CN100388702C - 实现长距离甚高速数字用户线的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实现长距离甚高速数字用户线的方法,该方法包括步骤:将甚高速数字用户线频段中的0.025MHz~0.138MHz频段仅定义为上行频段US0,并由该上行频段分别与其余频段组合成具有一个上行和一个下行频段的二频段方式,具有两个上行频段和一个下行频段的三频段方式,以及具有两个上行频段和两个下行频段的四频段方式;局端与用户端之间先以二频段方式进行训练;如果训练成功但不满足用户需求,则以更高频段进行如训练,至到训练成功并满足用户需求,然后局端与用户端之间按训练成功的最高传输速率建立连接。
Description
技术领域
本发明涉及甚高速数字用户线技术,特别涉及一种实现长距离甚高速数字用户线的方法。
背景技术
甚高速数字用户线(简称VDSL)技术是一种在双绞线上实现甚高速接入的数字用户线技术。它区别于其它xDSL技术的最重要特点是“甚高速”。在一定的距离范围内,VDSL甚至可以提供下行52Mbps的接入速率。目前的VDSL技术主要是基于QAM调制方式或DMT调制方式实现的。
VDSL技术由于其传输速率甚高的特点,正越来越受到广泛的关注。多个电信设备供应商相继开发出基于VDSL技术的DSLAM设备。但是,由于VDSL技术固有的弱点——传输距离在1.5公里以下。而在实际应用中,由于线路施工而导致线路末端平行线的引入、桥接头的引入,而使得传输距离进一步降低。实际应用中常见的稳定传输距离为1000米左右。使得应用范围受限。
甚高速数字用户线(VDSL)技术来源于非对称数字用户线(ADSL)技术。VDSL可视为ADSL的自然发展,但具有比ADSL更高的速率——下行速率可以高达52Mpbs,上行速率也可以高达6.4Mpbs以上。其本质原因,是VDSL技术占用了比ADSL更宽的模拟带宽:ADSL的模拟带宽从25KHz~1.1MHz,而VDSL却从25KHz~12MHz。VDSL的模拟带宽是ADSL的10倍,而且VDSL的频段范围完全包含ADSL的频段。ITU-T G.993.1的频段划分如图1。应用频段的几种方案如下表所示:
频段方案/MHz | f<sub>g0</sub> | f<sub>g1</sub> | f<sub>g2</sub> | f<sub>g3</sub> | f<sub>g4</sub> | f<sub>g5</sub> |
方案1(998) | 0.025 | 0.138 | 3.75 | 5.2 | 8.5 | 12.0 |
方案2(997) | 0.025 | 0.138 | 3.0 | 5.1 | 7.05 | 12.0 |
方案3(Fx) | 0.025 | 0.138 | 2.5 | 3.75 | Fx | 12 |
其中方案1为美国、日本和欧洲部分区域;方案2为欧洲的主要方案;方案3为无特定用途(最初为瑞典定义,最终于2001年被ETSI放弃)。图2为中国2002年通过的YD/T 1239-2002行业标准的频段划分,频段应用方案如下表:
频段方案/MHz | f<sub>g0</sub> | f<sub>g1</sub> | f<sub>g2</sub> | f<sub>g3</sub> | f<sub>g4</sub> | f<sub>g5</sub> |
方案1 | 0.025 | 0.138 | 3.75 | 5.2 | 8.5 | 12.0 |
方案2 | N/A | 0.9 | 3.75 | 5.2 | 8.5 | 12.0 |
其中方案1适用于VDSL与ADSL业务不在同一束线缆的应用。当同一线对不提供ISDN业务时,可选用频段fg0和频段fg1之间的频段。在系统初始化时进行协商,确定设备是否使用该频段,以及该频段用于上行还是下行;方案2适用于VDSL业务与ADSL业务在同一束线缆的应用。另外,频段DS2(fg4~fg5)为可选频段;在实际应用中上行频段US1和上行频段US2可以合并为一个上行频段US使用。
