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标  题: 高比特率数字用户线的应用及发展         jcy 
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年06月15日22:25:16 星期五), 站内信件

发信人: jcy (俏皮小花仙), 信区: CRC
标  题: 高比特率数字用户线的应用及发展
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年11月04日12:54:34 星期六), 站内信件

摘要：
　　本文介绍了ＨＤＳＬ的基本原理和特性，概述了目前国际上ＨＤＳＬ的发展状

况以及广阔的应用前景。最后对ＨＤＳＬ在中国的应用提出几点看法。
　　主题词：高比特率数字用户线 用户通信网 ２Ｂ１Ｑ码 不对称数字用户线
　　
　　高比特率数字用户线（ＨＤＳＬ）是８０年代末９０年代初诞生的铜缆用户线

上的一项重要技术，可在现有用户电缆上开放Ｅ１／Ｔ１数字业务，提供性能接近

于光纤传输而成本比新建光纤低得多的服务。
　　ＨＤＳＬ以其卓越的性能，正越来越多地应用于数字数据网（ＤＤＮ）、综合

业务数字网（ＩＳＤＮ、ＡＴＭ）、会议电视、可视图文、移动通信、个人通信、

计算机网以及ＰＡＢＸ中继连接等高速数据业务中，故被电信专家们认为是用户网

通向未来宽带网的一座重要桥梁。
　　
基本原理  　
　　ＨＤＳＬ系统由局端机（ＣＯＴ）、远端机（ＲＴ）和再生中继器组成，其中

再生中继器是可选部分，根据用户传输距离的要求可以选用或不用。这里说的ＨＤ

ＳＬ系统是指Ｅ１（或Ｔ１）数字口到数字口的透明传输系统，有标准建议的ＨＤ

ＳＬ传输系统包括２线对（２Ｅ１）和３线对（３Ｅ１）系统。ＥＴＳＩ建议的２

Ｅ１ ＨＤＳＬ系统由２线对组成， 每线对上２Ｂ１Ｑ信号的传输速率是１１６８

ｋｂｉｔ／ｓ，由净负荷数据流、ＨＤＳＬ帧开销、维护及操作通道组成；３Ｅ１

ＨＤＳＬ系统由３线对组成，传输速率是７８４ｋｂｉｔ／ｓ， ２Ｂ１Ｑ信号的

构成与２Ｅ１系统相同；ＡＮＳＩ和Ｂｅｌｌｃｏｒｅ建议的２Ｔ１系统的传输速

率也是７８４ｋｂｉｔ／ｓ．目前这３种ＨＤＳＬ系统有相当广泛的应用，但也有
一些非标准速率的ＨＤＳＬ产品，包括４线对或更多线对。４线对系统的传输速率

取决于生产厂家的设计。一般而言，为保证ＨＤＳＬ系统工作的可靠性和可维护性
，
需在净负荷之外加上帧开销和嵌入操作通道。考虑到４线对系统的净负荷速率为５

１２ｋｂｉｔ／ｓ，２Ｂ１Ｑ码的传输速率应大于５１２ｋｂｉｔ／ｓ。
　　ＨＤＳＬ技术延长基群信号传输距离的关键是采用了回波抵消和自适应均衡技

术。回波抵消可消除线路中阻抗不匹配引起的回声，使ＨＤＳＬ系统适用于多线径

混连或有桥接的双绞线；自适应均衡利用高速ＤＳＰ从强噪声中恢复和提取信号，

可以消除近端串音、脉冲噪声和电源噪声对信号的干扰。因此，ＨＤＳＬ技术比同

样采用２Ｂ１Ｑ线路码的ＩＳＤＮ Ｕ接口技术具有更高的传输速率。
而且由于系统具有较强的抗干扰能力，对用户线路的质量差异有较强的适应性，因

而不仅可在用户电缆上使用，还可应用于广大农村地区的明线传输。
　　１．发送过程（Ｅ１→２Ｂ１Ｑ）
　　Ｅ１（２．０４８Ｍｂｉｔ／ｓ）基群信号通过线路接口后进入Ｅ１控制器进

