——ADSL2与ADSL+技术特点及应用前景
中国电信集团公司总工程师办公室 王波
DSL技术和业务是宽带网络发展最快的领域之一。至2002年9月底，全球DSL用户(包括ADSL、HDSL/SHDSL、VDSL等主要是ADSL)已超过3000万，在亚洲、欧洲、北美等地应用最为广泛。其中，韩国的DSL用户数超过600万，排名世界第一；美国紧随其后，用户数达到580万；日本、德国的DSL用户数分别为420万和280万，列第三、四位；我国的DSL用户数也增长很快，超过220万，居世界第五位。
ADSL不但在应用上不断推广，在标准上也发展很快。ITU-T G.992.1(G.dmt)、G.992.1(G.lite)是第一代ADSL标准，自1999年6月发布以来，在实际应用过程中对其传输性能、抗线路损伤和射频干扰能力、线路诊断、运行维护等许多方面提出了改进的要求。2002年5月进行的ITU-T会议中通过了新一代ADSL标准，包括G.992.3(ADSL2)和G.992.4(无分离器ADSL2)，在其基础上进一步发展的ADSL+标准预计将于目前(2003年1月)正在举行的ITU会议上通过。
ADSL2技术特点
1.ADSL2的特点和主要改进
与第一代ADSL(G.992.1)相比，第二代ADSL(G.992.3)的突出特点和主要改进有：
(1)传输能力有一定增强
传输能力主要指在一定线路和噪声条件下传输距离与速率的关系。G.992.1标准规定ADSL下行速率至少6Mb/s，上行速率至少640Kb/s；而G.992.3标准对ADSL2的速率要求更为严格，至少应支持下行8Mb/s、上行800Kb/s速率。
通过提高调制效率、减小帧开销、提高编码增益、改进初始化状态机、采用更高级的信号处理算法等措施，ADSL2系统的传输性能，特别是在长距离、有桥接头、受射频干扰(RFI)等情况下的传输性能有了进一步改善。同时，ADSL2增强了在线重配置功能，支持对不同通道的动态速率分配、无缝速率适配；增强了频谱控制功能，支持单载波模板；增强了功率控制功能，局端和远端均支持功率下调；具有可选的短初始化序列，支持快速错误恢复(初始化时间由ADSL要求的10秒降为3秒以内)。
(2)应用范围进一步拓展
ADSL2的传送模式在ADSL标准(G.992.1)规定的ATM(异步传送模式)和STM(同步传送模式)的基础上，增加了PTM(分组传送模式)，从而更好地适应日益增长的以太网业务(Ethernet over ADSL)的传送需求。
ADSL2支持的主要应用环境，在ADSL标准规定的Data+POTS、Data+ISDN的基础上，增加了对Voice over Data(即VoADSL)的定义，实现上既可采用分组话音方式，也可采用信道化方式(即TDM话音通过ADSL透明传送)。
ADSL2增加了全数字模式，即在没有POTS业务时采用话带传送数据，这样可增加上行带宽256kb/s。
ADSL2定义了更灵活的帧结构以支持四种延迟通道、四个承载信道，支持对误码和时延的配置。
(3)线路诊断能力得到提高
ADSL2系统可在初始化过程中及结束后，提供对线路噪声、线路衰减、信噪比等重要参数的测量功能，特别是定义了一种特殊的诊断测试模式，可在线路质量很差而无法激活时进行测量。在业务运行过程中提供对上述重要参数的实时监测能力。ADSL2系统的线路质量评测和故障定位功能有了很大改善，这对提高网络的运行维护水平具有重要意义。
(4)节能特性明显改善
第一代ADSL收发器不论是否有数据传输，功率始终相同。ADSL2引入两个新状态(L2低功耗模式、L3低功耗模式)，使收发器在数据速率低或无数据传送时进入休眠状态，可大大降低功耗，对于局端设备，还可降低散热要求，这样就能很好地适应“永远在线”的使用方式。
另外，ADSL2系统的互通性得到进一步改善。由于G.992.3标准对相关功能规定更详细、明确，特别是改进了初始化状态机，从而增强了不同厂家芯片的互通性，同时减小了互通时传输性能上受到的影响。
2.ADSL2的应用形式
ADSL2利用现有电话铜缆资源，可在开通话音业务(POTS、ISDN)的同时，利用高频段提供宽带数据业务。其中ATU-C、ATU-R分别为局端和用户端的ADSL2收发单元，话音和数据业务通过分离器(Splitter)隔开。
根据提供业务的不同，ADSL2包括以下四种具体应用形式：
(1)Data，即只提供数据业务。
(2)Data+POTS，即同时提供数据和普通电话业务。
(3)Data+ISDN，即同时提供数据和ISDN业务。
(4)Voice over Data，即通过数据通道提供话音业务(VoADSL)。此时需要话音网关功能完成话音到分组数据的转换。
3.ADSL2的协议层次和主要功能
ADSL2收发器的协议模型在物理媒质之上分为三个子层：传送协议相关汇聚子层(TPS-TC)、物理媒质相关汇聚子层(PMS-TC)、物理媒质子层(PMD)。
