铜线传输的发展解析
阅读：4830发布时间：2011-9-15
铜线传输包括对绞铜线传输、同轴电缆传输、线对增容技术传输、高速率数字带用户线传输等。
创达特（苏州）科技有限责任公司是致力于接入网物理层芯片的研制、开发和销售，是继Broadcom、Lantiq和Ikanos之后第四家能够提供完整的VDSL2局端、用户端全套解决方案的芯片厂商。
创达特VDSL2实现了在包括线、双绞线、同轴电缆上高速双向数据传输的能力，将传统的ADSL技术提升到了一个新的高度，成为电信行业通过传统线接入的标准。
高速率数字用户线（HighbitrateDigitalSubscriberLine，HDSL）接入网在2对以上的对绞铜线上传送全双工2.048kbit/s信息，利用这类系统可以在原有铜线上扩容，传送宽带信息。线对增容技术可以在一对铜线上开通2路、4路或8路信号，为了进一步增加铜线的传输速率，以达到可以开通一个基群E1（2,048kbit/s）的传输速率的双工结构，HDSL技术提高传输速率、延长传输距离的关键是：采用了2对或3对铜线，以降低线路上传输的等效频率（采用2对铜线时，每对铜线上传输的速率可降为1168kbit/s；采用3对铜线时，每对钢线上传输的速率可降为748kbit/s）；采用了2B1Q或CAP*传输码型，又可使线路传输码率降低到50%或25%；采用回波抵消器以消除线路上阻抗不匹配引起的回声，以便适用与多种线径混连或有桥接、抽头等线路；采用自适应高速数字信号处理技术，来均衡整个频段上的线路损耗，以减除近端串音、脉冲噪音和电源噪声对信号的干扰。
线对增容技术（PairGain，PG）接入网指在每一对铜线上都开通2个64kbit/s的话路或数据。采用64kbit/sPCM数字编码标准以及回波消除技术，在一对双绞铜线上开通全双工144kbit/s速率的2B+D窄带ISDN信号传输。为了还适应用户的需要，也可以采用32kbit/s或16kbit/s的自适应编辑码（ADPCM）技术，在一对双绞铜线上传送4路或8路信号，以提高铜线的容量。
目前，HDSL的线路传输码型主要有2B1Q（2Binary1Quarterary）码和CAP（CarrierlessAmplitude/PhaseModulation）码2种。
2B1Q码属于基带型传输码，是在一个码元符号内传送2bit信息，再将其转换为4个电平的线路码（即1Q部分）。美国国家标准学会（AmericanNationalStandardsInstitute，ANSI）与欧洲电信标准学会提出的HDSL标准中，都采用了2B1Q线路码型。
2B1Q码比较成熟，已广泛用于综合业务数字网（ISDN）中，它与公用交网PSTN的兼容性也较好。
2B1Q码的传输特性与模拟信号在铜线上的传输特性相似。由于2B1Q码不是归零码，功率谱中除基带外，还有低频成分的群时延失真，有时是产生码间干扰的重要因素，因此为了保证传输质量，对传输线和基带系统的均衡器及回波抵消器的要求都比较严格。
CAP码采用较复杂的无载波幅度相位调制方法产生的一种线路传输码。它同正交幅度调制（QuadratureAmplitudeModulation，QAM）一样，同相分量和相位正交分量分别有8个幅值，每个码元含4bit信息。在2对双绞线上传输CAP信号的功率谱是带通型，其频率上限约在180kHz附近，同2B1Q相比，CAP码的带宽减少了一半，传输效率提高了一倍。带通型频谱有利于减少码间干扰，受低频能量丰富的拨号脉冲干扰和近端串音干扰也比2B1Q码的小。
为了更有效地抑制近端串音和脉冲干扰，在CAP-HDSL中还采用了二维八状态格栅编码调制（TrellisCodedModulation，TCM），TCM-CAPHDSL系统在保持相同的传信率的情况下，误码性能可进一步改善。如TCM8-CAP64HDSL系统在2对双绞线上的传输性能皆优于2B1QHDSL在3对双绞线上的性能，或较之2B1QHDSL在2对双绞线上的误码边界要高出4dB以上，在24h内的平均误码率达到1×10-11，传输质量接近光纤的传输质量。对于0.4mm线径的传输距离可达3.6km。
不对称数字用户线（AsymmetricDigitalSubscriberLine，ADSL）接入网指在一对铜绞线上实现宽带传输，其上行方向传送384~576kbit/s，而下行可传送6.2~52Mbit/s的的信息，这类系统可以在原有钢线上扩容传送宽带信息。
1989年，美国贝尔电信公司的Bellcore首先提出用普通双绞铜线传视频信号、图像乃至高清晰度画面等信息，这些信息需要1Mbit/s以上的传输速率。采用不对称的形式来传递信息，下行速率设计为1.5Mbit/s，上行速率为16Mbit/s或64Mbit/s。1989年以后，ADSL取得了很大的发展，下行速率提高到9Mbit/s，上行速率为640kbit/s。