不论是G.993.1还是YD/T 1239-2002的标准,对于25KHz~138KHz的模拟频段,都没有明确的定义。也就是说,各个国家或地区可以根据不同的需求将25KHz~138KHz的频段定义为上行或下行或G.994.1的握手信号。
由于现有VDSL技术没有有效利用25KHz~138KHz的模拟频段,因而无法做到在较长的线路条件下激活远端的调制解调器(Modem)。这是因为信号的载频越高,信号在双绞线上的衰减也就越大。较高频率的信号在线路上随传输距离的延长而不断衰减,使得对端的调制解调器无法正确地从噪声中提取出信号以实现解调制,所以导致VDSL线路连接无法建立。ADSL技术之所以可以达到较远的传输距离,正是由于它采用较低的频段(25KHz~1.1MHz)进行传输,信号在双绞线上衰减较小所致。
由于传输距离受限,VDSL的应用场合大大缩小,因而它只能作为ADSL的一种补充接入手段。面对超过1.5公里以上的广大市场空间,现有的VDSL却无能为力。
发明内容
针对现有甚高速数字用户线技术传输距离较短的缺点,本发明提供一种实现长距离甚高速数字用户线的方法。
本发明将甚高速数字用户线频段中的0.025MHz~0.138MHz频段仅定义为上行频段US0,由该上行频段分别与其余频段组合成具有一个上行和一个下行频段的二频段方式,具有两个上行频段和一个下行频段的三频段方式,以及具有两个上行频段和两个下行频段的四频段方式,并进行下述步骤:
a、局端与用户端以二频段方式进行训练;
b、如果训练不成功返回步骤a,否则根据反映线路质量的参数判断是否满足用户需求;如果满足用户需求则结束训练并进行步骤f,如果不满足用户需求则继续步骤c;
c、局端与用户端以三频段方式进行训练;
d、训练成功则根据反映线路质量的参数判断是否满足用户的需求;如果满足用户需求则结束训练并进行步骤f,如果不满足用户需求则继续步骤e;
e、局端与用户以四频段方式进行训练,训练成功则结束训练并进行步骤f;
f、局端与用户端之间按训练成功的最高传输速率建立连接。
其中:步骤d中,如果以三频段方式训练不成功,则判断训练是否超时,如果超时则返回步骤a,如果未超时则返回步骤c继续以三频段方式进行训练。
步骤e中,如果以四频段方式训练不成功,则判断训练是否超时,如果超时则返回步骤a,如果未超时则返回步骤e继续以四频段方式进行训练。
二频段方式包括:上行频段(US0)和从0.138MHz~3.75MHz的下行频段(DS1);
三频段对称方式包括:上行频段(US0)、0.138MHz~3.75MHz的下行频段和3.75MHz~8.5MHz的上行频段;
三频段非对称方式包括:上行频段(US0)、0.138MHz~3.75MHz的下行频段和3.75MHz~5.2MHz的上行频段;
四频段方式包括:上行频段(US0)、138KHz~375KHz的下行频段、3.75MHz~8.5MHz的上行频段和8.5MHz~12MHz的下行频段。
所述局端与用户端之间的传输距离为短距离时,以常规的甚高速数字用户线(VDSL)的速率进行传输,局端与用户端之间的传输距离为长距离时,则以与非对称数字用户线(ADSL)相似的速率进行传输。
在短距离和长距离传输时,用户端使用同一种调制解调器。
本发明充分利用25KHz~138KHz作为上行频段,通过局端与用户端训练实现长短距离、低速高速自适应,在短距离(1.5公里以下)的情况下,以常规VDSL的速率进行传输,在长距离(1.5公里以上)的情况下,则以与ADSL相似的速率进行传输,而且在这两种情况下使用同一种调制解调器。因而使用本发明的方法,可以涵盖现有ADSL、VDSL的应用领域,使用一种调制解调器(Modem)适合不同的应用,大大降低了运营商对多种Modem的维护成本。另一方面,本发明综合了ADSL长距离、非对称,VDSL高速率、带宽相对对称的优点,将本来矛盾的特性统一至一种技术上,根据不同的应用定制不同的特性及业务,因而更加方便运营商多业务的展开。
