xDSL技术事实上是在利用调制技术、信道编码技术、均衡技术、回声抑制技术等,来不断挖掘铜金属电话线缆的使用频率,从而提高其数据传输速率。从POTS话音频段上限的4kHz到VDSL2频段上限的30MHz,使其频率使用范围提高了无数倍。
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一、xDSL系统使用频段的比较
在我国,各种xDSL系统利用的频谱带宽和最大数据传输速率的比较详见下表1-1。
表1-1:各种xDSL系统利用的频谱带宽的比较
在表1-1中,HDSL系统使用的线路最高频率在1MHz以内,但其使用的是2对或3对铜线对,其它形式的DSL技术均为使用单对铜线对的情况。因此,真正具有可比性的是ADSL(dmt和lite)、ADSL2、ADSL2+和VDSL1、VDSL2等系统,关于这些DSL系统占用的频带比较可用图1进一步得到说明。
图1:VDSL与ADSL占用频带的比较
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下表1-2以三重播放业务为例,给出了其对于带宽的需求情况,显然VDSL2是能够满足其业务带宽需求的,支持的传送业务类型可包括保持一定QoS质量水平的HDTV、话音和数据等三重业务,其通常的三重业务至少可实现3个电视频道、若干个VoIP通道和快速的Internet连接访问。
表1-2:三重播放业务对于带宽的需求情况
二、ADSL系统的频段使用
由图1知,对于ADSL系统,由G.992.3和G.992.4标准定义的ADSL2系统,其性能比G.992.1和G.992.2标准定义的初期的ADSL系统有了明显改进,其上行频带从138kHz扩充到276kHz,而由G.992.5标准定义的ADSL2+系统其性能又进一步提高,频谱增加了一倍,达到2.208MHz。
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那么,依据ITU-T G.992.x系列建议书,关于ADSL1、ADSL2和ADSL2+系统的线路频率具体使用计划分别详见下表2-1、表2-2和表2-3。
表2-1:ADSL1系统的频带划分方式
表2-2:ADSL2系统的频带划分方式
表2-3:ADSL2+系统的频带划分方式
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三、VDSL的频段
对于VDSL系统,VDSL的频段划分关系到整个VDSL系统与设备可具有的性能,其频段的选择关系到系统的全局安排,它还涉及到ADSL及与POTS的频率协调。另外由于其数据速率传输能力较高,其线路频谱计划安排较为复杂。实际上,对于VDSL系统(包括VDSL1系统和VDSL2系统)的线路频段方案,ITU-T建议书规划了12MHz以下的频段计划和12MHz以上的频段计划两个计划,其中,VDSL1系统使用12MHz以下的频段计划,而VDSL2系统两个计划都使用。
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1、12MHz以下的频段计划
ITU-T制定的G.993.1建议,其对于VDSL1系统所规范的频段划分如图3-1所示。从图3-1可看出,VDSL1系统所占频段从频率25kHz起始,到频率12MHz结束。下行占用DS1、DS2两个频段,上行占用US1、US2两个频段,共计4个频段。此外,还设置了fg0~fg1频段作为各国可灵活选用的频段。
图3-1:G.993.1建议关于VDSL1系统所规范的频段划分方案
像许多其他ITU-T标准一样,在G.993.1建议中也考虑了北美和欧洲两个地区的不同要求,特别规范了A频带(Band plan A)和B频带(Band plan B)两种方案(还有个Band plan C仅适用于瑞典,这里不做介绍)。A频带方案即是北美地区提出的所谓Plan 998方案,这是北美国家和日本采用的惟一频谱划分方案;B频带方案即是欧洲地区提出的所谓的Plan 997方案,这是欧洲地区的主选方案,欧洲地区又规范了A频带方案为本地区的补充选用方案。两个方案中各频带的分割点频率(fgx)已标注在图3-1中,从图3-1可看出,“Plan 998方案”分配给下行方向的频带要多于“Plan 997方案”,而分配给上行方向的频带要少于“Plan 997方案”。这主要是因为北美和日本地区的系统需求倾向于非对称性业务,而欧洲地区的业务需求则倾向于对称业务。下表3-1给出了两个方案规划的数据速率需求
表3-1:Plan997方案与Plan998方案的数据速率需求
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2、我国关于12MHz以下的频段计划的规定
我国当时的标准(YD/T 1239-2002)在VDSL进行频率划分时,从我国的实际情况出发,既适应接入网络总体流量的非对称性,又考虑满足一些对上行速率要求较高、接近对称的业务需求。具体考虑的因素罗列于下表3-2-1中。
