ADSL的新发展——ADSL2与ADSL2+

　　本文先简明介绍了ITU最近通过的关于ADSL的三个新标准：G.992.3、G.992.4与G.992.5，并指出新的ADSL可在现有的网络基础上逐渐换代更新。

　　然后详细介绍了新一代ADSL在速率与达到的性能、诊断、能量增强、速率自适应、耦合以及带宽拆分上新增的一些功能，并简要介绍了新一代的ADSL对第一代ADSL原有功能所做的一些改进。最后指出，新的一代ADSL必将在以后的宽带接入方面发挥更大的作用。

　　关键词 ADSL ADSL2 ADSL2+ITU 新的标准

　　1 ADSL2 和ADSL2+：新的标准

　　2002年7月，ITU公布了ADSL的两个新标准（G.992.3和G.992.4），也就是所谓的ADSL2。2003年3月，在第一代ADSL标准的基础上，ITU制定了G.992.5，也就是ADSL2plus，或叫ADSL2+。

　　新一代的ADSL对于用户来说更友好，对于载体也更适合，同时还拥有许多新的特性与新的功能，可以预计在未来的10年内，ADSL将会更加成功。这些新的特性和功能将进一步提高网络的性能和协同工作能力，添加对新的应用、服务以及特殊用途的支持。其中包括数据率的提高，速率的适应性，诊断等。比如在下行方面，ADSL2+在5000英尺的距离上达到了20 Mbit/s的速率，是原来的两倍。并且ADSL2+和ADSL2也保证了向下兼容。

　　ADSL2+会使服务提供商改进现有的网络以适应更先进的服务，比如任意的视频，对短环路和长环路提供单一的解决方案等。与此同时，载体也将覆盖所有新的、更先进的技术，而不用升级现有的网络设备，这些设备可以逐渐换代更新。

　　2 ADSL2的主要技术参数及与ADSL的比较

　　2.1 速率和达到的性能

　　在存在窄带干扰的情况下，ADSL2可以提高速率，在长距离上达到比ADSL更优的性能。ADSL2下行达到12Mbit/s，上行达到1Mbit/s的速率。为达到这一点，ADSL2采取了更为有效的调制，减少帧的开销，采取更高的编码增益，提高初始化状态机的性能，采取增强性的信号处理算法。结果是ADSL2给所有符合标准的设备提供了更高的性能。

　　ADSL2采用四维、16态的格状编码和1bit的QAM的星座图。这使得在ANR较低的情况下线路也能获取高的速率。并且，基于接收机的音频重排使得接收机可以扩展由于AM射电干扰产生的不确定的噪音而从Viterbi解码器获得更好的增益。

　　ADSL2系统减少帧的开销是通过给帧一个可编程的开销比特数。因此，不像第一代的ADSL标准每32kbit/s的实际载荷的开销是固定的，而在ADSL2中，能够从4kbit/s到32kbit/s编程。

　　在第一代ADSL系统中，长距离上的数据速率是很低的（大概是128kbit/s），一个固定的32kbit/s（总的数据速率的25%），而在ADSL2系统中，开销的数据速率可以减少到4kbit/s，这就使得有效载荷的速率增加了28kbit/s。

　　在长距离线上的速率比较低的时候，ADSL2从RS编码中获得更高的编码增益。这是由于在构成RS码子的时候，ADSL2成帧器提供了更多的可选择性和可编程性。同时，初始化状态机大大地提高了ADSL2系统的数据速率。比如，在线路两端的能量减小，减小了回声和串话。通过接收机对控制音的定位的处理，目的是避免信道由于AM通信造成的窄带干扰和桥接信号产生的信道失效。

　　通过接收机和发射机对确定的关键字的初始状态的控制，目的在于可以优化接收机和发射机信号处理功能的训练。通过接收机对用来初始化信息的载体的确定是为了避免由于AM通信造成的窄带干扰和桥接信号产生的信道失效。在接收机训练时间内信道识别方面的改进等同于在信道发现和发射机训练相位初始化时的频谱修整。

　　在初始化中的音频抑制取消了RFI。

　　和第一代ADSL相比，ADSL2所达到的速率，在较长距离的电话线上，ADSL2将在上行和下行线路上提供50kbit/s的速率增量。这使得增加了传输的距离600英尺，也就是增加了覆盖面积的6%，大约2.5平方公里。

