Communication 版 (精华区)

发信人: freshwind (浮云流水|生命何物), 信区: Communication
标  题: xDSL技术在接入网中的应用  
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年06月24日22:00:06 星期天), 站内信件

现代电信科技 谭海霞 王 涛 冯重熙

接入网由业务节点接口（SNI）和相关用户网络接口（UNI）之间的一系列传送实体
（例如线路设施和传输设施）组成，是电信网的重要组成部分，也是信息高速公路
的“最后一英里”（the last mile）。接入网按照技术类型可以分为有线接入网
、无线接入网和有线无线综合接入网。其中有线接入网技术包括铜线传输、光纤传
输及光纤铜线混合传输。 

数字用户线路（xDSL）属于铜线传输技术，它是美国贝尔通信研究所于1989年为推
动视频点播（VOD）业务而开发出的以铜质电话线为传输介质的高速传输技术，后
因VOD业务受挫而被搁置了很长一段时间。近年来随着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，使得xDSL技术在
宽带Internet接入领域获得了新的应用。xDSL技术为用户提供数兆比特每秒的数据
传输速率，是现有话带Modem数据传输速率的几十倍，较好地满足了用户的需求。


用户接入网宽带化的最终目标是用光纤取代所有的铜双绞线，实现光纤到家（
FTTH），但这需要巨额投资和较长的建设周期，而xDSL技术能利用现有用户接入网
的铜双绞线，保护了电信部门现有的投资，是一种很好的过渡措施。

一、xDSL技术的分类及特点

xDSL技术包括高数据速率DSL（HDSL）、单线路DSL（SDSL）、甚高数据速率DSL（
VDSL）、不对称DSL（ADSL）和速率自适应DSL（RADSL）等，它们主要的区别体现
在信号传输速度和距离的不同以及上行（用户到交换局）和下行（交换局到用户）
速率对称性的不同。

1.速率对称型的xDSL

比较而言，对称DSL更适用于企业点对点连接应用，如文件传输、视频会议等收发
数据量大致相同的工作。

HDSL产生于80年代中期，在1～2对铜双绞线上支持对称的T1／E1（1.544,2.
048Mbit／s）传输，有效传输距离为3～4km。它的安装、维护简单，费用比T1／
E1低。最近的发展是在HDSL内开通多路压缩后的话音，支持普通电话业务。

HDSL2是最新发展起来的利用一对双绞线来提供T1／E1速率的DSL技术，采用的调制
方式和信号处理技术与HDSL基本相同。

SDSL支持对称的T1／E1传输，最大有效传输距离为3km。

2.速率非对称型的xDSL

ADSL是一种非对称数字信号传送技术，它能够在现有的铜双绞线，即普通电话线上
提供1～8Mbit／s下行速率，远高于ISDN速率，而上行速率为640 kbit／s～1.5 
Mbit／s，传输距离达3～5km。ADSL技术的主要特点是可以充分利用现有的铜缆网
络（电话线网络），在线路两端加装ADSL设备即可为用户提供宽带服务。ADSL的另
外一个优点在于它可以与普通电话共存于一条电话线上，由于ADSL使用话音频带以
上的频谱，它能在铜线上同时支持话音和数据业务。

RADSL能提供的速度范围与ADSL基本相同，但它可根据铜双绞线质量的优劣和传输
距离的远近动态地调整用户的访问速度，目前几乎所有的ADSL设备的速率都是自适
应的。

ADSL Lite（或G.Lite）是ADSL的一种简化版本，在1999年己被ITU-T标准化，它的
最高下行速率为1.536 Mbit／s，最高上行速率为512 kbit／s。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，而且它取消了用户端设备中的普
通电话业务分离器（splitter），用户可以自己安装ADSL设备，从而降低了成本。


VDSL是xDSL技术中发展最快的一种，是一种更高速率的DSL技术，在一对铜质双绞
电话线上下行数据的速率为12.96 Mbit／s（1500 m）到51.84Mbit／s（距离小于
300 m），上行为1.5～2.3 Mbit／s。由于VDSL的传输距离只在几百米以内，线路
环境优于ADSL，技术难度较低，可以成为光纤到家的具有最高性价比的替代方案。
VDSL目前主要为数字电视、高清晰度电视及调频广播传送服务。目前深圳的视频点
播（VOD）就是采用这种接入技术实现的。

