（中興通訊股份有限公司上海研發(fā)中心，上海 201203）

DSL線路速率分析與工程應用

余辰東

（中興通訊股份有限公司上海研發(fā)中心，上海 201203）

DSL作為寬帶接入的主要方式，對用戶速率要求日益嚴格。通過梳理不同寬帶接入典型場景，比較其實現(xiàn)區(qū)別，總結出用戶環(huán)路是影響DSL速率的關鍵因素。通過研究用戶環(huán)路線路特性，總結了DSL線路基本要求。依據(jù)上述因素歸納了與線路速率相關的DSL重要參數(shù)及其之間關系。結合工程應用提出了DSL速率提升方法，并通過故障實例進行了探討。

數(shù)字用戶環(huán)路；線路速率；線路噪聲；載波服務區(qū)

寬帶接入發(fā)展是用戶帶寬不斷提升的過程。在影響用戶速率的眾多因素中，用戶線路因素不容忽視。傳統(tǒng)寬帶接入普遍采用銅線接入方式，由于銅線固有特性，傳輸信號衰減正比于線路長度與頻率而反比于線纜直徑，用戶可達速率隨線路距離增加而衰減并極易受干擾。

為解決設備接入距離與用戶可達速率之間的矛盾，應采用“光進銅退”策略。由于光纖中信號采用全反射傳輸且抗電磁干擾，用戶可達速率幾乎不受線路與距離影響。在保證上聯(lián)帶寬的基礎上，通過光纖延展寬帶接入設備，覆蓋范圍盡量靠近用戶部署，縮短最終用戶銅線接入距離以取得理想速率。同時現(xiàn)網（包括“光進銅退”場景）中存在著大量銅線接入，因此在較長時期內銅質線路對帶寬的影響將持續(xù)存在，這也是提升用戶可達速率的重點。

1 寬帶接入典型場景分析

寬帶接入設備的業(yè)務網絡側接口（SNI）通過光纖提升接入總帶寬，同時擴展接入設備本身的覆蓋范圍；而用戶網絡側接口（UNI）通過銅線實現(xiàn)最終用戶接入。由于接入技術及用戶距離不同，用戶可獲得速率存在明顯差異。根據(jù)應用場景可大體分為4類，如表1所示。

FTTN/B/C用戶接口一般采用DSL接口。前者使用大型DSLAM設備，后兩者使用PON接入設備MDU。在排除設備能力及上行總帶寬差異后，影響用戶帶寬能力的主要因素是UNI側銅線接入距離。隨距離延長，信號衰減增加，用戶可獲得最大速率將明顯降低。

表1 寬帶接入典型場景

FTTH/O及FTTC場景中的MTU設備采用FE/ GE（快速/吉比特以太網）接口。用戶可達速率與上行帶寬及用戶數(shù)量有關，而與距離關系不大。

2 DSL線路特性分析

DSL通過數(shù)字編碼和離散多音頻（DMT）調制技術在銅質雙絞線上傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務。由于DSL使用高頻段信號，因此對線路要求更高。在保證線路質量的前提下，DSL將其承載頻譜劃分為多個子信道。根據(jù)距離、噪聲等因素，DSL通過訓練及分析，測量子信道信噪比；按實測信道質量確定每個子信道承載比特數(shù)，以避開那些噪聲或損傷太大的子信道，從而保證傳輸速率與可靠性。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，DSL可通過快速學習機制實現(xiàn)傳輸速率的動態(tài)調整。

2.1 傳統(tǒng)用戶環(huán)路特性

接入網中并非所有雙絞線用戶環(huán)路都適合DSL數(shù)據(jù)傳輸。傳統(tǒng)用戶環(huán)路具備如下特征。

（1）線徑，環(huán)路通常由幾段線徑不同的雙絞線連接組成，常用線徑包括0.4 mm、0.32 mm。

（2）橋接抽頭，用戶環(huán)路常并接一段開路雙絞線（橋接抽頭），對高頻信號產生較強反射。

（3）加感，話音信號長距離（大于5.4 km）傳輸時為抵消雙絞線分布電容，常采取延長用戶環(huán)路加感方法使話音頻段阻抗虛部正負相消。但在數(shù)據(jù)傳輸?shù)母哳l段內，這種方法將使阻抗虛部大大增強。