行ＨＤＢ ３码解码和帧调节，再进入ＨＤＳＬ通道控制器分流成２路（或３路）
，
每路码速１１６８ｋｂｉｔ／ｓ或７８４ｋｂｉｔ／ ｓ，每路形成一个ＨＤＳＬ

的帧结构。在分流过程中，Ｅ１原有的时隙和帧结构均保存下来，再经过加扰处理

和２Ｂ１Ｑ编码，转换成４电平的２Ｂ１Ｑ脉冲码输出到ＨＤＳＬ收发信器，在Ｈ

ＤＳＬ收发信器中进行脉冲整形和Ｄ／Ａ数模转换变成２Ｂ１Ｑ模拟信号后，经过

模拟混合电路送入用户双绞线传到对端。
　　２．接收过程（２Ｂ１Ｑ→Ｅ１）
　　２Ｂ１Ｑ模拟信号经过混合接口电路后，经Ａ／Ｄ模数转换变成２Ｂ１Ｑ脉冲

码，再由ＨＤＳＬ收发信器对之进行回波抵消和数字滤波与均衡处理，处理后的２

Ｂ１Ｑ脉冲码经过ＨＤＳＬ通道控制器进行解码和去扰处理，将２路（或３路）码
Ｂ１Ｑ脉冲码经过ＨＤＳＬ通道控制器进行解码和去扰处理，将２路（或３路）码

流合为１路信号，再经Ｅ１控制器进行帧调节和ＨＤ８３码编码后，由线路接口送

出Ｅ１基群信号。
　　ＨＤＳＬ ＣＯＴ局端一般采用本地局供电，ＲＴ远端则可由远端局自行供电
，
也可由局端沿用户线进行远供馈电。目前，不少厂家的ＨＤＳＬ都已引入电源远供

功能，方便了用户使用。
　　
特性和效益  　
　　
　　１．经济适用
适用于所有非加感环路。为节省环路线对数目，可采用２线对系统， 如需达到
更远距离，则可采用３线对，甚至４线对系统。
　　２．无需再生中继器
　　中继器的安装、维护及管理费用均很高，ＨＤＳＬ在无中继器情况下可延伸Ｅ

１／Ｔ１的传输距离，过去根据Ｂｅｌｌｃｏｒｅ的ＴＡ－ＮＷＴ文件，对于２４

ＡＷＧ用户线ＨＤＳＬ系统最长距离为１２０００英尺。随着技术的不断完善，近

端串音得到了更好的控制，传输距离亦有所延伸。不同线规和系统下的传输距离。

根据一些公司ＨＤＳＬ系统的传输数据所得。由于各公司ＨＤＳＬ的设计电路不同
，
其传输距离在此基础上有所加减；传输距离还与用户线特性指标有一定关系。
　　此外，由于４线对系统没有标准的单线对传输速率，５１２ｋｂｉｔ／ｓ速率

可能有出入。
　　３．适应性强
　　ＨＤＳＬ系统采用高速自适应数字滤波与均衡、回波抵消等先进技术，配合高
性能数字信号处理器，可均衡各种频率的线路损耗、降低噪音、减少串扰，适应多

种电缆条件，包括不同线径的电缆互连，无需拆除桥接抽头。
　　４．性能高
　　ＨＤＳＬ可提供接近于光纤用户线的性能。采用２Ｂ１Ｑ编码，可保证误码率

低于１０-7，加入特殊外围电路，其误码率可达１０-9。
　　５．应用灵活广泛
　　ＨＤＳＬ技术的应用包括：
　　（１）传输ＩＳＤＮ ３０Ｂ＋Ｄ、带Ｇ．７０４帧结构的基群速率、 不带帧