各种DSL技术的特性比较如表1所示。

表1 各种DSL技术的特性比较

名称 速率(Mbit／s) 模式 调制方式 双绞线数目 
DSL 0.16 双向 　 1 
HDSL 1.544
2.048 双向
双向 2B1Q 1
2 
SDSL 1.544
2.048 双向
双向 2B1Q 1
1 
ADSL 1～8
0.640～1.5 下行
上行 CAP/DMT 1 
RADSL 自适应 上行和下行 CAP/DMT 1 
VDSL 13～52
1.5～2.3 下行
上行 CAP/DMT 1 
ADSL Lite(或UADSL) 1.536
0.512 下行
上行 CAP/DMT 1 

二、xDSL技术在接入网应用中的协议结构

1.用作专线网的接入线

专线提供上下行速率对称的通信业务，因此可采用SDSL，HDSL型Modem，终端通过
V.35或X.21等串口与其相连，其双向传输速率为128 kbit／s～2 Mbit／s。

2.IP方式

在Internet中，浏览Web等客户／服务器业务的下行数据量要大得多，因此可采用
下行高速化的ADSL Modem。目前有许多中间协议支持IP在ADSL上传输，如FR和ATM
。另外根据ATM论坛的规定，IP包可以直接在ADSL上进行传输。图1是利用ADSL提供
高速Internet访问服务的网络结构模型，其中ATU-C是指局端的ADSL Modem，
ATU-R是指用户端的ADSL Modem。ATU-R可以直接与PC的总线相连，也可以通过以太
网和PC相连。



3.ATM方式

（1）端到端基于ADSL的宽带网络结构

从本质上讲，ADSL技术属于物理层技术，它仅为宽带业务的实现提供了一个可能的
物理平台，在该技术基础之上如何构建端到端的宽带网络和业务结构是另一个重要
问题。根据新的ADSL标准（ITU-T G992.2和ANSI T1.413 Issue2）和ADSL论坛的规
定，ATM信无可直接在ADSL信道上进行传输。

下面讨论一种在ADSL之上的端到端宽带业务结构：PPP over ATM over ADSL。该结
构已被IETF和ADSL论坛选为基于ATM的ADSL系统在提供Internet接入等业务时的标
准结构。

如图2所示，端到端基于ADSL的宽带网络结构包括四个子网：用户住宅网、接入网
、地区宽带网和业务服务商网络。下面逐一进行介绍。




①用户住宅网

用户住宅网包括用户、家庭办公室以及小型企业办公室。用户端的ATU-R用来终接
物理层信号，也可以提供一些高层功能，如完成从ADSL到用户前端（LAN接口或PC
网络接口卡）数据接口的适应。如果多台PC构成LAN的话，LAN可以通过专用硬件（
如外置DSL Modem或路由器）或作为代理服务器的PC与外部网络相连。路由器或PC
需要两块网络口卡，一块连接到ADSL Modem（如果有内置ADSL Modem的话，这块网
络接口卡本身亦可充当ADSL Modem的功能），另一块用于连接本地局域网。

②接入网

接入网包括ATU-R，ATU-C和接入复用器。接入复用器和ATU-C通常集成在一起，称
为DSLAM或接入节点。由于WAN接口（如OC-3c）成本很高，因此需要在一个网络接
口上集中尽可能多的用户线路。对于网络运营者来说，理想的复用方式应该能在保
证独立的QoS情况下提供高集成度，因为他们要在合理的成本下提供有区别的服务
。对于ATM over DSL来说，DSLAM就是一个ATM复用器。为了给ADSL用户提供标准的
交换虚拟电路（SVC）业务，DSLAM要终接来自每个ADSL用户的ATM信令协议，并产
生到ATM接入交换机的一个ATM论坛标准的UNI信令接口。

当地区网是ATM时，接入节点连接到ATM接入交换机。ADSL接入节点和ATM接入交换
机可以放在一起，也可以分开。ATM接入交换机的功能是集中和交换来自多个
DSLAM的数据，并送往地区宽带网。

对于G.Lite系统来说，ATU-C也可以和中央局的POTS交换机集成在一起（通过一个
含有内置分离器的集成卡，它支持话音和G.Lite Modem）。在这种情况下不存在独
立的DSLAM，因为它的功能在POTS交换机里完成了。

