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1
xDSL寬頻技術簡介與應用
報告人:林建男日期:99年10月13日
地點:輔仁大學資訊工程系
2
xDSL原理與網路架構介紹
xDSL寬頻服務與應用
內 容
3
DSL(Digital Subscriber Line(Loop))稱為數位用戶線（或迴路），它是由於數位信號處理與超大型積體電路技術的進步，透過一些特別的編碼程序，就可以在傳統的銅絞線上高速傳送數位信號。就像FTTx的系列一樣，xDSL係表示各種不同型態的數位用戶迴路，,這些不同點在於信號傳送距離與速度及上、下行傳送資料的是否具對稱性，通常在相同線徑情況下，傳送速率和距離成反比，在相同距離情況下，線徑愈大，能傳送速率也就愈高。xDSL常見的有:IDSL(ISDN DSL): SDSL(Symmetric DSL) HDSL2(High data rate DSL 2)VDSL (Very high data rate DS)ADSL (Asymmetric DSL)SHDSL (Single-pair High-speed)又稱為G.SHDSLRADSL(Rate Adaptive DSL)MHDSL(Multi-rate High data-bit DSL)CDSL(Consumer DSL,用戶端不需裝Splitter)
xDSL 特性
4
接取技術發展趨勢
5
Technology StandardMax. DS Rate
(bps)Max. US
Rate (bps)Reach (Km @ 0.4 mm)
Voiceband Service
No. of copper pairs
Note
IDSLITU-T I.430,
I.431128 K 128 K 4.1 No 1 Symmetry
T1 HDSLANSI T1.413
Issue 21.544 M 1.544 M 2.7 No 2 Symmetry
E1 HDSLITU-T G.991.1
ETSI TS 101135
1.544 M 2.048 M1.544 M 2.048 M
2.7 No 1/2/3 Symmetry
HDSL 2 ANSI T1.418 1.544 M 1.544 M 2.7 No 1 Symmetry
MDSL N/A 192~2320 K 192~2320 K 5.8 No 1 Symmetry
SHDSL ITU-T G.991.2 192~2320 K 192~2320 K 6 No 1Symmetry
~5696 K (optional)
ADSL ITU-T G.992.1 ~6 M ~640 K 4.1 Yes 1Asymmetry
6M/640K (optional)
ADSL 2 ITU-T G.992.3 ~8 M ~800 K 5.4 Yes 1Asymmetry
8M/800K (optional)
ADSL 2+ ITU-T G.992.5 ~16 M ~800 K 5.4 Yes 1Asymmetry
16M/800K (optional)
VDSL ITU-T G.993.1~50 M/28M
(Asy./Sym.)
~6 M/28 M
(Asy./Sym.)~1 Yes 1 Bandplan
Depency
VDSL 2 ITU-T G.993.2 ~100 M ~100M ~0.2 Yes 1Bandplan Depency
xDSL 技術總覽
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xDSL 實際設備使用規格
• xDSL為數位用戶迴路(Digital Subscriber Line (DSL) )之統稱；DSL為在局端數據機xTU-C和用戶端數據機xTU-R間，以電話用戶銅線為傳輸媒體所構成之點對點傳輸技術。
• DSL技術在傳統電話網路之用戶迴路上支援對稱和非對稱傳輸模式，解決過去發生在中央機房和用戶間之“最後一哩” 傳輸瓶頸問題，成為目前寬頻接取之主流。
• xDSL技術如下：
HDSL High-bit-rate Digital Subscriber Line
MDSL Multi-rate Digital Subscriber Line
SHDSL Single-pair High-speed Digital Subscriber Line
ADSL Asymmetrical Digital Subscriber Line
ADSL 2 Asymmetrical Digital Subscriber Line 2
ADSL 2+ Asymmetrical Digital Subscriber Line - Extended
bandwidth ADSL2
VDSL Very-high-speed Digital Subscriber Line
VDSL 2 Very-high-speed Digital Subscriber Line 2
7
速率2.3M
SHDSL
ADSL(G.DMT)
8M 16M 25M 52M
ADSL2
ADSL2+
VDSL
VDSL++
1.5M
ADSL(G.Lite)
xDSL 技術發展與速率關係
8
xDSL 用戶迴路使用傳輸介質
銅纜 雙絞線
ADSL
上行64~-640Kbps