　　2.2 诊断

　　在ADSL应用中，如何实时地确定问题的所在是一个巨大的挑战。为解决这个问题，ADSL2+传送器增强了诊断工具。这些工具提供了在安装时解决问题的方案，以及在服务阶段的监听手段，并且这些工具的版本可以更新升级。

　　为了诊断和确定错误，ADSL2传送器在线路的两端提供了测量线路噪声、环路衰减和SNR的方法。这些测量方法可以在线路质量很差的情况下通过一种特殊的诊断测试模块来完成ADSL的连接。并且，ADSL2包含了实时的性能监测，这提供了线路两端质量和噪声状况的信息。这些信息由软件处理，服务提供商可以利用这些来诊断ADSL连接的质量，预防进一步服务的失败，这也可以用来确定是否可以给一个用户提供更高的速率的服务。

　　第一代ADSL传送器即使在没有被使用的时候也一直工作于全能量模式。如果ADSL Modem能工作于待机/睡眠状态，就跟计算机一样，那么对于数百万台的Modem而言，就能节省很可观的电量。

　　同时还可以为工作于远端的ADSL收发器节省能量，也可以为对工作环境的温度要求严格的DLC盒节省能量。

　　为了达到这些目的，ADSL2提出了两种能量管理模式，这是为用户保持ADSL“一直在线”的功能，同时，减少总的能量消耗。这些模式包括：

　　低能模式L2：

　　这种模式使得ATU-C端可以根据Internet上流过ADSL的流量来快速地进入和退出低能模式。其中，L2模式是ADSL2标准中最为重要的革新之一。

　　低能模式L3：

　　当连接在使用周期之外，这种模式通过使设备进入休眠状态，使得在ATU-C和ATU-R端的总功率得到节省。

　　ADSL2收发器可以基于ADSL线路上的流量进入或退出L2低能模式。当下载大量文件时，ADSL2工作于全能模式，也就是L0能量模式，以保证最快的下载速度。当网络流量减少时，比如当一个用户在阅读一个长的TXT文件时，ADSL2系统进入L2低能模式，此时数据率大大降低，总的能量消耗就减少了。当在L2模式时，如果用户开始下载一个文件，ADSL2系统可以立即进入L0模式，以达到最大的下载速度。L2状态的进入和退出的完成，不影响服务，不会造成服务的中断，甚至一个比特的错误。因此，不会被用户注意到。L3模式是一个休眠模式，当用户不在线，ADSL线路上没有流量时进入此模式。当用户回到在线状态时，ADSL收发器需要大约3s的时间进行重新初始化，然后进入稳定的通信模式。

　　2.4 速率自适应

　　电话线是捆在一起的，结果是，一根电话线里的电信号可以电磁耦合到临近的另一根电话线中。

　　这种现象被称作串话，会大大影响ADSL的数据率。结果是，串话电平的变化会导致ADSL系统的掉线。而导致ADSL掉线的原因中最严重的就是串话干扰，别的原因包括AM无线电干扰，温度变化，潮湿等。

　　ADSL2通过采取无缝的实时速率自适应的方法来解决这些问题。这项新的技术称作SRA，使得ADSL2系统可以在工作的时候没有任何服务中断和比特错误地改变连接的速率。

　　ADSL2仅仅检测信道条件的变化，比如一个本地AM发射站在晚上关闭它的发射，来改变它的数据速率到新的信道条件，这一点对用户是透明的。SRA是基于对ADSL2系统中调制层和成帧层的去耦的。这种去耦使得调制层不修改帧中的参数就可以改变传输速率，这一点可以保证Modem不失去帧同步，而失步会导致不可更正的比特错误和系统重启。SRA使用可靠的ADSL2系统的在线重新配置程序来无缝地改变连接的速率。

　　SRA用来工作的协议如下：

　　（1）接收机监视信道的SNR，决定用来弥补信道条件变化所需要的速率变化。

　　（2）接收机发送一个消息到发射机来给出一个数据速率的改变，这个消息包含了所有必须的用来传递新的数据的传输参数，这些参数包括了在ADSL2多载波系统中被调制的比特数和发射能量。

　　（3）发射机发送一个“Sync Flag”信号，这个信号作为一个标记，这个标记指示出了新的数据的发送的确切时间和所使用的传输参数。　　（4）这个“Sync Flag”信号被接收机检测到。这样，发射机和接收机对数据的传输作到了无缝和透明的传输。