對DSL數(shù)字信號而言，其占用頻段為30 kHz～1.1 MHz，甚至更高。傳統(tǒng)用戶環(huán)路線徑的不連續(xù)性以及橋接軸頭的存在，對高頻信號產生反射；而加感線路加劇了高頻信號的衰減。

2.2 回波反射噪聲

在信號傳輸過程中，橋接抽頭形成兩種持續(xù)性的反射干擾（如圖1所示），包括反射信號疊加在原傳輸信號上形成的接收端噪聲、部分信號反射回發(fā)送端形成的發(fā)送端回波。

圖1 橋接抽頭回波干擾

發(fā)送端回波與原信號存在180°相位差，由于相互抵消引起傳輸能量的損失。同時線徑差異將導致線路阻抗的不連續(xù)性，在線徑變化界面處引入回波反射并對主信號產生干擾。

2.3 耦合效應噪聲

雙絞線中存在不均勻的雜散電容，使得其它外界持續(xù)或突發(fā)電信號經電磁耦合疊加到該線對的傳輸信號上，形成耦合效應噪聲，主要包括鄰近線對的串擾噪聲以及脈沖噪聲。

2.3.1 串擾噪聲

物理隔離的多個信道之間，信號傳輸因電磁耦合作用將產生持續(xù)的直接串擾。如圖2所示，同一束電纜的不同用戶環(huán)路間存在兩種串擾：近端串擾NEXT及遠程串擾FEXT。同一線束內串擾將持續(xù)存在，且近端串擾對線路信噪比及用戶最終可達速率影響很大。

2.3.2 脈沖噪聲

雙絞線用戶環(huán)路易受雜散脈沖噪聲干擾。這些突發(fā)或有限持續(xù)的脈沖噪聲幅度較大，因電磁、互感等耦合效應對信號產生干擾，導致系統(tǒng)發(fā)生誤碼，甚至在短期內完全失去同步。

圖2 近端串擾NEXT和遠端串擾FEXT

工程實踐中應盡量避免數(shù)字用戶環(huán)路與經交換接續(xù)的話音承載線對在同一束電纜中。話路接續(xù)及話機摘、掛機脈沖噪聲經NEXT及FEXT信道耦合，將產生幅值很大的突發(fā)噪聲。

3 DSL線路基本要求

為避免上述問題，提出載波服務區(qū)（CSA）概念。CSA指單個CPE所能服務的物理區(qū)域，滿足CSA要求的環(huán)路稱為數(shù)字用戶環(huán)路。CSA呈現(xiàn)非對稱特性，即橋接抽頭大多數(shù)靠近用戶端，而中心局（CO）端線路集中。在用戶端因環(huán)路線徑不連續(xù)性以及橋接抽頭的存在將產生較大回波，但鄰近線對串擾較?。欢鳦O端則反之。DSL線路應具備以下4個條件。

（1）使用雙絞線，且非加感用戶線路（即用戶線路上沒有加電感線圈）。

（2）線路不含橋接抽頭。若含有橋接抽頭，則橋接抽頭最多不能超過2個，每個橋接抽頭的長度小于600 m，總長度小于750 m，橋接抽頭至兩端距離大于400 m。

（3）對于多段雙絞線組成的線路，保證線徑盡量相同（線對規(guī)格建議不超過兩種）。

（4）線路衰減滿足YD/T322-96《銅芯聚烯烴絕緣鋁塑綜合護套市內通信電纜》之規(guī)定。

綜合實際線路不同因素影響，在線路工作模式為G.dmt，信噪比為12 dB的測量條件下，不同長度的0.4 mm/0.32 mm線徑線路典型上下行速率如表2所示。

依據(jù)上述數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)線徑分別為0.4 mm/0.32 mm的線路傳輸能力存在如下對比關系。

（1）1 km的0.4 mm線徑與800 m的0.32 mm線徑線路傳輸能力相當。若實際線路為這兩種線徑的混合線路，可按上述方法折算為單一線徑線路長度，并大致判斷線路可達速率。

