN-DSL）、HDSL、SDSL/HDSL2、ADSL、VDSL等多种，这些DSL的不同主要在于传输距离与所能提供的信息传输速率。
* IDSL
最早的xDSL技术是80年代初期出现的IDSL，当时称为DSL，它通过用户环路中的铜双绞线为用户提供160kb/s的ISDN基本速率。其中包括两条64kb/s的承载信息信道（B信道）和一条16kb/s的分组信道（D信道），另外16kb/s的数据用于帧同步、误码监测和其它开销。80年代初期，美国T1委员会通过了一个ISDN接入线路（即U接口）的标准，规定ISDN基本接入速率的线路码型为四电平2B1Q码，符号速率为80kbaud，信道使用带宽为40kHz。ISDN信号占用一对铜双绞线，采用回波抵消或乒乓传输技术实现全双工传输，其最大传输距离为5.5km。
* HDSL
80年代中期，Bellcore公司的J. W. Lechleider提出了高比特率数字用户环路（HDSL）技术的概念。HDSL可以在2-3对铜双绞线上提供T1/E1的传输能力。HDSL采用了高速自适应滤波技术和先进的数字信号处理器，能自动处理线路中的串音、噪声，以及由于桥接抽头等对信号造成的损伤，在0.5mm的线路上传输距离超过3.6km。HDSL采用回波抵消技术实现全双工传输。
HDSL的线路码型主要有无载波幅度相位调制（CAP）和2B1Q两种。2B1Q码的功率谱范围宽，旁瓣可延伸到1.5MHz以上，低频分量很大，群时延失真也较严重，是码间干扰的重要来源，对均衡器和回波抵消器的要求较高。CAP的有效频率范围只有2B1Q的一半，从20kHz至180kHz左右，其引起的码间干扰比2B1Q小得多，性能较好。在相同的条件下，CAP系统的传输距离较2B1Q系统远。
HDSL安装和维护简单，费用也比T1/E1低。但需要2~3对双绞线，而且和普通电话（POTS）业务不能同时使用，不适宜一般只有一对线的住宅用户。
* ADSL
90年代初期，美国的一些电话公司开始对通过电话线传输压缩的数字视频信号产生了浓厚的兴趣，其目的是在不影响原有的电话业务的情况下，对用户提供交互式的视频业务。交互式的视频业务需要双方向不对称的数据传输，即下行（从局端到用户端）的视频信号比上行（从用户端到局端）的用户信号需要更多的信道带宽，这种需要导致了非对称数字用户线（ADSL）技术的诞生。ADSL下行方向的数据传输速率超过6Mb/s，而上行方向的数据传输速率可达640kb/s。1992年6月，美国联邦通信委员会（FCC）通过了允许电信业务经营者提供视频点播服务的规章制度，但VOD业务并没有像人们预期的那样出现高潮，ADSL技术在人们的记忆中逐渐消失了。
1995年以后，随着Internet，特别是基于Web浏览业务的迅速增长，ADSL技术重新得到人们的广泛关注。ADSL不仅比话带Modem和ISDN基本速率接入提供了高得多的数据传输速率，而且ADSL的数据传输方式正好与Web浏览器的需要是一致的。
ADSL可供选用的调制方式有两种：无载波幅度相位调制（CAP）与离散多音调制（DMT）。其中后者已被美国国家标准化委员会（ANSI）与国际电信联盟电信标准化分会（ITU-T）选为ADSL的标准调制方式。
* ADSL lite
ADSL技术出现之后，不仅引起了电信业务经营者的广泛关注，而且得到了计算机产业界的极大兴趣。计算机产业界的巨人——Compaq、Intel、Microsoft等公司预见到ADSL网卡将是未来个人PC的基本配置。为了进一步加速ADSL设备进入市场的速度，以推动高速Internet接入技术的发展，1998年1月，由上述三家公司牵头，组成了由计算机产业界、电信业及网络公司等上百家企业组成的全球ADSL工作组（UAWG），UAWG在前述ADSL技术的基础上提出了一种ADSL的简化（“light”）版本，称之为ADSL lite（或者G.lite）。
ADSL lite与上述的ADSL并没有本质上的区别，但是其最高下行速率限制为1.536Mbit/s，最高上行速率为512kbit/s，并取消了用户端设备中的电话业务（POTS）分离器（splitter）。由于最高传输速率有所下降，ADSL lite 设备将有更远的传输距离，对用户线路有更好的适应性，取消了用户端的POTS分离器之后，用户自己就可以安装ADSL设备，从而降低了ADSL设备的成本。
* SDSL
在前述的HDSL技术中，通常需要2-3对双绞线来提供1.544Mb/s或2.048Mb/s的传输速率，而且和POTS业务不能同时使用。最近，人们提出了在一对用户线上提供T1或E1速率，同时还能支持POTS业务的HDSL技术，称之为SDSL（Single Line DSL），或HDSL2。SDSL使用的技术与HDSL是一样的，由于传输速率高，传输距离相应缩短，其最大传输距离可达3km。
* VDSL