　　2.5 耦合以达到更高的速率

　　对于载体的通常要求是提供不同的服务等级。通过把多路电话线耦合在一起，可以大大增加为用户提供的数据速率和商务服务。为了达到耦合的目的，ADSL2 支持ATM论坛的IMA标准，这个标准是为传统的ATM架构设计的。通过IMA、ADSL2芯片集可以把两根或更多的电话线耦合到一根ADSL链路上。这种结果使得线路的下行数据更具灵活性。

　　IMA标准在ADSL物理层和ATM层之间指定了一个新的子层。在发射端，这个子层称作IMA子层，它从ATM层中选择单个的ATM流并把这个流分配到ADSL物理层。在接收端，IMA子层从复用的ATM物理层中取出ATM信元并重构原始的ATM流。IMA子层指定了IMA的成帧、协议和管理功能。这个管理功能在物理层发生比特错误，失步和不同的延迟时起作用。为了在这些条件下工作，IMA标准还要求对某些ADSL物理层的功能进行修改，比如在接收端对空闲信元和错误信元的丢弃等。ADSL2包括一个IMA工作模式来提供必须的物理层修改来和ADSL协同工作。

　　2.6 DSL线路上的信道语音

　　ADSL2提供了用不同的链路参数来把带宽划分为不同的信道，为不同的应用来提供服务。比如，ADSL2为语音应用提供同步支持，语音对比特的正确性的要求不是很高但对实时性要求高，而数据传输服务对实时性要求不高但对比特的正确性要求较高。

　　ADSL2的划分信道的能力也对CVoDSL提供了支持，这个技术可以在DSL带宽内透明地传输TDM原始语音。CVoDSL为从DSL调制解调器传输PCM DS0到远端或中心局（就像通常的POTS）保留了64kbit/s的信道。这种接入设备通过PCM直接把语音DS0发送到电路交换。

　　3 ADSL2一些另外的优点

　　除了以上的一些主要特性外，ADSL2还具有以下一些优点：

　　1. 改进的协同工作能力

　　简化了状态机的初始化，在连接不同的芯片供应商的ADSL收发器的时候可以协同工作并且提高了性能。

　　2. 快速启动

　　ADSL2提供了一种快速启动模式，初始化时间从ADSL的10s减少到3s。

　　3. 全数字化模式

　　ADSL2有一个可以选择的模式，这个模式使得ADSL在语音带宽的数据传输增加了256kbit/s的数据率。这对那些在不同的电话线上有语音和数据服务的服务商有着很大的吸引力，他们对这个额外的上传带宽评价很高。

　　4. 支持基于包的服务

　　ADSL2包括一个包传输模式的传输汇聚层，这使得能够在ADSL2上传输基于包模式的服务。

　　4 关于ADSL2+

　　ADSL2+在2003年的1月获得通过，作为 G.992.5加入了ADSL2标准。ADSL2+建议加倍下行带宽，因此在小于5000英尺的距离上增加了电话线上的下行速率。

　　ADSL2标准家族各自指定了两个下行速率：1.1MHz和552kHz，ADSL2+指定了一个2.2MHz的下行频带。这个结果在短的电话线路上是个很大的增加。ADSL2+的上行速率大约是1Mbit/s，这要取决于环路的状况。

　　ADSL2+可以用来减少串话。在语音是1.1MHz和2.2MHz时，ADSL2+通过使下行频率降到1.1MHz以下来实现这个目的。这一点在CO和RT的ADSL服务达到用户的时候，处于同一个耦合中时特别有用。从ADSL服务和从RT到线路的串话能够大大削弱从CO到线路的数据率。

　　ADSL2+可以通过使用从中心局到远端的使用频率在1.1MHz以下，从远端到中心局传输使用的频率在1.1MHz和2.2MHz之间来解决这个问题。这会消除在服务和从中心局到线路上的保护数据率中的绝大部分串话。

　　5 结束语

　　可以肯定，ADSL2及ADSL2+必然会是今后宽带上网的重要发展方向之一。它作为ADSL的下一代标准，不但兼容ADSL，而且在速率上、可靠性方面大大超越ADSL。在目前光纤到户尚没有提上日程，电话网络到处普及的情况下，选择ADSL2及ADSL2+作为宽带接入的手段，无疑将在未来的网络世界中扮演更大的角色。