另外,在现有技术中,如果要在一台数字用户线接入复用器(DSLAM)内提供长距离低速、短距离高速两类接入速率并以此开展不同的业务,必须同时提供ADSL、VDSL两种业务板。也就是所谓的“A/V混插DSLAM”,使得系统的复杂程度和设备成本增加。但采用本发明的方法,就可以以一种长距离甚高速数字用户线业务板代替ADSL及VDSL业务板,使系统更简单,成本更低。
附图说明
图1为国际电信联盟对甚高速数字用户线的频段划分示意图;
图2为中国对甚高速数字用户线的频段划分示意图;
图3为本发明将图1中的25KHz~138KHz作为上行频段的示意图;
图4为本发明将图2中的25KHz~138KHz作为上行频段的示意图;
图5为本发明的四频段方式示意图;
图6为本发明的三频段对称方式示意图;
图7为本发明的三频段非对称方式示意图;
图8为本发明的二频段方式示意图;
图9为本发明的系统结构框图;
图10为本发明系统中局端与用户端的训练流程图;
图11为本发明与现有技术的比较示意图;
图12为本发明选择长距离甚高速数字用户线频段方式进行训练的示意图。
具体实施方式
本发明在甚高速数字用户线(简称VDSL)标准定义频段的基础上,充分利用25KHz~138KHz的频段,将其作为上行(US)频段使用,具体频段划分如图3所示,明确将25KHz~138KHz的频段定义为上行频段US0。如果考虑到中国的VDSL行业标准,则具体频段划分如图4和下表所示:
频段方案/MHz | f<sub>g0</sub> | f<sub>g1</sub> | f<sub>g2</sub> | f<sub>g3</sub> | f<sub>g4</sub> | f<sub>g5</sub> |
长距离甚高速 | 0.025 | 0.138 | 3.75 | 5.2 | 8.5 | 12.0 |
在以上的频段划分方式中,兼顾了以下三个原则:
(1)短距离高速率原则:当双绞线的距离足够短的时候(例如在500米以下时),可以使用下行频段DS1(138KHz~3.75MHz)、上行频段US1和上行频段US2(3.75MHz~8.5MHz)的模拟带宽,从而实现高速率。在这样的二频段应用方式下,可以实现最高对称25Mbps的传输速率。如果是4频段的方式,则可以使用上行频段US0、下行频段DS1、上行频段US1、上行频段US2和下行频段DS2的频带划分,这时,下行速率甚至可以达到50Mbps以上。
(2)长距离低速率原则:当双绞线的距离比较长时(例如1500米以上时),由于信号在双绞线上的不断衰减(载频越高,衰减越快),使得上行频段US1、上行频段US2和下行频段DS2的模拟频段均不可用,可用的频段只有上行频段US0、下行频段DS1,故在此情况下,可以在长距离下以较低的速率建立连接。由于上行频段US0只有100KHz左右的模拟带宽,故上行速率较低,约为500Kbps左右,下行速率则视距离而定,最高可以达到约25Mbps,或仅仅与非对称数字用户线(简称ADSL)类似的3~8Mbps。但此时的传输距离却延伸至3000米左右,符合大部分场合的应用。
(3)长短距离可切换原则:长距离的数字用户线(DSL)技术有非常成熟的ADSL,短距离有逐步成熟VDSL。如果长距离甚高速数字用户线(简称LRVDSL)技术能够同时兼顾这两者的线路性能,即实现长距离低速率、短距离高速率,就不仅满足了ADSL、VDSL的独立需求,还满足了根据线路实际情况最大限度地提供数据传输带宽的需求。
由于长短距离条件下采用的频段不同,对不同条件下的频带使用说明如下:
参阅图5所示,四频段方式包括:上行频段US0、下行频段DS1、上行频段US1、上行频段US2(US1和US2可以合并为一个上行频段)和下行频段DS2。该频段方式适合于距离为300米以下的双绞线场合。由于采用了下行频段DS1和下行频段DS2两个模拟频段,故下行速率可以达到约50Mbps左右。
参阅图6所示,三频段对称方式包括:上行频段US0、下行频段DS1、上行频段US1和上行频段US2(US1和US2可以合并为一个上行频段。),该三频段方式适合于距离为800米以下的双绞线场合。这时,可以达到对称25Mbps的传输速率。