下行1.5~8 Mbps
POTS
9
一對電話線可同時提供數據與電話服務。在既有電話線上提供非對稱傳送速率。
下行速度: 1.5Mbps至9Mbps上行速度: 64Kbps至1Mbps
速率調節方式：Fixed Rate 速率固定式Adaptive Rate 速率可調式
調變方式：二種技術之數據機是不相容的CAP (Carrierless Amplitude & Phase)無載波調幅與相位調變:第一種應用在ADSL的方法,使用單一載波 (如 28.8Kb/s數據機)DMT(Discrete MultiTone)離散多重音調:ANSI 採用當作 ADSL 的標準, 頻道分割 256 通道,可提升速率達 9 Mbps
通信介面有Ethernet,ATM,T1,RS422傳送速度與下列因素有關
整體線路長度及線徑線上橋接(Bridge Tap)串音(Cross Talk)
ADSL 技術特性
10
CAP(無載波調幅調相,Carrierless Amplitude & Phase)是第一種應用在ADSL的方法(1991 AT&T),採用頻率分割多工(FDM)方式，其下行通道及上行通道彼此不重疊，下行佔200KHZ～1.1MHZ之間的頻寬,上行佔26HZ～170KHZ之間的頻寬,在兩個頻帶之間有保護帶(Guard Band)約1～20KHZ,最低4KHZ頻帶在最左邊的語音,頻譜分配─非對稱頻率分割。1MHz is the limit of phone cable over 6K feet distance.頻譜分配─非對稱頻率分割使用單一載波 (如 28.8Kb/s數據機)優點:技術較成熟,價格較低廉,已有成熟送收器之CHIP SET,所消耗電源較低缺點:非ADSL標準調變方式,對外信號干擾較敏感,調整傳輸速率彈性小
CAP技術
4 25 170 200 1100 kHzFrequency
Am
pli
tud
e
P
O
T
S
上行通道
下行通道
4KHz
POTS:Plain Old Telephone Service
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DMT(離散多重音頻)係美國史丹佛大學所提出,後技術轉移給Amati Communication, ANSI現採用當作ADSL的標準。DMT的編碼包含256通道, 每個通道頻寬 4.3125 KHz ,DMT編碼位元在每一信號音(Tone)，使用信號振幅及相移產生在信號音中。各通道使用QAM 調變,每個QAM調變的符號率(Symbol Rate) 是 4 KHz ，每一通道(26KHz以上)運作是獨立。 QAM 調變所需副載波稱為 tone Tone 1 為0 - 4.3 KHz，.上行使用 tone 6 to 32 (25.875 - 138 KHz) ,tone 16 (69 KHz)作為引導波( pilot tone) 。下行使用 tone 33 to 255 (138 KHz to 1.104MHz),tone 64 (276 KHz)作為 pilot tone 。每 Symbol 承載的比次數最大為 16 (65,536 symbols), 受訊號雜訊比(SNR) 之限制,DMT指配15位元在每一通道中，依無誤傳輸能力及電纜迴路條件，如衰減，阻抗，及雜訊.從電源供應及無線頻率(RF)特性。DMT編碼位元在每一信號音(Tone)，使用信號振幅及相移產生在信號音中。此類似CAP QAM編碼，僅供許多離散信號音，IFFT功能將傳輸線脈衝在離散信號中及回復數位信息。
DMT(Discrete Multitone)技術
12
1.1 MHz
POTS
上行通道數 下行通道數
4KHz 25.875KHz
256通道4.3125KHz= 1.104 MHz
振
幅
頻率138KHz
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
一次通道載送15Bits
DMT 離散式多載波調變頻譜圖
下行使用頻寬：1104-276=828 kHz載波載送能力：15比次max/載波傳送週期：4 kHz下行最高速率：15比次/載波 x 828kHz/4.3125kHz x 4000= 11.52Mbps
子通道
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ADSL速率與距離之關係
14
語音
PSTN
DSLAM 6200
STM-1
ATM
電話線 Data
Splitter
P
O
T
S
上,下行通道頻寬上,下行通道頻寬
P
O
T
S
路由器
ATU-R
Filter
語音
電話線 Data
Splitter
P
O
T
S
上,下行通道頻寬上,下行通道頻寬
P
O
T
S
路由器
ATU-R
Filter
語音
語音
語音
ADSL網路架構圖
15
ATM ATM
ADSL SDH
ADSLLine Card
CO
PO
TS
Sp
litte
r
Central Office
Voice
Filter
Voice
Filter OC-3/
STM-1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
PSTN
ATM
DSLAM(數位用戶迴路接取多工機)DSLAM: DSL Access Multiplexer