③地区宽带网

地区宽带网通常建立在SONET结构上，负责连接一个区域内的中央局。在SONET结构
上，ATM正逐渐用来在中央局和业务服务商之间提供宽带连接。

④业务服务商网络

业务服务商网络包括Internet服务提供者入网点（POP）、内容服务商网络、企业
网及地区操作中心。其中，Internet服务提供者POP用于连接Internet，提供ISP业
务，如E-mail和Web浏览。内容服务商由发布信息的服务器集群组成，可提供音频
和视频点播等业务。企业网与地区宽带网相连，可允许公司员工从家中或分局进行
远程接入。网络管理员通过地区操作中心来管理整个接入网，并可提供增值业务。


（2）端到端ATM

这里讨论的DSL端到端业务结构是用户住宅和业务服务商网络之间的端到端ATM网络
，ATM终端设备包括位于用户住宅（如PC或外置ATUR）和业务服务商网络（如服务
器或路由器）的所有终接这种端到端ATM网络的设备。ATM over DSL这种结构在
DSL环境中不用改变协议，保留了高带宽的特征和QoS。

利用ATM over DSL，用户和小型企业办公室可以接入到宽带Internet环境，ATM 
over DSL支持从远程用户到ATM网络任意端点（包括其它ATM骨干网、企业
Intranet，Internet）的无缝连接，而且ATM支持到Internet／Intranet服务商的
直接连接，这样就提高了Internet业务的性能、负载分配和冗余度。

利用ADSL传送ATM数据可以支持异步复用的两条数据帧传输通道。其中，快速数据
通道用于提供较低的数据传输时延，最多不超过2ms，适合于实时交互式应用。交
织通道用于提供较低的误码率，但时延较高（几十毫秒）。

ATM终端必须支持UNI 3.1信令，对UNI 4.0信令的支持近期不作要求。所有的ATM终
端都必须支持业务整形，包括未指定比特率（UBR）业务，并确保在建立连接时协
商的峰值信元速率，以避免ADSL链路过载。

在ADSL接入网络上采用ATM作为第二层协议还有以下优点：

①协议的透明性

该网络独立于第三层采用的协议（如P，IPX等）之外。

②支持多个QoS等级

ATM传输可以使网络管理员根据用户的不同QoS等级和不同应用来分配网络服务的资
源。

③ATM的带宽可扩展性好

ATM的带宽可扩展性正好与ADSL的速率自适应相匹配，这样可以做到最优地利用每
条线路。

④向其它XDSL技术的演进ATM和ADSL的联合使用为向其它接入技术（如VDSL）的演
化铺平了道路，因为ATM是独立于物理层的。

（3）PPP over ATM

在用户住宅和业务服务商网络之间一旦建立起ATM层的连接，网络层会话的建立和
释放可以使用点对点协议（PPP），这一点与目前ISP用于Internet接入的模拟拔号
方案相似。同时，PPP适配到ATM上不需要做大多改动，加速了这种业务的推广。

PPP提供以下功能：认证；自动分配第三层网络地址，例如自动配置域名，由目的
网络分配IP地址；传输不同的第三层协议（即第三层透明性，PPP目前同时支持IP
和IPX）；加密；压缩；计费功能。因此，通过PPP over ATM，利用PPP已经提供的
功能就可以在ATM上实现一些基本的操作。

对于内容服务商的连接来说，这种结构也允许只使用ATM层的连接，PPP部分并非必
需的，这只不过是另一种ATM虚连接（VC）。

更具体他说，这种业务结构指定使用基于虚连接复用的ATM适配层5（AAL5）在ATM
上传送PPP，这意味着每个承载PPP会话的虚连接只承载一个PPP会话。由于PPP本身
支持协议复用，IP和其它协议可以在PPP层之上工作。这还意味着在AAL5上PPP的映
射使用零封装，即在AAL5之上不需要HDLC帧中通常与PPP相随的标识和校验，因为
AAL5已经解决了这些问题。

对于永久虚通道（PVC），在ATM上传送PPP必须使用零封装；对于交换虚通道（
SVC），在ATM呼叫建立期间，通过定义消息中的信息单元，指定ATM上的PPP使用零
封装。

（4）PPP over ATM over DSL业务结构特点

PPP over ATM over DSL业务结构具有以下特点：

①在现有ISP接入结构的基础上实现简单升级

ISP已经有了基于PPP的拨号网络体系，任何新的宽带Internet接入方案都必须考虑
这种结构。PPP over ATM只改变了运载PPP会话的下面一层，ISP结构的主要部分仍
然保留，包括IP和域名的自动配置，所需的主要改动是用ATM结构代替拨号Modem组
，这样减少了支持拨号Modem组的需要和相应的阻塞问题，降低了成本。