参阅图7所示,三频段非对称方式包括:上行频段US0、下行频段DS1和上行频段US1,适合于距离为1500米以下的双绞线场合。这时,下行可以达到16~25Mbps的传输速率,上行可以达到4~10Mbps左右的传输速率。
参阅图8所示,二频段方式包括:上行频段US0和下行频段DS1,适合于距离为1500米以上的双绞线场合。这时,上行速率为300~500Kbps,下行速率为1~10Mbps,最远传输距离在4000米左右。
由于现有的VDSL技术,不论正交幅度调制(QAM)方式还是离散多音频(DMT)调制方式,都支持信号载频的可调整功能。对于QAM调制方式的VDSL,只要设定每个上行及下行的载频,同时通过滤波器的频段划分,使其符合长距离甚高速数字用户线的频段定义即可。对于DMT调制的VDSL,同理可以实现长距离甚高速数字用户线。实际中,选用QAM调制方式或DMT调制方式的VDSL套片组,再配合外置或芯片内置的滤波器等即可构成如图9所示的长距离甚高速数字用户线系统。
系统的局端包括交换及控制模块、长距离甚高速数字用户线滤波器、甚高速数字用户线套片组等。该滤波器用来实现频段划分,可为外置于套片组的无源滤波器,由电阻、电容、电感构成;也可为内置于甚高速数字用户线芯片内部的模拟或者数字滤波器。用户端包括变压器、长距离甚高速数字用户线滤波器和甚高速数字用户线套片组等。局端与用户端之间线路训练由交换及控制模块配合VDSL套片实现。
与VDSL一样,长距离甚高速数字用户线的训练过程、线路信息传递也是通过VDSL开销控制(VOC)、嵌入式操作系统(EOC)通道实现的。符合相关标准(具体参见ITU-T的G.993.1以及中国VDSL电信行业标准(YD/T1239-2002)的相关定义。)。
对实现长距离甚高速数字用户线,从线路训练过程看来,以“最健壮方式起步,逐步提高速率直至满足需求”为线路的训练原则。先以2个最低的频段进行训练,成功后再增加至3个甚至4个频段,即进行频段递增式提速训练。当然也可以根据不同的客户需求,对训练模式进行定制。
参阅图10,长距离甚高速数字用户线的训练过程如下:
步骤1、首先由局端“交换及控制模块”对某个局端VDSL套片(也即局端某VDSL端口)发起线路训练的指令,VDSL套片从Mode 0的二频段开始训练。此时,通过EOC通道,远端响应局端的训练请求,与局端以同一步骤(与局端相同的流程)进行包括设置频段在内的一系列线路参数设定。
步骤2、如果训练不成功则返回步骤1,继续以二频段方式训练,如果训练成功则根据线路速率、信噪比等反映线路质量的参数判断是否满足用户需求,如果满足则进行步骤7,如果不满足用户需求则进行步骤3。
步骤3、局端与用户端之间选择以三频段对称方式或三频段非对称方式训练。
步骤4、如果训练不成功,即局端或远端其中一方无法完成训练,并且看门狗超时时,则在看门狗电路的作用下进行步骤2,如果看门狗没超时,则返回步骤3继续训练;
如果训练成功,则根据线路速率、信噪比等反映线路质量的参数判断是否满足用户需求,如果满足则进行步骤7,如果不满足用户需求则进行步骤5。
步骤5、局端与用户端之间以四频段方式训练。
步骤6、如果训练不成功,即局端或远端其中一方无法完成训练,并且看门狗超时时,则在看门狗电路的作用下进行步骤2,如果看门狗没超时,则返回步骤5继续以四频段方式训练;
如果训练成功则进行步骤7,
步骤7、局端、远端双方都能以相同的步骤完成训练,则局端对远端的激活完成,长距离甚高速数字用户线路建立。
在步骤4和步骤6中训练不成功的情况下,对该训练不成功的频段进行记录,在从二频段重新开始的频段递增式训练过程中,不再对该训练不成功的频段及以上频段方式进行训练。
在短距离和长距离传输时,用户端使用同一种调制解调器。
下表格对比了VDSL、ADSL、LRVDSL的性能指标:(注:由于具体实现有所不同,该指标仅作为参考。)
相比其它xDSL技术,如ADSL技术来说,VDSL的传输距离较短:在0.4mm的双绞线(占我国铺设的双绞用户线的大多数)上只能达到1500米左右的传输距离。超过1.5公里后,VDSL不只是传输速率的陡然下降,而是线路无法激活。关键原因是由于高频段的信号衰减太快所致。