16
CO
Switch
6200
DSLAM
Line
Voice
Data
MDF
水平側MDF
垂直側
258TS
端子
258TS
端子
POTS Splitter
傳輸機房
測量台
交換機房
Central Office
C
ADSL測量台配置圖
Voice
Data
Voice+Data
AB
D
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影響ADSL傳輸速率之因素
雙絞線對的損失(Loss)：長度、線徑(Gauge)。
用戶迴路上的雜訊：串音、射頻干擾(Radio Frequency Interference，RFI)、背景雜訊、脈衝雜訊(Impulse Noise)的干擾。
電纜的結構：T接、不同線徑之線對銜接、絕緣材料。
Subscriber
Local SW
DSLAM
Tester
用戶迴路 SplitterSplitter ATU-R
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ADSL2 技術
ADSL2 -- Asymmetric Digital Subscriber Line 2，ITU-T G.992.3-2002 = ADSL2 (G.dmt.bis) 。
ITU-T在ADSL標準頒佈三年，全世界使用者累計超過2500萬之際， 為了改善效能和互運性，並且支援新的應用、服務和佈建方案，於2002年完成修訂ADSL之新標準，原稱為“G.dmt.bis”，後來正式名稱改為“ADSL2”，新標準增加許多特色和機能，主要為改善數據速率和傳送距離效能（Data rate and reach performance）、速率調適（Rate adaptation）和備用模式（Stand-by mode）等。
下行速率範圍：256 Kbps ~ 8 Mbps。
上行速率範圍： 64 Kbps ~ 800 kbps。
符合新標準之產品不但需要支援ADSL2所增加之特色和機能，而且必須是與傳統ADSL設備互運之解決方案。
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對較長線路有較佳效能(Better performance on long lines)：採用改善調變效率、減少碼框添加信號、實現較高編碼增益、改善啟動狀態機制和強化信號處理演算法等技術，對所有符合標準之裝置都能達到較佳之效能。
速率調適功能（Rate Adaptation）：採用無縫隙調適（Seamless rate adaptation (SRA)）技術，使系統能在沒有任何服務中斷或位元錯誤之運作中改變連接之數據速率，隨時依據偵測到之通路狀態變化，將其數據速率以對使用者透通之方式調適到新通路狀態。
診斷工具(Diagnostic tools)：具有廣泛之診斷能力，包括供故障解析用之雙端線路測試模組(Double-ended line-testing mode)，可藉以精確測量線路雜音、衰減和在線路兩端之雜音。
快速啟動(Fast start-up)：對初始化時間可從大於10秒(如ADSL所需者)減短到小於3秒。
通路化能力(Channelization capability)：收發訊器具有將其頻寬通路化之能力，配置不同鏈路特性給不同應用，例如：語音應用必須低延遲，但可容忍高錯誤率，反觀數據應用則可容忍高延遲，但必須有較低之錯誤率。
電源管理(Power management)：包括有低電源模式，提供統計型省電和備用/睡眠模式，藉以減少收發訊器之總耗電量，這種機能對遠端設備顯得特別重要，因為發熱為一極具挑戰之工程問題。
全數位模式(All-digital mode)：能促動一種選項模式，就是容許在語音頻寬內傳輸數據，而使上行數據速率升高256 kbps。
結合(Bonding)：支援利用ATM(IMA)和Ethernet之反向多工技術作多對電話線之結合。
ADSL2 增加之特色和機能
20
ADSL2對速率和傳送距離之改善
Bonded ADSL2ADSL2對傳送距離之改善約600呎
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ADSL2+ 技術
ADSL2+： Asymmetrical Digital Subscriber Line - Extended
bandwidth ADSL2， ITU-T G.992.5-2003。
ADSL2+為ADSL2標準之延伸，把ADSL2之頻譜配置加倍，也就是從1.1 MHz擴大到2.2 MHz，藉以使最大下行數據速率有效加倍到16 Mbps以上，但是數據速率增加後之傳送距離只能達到 1.3
公里。
POTS
Upstream
channels
Downstream
channels
New ADSL2+
Downstream channels
25 KHz 138 KHz 1.1 MHz 2.2 MHz
2553260 511 channel
s
22
STM-1
ATM-based xDSL寬頻接取網路
Master DSLAM
Master DSLAMRemote DSLAM
4E1/DS3/STM-1
接取網路
ATU-RPDA
客戶住宅 中央機房遠端機箱
STU-R
WLAN