结构的２Ｍｂｉｔ／ｓ速率和租用线业务。
　　（２）单线对或２线对传输低速率数据流。
　　（３）单线对传输低于标准接口速率的数据，如利用２Ｅ１中单线对传输低于

１０２４ｋｂｉｔ／ｓ的数据。
　　（４）ＨＤＳＬ技术与ＡＤＰＣＭ混合使用，可以在１对双绞线上传送３０路

话音信号。
　　６．投资少
（１）无需安装再生中继器或相关设备。
（２）省去再生中继器相关的建设费（如人孔、支架、电杆等）。
（３）无需另配性能监视系统。
　　 ７．安装维护费用低
　　（１）无需工程设计和电缆改造。
　　（２）无需安装中继器的劳务费以及人工故障查寻及更新故障线路中继器的维

护。
　　（３）内置ＨＤＳＬ故障性能监控和诊断能力，可以进行远端测试和故障隔离
提高了网络维护能力。
　　
国际发展状况  　
　　
　　自１９８８年底美国Ｂｅｌｌｃｏｒｅ研究室提出ＨＤＳＬ初步构想，到１９

９１年初，ＰａｉｒＧａｉｎ公司研制出第一代ＨＤＳＬ样机，短短几年时间，国

际上从电信生产厂家到广大电信运营者都已充分认识到ＨＤＳＬ的广阔应用前景。

因此，虽然ＨＤＳＬ技术的国际标准还未正式公布，在一些地区性标准（如美国Ｂ

ｅｌｌｃｏｒｅ的ＴＡ－ＮＷＴ－１２１０、ＴＡ－ＮＷＴ－１２１１、ＥＴＳＩ

的ＤＴＲ／ＴＭ－３０１７、ＤＴＲ ／ＴＭ ３０３６等）指导下， 一批ＨＤＳ

Ｌ产品陆续问世，并已不断在电信网中投入使用。国际上生产ＨＤＳＬ系统的主要

厂家和产品情况（截至１９９５年８月的不完全统计）。
　　在目前各类ＨＤＳＬ系统中，其主要的核心芯片有两种：一是美国Ｂｒｏｏｋ

ｔｒｅｅ公司的ＢＴ系列ＶＬＳＩ芯片，目前大量用于许多国家的ＨＤＳＬ产品中
，
其速率为１１６８ｋｂｉｔ／ｓ（３线对时）。另一种是ＰａｉｒＧａｉｎ Ｔｅ

ｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ公司的ＶＬＳＩ芯片，它主要用于自己公司生产的ＨｉＧａ

ｉｎ，Ｃａｍｐｕｓ以及所转让的Ａｌｃａｔｅｌ ＨＤＳＬ系统中， 其速率为１

０４０ｋｂｉｔ／ｓ（３线对时）。但由于ＰａｉｒＧａｉｎ以出售ＨＤＳＬ系统

为主，根据其线路码形和系统配置来看，其芯片技术应与Ｂｒｏｏｋｔｒｅｅ基本

相同，在通道控制器的设计上可能有所不同，引起不同的单线对传输速率。
　　ＨＤＳＬ的商用产品早在１９９２年底已投入市场，但当时价格较为昂贵；Ｂ

ｒｏｏｋｔｒｅｅ公司的ＨＤＳＬ核心芯片系列问世以后，ＨＤＳＬ成本大为下降
，
目前的价格已能够为国际市场包括中国市场所逐步接受。随着芯片的大规模生产和
世界电信技术的不断发展，估计到１９９７年ＨＤＳＬ成本会降至每套１０００美

