CN103166820A - 一种vdsl2接入设备及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明专利的主要目的在于提供一种VDSL2接入设备及其装置，为用户提供有效的宽带服务。本发明是在ADSL基础上实现的，特点是传输速率快，有效距离短，其开销和功耗都比ADSL小。采用非对称性传输及对称性传输，等对称性传输可用于电视会议、远端LAN接入、高速Ethernet接入、现有的对称性校园网等，VDSL2可以把下行速率扩大到52Mbps。VDSL2适合短距离传输复用上传和下传管道以获得更高的传输速率。使用回波抵消技术来满足对称速率的传输要求，其前向纠错编码FEC中采用了交织技术，以纠正由脉冲噪声引起的突发错误。在用户接入层的组网形式：在有源网络终端结构中将多个用户设备的上行数据单元或数据信道复用成一个单一的上行流，VDSL2单元简单的在两个方向送出原始数据流。

Description

一种VDSL2接入设备及其装置

技术领域

本发明涉及一种新型数字宽带接入设备，尤其是一种VDSL2接入设备及其装置。

背景技术

VDSL(very high speed digital subscriber line)是在双绞线上传输高速数据的一种接入技术，简单的说VDSL就是ADSL的快速版本，VDSL技术类似于ADSL，是鉴于现有ADSL技术在提供图象业务方面的带宽十分有限以及经济上成本偏高的弱点而开发的，可提供电视电话数据三合一的业务接入服务，上述的ADSL Asymmetrical DSL仅提供下行速率最大8Mb p s上行速率，一般为几百Kbps，很难满足高速Ethernet接入会议电视多媒体和视频等宽带业务要求的带宽，而VDSL虽然也是利用现有的铜线环路提供终端数据传输，VDSL存在的前提条件是以光纤为主的数字环路载波系统占主要地位，但能提供下行速率为55M b p s、上行速率34Mbps的非对称传输和26Mbps的对称传输，由此可见VDSL技术开展宽带接入业务的优势非常明显，首先可以充分利用电信网现有的铜缆资源保护这一巨大投资并充分发挥铜线的潜力，其次用户随时可以上网无需每次重新建立连接而且不会影响电话的使用，每个用户都可以独享高速通道没有阻塞问题，此外VDSL接入保密性好安全可靠。因此VDSL2接入的应用前景十分可观，本发明将FTTC与VDSL技术相结合是一种比较理想的宽带混合接入方案有可能发展成为电信运营者近期的主要宽带接入方案。

VDSL2为第二代VDSL技术，是目前最新、最先进的XDSL宽带接入技术。VDSL2使电信运营商能够通过标准铜缆电话线提供诸如高清晰度电视(HDTV)；视频点播(video-on-demand)，视频会议(videoconferencing)，高速因特网接入等业务以及VoIP高级语音业务，从而具备和电缆提供商以及卫星提供商竞争的能力。本发明研发开发以VDSL2技术为核心的数字接入技术，比现有ADSL技术提高速率20倍，满足人们对网速的要求，逐渐替代现有的ADSL技术。与电信技术和网络技术相结合，满足人们视听效果，丰富整个系列产品，可与单端口CPE设备，单端口/4端口/8端口局端设备有效连接。传输速率实现双向传输100M/50Mbps的能力，并支持ATM与PTM(packet)接口，可以在250米的双绞线上实现下行80Mbps，上行40Mbps；在500米的双绞线上实现下行50Mbps，上行15Mbps；在1000米的双绞线上实现下行25Mbps，上行3Mbps。

发明内容

本发明一种VDSL2接入设备及其装置，其目的在于为用户提供有效的宽带服务。

为达到上述目的，本发明专利的技术方案具体是这样实现的：

1、本发明是在ADSL基础上实现的，特点是传输速率快，有效距离短，所用技术在很大程度上与ADSL相类似，只是ADSL必须面对更大的动态范围要求，而VDSL2相对要简单的多，其开销和功耗都比ADSL小，与ADSL系统结构的区别在于VDSL2发明有光纤网络单元ONUONU必须通过光缆与本地交换或中心局连接。

2、本发明采用非对称性传输及对称性传输，等对称性传输可用于电视会议、远端LAN接入、高速Ethernet接入、现有的对称性校园网等，VDSL2可以把下行速率扩大到52Mbps。VDSL2适合短距离传输复用上传和下传管道以获得更高的传输速率。

3、本发明使用回波抵消技术来满足对称速率的传输要求，其前向纠错编码FEC中采用了交织技术，以纠正由脉冲噪声引起的突发错误。同时转发错误控制也是本发明的另一特性，它用一种ReedSolomon编码和内插interleaving对线噪纠错。