Notebook
STU-R
ATU-R
ATU-R
STU-R
STB Splitter
Splitter
Splitter
ATU-R
Local SW
Splitter
Local SW
Splitter
Splitter
STU-R
WLAN
Local SW
Splitter
ATM Switch
ATM Switch
SDH/
DWDM
中華電信Hinet
BRAS
ISP-2BRAS
BRAS
ISP-1
NMS
STM-1
Local SW
Splitter
區域匯集網路
23
IP-based xDSL寬頻接取網路
(Type 1) HPER
Agg. Node
POI
IP/MPLS
Other
ISPPO
P
POI
HiNe
tPOP
POIMOD
IP DSLAM
Mini DSLAM
EthernetSwitch
(Type 2)
GE
GE
Access
Node
Notebook
WLAN
ATU-RSplitter
Local SW
Splitter
HPER
Agg. Node
NotebookWLAN
ATU-R
Splitter
Local SW
Splitter
Access
Node
GE
Notebook
WLAN
ATU-RSplitter
Local SW
Splitter
NotebookWLAN
ATU-RSplitter
Local SW
Splitter
接取網路
STB
STB
中央機房光化交接箱客戶住宅 區域匯集網路
24
VDSL 技術
VDSL：Very-high-speed Digital Subscriber Line；ITU-T G993.1 - 2004。
VDSL之系統結構與ADSL相似，因此亦可在不影響電話服務（POTS、ISDN）之情况下，共用電話銅線，傳送高速數據業務。
VDSL之頻譜配置較寬，最高可達12 MHz，可被分割為若干下行（DS）和上行（US）頻段，國際上常用之頻段計畫（Band Plan）有兩種：Plan 997和Plan 998。Plan 998依據北美之業務需求劃分，主要提供非對稱服務；Plan 997則依據歐洲之業務需求劃分，主要提供對稱服務。
因為VDSL之頻譜配置高達12 MHz，雖然能够提供更高之傳輸速率，但是只適合於短距離傳輸，因此其實際應用多採用FTTx + VDSL架構。
VDSL傳輸速率：傳輸距離(m) 下行速率(Mbps) 上行速率
(Mbps)
非對稱 900 (3 kft) 26 3
非對稱 300 (1 kft) 52 6
對稱 900 (3 kft) 13 13
對稱 300 (1 kft) 26 26 VTU-O與VTU-R間通信採用PTM (Packet Transfer Mode)技術。
調變技術：DMT 。
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FTTB + VDSL 架構
Fiber
Ring Distribution
NetworkTwisted Pair
13~52 Mbps
3~26 Mbps
VDSL
VTU-R
Hinet
市話交換機PSTN
中華電信機房
BRAS
L2 GESW
VDSL
VTU-CL3 GESW
大樓電信室 用戶住宅
EoVDSL模組以VTU-O介面，利用一般電話銅線與VTU-R設備連接構成VDSL Line。
VTU-O與VTU-R使用分歧器或濾波器區隔語音與VDSL信號。
VDSL使用之編碼調變技術原來有DMT及QAM兩種，後來標準訂定為DMT。
VTU-O與VTU-R間通信採用PTM (Packet Transfer Mode)技術。
VDSL應用只適合短距離傳輸，必須搭配FTTx來提供服務。
26
VDSL2 技術
VDSL2： Very-high-speed Digital Subscriber Line 2 ，ITU-T
G.993.2 - 2005。
VDSL2為xDSL寬頻有線通信之最新/最先進標準。
VDSL2之頻譜配置最高達30 MHz，在短距離時提供之對稱/非對稱數據速率可高達100 Mbps和類似ADSL之長距離性能，可支援廣泛佈建包括語音、視訊、數據、高畫質電視(HDTV)和互動式遊戲之三合一服務（Triple Play services）。
VTU-O與VTU-R 通信採用PTM技術。
調變技術：DMT (Discrete Multi-Tone) 。
ADSL2+ backwards compatible (ATM)。
VDSL2可提供經營者和電信公司以漸進、彈性和符合成本效益的方式將其既有xDSL基礎建設升級，不但可符合今日之高速電信網路需求，而且是具有將來性之技術，因為它容許電信公司在未來幾年提供更多之寬頻服務給用戶。
27
2005
2006
ADSLIP DSLAM Ethernet NetworkRouter
(HPER)
BB-RAS (ISP)
Ethernet SW
ADSL2/
ADSL2+
MOD
ATU-RSTB
Ethernet
User
ManagedIP Network
GE
VDSL SW/DSLAMEthernet NetworkRouter
(HPER)BB-RAS (ISP)
Ethernet SW
VDSL/
VDSL2
MODHome GW
STB
Ethernet
User