随着接入网的演化，光纤分阶段取代现有的铜双绞线，铜双绞线变得越来越短。人们在ADSL技术的基础上又提出了一种能够提供更高数据传输速率的数字用户环路技术，即甚高比特率数字用户线──VDSL。VDSL（Very High Data Rate DSL）也被叫做VADSL、BDSL。由于传输的距离短，线路环境明显优于ADSL的环境，也更容易控制，技术难度反而低于ADSL。VDSL可在1500m长的铜双绞线上提供12.96Mb/s的数据传输速率，当传输距离小于300m时，其最大传输速率可达51.84Mb/s。最初的VDSL，其双向的数据传输速率也是非对称的，其上行方向的数据传输速率将超过1.6Mb/s，随着技术的发展，最终的VDSL将支持对称比特率数据的传输。
VDSL目前还没有形成统一的标准，其线路码型有四种选择方案：无载波幅度相位调制（CAP）、离散多音调制（DMT）、离散小波多音调制（DWMT）、简单线路码（SLC）。 xDSL技术的标准化现状
目前，美国国家标准化委员会（ANSI）、欧洲电信标准化委员会（ETSI）以及国际电信联盟电信标准化分会（ITU-T）都在积极地参与xDSL的标准化工作。由于xDSL（特别是ADSL和VDSL）技术提供了一种新型住宅宽带业务的平台，许多其他的组织也参与了xDSL的标准化工作，这些组织包括ATM论坛（ATM Forum）、ADSL论坛（ADSL Forum）、全球ADSL工作组（UAWG）、电信行业会（TIA）以及DAVIC（Digital Audio Visual Council），这些组织的目的是互相协作，以制定能够互相配合的规范，保证能够提供端到端的宽带业务。
* ANSI，ETSI和ITU-T
到目前为止，xDSL多数的标准化工作都是由ANSI T1E1.4小组完成的，T1E1.4的工作包括当前所有的xDSL技术：HDSL、SDSL、ADSL/RADSL，以及VDSL。有关HDSL的工作始于1989年底，ADSL的工作始于1992年，已经完成了HDSL和ADSL两个版本的标准。目前T1E1.4正在从事的工作主要包括：HDSL2/SDSL的标准，基于CAP调制的RADSL，以及VDSL标准等。
ETSI的TM6小组也是xDSL标准化工作的主要贡献者，ETSI有关xDSL的工作始于1992年，其当前的工作范围也包括所有的xDSL技术。TM6参考T1E1.4的工作来作出最终的决议。
ITU-T内负责xDSL标准化的组织是第15和13研究组，其中多数的研究工作将由第15研究组完成，工作的范围包括调制技术和HDSL、ADSL以及VDSL的通信过程，有关xDSL核心技术的研究工作开始于1997年，目前已经完成和正在研究的标准包括以下几项：
1. G991.1：有关HDSL系统的国际性标准，已于98年10月正式批准。
2. G992.1：又称G.dmt，是有关采用DMT调制的ADSL系统的标准，该标准草案已于1998年10月完成，预计99年6月正式批准。
3. G.992.2：又称G.lite，有关采用DMT调制的ADSL lite系统的标准，该标准草案已于1998年10月完成，预计1999年6月正式批准。
4. G.994.1：又称G.hs，有关xDSL 收发信机握手过程的标准，该标准草案已于1998年10月完成，预计1999年6月正式批准。
5. G.995.1：又称G.ref，是xDSL 系列建议的概述，该标准草案已于1998年10月完成，预计1999年6月正式批准。
6. G.996.1
7. G.997.1：又称G.ploam，是有关xDSL 收发信机物理层管理的标准，该标准草案已于98年10月完成，预计1999年6月正式批准。
8. G.vdsl：有关VDSL系统的国际性标准，目前正在研究中。 * ADSL论坛、ATM论坛、DAVIC以及UAWG
ADSL论坛、ATM论坛以及DAVIC之间目前正在积极地进行合作，这些合作还包括与T1E1.4和ETSI TM6的合作，这些论坛和联合体的工作主要是制定一些规范，以保证不同厂商设备之间的互通性，目前这些组织有关xDSL的工作主要包括ADSL/RADSL和VDSL载体上分组、ATM和比特同步业务的传输问题。
成立于1994年底的ADSL论坛，目前已发表了有关ADSL规范的第一个版本，这个版本包括ADSL载体上分组和ATM信号的传输问题。ADSL论坛的成员目前正在对VDSL的规范进行研究。他们认为“ADSL论坛”中字母“A”的含义是“any”，他们的研究工作包括所有的xDSL技术。
ATM论坛目前有两个工作组在从事ATM信号在ADSL和VDSL上的传输问题研究，即PHY（Physical Layer ）工作组和RBB（Residential Broadband）工作组。
DAVIC已接近于发表一个ADSL ATM映射（mapping）规范，这个规范是DAVIC1.2标准的一个组成部分，它包括了针对ADSL的ATM TC层的定义，DAVIC有关规范的制定将参考ADSL论坛的相关文件。
成立于1998年1月的UAWG，其工作的目标是在ANSI制订的ADSL标准T1.413版本2的基础上进行简化，制订为大众所普遍接受的ADSL lite标准，并最终提交ITU-T, 确定为全球性的标准，以此推动ADSL技术的普及和Internet高速接入的发展。目前，其基本目标已经达到，其所提交的建议已在98年10月由ITU-T确定为ITU-T G992.2标准。
其它与xDSL技术有关的组织还包括IEEE P.1007, TIA TR41.5（制定有关网关的规范）和IEEE 802.14（VDSL）。