元以下，届时ＨＤＳＬ系统将会得到更加广泛的应用。
　　ＨＤＳＬ系统在编码方式上也有两种：主流采用２Ｂ１Ｑ编码，它是ＣＣＩＴ

Ｔ、ＥＴＳＩ、ＡＮＳＩ及Ｂｅｌｌｃｏｒｅ推荐使用的２Ｂ＋Ｄ全双工线路码，

对金属线对有较好的适应性；另一种采用ＡＴ＆Ｔ最近开发的无载波幅相调制码技

术（ＣＡＰ）用单工方式进行传输，ＣＡＰ是无载波的正交幅度调制（ＱＡＭ））
，
它在接收端采用先进的无载波最大似然序列估计技术（ＣＭＬＳＥ），因而最易获

得较好均衡特性。ＣＡＰ实现过程简单，技术成熟，可满足近期宽带业务（如ＡＤ

ＳＬ）的需求。目前利用ＣＡＰ设计的ＨＤＳＬ有Ｗｅｓｔｅｌｌ的ＦｌｅｘＣＡ

Ｐ，Ａｒｅａ Ｎｅｘ的Ｃａｐｓｐａｎ，ＥＣＩ公司则两种调制方式兼收并蓄。

　　
应 用  　
　　
　　目前ＨＤＳＬ系统有多种应用接口，一般有Ｇ．７０３、Ｇ．７０４平衡／不

平衡接口，此外还有Ｖ．３５、Ｘ．２１、Ｅ１Ａ５０３等接口和电视会议视频接

口；同时在监控测试方面有与计算机相连的ＲＳ２３２、ＲＳ４４９串行口，便于

用计算机进行集中监控。另外，还有测试Ｅ１／Ｔ１信号的基群监测口，在ＣＯＴ

和ＲＴ端可以进行多级环测和状态显示。这些显示有直接用ＬＥＤ完成的，也有用

液晶显示屏（ＬＣＤ）完成的，为维护工作带来很大方便。
随着ＨＤＳＬ技术及芯片技术的发展与成熟，一些公司已延伸出不少新型应用产品
，
如ＥＣＩ公司将ＨＤＳＬ与用户环路系统相结合，推出能开通１５部电话的ＨＤＳ

Ｌ ＡＳＬＭＸ系统；ＯＲＣＫＩＴ公司也推出类似的设备
——ＯＲ５９０ ＨＤＳＬ ｐａｉｒＧａｉｎ ｓｙｓｔｅｍ，可开通１６部电话;
ＯＲＣＫＩＴ和
Ｎｏｋｉａ公司还采用ＨＤＳＬ技术形成多级速率可调的高速ＭＯＤＥＭ，最高速