ManagedIP Network
GE
ADSLATM DSLAM ATM Network
ATM SW
ATM SW
PC
ATU-R
User
BB-RAS (ISP)Ethernet ADSL
ATMSTM-1
VideoPhone
Internet
PC
PC
PC
Internet
Internet
L2(AGG-E) L3(AGG-C)
AGG-E AGG-C
SDH/
DWDM
ATM SW
NG-SDH/
DWDM
NG-SDH/
DWDM
Evolution of xDSL Network
Architecture
28
Central Office
FTTB
FTTNFTTEx Fiber To The Node
Fiber To The
Building
Fiber To The
Exchange
VDSL2 deployment scenarios:FTTEx,FTTN and FTTB
Copper Cable
≦700~750 m (VDSL2)
≦600 m (VDSL1)
Copper Cable
≦750~800 m (VDSL2)
≦600 m (VDSL1)
29
xDSL寬頻服務與應用
30
ATM / ADSL
ATU-R
PPPoE
Client
中華電信供裝分界
用戶自備：
1. 具有網路卡之個人電腦PC
上網服務:非固定制
31
ATM / ADSL
ATU-R
HUB
中華電信供裝分界
用戶自備：
1. 具有網路卡之個人電腦
2. Hub
3. 網路線
PC PC
PPPoE
ClientPPPoE
Client
上網服務:非固定制
32
ATM / ADSL
ATU-R
HUB
中華電信供裝分界
PCs
寬頻分享器
用戶自備：
1. 具有網路卡之個人電腦
2. Hub
3. 網路線
4.寬頻分享器
上網服務:非固定制
33
非固定制ADSL用戶可使用IP數
•ISP為Hinet的客戶可用IP個數:
1.2M/256k(含)速率以上可用8個浮動IP,其中可申請一個固定IP使用方式:Username前加上ip.,例如:[email protected]
2.1M/64k(以下)速率可用4個浮動IP
3.目前Hinet配發的浮動IP每72小時會斷線一次重新配發,只有申請的固定一個IP不會斷線。
34
固定制ADSL(1IP或3IP)用戶設備需求
應用情形 單一 PC 2 台以上 PC 上線
用戶端所需
設備
PC
10M或100M網路
卡
PC
10M 或 100M 網路卡
HUB(東訊及
ALCATEL-ATUR 已內含)
10BASE-T(UTP)網路線
FireWall 或具 NAT 功能的
PC 或 路由器
• 單一個人電腦只具備網路卡即可上網• 若加裝具NAT功能之設備則亦可提供2台以上個人電腦連線
35
Interface:Ethernet網路Cable:RJ45 crossover
ATU-R
ATU-RRouter或
Firewall或PC+NAT
Interface:Ethernet網路Cable:RJ45 parallel
HUB
(1)單一PC (2)多台PC上線
Ethernet:乙太網路Parallel:平行線Crossover:交叉線
Interface:Ethernet網路Cable:RJ45 crossover
Firewall:防火牆HUB: 集線器 Router: 路由器NAT:位址轉換
固定制ADSL(1 IP)客戶端設備介紹
36
應用情形 單一 PC 2~5 台 PC 5 台以上 PC 上線
用戶端所需設
備
PC
10M或100M
網路卡
PC
10M 或 100M 網
路卡
HUB
10BASE-T (UTP)
網路線
PC
10M 或 100M 網路卡
HUB
10BASE-T(UTP)網路
線
FireWall 或具 NAT 功
能的 PC 或路由器
固定制ADSL(8 IP或16,32 IP)用戶設備需求
•五部以內的個人電腦只具備網路卡即可上網• 若加裝具NAT功能之設備則亦可提供5台以上個人電腦連線
37
設定WinXP內建之PPPoE功能
• 將滑鼠移至桌面上之Internet Explorer，按滑鼠之右鍵點選內容
38
• 點選經由寬頻連線到網路後按下一步
設定WinXP內建之PPPoE功能
39
• 輸入連線名稱後按完成
設定WinXP內建之PPPoE功能
41
• 按確定後，點選Internet Explorer後按連線上網
設定WinXP內建之PPPoE功能
42
1.網路電視(Live TV):
目前有84個頻道(包含14個高畫質頻道)
2.隨選視訊(TVOD)
例如:My FOX、最愛Disney與好康福利區內等節目與高畫質之隨選節目等。
3.外掛服務
例如:美國職棒、KOD、家庭櫃員機、東森購物、
網路遊戲等。
MOD多媒體服務之應用
43
客廳
網路線
TV Set #1房間
網路線PC
VTU-R
VDSL外線
MOD服務與網路架構
STB #1
MOD信號源
網路線
視訊線
STB #2
TV Set #2
上網服務
VDSL外線
44
IP VPN 加值服務
語音加值服務
訊務查詢服務
跨國互連網路服務
視訊會議服務
SSL VPN服務
MDVPN互連網路服務
IP VPN網路推展服務，例如:IP PBX、ITA SIP phone等
45
報告完畢
敬請指教