(1)TPS-TC子层
这一子层提供对上层传送协议的适配功能，包括STM、ATM和PTM(分组传送模式)三种模式，主要功能有速率适配、帧定界、错误监视等。该子层只与上层协议相关而与与物理媒质上的信号特性无关。
(2)PMS-TC子层
这一子层用于加强ADSL数据流在物理媒质上的传送能力，主要包括帧同步、扰码(scamble)、前向纠错(FEC)、交织(interleave)等功能。该子层只与物理媒质相关而与应用(上层协议)无关。
(3)PMD子层
这一子层的规定包括发送信号的电气特性、编码、调制、双工方式等。
在编码方面，包括载波排序、格形编码(trellis code)、星座映射、增益调整等，在调制方面，包括子载波、离散傅立叶反变换、循环前缀、并/串转换等。
对于PMD子层，频带划分、功率谱密度(PSD)是非常重要的内容，是决定ADSL2传送能力的主要因素。ADSL2利用1.1MHz以下频段，下行通带的最大PSD为-36.5dBm/Hz，上行通带的最大PSD为-34.5dBm/Hz。G.992.3标准考虑了ADSL2与POTS、ISDN在同一对铜缆上开通和在相邻线对中共存的情况，针对Data+POTS、Data+ISDN、全数字ADSL2兼容POTS、全数字ADSL2兼容ISDN四种应用方式作了规定。其中，后两种方式为此标准新定义的，是在铜缆上无POTS或ISDN业务时，尽可能扩展ADSL2的使用频带，同时又要减小对同一捆铜缆中其它线对上的POTS/ISDN业务影响(降低相应频率下的PSD)。
无分离器ADSL2技术
无分离器ADSL2(G.992.4)是对Glite(G.992.2)的增强，主要包括两大方面：一是与G.992.3相似的改进，如增加了全数字模式，增加了PTM模式，可支持四种延迟通道、四个承载信道，以及传输能力、线路诊断、在线重配置、功率控制、频谱控制、减小功耗等；二是与无分离器特性相关的改进，如包含快速重训练的更强大的激活过程、自适应长度快速启动等。由于Glite的应用很少，制订G.992.4主要为了标准上的完整性，应用前景有限。
ADSL+技术特点
目前，ITU-T第15研究组会议正在瑞士日内瓦进行，ADSL+标准将在此次会议上讨论通过。此标准在ADSL2(G.992.3)的基础上进一步发展，主要是将频谱范围从1.1MHz扩展至2.2MHz，相应地，最大子载波数目也由256增加至512。
由于ADSL2使用的频段与ADSL相同，因此传输性能的改进主要表现在长距离、抗线路损伤、抗噪声等方面，最大传输速率与相同条件下的ADSL相比并无明显提高。而ADSL+由于将使用的频谱作了扩展，传输性能将有明显提高(下行最大传输速率理论上可接近ADSL的2倍)。
新一代ADSL技术的应用前景
新一代ADSL芯片的研发在标准形成的过程中一直在进行，不同的芯片厂商采用不同的策略。有的厂商分阶段研制ADSL2和ADSL+芯片，其主要考虑是，一方面，ADSL2比ADSL+标准化进程快(至少相差半年)，另一方面，ADSL2的芯片成本在有一定产量的情况下比ADSL增加不多，有望在市场上取得一定优势，此后再根据需求状况决定ADSL+芯片的生产。有的厂商则更注重ADSL+在传输性能上的提高，直接研发ADSL+芯片。目前，ADSL2芯片已有初步的产品，更多的产品将于今年陆续推出。
从应用角度来看，在欧洲、北美等地，由于用户分布一般比较分散，适合采用ADSL技术，对ADSL技术的升级形成ADSL2/ADSL+有较强的需求。一方面，由于新一代ADSL在应用模式上变化不大，而性能和功能上得到了扩展，还可在原有ADSL DSLAM上混插ADSL2/ADSL+的用户板，为用户提供更高水平的服务，同时兼容原有ADSL Modem；另一方面，由于国际范围内通信行业普遍不景气，欧美运营商一般不愿投入更多的资金进行全新技术(如VDSL)的引入和相应的网络建设。而在东亚、东南亚等地，ADSL的应用快速发展的同时，由于用户居住相对密集，适合VDSL中短距离、高速率的特点，特别是在韩国、日本等宽带接入发展较快、市场竞争十分激烈的国家，VDSL已进入商用化进程。
在我国，ADSL的应用近几年来不断推广，特别是2002年，发展势头强劲，用户数进入快速增长时期，已成为运营商业务收入的主要增长点之一。同时，由于VDSL技术，特别是以太网与VDSL结合的EoVDSL方式，与ADSL和以太网接入相比具有一定的潜在优势，也得到了运营商和设备制造商的广泛关注。因此，有必要紧密跟踪新一代ADSL和VDSL技术的进展，在综合考虑性能、成本、技术成熟度、市场需求等因素在基础上制订恰当的发展策略。
摘自《通信产业报》2003.2.19
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