率达１０２４ｋｂｉｔ／ｓ；ＰａｉｒＧａｉｎ公司另推出一种３８４ｋｂｉｔ／

ｓ的ＨＤＳＬ，可以进行会议电视信号的传输，并能完成ＬＡＮ之间和ＬＡＮ与Ｗ

ＡＮ之间的传输。最近，ＯＲＣＫＩＴ公司已开始试制单线对的ＨＤＳＬ系统样
机，可进一步节省用户线资源。这些发展无疑为ＨＤＳＬ技术提供了更为广阔的应

用领域。ＨＤＳＬ的另一发展是延长其传输距离，如ＰａｉｒＧａｉｎ、ＯＲＣＫ

ＩＴ公司的一种方式是增配ＨＤＳＬ再生中继器，配加中继器后，可将ＨＤＳＬ的

传输距离增加２～３倍，这无疑给使用半径较大的场合带来了便利。
　　根据应用需要，一些ＨＤＳＬ系统可进行点对多点的星型连接，完成高速数据

业务的分配使用，其每一方向以单线对传输的速率最大可达７８４ｋｂｉｔ／ｓ。

　　在短距离内（百米数量级），利用ＨＤＳＬ技术还可以提高运载的比特率，已

提出的甚高速数字用户线（ＶＨＤＳＬ）除了远端到局端提供２Ｍｂｉｔ／ｓ数字

通道外，其局端到远端的数字通道可在０．５ｍｍ线径上将１３、２６、５２Ｍｂ

ｉｔ／ｓ信号甚至到１５５Ｍｂｉｔ／ｓ的ＳＤＨ信号或者１２５Ｍｂｉｔ／ｓ的

ＦＤＤＩ信号传送几百米远，可开通图像、高速数据业务，作为宽带ＡＴＭ的传输

媒介。
　　早在ＨＤＳＬ产品推出之初，由于ＨＤＳＬ存在如通信距离有限，传输信号局

限在２Ｍｂｉｔ／ｓ以内、无法与用户直接相连等问题，而中继网宽带业务发展迅

速，促使电信科学家一直去寻找其它方法。因而几乎在ＨＤＳＬ走向成熟的同时，

又诞生了另一项用户线新技术
——不对称数字用户线（ＡＤＳＬ）技术，ＡＤＳＬ只需使用一对线即可在直接向

用户传送电话业务的同时，向用户提供１．５～９Ｍｂｉｔ／ｓ速率的单向高速业
务，并提供反向低速数字控制信道。这项技术的出现，使用户网真正走向宽带视频

传输的范畴。ＡＤＳＬ的不对称结构同时也有效地避免了ＨＤＳＬ方式的近端串扰

问题，从而延长了用户线的通信距离。目前可用于ＡＤＳＬ的调制技术有三种：Ｑ

ＡＭ、ＣＡＰ和离散多频（ＤＭＴ），其中ＤＭＴ的ＡＤＳＬ由于其速率可高达９

Ｍｂｉｔ／ｓ，比ＱＡＭ ＣＡＰ的ＡＤＳＬ有明显优势， 因此在国际上一般认为

ＤＭＴ可作为ＡＤＳＬ的优选调制技术。可以预计，今后ＨＤＳＬ、ＡＤＳＬ等一

批有生命力和持续性的技术将在用户网中长期存在。
　　目前世界各地特别是欧洲和北美的国家，已有相当数量的ＨＤＳＬ产品投入各

种实际应用之中。包括标准Ｅ１／Ｔ１传输、基群速率的ＩＳＤＮ、ＤＤＮ的节点

下线、卫星地球站、无线寻呼和移动电话基台站之间的上下中继线。除此以外，Ｈ

ＤＳＬ还可用于个人通信系统中无线收发信机与主交换机的连接，ＬＡＮ的连接以

及会议电视、图像业务（特别是ＶＯＤ图像）以及Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网的传输。在

光纤到路边（ＦＴＴＣ）应用中，ＨＤＳＬ可提供到用户的最后接入。ＨＤＳＬ系

统不仅提供高度灵活的数字业务，还使系统的连接更加安全、可靠，即使一对或两

对线路中断，另一对或第３对线仍可继续工作，它比采用中继设备的线路质量提高

一个数量级。可以说，ＨＤＳＬ是铜线用户接入业务（包括话音、数据、图像）的

一个通用平台*
　　
几点看法  　
　　
　　目前，我国正处在电信大发展时期，采用先进技术和具有较强适应能力的ＨＤ

ＳＬ正是一种迅速响应用户需求、解决用户线紧张并降低开通高速业务成本的好方

法。目前国内已有云南科优达通信系统公司等几家企业研究开发出ＨＤＳＬ系统。
对ＨＤＳＬ在中国的应用我们有几点看法：
　　（１）鉴于ＨＤＳＬ在国际上的迅速普及，我国应加强这方面的宣传，尽快Ｈ

ＤＳＬ的有关国家制订规范。
　　（２）ＨＤＳＬ的传输距离与用户线特性有一定的关系，建议对国内现有用户

线高频特性和串扰噪音等指标进行抽样测试，得出代表性的结果，以利于用户选用

最佳的ＨＤＳＬ系列产品，同时对用户电缆的生产厂家提出一些指标参考规范。
　　（３）针对我国用户线特性及主要地区用户使用半径情况，可探讨和研究适合

国情的ＨＤＳＬ开发设计方案。
　　（４）根据目前ＨＤＳＬ系统的现状，我们认为在中国使用的ＨＤＳＬ系统应

考虑以下几个方面：
　　·根据实际情况灵活采用本地供电或远供馈电，具有较好的电源自我保护能力
；
　　·应有多种线对系统，满足不同用户需要；
　　·远端（ＲＴ）ＨＤＳＬ应有较好的防雷措施；
　　·普通台式、架式的ＨＤＳＬ系统和能直接放号的ＨＤＳＬ系统，视频通信Ｈ

ＤＳＬ，甚至多速率调整ＭＯＤＥＭ均有很大市场，关键在于在保证产品质量和性

能的前提下，降低产品价格。
　　·具有完善的维护和测试功能。

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有朝一日寒霜降  只见青松不见花

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