4、本发明在用户接入层的组网形式：在有源网络终端结构中将多个用户设备的上行数据单元或数据信道复用成一个单一的上行流，VDSL2单元简单的在两个方向送出原始数据流。一种类型的用户端网络是星形结构，将各个用户设备连至交换机或共用的集线器，这种集线器可以集成到用户的VDSL2单元中在无源网络终端的结构中，每个用户设备都与一个VDSL2单元相连接，此时每个用户设备上的上行信道都要共享一条公共电缆。

附图说明

图1为VDSL2接入设备结构图。

图2为VDSL2采用基于时分多路复用结构图。

具体实施方式

为使本发明专利的目的、技术方案及有点更加清楚明白，以下参照附图并举例，对本发明专利作进一步详细说明。

1、在非理想信道环境下，单载波DFE接收机的性能是由前馈和反馈滤波器的长度来决定的，在有桥接配置的电话线这种有明显插入损耗的信道上，需要采用带有长度较长的复杂滤波器的均衡器。在DMT方案中信道被划分成很多子信道，通过单个子信道的SNR几乎是平坦的，由于桥接头的噪声电平引起的低区域所覆盖的子信道分配传送的比特数比具有较高的子信道要少，另外调制解调器可以关闭那些损耗太大不能用来传输数据的子信道，这样系统能够在每一个信道上达到其允许传输数据的最大值。

为了在无线电带宽内限制发送的功率谱密度不超过-80dBm/Hz，抑制无线电的相互干扰，发送器为系统所覆盖的无线电频带生成了一个槽口。在接收端，前馈滤波器在相同的位置产生槽口，以抵抗业余无线电对VDS系统的辐射干扰，并且前馈滤波器还为抵抗无线电广播信号的辐射干扰产生附加槽口。槽口是通过滤波器来产生的，随着槽口的数量和深度的增加，滤波器的长度增加，复杂度增大。系统通过关闭与业余无线电频带重叠的子信道来很好地满足在业余无线频带内功率谱密度输出的严格限制要求，并且信道被划分为狭窄子信道，对调幅广播和无线电波这些一般涉及相邻几个子信道的噪声源，使用了比特交换和自适应来减弱这种干扰的影响。

系统使用3MHz的带宽来传输数据，可以支持的最小的数据率的步进间隔是3Mbps，这是在每个符号所代表的比特数增加1个的情况下得到的。如果需要10Mbps数据率，则必须采用每个符号4比特的12Mbps数据率的系统，由于系统中信道被划分为较小的子信道，所有的比特被独立地分配到这些子信道上，所以它可以提供较精细的间隔大小。间隔大小是由于信道的宽度来决定的，如果系统用32kHz宽度的子信道，那么最小的比特速率的步进间隔即为32kbps。

使用1.1MHz以上的频段，可以非常灵活地选择发送频带的上下边界。没有同线束中的ADSL线路的干扰时，基于系统可以给这些子信道分配较多的能量来传送更多的比特和提供较高的性能。

本发明专利对于VDSL2结构，采用基于时分多路复用的快速包交换原理形式，如图2，由分包的数据由发送器以信元为单位，异步地发送给接受器，信元的长度为固定的53个信元，使得多对发送器和接收器之间能够有效地多路复用连接。整体结构采用6层结构的印刷电路板，将关键的高速信号线布在内层。通过端接电阻并调整走线的拓扑结构实现阻抗匹配以满足信号完整性要求，设计选用低电压、低功耗元器件。

VDSL2设计目标是采用数字化结构，以端到端的传输模式为基础提供更宽的宽带，将话音、视频和数据传输等混合传输。开发中形成一个端到端的传输通道。这种形式每个信元都带有自身的地址，并通过非固定的线路传输。本发明专利VDSL2技术可以在现有的电话网络和ISDN网络上迅速实现，不会影响现有的传统电话网络和ISDN网络上现存的服务。服务管理质量应对多种业务CCPAM1000增强了QoS管理功能，可基于802.1p和TOS，DSCP进行优先级定义。

在电缆中的信道包括POTS信号信道和VDSL2信道，而VDSL2信道又包括下行高速信道和双工低速信道。本发明专利VDSL2采用频谱开槽、上行功率削减(UPBO)、MIB控制PSD等技术来完成功率谱的管理，消除或减小这些干扰对传输性能的影响，提高对接入环境的适应能力。技术上采取耦合信号传播，频谱整形技术，确保同一电缆束频谱兼容，即在网络终端对上游发送的PSD信号整形，公平地划分不同光缆线对之间的电缆容量，使机柜或远端发送机的中心接收不受到任何干扰。