②同时连接Internet和企业网

一个远程工作者可能在访问企业内部网络的同时也要访问Internet，有两种方法可
以实现这种同时的连接：其一是经过自己企业网的Internet网关访问Internet，另
一种方法是在与企业网相连的同时再建立一个分开的Internet连接。许多情况下，
第二种情况更加合适，因为它允许工作者直接访问Internet，从事一些与工作元关
的事情，而不会占用企业的网络资源。PPP over ATM模型支持多个ATM虚连接分别
传送到ISP和企业网的不同PPP会话。

③支持多协议

并非所有的企业网都运行IP协议，提供连接企业网的业务就需要在ADSL接入网上提
供非IP的业务连接，PPP可支持多种第三层协议。

④安全性

远程工作者的分支办公室在与总部通信时必须有认证。授权措施。安全性对于访问
Interue提十分重要的。ISP必须确认一个用户并提供相应的服务等级。ATM面向连
接的特性、PPP的加密和认证可以为业务提供安全保证。此外，由于每个ATM虚连接
只运载一个PPP会话，由PPP提供的安全保障应用于整个ATM连接。

⑤多点传输

IP的多点传播正在受到关注。例如，现在一些实时性Internet信息站点由于大量用
户试图登录而变得拥挤不堪，如果能够利用多点传送技术将信息推出去，这些站点
便可不再拥挤。对于ADSL接入网来讲第一级的要求就是支持IP多点传输到家庭和小
型企业。在终结ATM连接和PPP会话的业务服务商网络中，路由器／服务器可以支持
IP多点传播。

⑤多种业务等级

许多网络服务，包括Interner访问，不可能做到“一步到位”。不同的服务等级要
求适用于不同的用户需求。服务类型的区别可以由一系列特性加以定义，例如最大
带宽、均值带宽和最小带宽等。ATM支持不同业务等级的能力可以确保多种业务等
级的实现。

①支持QoS

实时的视频、音频流应用越来越广泛，特别是在Internet上。这些应用程序和其它
的实时应用都需要QoS来保证性能。QoS的使用也使得网络可以防止更多的用户登录
占用的资源而降低原有用户的性能。由于ATM支持QoS，因此这种结构可以为每个
PPP会话提供QoS。

三、xDSL技术的展望

1.xDSL面临的技术挑战

xDSL的性能受用户环路中复杂的线路状况的制约，包括线路长度、线径的粗细与变
化、桥接抽头、加感线圈、串扰、窄带无线电干扰及脉冲噪音等。xDSL不允许线路
中存在加感线圈。另外，早期的T1／E1等数字设备产生的串扰对xDSL设备的影响是
致命的。

2.xDSL面临的商业挑战

CATV网业务经营者预测，电信公司的xDSL业务不可能比ISDN业务发展得更好。
xDSL与HFC相比的主要缺点是缺少带宽。DSL上的视频主要用于用主要由数据业务承
担，但xDSL的最大特点是介质独立、通信安全、QoS保证较好。而HFC是公共通道，
对每一用户带宽的分配受到限制，其最大问题是公共介质所引发的安全性问题。

3.xDSL设备的经济性问题

目前，xDSL设备的费用比较昂贵，难为普通用户所接受。

综上所述，虽然xDSL在技术上和商业上存在着这样那样的问题，但其优势是有目共
睹的。其成本估计在近1～2年会大大下降。加上ADSL接入网投资小、易实现，届时
ADSL必将成为主要的宽带接入网技术。

微软、英特尔、康柏等著名的计算机公司已经预见到xDSL大发展的时期即将到来，
xDSL将成为PC的基本配置，估计微软以后的Windows操作系统将支持xDSL的自动安
装。就连当前正在全面推行FTTH的日本，也正在考虑推广xDSL的可行性。

业界许多专家都坚信，以ADSL为主的xDSL技术终将成为铜双绞线上的赢家。目前采
用普通拨号Modem及N-ISDN技术接入的用户将逐步过渡到ADSL等宽带接入方式，并
最终实现光纤接入。

2001年05月22日   


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  十年磨一剑
  努力为报国

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