表3-2-1:VDSL频率划分方案的考虑因素
因此,我国仅选用了Plan 998方案,并在ITU-T规划的Plan 998的基础之上,将DS2和US2的频段位置对调,这样既可保证短距离的下行高速率,又能扩大对称或接近对称速率的覆盖范围(10Mbit/s 0.4mm的线超过1000 m)。此时,我国VDSL系统12MHz以下的频段计划的频率划分方案如下表3-2-2所示,即将DS2和US2的频段位置对调后分割点频率(fgx)的取值(YD/T 1239-2002的表C.2)。
表3-2-2:我国12MHz以下的频段计划的规定
表3-2-2中分为两种方式,其中,方式一可用下图3-2表示,适用于VDSL和ADSL不在同一束电缆的应用,如果在开通VDSL业务的线对上不考虑同时开ASDN,则可选用fg0~fg1频段。为保证VDSL对ADSL的频谱兼容性避免互相干扰,我国的标准中增加为起始频率fg1为0.9MHz的频率划分方式二,该方式适用于VDSL和ADSL在同一束电缆的应用。另外,为考虑当时VDSL芯片的技术现状,标准中规定DS2为可选频段,而US1和US2可以合并使用。
图3-2:我国VDSL频段划分方式一的图示
从上面的数据分析可以看出,Plan 998在上行传送10Mbit/s的传输距离较短(低于850m),而Plan997的下行速率由于分配的下行频带较少(DS1,低频带)而较低,因此Plan997和Plan998均不适合我国,我国的频率划分方案应该讲是综合了Plan997和Plan998的优点。
3、VDSL2系统的频段计划:12MHz以下的频段计划 + 12MHz以上的频段计划
对于VDSL2系统由于提高了数据速率的传输能力,依据ITU-T建议G.993.2建议,VDSL2系统使用了12MHz以下的频段计划和12MHz以上的频段计划。所谓12MHz以上的频段计划是指将G.993.1规划的频段的最大频率12MHz进一步向上扩展。依据G.993.2建议的VDSL2系统的频段计划安排,可扩展至不同的频点,包括有17.664MHz、30MHz、35MHz和35.328MHz,视地区计划而不同。在G.993.2建议书中,仍然按地区给出了VDSL2系统使用的频段计划,包括北美计划(地区A)、欧洲计划(地区B)、日本计划(地区C)。
对于北美地区计划G.993.2给出了Plan 998-30(最高频点扩展至30 MHz)和Plan 998-35b(最高频点扩展至35 MHz)两个方案,具体详见下图3-3。图中给出了DS和US的划分即分割点频率。如果使用US0频段,US0频段的低端频点f0L可以从4kHz(没有POTS业务)到25kHz(有POTS业务);其高端频点f0H可以是从138kHz~276kHz。
图3-3:北美地区VDSL2系统频段计划:Plan 998-30和Plan 998-35b
对于欧洲地区的频段计划G.993.2同样是基于G.993.1的Plan 997和Plan 998计划,但对应的方案较多,包括997E、998E、998ADE三大类,每类其扩展的最大频点又分为17.664MHz、30MHz和35.328MHz而不同。欧洲地区VDSL2系统频段计划详见下附件3,包括DS和US的划分、分割点频率及使用要求等。
附件3:欧洲地区VDSL2系统频段计划
4、我国VDSL2系统的频段计划的规定
在我国通信行业标准YD/T 1996.x系列标准中规定了我国的VDSL2系统频段计划,它给出了对应G.993.2的北美计划(地区A)和欧洲计划(地区B)。
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YD/T 1996.2规定,对于北美地区计划,我国只选用其Plan 998-30方案,即在Plan 998的基础上扩展了12 MHz~30MHz的频段,在该频段内增加了DS3和US3(见图3-3(a),并包括各分割频点值)。同样,如果使用US0频段,US0频段的低端频点f0L可以从4kHz(没有POTS业务)到25kHz(有POTS业务);其高端频点f0H可以是从138kHz~276kHz。
YD/T 1996.2规定,对于欧洲地区计划,在三大类中,我国没有选用对应地最大频点扩展至35.328MHz的频率,即只选用了997E17与997E30、998E17与998E30、998ADE17与998ADE30;同时又增加了HPE17和HPE30类。具体规定要求也汇总在附件3中。
事实上,对于xDSL系统所使用的线路传输频率,将会受到市话电缆传输系统(包括传输POTS信号和ISDN信号)的传输特性(主要包括衰减特性、串扰性能等)的制约。线路传输频率范围越宽、频点越高,所要采用的技术(调制技术、编码技术、噪声/串扰抑制技术等)要求也越来越高、难度也越来越大。
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