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VDSL及以太网宽带接入

时间:2011-05-19 13:23:20  来源:站内  作者:潘春会

  
一、宽带接入技术的发展
  近年来,Internet异军突起,网络规模和用户数迅猛增长。世界各国都在致力于发展信息网络,中国也把网络通信作为优先发展的产业。随着中国对骨干网络进行扩容,Internet用户发展十分迅速,视频点播(VOD)、实时远程数学等高速业务如雨后春笋般出现,但接入网却成了Internet发展的瓶颈。
  目前,56KModem,ISDN技术是最为成熟的接入技术,但它们都属于窄带接入的范畴。宽带接入方面,利用同轴电缆的CableModem技术和利用现有电话线的xDSL技术正在快速发展,已经进入实用阶段。由于它们具有窄带接入不可比拟的带宽和对多业务的支持,将成为未来几年里接入技术的首选方案。为了利用已经在铜线上作出的巨大投资,全球各电话公司纷纷选用xDSL作为争夺Internet接入市场的有力武器与CableModem竞争。这使得xDSL成为当前最热门的技术之一,引发了大量的通信设备制造商和芯片供应商争先恐后地生产相关产品参与市场竞争。
  与xDSL相比,宽带接入系统中的另一关键产品——以太网交换机市场竞争更加剧烈。在包交换技术中,以太网交换由于具有简单易用、发展成熟和成本低廉等优点,再加上快速以太网和千兆以太网等新技术迅速崛起,已取代ATM交换技术成为LAN领域的赢家。这种基于包交换的通信技术比传统的时分电路交换具有数据连接永远存在、机动灵活的优势,并且可大量节省线路成本,非常适用于宽带接入领域。
二、VDSL的技术特性
  xDSL是指利用现有铜缆用户线中的一对双绞线来提供双向传输业务的一系列技术。目前市场份额最大的是非对称数字用户线(ADSL)和在ADSL基础上开发的甚高比特率数字用户线(VDSL)。
1.性能
  ADSL系统在下行方向传送高速数字信号,而上行方向工作在较低速率。ADSL采用1.5Mbit/s速率时可以在0.4mm和0.5mm线径的双绞线上分别传3.6km和5.5km,若采用6Mbit/s速率,传输距离也能达到3.6km(0.5mm线径)。在这样的性能下,图像质量最多只能达到盒式录像机的水平。鉴于此,近年来人们又进一步开发了VDSL。按其当前产品的水平,它在双绞线上的单向速率可高达26Mbit/s,而且还可配置为对称模式,使上下行速率均为13Mbit/s(0.5mm线径,传输距离1.3km)。由于VDSL提供了更大的带宽,所以可以满足更多的业务需求,包括传送高保真音乐和高清晰度电视、多通道纯MPEG2信息流,是真正的全业务接入手段。另外,VDSL的速率与以太网速率(10Mbit/s)非常接近,完全可以作为以太网的延伸,构成网络节点之间距离在1km以上的“大以太网”。有理由相信,VDSL的应用前景非常光明,会成为DSL技术发展的又一亮点。  
2.调制技术
  VDSL之所以有更高的接入速率和抗干扰能力,主要应归功于采用了先进的调制技术。目前,关于VDSL的标准有两种,一种支持正交幅度调制(QAM),另一种支持离散多音频调制(DMT)。下面以前一种为例对VDSL的调制技术进行简要的说明。
  正交调幅是一种应用广泛的技术,基本方法是将数据分解成两个半速数据流,然后再调制正交载波进行传输。接收端则利用正交性解调出两个数据流再进行检测。这种方式频谱利用率高,设备也不太复杂,VDSL收发信机通常采用这种调制方式。它的输出功率谱密度一般不超过-60dBm/Hz。  
3.频谱分配
  VDSL采用频分复用方式进行通信,即上行和下行使用不同的频率范围。通常频谱分配如下(以QAM为例):下行0.9~3.4MHz;上行4.0~7.75MHz。
其它常用的低频业务,如ISDN(128,144kbit/s),普通电话POTS(8kbit/s),甚至ADSL(1.0104Mbit/s),完全可以和VDSL同时在一对线上传送。一般情况下,这两个频带的中心频率和带宽都可以调整。这些数值与QAM的星座数(又称状态数)及分割因数(指每码元所含比特数)一起,一旦由设备配置确定,就可以决定VDSL系统的数据速率。
三、快速以太网交换机
  今天的以太网事实上几乎成了企业规模局域网络中的标准。它源自IEEE802.3(10M)标准,并发展出一系列相关标准,包括802.3U(10M/100M自适应)、802.3X(全双工)、802.3Z(1000M)等。不过,这些标准的基本工作原理是不变的,它们都采用载波侦听/冲突检测(CSMA/CD)技术来避免冲突实现通信。每个通信节点的工作原理可描述如下:
  ①如果线路空闲,则可随时发送数据;
  ②如果线路忙,等待一段时间后再发送;
  ③如果与别的节点发生冲突,暂时放弃发送,等待一段时间后再回到第一步。
  早期的以太网设备主要使用集线器,每个节点发送的通信包都需要在集线器的所有端口上广播,所以带宽指标并非独占而是共享。而以太网交换机是一种在第二层,即数据链路层上工作的交换设备,它和集线器最大的不同在于能够自学习每个包的源地址和目的地址,并能动态建立一张转发路径表,由此使各个节点发送的数据包只在相对应的端口中发出而无须每次都广播,带宽指标是独占而非共享,这样就极大地提高了通信效率和安全性。
  以太网交换机的核心技术是交换芯片,但网管软件同样重要。在目前的宽带接入系统中,对交换机管理的要求越来越高,这些要求主要包括:对虚拟专用局域网(VLAN)、端口禁用/启用、业务优先级区分(CoS)、端口分组管理、流量控制以及简单网络管理协议(SNMP)和远程网络监控协议(RMON)等管理软件给予支持。交换芯片对这些管理功能的支持固然是前提,但开发一个针对特定管理要求的管理软件仍然是一项艰巨的工程,往往需要使用一个成熟的实时网络操作系统作为平台。
四、VDSL和以太网交换技术的实施方案
  德国半导体公司亿恒科技(InfineonTechnology)是在欧洲排名前三位的集成电路供应商,擅长研发有线通信方面的芯片。随着宽带市场的蓬勃兴起,亿恒适时地推出了10BaseSVDSL套片和AR2224以太网交换芯片以满足制造宽带通信设备的需要。  

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