ADSL的迅速发展推动了ADSL2的迅速成长，还由于现有的大部分用户都只有一对用户对绞铜线入户，如果要新建另一对用户对绞铜线入户，以构成2对用户对绞铜线开通HDSL，在经济及发展上考虑都不理想。因此，就使得人们更加注意ADSL的发展。更由于近年来Internet在*的迅猛发展，使ADSL逐步被推向用户接入网市场，故ADSL越来越受到人们的重视。
工作原理原来在双绞铜钱上传输的话音和数据只是使用了4kHz以下窄带宽，而ADSL通过频分复用（FDM）方法把整个带宽分为3个部分：*部分为普通业务，即原有的业务（PlainOldephoneService，POTS），占据基带，并通过无源滤波器与数字数据信号分开，以保证在ADSL系统出现故障时仍能维持正常POST业务；第二部分通过时分复用（TDM）技术，既可传送上行数据，也可传送下行数据，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为用户实现ISDN入网接口；第三部分是下行通道，占据其余的带宽，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初考虑的是在一对用户双绞铜线上单方向传输1.544Mbit/s的速率（或称ADSL-Ⅰ）,与视频压缩编码技术（MPGEI）相结合，就可以在双绞铜线上传送录像（VideoCassetteRecorder，VCR）质量的视频信号。后来为了进一步提高视频的传送质量，又提出了单方向传输3Mbit/s（或称ADSL-Ⅱ）和单方向传输6Mbit/s（或称ADSL-Ⅲ）的速率。ADSL-Ⅱ与MPEG2压缩编码相结合可以传输体育节目质量的实时视频信号，而ADSL-Ⅲ可传输增强质量的电视信号，其质量可以与HDTV相比拟。
主要技术目前，ADSL主要采用2种编码技术，即CAP码和DMT码。
CAP码指无载波调幅调相技术。
DMT（DiscreteMultitone，离散多音频）调制采用多载波调制技术，它把整个可用带宽划分为很多个带宽为4kHz的子频带（典型的为256个子频带），每个子频带以不同的频率发送信号，并各相对于一个调制解调器，然后传送经过调制的信号，传送到另一端使用快速傅里叶算法将位码转换为频率，传送到另一端后，通过反变换将接收的频率信号恢复成位码。通过增加子频率的数目和每个子频带中位码的数目可以提高传送速率。DMT技术可以使误码噪声减至zui小，大大增加了容量。但DMT比CAP复杂，成本较高，目前还没有统一的标准。
ADSL系统的传输距离（ADSL-Ⅲ），在线径为0.4mm时可达2.7km，在线径为0.5mm时可达3.7km。随着ADSL技术的发展，目前一些电信公司、一些国家的标准化机构、ATM论坛、ADSL论坛等组织正计划把ADSL速率进一步提高，并称之为VADSL或（VDSL）。VDSL速率的高低取决于接入线的长度。速率越高，能传输的距离越短；速率越低，能传输距离越长。上行速率可以是1.5～2Mbit/s,采用的编码技术是CAP、QPSK或DMT。上、下行信道采用频分复用技术，与POTS和ISDN信号分开，也就是在现有用户网基础上再额外提供VADSL业务。
在VADSL系统中上行数据复用是一个较为复杂的问题。采用网络终端布局方式不同，复用的方式也不同。目前，VADSL有2种网络终端方式：有源网络终端（ActiveNetworkTerminal，ANT）和无源网络终端（PassiveNetworkTerminal，PNT）。
如果采用ANT方式，VADSL系统将用一个逻辑分离的集线器来解决上行数据复用信道的问题。每个用户成星状连接到这个交换或复用的集线器口，使用ATM协议或以太网进行复用。
如果采用PNT方式，每个用户设备都有自己的VADSL节点，各个上行数据流共享同一条传输线，这时，也有2种不同的复用方式：TDM和FDM。当采用TDM方式时，须使用一种称为信元准予通过的令牌控制方式，在来自局端的下行数据帧中有几个特承载的是一些准予某个用户设备接入的信息，在收到这个帧后，这个准予接入的用户设备在规定的时间可以发送一些上行数据和数据流。采用这种复用方式，要考虑前后的两个用户设备使用共同信道时，要等信道上前一用户设备传送的信号安全结束，以避免造成相互干扰。当采用FDM方式时，FDM给每个用户设备分配一个信道，不使用MAC（中间接口控制）协议。其优点是避免了任何媒体接入控制协议；缺点是限制了传送到每一个用户设备的数据率或需要带宽动态地进行分配的能力。