在初始化阶段或Showtime时间内调整信号发送功率谱密度(PSD)，以消除、规避或减小串音干扰的影响，主要分为静态频谱管理方案和动态频谱管理DSM方案。静态频谱管理方案是通过在初始化阶段来选择合适的功率谱密度PSD和相应的参数配置，以避免线路上的串音干扰。一旦训练过程中确定了发送信号的功率谱密度，则在整个Showtime时间内都不允许更改。DSM方案旨在采用动态频谱平衡的方法来提升线路速率、距离和稳定性，或在满足性能和稳定性要求(速率、噪声容限和误码率)的情况下以最小的功率发送信号，通过一系列的方法集中优化管理各种参数配置和信号发送功率谱密度，甚至协调整个电缆束中信号的发送和接收，使得整个电缆束中的线路传输性能最优化。

为了应对线路中串扰的动态变化，与ADSL一样，基于DMT调制的VDSL2系统也支持传统的比特交换(BS)和无缝速率调整(SRA)功能。技术上实现的比特交换功能在不同的工作子载波之间调整比特分配，如果遇到宽频带噪声，采取比特交换方法应对。

为了更好地解决VDSL2线路中的脉冲噪声对视频业务质量的影响，本发明专利将重传技术引入VDSL2的技术之中，开发出3种重传解决方案：第1种位于传输协议相关汇聚子层(TPC-TC子层)之上；第2种位于物理媒质相关子层(PMS-TC子层)内部；第3种位于物理媒质相关汇聚子层和物理媒质子层之间。由于3种方案在VDSL2协议中由高到低，因此其纠错效果、重传效率、实现复杂度等各不相同，这里不做具体的展开。总之，位置越低的重传方案可以获得更好的综合性能，在对传输时延、系统内存和系统速率影响最小的前提下获得更高的抗脉冲噪声能力。

本发明专利采用抑制载波的正交调幅调制技术解决无载波调幅调相编码技术问题。对于有源网络终端配置，用4象限正交移相键控来调制上行流并且用TDMA进行复用，采用FDM的方法来进行上行流的复用。在应用单载波调制时，通过把连续的数个比特位映射成星座点来时比特流编码成为符号。这些星座点经过调制、滤波在预先分配的信道带宽上进行传输。在接收端，用一个有限长度均衡器来提高系统的性能。开发中使用两个滤波器和一个判决器来重建所需信号。

本发明专利采用离散傅里叶变换传输和调制的多载波系统技术解决离散多媒体传输技术问题。快速傅立叶变换是计算傅立叶变换的一种快速算法，简称FFT。还可以在无源结构中使用作为上行复用方法，将发送器把一个信道划分为一组正交、独立的子信道，每一个子信道随时进行信噪比的检测。数据比特流被编码形成一组字符号，每一个字符号都是由其相应的子信道中心频率点的SNR、系统所规定的错误概率及传送比特率的要求来决定的。这组字符号先利用快速傅里立叶变换来实现逆复傅里叶变换，然后输出样点附加上循环前缀以减少符号间干扰，得到的时域样点经过数模变换后，送到传输信道。在接收端先经过数模变换，然后去除前缀，再通过把混有噪声的样点变换成频域信号。输出的信号经过频域均衡以补偿其子信道频率响应的幅度和相位，然后经过解码器得到传送的数据比特流。与系统相比，系统由于各子符号是独立地进行解码，与其他任何符号不相关，所以系统不会发生错误扩散的现象。以此实现多媒体的有效传输。

子信道是接收器通过数据驱动的方法来检测的。在检测到各子信道的信号后，接收机计算出各子信道最优比特分配方案。对于衰减信道，根据测出的信号值来决定是否把部分或全部的比特位转移到其他能够支持增加比特位传输的子信道，所需要的比特分配的变化则报告给发送器，由发送器来具体完成。

Claims (5)

1.一种VDSL2接入设备及其装置，其特征在于：是一种新型数字宽带接入设备，其目的在于为用户提供有效的宽带服务。

2.根据权利要求1所述的VDSL2接入设备及其装置，其特征在于：是在ADSL基础上实现的，特点是传输速率快，有效距离短，其开销和功耗都比ADSL小。

3.根据权利要求1所述的VDSL2接入设备及其装置，其特征在于：采用非对称性传输及对称性传输，等对称性传输可用于电视会议、远端LAN接入、高速Ethernet接入、现有的对称性校园网等，VDSL2可以把下行速率扩大到52Mbps。

4.根据权利要求1所述的VDSL2接入设备及其装置，其特征在于：使用回波抵消技术来满足对称速率的传输要求，其前向纠错编码FEC中采用了交织技术，以纠正由脉冲噪声引起的突发错误。

5.根据权利要求1所述的VDSL2接入设备及其装置，其特征在于：在用户接入层的组网形式：在有源网络终端结构中将多个用户设备的上行数据单元或数据信道复用成一个单一的上行流，VDSL2单元简单的在两个方向送出原始数据流。

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