（2）0.32 mm線徑線路長度超過2.5 km、0.4 mm線徑線路長度超過3 km后，DSL線路下行速率將隨線路距離稍微增加而明顯下降。由于國內典型用戶環(huán)路為上述線徑的混合線路，或單一0.4 mm線徑線路，因此建議ADSL線路長度在3 km以內。

4 DSL參數(shù)說明

DSL線路速率與線路特性密切相關。通過調整DSL相關參數(shù)，實現(xiàn)對線路多種干擾的動態(tài)改善，以及用戶速率的一定提升。常用參數(shù)如下。

4.1 工作模式

工作模式指DSL使用的連接協(xié)議，主要包括ADSL使用的G.992.1（G.dmt）、G.992.2（G.lite）標準，以及ADSL2+使用的G.992.5標準。不同協(xié)議支持的上下行速率差異很大，G.dmt最低上/下行傳輸速率為640 kbit/s、6.144 Mbit/s；G.lite最高上/下行傳輸速率為512 kbit/s、1.536 Mbit/s；而ADSL2+接口上/下行速率可達2.5/24 Mbit/s。

4.2 交織（Fast）與快速（Interleaved）

DSL信道有快速與交織之分。前者通過交織處理提升可靠性；后者不進行交織處理，可靠性低但速率相對較高。交織信道對脈沖噪聲有良好的抵御能力，通過分離突發(fā)錯誤導致的比特誤碼，從而實現(xiàn)糾錯并提高抗差錯能力。但對于使用確認機制的傳輸協(xié)議（如TCP），將產生較大時延并導致速率明顯降低，甚至下降到Fast方式的1/3左右。

表2 不同線徑不同長度上下行典型速率

4.3 線路速率（Bit Rate）與噪聲容限（Noise Margin）

DSL設備在訓練過程中根據(jù)線路衰減、環(huán)境噪聲等數(shù)據(jù)計算線路速率，上下行速率分別由CO/CPE計算并通知對方。實際線路環(huán)境中子信道信噪比不斷變化，而噪聲容限保證在子信道比特分配時留有一定余量，使線路誤碼率小于10-7。給定線路條件下，噪聲容限愈大，線路速率愈低。

4.4 比特遷移（Bitswap）

動態(tài)噪聲變化將導致DSL線路重新訓練或長期誤碼。Bitswap實現(xiàn)在不重新訓練的情況下自動調整子信道比特分配及發(fā)送功率，從而保證線路誤碼率低于10-7。Bitswap提高了DSL對環(huán)境噪聲的動態(tài)適應能力，但可能存在兼容性問題，例如某些早期CPE近距離激活時對CO發(fā)出Bitswap應答不作響應。此種情況下關閉Bitswap，業(yè)務反而更加穩(wěn)定。

4.5 脈沖噪聲保護（INP，Impulse Noise Protection）功能

INP主要為消除線路上短脈沖噪聲，是DSL承載視頻業(yè)務的關鍵特性。INP定義了交織信道下可糾錯的DSL碼元數(shù)，G.997.1標準要求其配置范圍為0～16，INP越大信道抗擾性越強。當INP分別為2、4時，可相應實現(xiàn)對67%、92%常見噪聲的糾錯。

工程實踐中，設備應支持根據(jù)線路訓練情況自動選擇INP值，即auto選項。在相同設備、線路及速率模板下，INP對可達速率有一定影響，其測試結果如下。

（1）MinINP為auto時，其實測值為2，線路開銷約為25%，上行可達速率為816 kbit/s。

（2）MinINP＝0（即關閉此功能）時，線路開銷約為7%，上行可達速率為1 080 kbit/s。

由此可見，MinINP會增強線路抗擾能力，但導致速率有所下降；若需更高的可達速率，可配置MinINP為0，即放棄INP功能對線路穩(wěn)定性的貢獻。

5 DSL端口速率工程應用

當前各大運營商對用戶體驗及可達速率愈加重視。端口速率作為衡量DSL寬帶接入質量的關鍵指標，受上述多種因素影響，主要包括線路質量、速率、配置參數(shù)、串擾及噪聲。

5.1 DSL端口速率檢測提升方法

獲取DSL實時建鏈參數(shù)并根據(jù)設定條件判斷速率是否達標，在CO至CPE的全線路逐段分析各種影響要素，直至定位問題原因并加以解決。根據(jù)以上思路，提出以下建議和方法。