参阅图11所示,VDSL的缺点是长距离无法激活;ADSL的缺点是短距离速率无法提高;相比之下,长距离甚高速数字用户线正好克服了两者的缺点,将两者的优点(VDSL:短距离高速;ADSL:长距离可以低速激活)结合起来,实现了数字用户线在长距离下的激活、连接、传输,大大地扩充了VDSL的使用范围,具有很高的实用价值。
对于本发明的长距离甚高速数字用户线的训练过程,除了从二频段开始的递增式训练外,还有其它的训练方式。参阅图12,它说明训练的过程是一个闭环的过程,可以从二频段、三频段对称、三频段非对称和四频段方式中任一种频段方式启动,也可以在任一频段方式下结束训练。如从四频段方式开始训练,四频段不成功则以三频段训练等。但基本原则是:频段的选择是多样化的。正是由于存在多样化的频段划分方式,才使得长距离甚高速数字用户线可以根据不同的线路情况,选择不同的频段划分方式适应之。从而实现在长距离情况下,以低传输速率完成训练;在短距离情况下,以高传输速率完成训练。相比于ADSL或VDSL的单一频段划分方式,长距离甚高速数字用户线的频段方式,具有更加灵活的优点;同时其可以相互转换的训练状态,也使得线路速率与线路状况达到最优的匹配。
Claims (6)
1.一种实现长距离甚高速数字用户线的方法,其特征在于,将甚高速数字用户线频段中的0.025MHz~0.138MHz频段仅定义为上行频段US0,由该上行频段分别与其余频段组合成具有一个上行和一个下行频段的二频段方式,具有两个上行频段和一个下行频段的三频段方式,以及具有两个上行频段和两个下行频段的四频段方式,并进行下述步骤:
a、局端与用户端以二频段方式进行训练;
b、如果训练不成功返回步骤a,否则根据反映线路质量的参数判断是否满足用户需求;如果满足用户需求则结束训练并进行步骤f,如果不满足用户需求则继续步骤c;
c、局端与用户端以三频段方式进行训练;
d、训练成功则根据反映线路质量的参数判断是否满足用户的需求;如果满足用户需求则结束训练并进行步骤f,如果不满足用户需求则继续步骤e;
e、局端与用户以四频段方式进行训练,训练成功则结束训练并进行步骤f;
f、局端与用户端之间按训练成功的最高传输速率建立连接。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤d中,如果以三频段方式训练不成功,则判断训练是否超时,如果超时则返回步骤a,如果未超时则返回步骤c继续以三频段方式进行训练。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤e中,如果以四频段方式训练不成功,则判断训练是否超时,如果超时则返回步骤a,如果未超时则返回步骤e继续以四频段方式进行训练。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于:
二频段方式包括:上行频段US0和从0.138MHz~3.75MHz的下行频段;
三频段对称方式包括:上行频段US0、0.138MHz~3.75MHz的下行频段和3.75MHz~8.5MHz的上行频段;
三频段非对称方式包括:上行频段US0、0.138MHz~3.75MHz的下行频段和3.75MHz~5.2MHz的上行频段;
四频段方式包括:上行频段US0、138KHz~375KHz的下行频段、3.75MHz~8.5MHz的上行频段和8.5MHz~12MHz的下行频段。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,局端与用户端之间的传输距离为短距离时,以常规的甚高速数字用户线VDSL的速率进行传输,局端与用户端之间的传输距离为长距离时,则以与非对称数字用户线ADSL相似的速率进行传输。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,在短距离和长距离传输时,用户端使用同一种调制解调器。
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