首先隔離外線后進行CO測試，排查局端設備本身問題；其次逐段排查線路，包括電壓、電容、電阻等情況；再次排除用戶側線路問題（如串接多部話機，未采用分離器）；最終測試CPE狀態(tài)，包括速率、衰減、信噪比等參數(shù)。通過全程測試，保證線路質量并實現(xiàn)用戶速率達標及狀態(tài)穩(wěn)定。

除上述確定的持續(xù)因素外，由于存在外部不確定性干擾源將導致DSL線路速率問題更為復雜。因此端口速率提升是一個漸進的過程，需要應用多種手段進行綜合測試與處理。

（1）對新開用戶，根據(jù)線路實際情況規(guī)范用戶端口速率及其配置，特別是上行最大速率。當上行速率設置較低時，將適當提高上行信噪比裕量，保證建鏈時DSL選擇最可靠信道。

（2）對使用快速信道但狀態(tài)不穩(wěn)定用戶，可改用交織信道；同時修改目標噪聲裕度、INP、Bitswap等參數(shù)，適當調低用戶可達速率以適應線路質量。

5.2 高帶寬DSL用戶狀態(tài)不穩(wěn)定問題

對于目前部署廣泛的高速DSL業(yè)務，在用戶配置帶寬提升后，實際速率反而下降甚至掉線的問題可能頻繁出現(xiàn)。這是由于DSL帶寬提升，噪聲容限隨之下降，用戶更易受噪聲影響。當速率提升導致用戶狀態(tài)不穩(wěn)定時，應增加線路噪聲容限以適應線路質量。

業(yè)務開通時應根據(jù)線路速率實際情況調整噪聲容限。若線路質量較好，可設置較小目標噪聲容限以獲得高速率；反之，應設置較大容限以獲得高穩(wěn)定性。相關驗證結果如表3所示。

表3 噪聲容限與線路速率關系

從實驗室和現(xiàn)場驗證結果可見，目標噪聲容限適當提升到12～20 dB，可增強線路穩(wěn)定性并獲得較理想的可達速率。同時需要注意：若線路質量較差或處于臨界狀態(tài)，鏈路訓練無法達到最小建鏈速率，將導致CPE無法建鏈。應通過排查線路故障或降低最小建鏈配置速率加以解決；若上下行信噪比裕度以及可達速率均較高的情況下仍發(fā)生掉線，則可能存在突發(fā)干擾。應使用交織模式信道，適當提高線路INP值或使用Bitswap功能，以犧牲線路帶寬來提升線路的穩(wěn)定性。

6 結語

DSL可達速率與線路質量、線間持續(xù)串擾及突發(fā)脈沖噪聲等因素密切相關。在保證線路質量的基礎上，通過合理選擇工作模式、信道方式、設置合理速率模板及噪聲容限解決持續(xù)干擾問題；通過Bitswap及INP配置解決突發(fā)噪聲問題。綜上，DSL線路質量與可達速率相互動態(tài)影響，需要根據(jù)實際情況加以靈活調整，以實現(xiàn)DSL最佳速率并提升用戶感知。

[1] YD/T322-1996 銅芯聚烯烴絕緣鋁塑綜合護套市內通信電纜[S].

[2] YD/T 1323-2004 接入網技術要求—不對稱數(shù)字用戶線(ADSL)[S].

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[6] Warrier. XDSL Architecture[M]. 北京：清華大學出版社. 2000.

DSL line rate analysis and engineering application

YU Chen-dong
(ZTE Corporation, Shanghai 201203, China)

As the primary way of broadband access, the requirements of user rate become more stringent for DSL. Through combing the typical scenarios,we compare the distinction of realization from different scenarios, the subscriber loop as the key factor affecting the DSL rate is reported. By studying the characteristics of the subscriber loop line, this paper summaries the basic requirements of DSL line. Based on the above factors, it induces the important DSL parameters inf uencing the line rate and the relationship among them. Combined with engineering application, it raises the method to enhance the DSL rate and have carried on the discussion through the fault instance.

DSL; line rate; line noise; CSA

TN915

A

1008-5599（2014）09-0040-05

2014-05-28