1、iADSL常用参数详解-20021128i目 录第 1 章 工作模式（Operation mode） .1-1第 2 章 交织与快速（Fast and interleaved）以及交织深度 .2-22.1 交织与快速 .2-22.2 交织深度与时延 .2-52.3 交织与线路速率 .2-6第 3 章 线路速率（Bit rate ）与噪声容限（Noise margin） .3-7第 4 章 线路衰减（Attenuation） .4-10第 5 章 上下行最大可达到速率 （Maximum attainable bit rate） .5-12第 6 章 输出功率（Transmit power） .6
2、-13第 7 章 比特迁移（Bitswap） .7-14第 8 章 线路参数之间的相互关系 .8-16i关键词：ADSL Operation mode Fast Interleaved Noise marginTransmit power Bitswap摘 要：本文比较详细的解释了 ADSL 业务中常见的参数，如交织、快速、噪声容限、线路衰减等，并讲解了这次参数对 ADSL 线路的速率和稳定性的影响。本文参照标准以及本人在处理网上问题中的一些经验和体会写成的，难免有些错误，欢迎指正。文中直接引用一些术语而没有加以解释，如有问题请参见附录中的参考书目。缩略语清单：参考资料清单：1、Draft n
3、ew Recommendation G.992.1:Asymmetrical Digital Subscriber Line (ADSL) Transceiver ITU-T WP1 SG15/Q42、ADSL/VDSL 原理Dennies J.Raushmayer 著，杨威，王巧燕译，人民邮电出版社ADSL 参数详解Error! Reference source not found.工作模式（Operation mode）1-1第 1 章 工作模式（Operation mode）Operation mode 指的是 CO(Central Office)与 CPE(Customer Premi
4、ses Equipment)之间使用的 ADSL 连接协议。目前的常用协议有 G.992.1（有时候称为 G.dmt），G.992.2（有时候称为 G.lite），T1.413 issue 2，其中 G.dmt与 T1.413 issue 2 有时候合称为 full rate，full rate 与 G.lite 的主要区别在于前者最多使用 256 个子载波（频率范围为 25k1.104MHz），后者使用 128 个子载波（频率范围为 25k512KHz），同时最大发送功率谱密度不同，因而每一个 Tone 上最多承载的 bit 数不同，full rate 为 15bit，G.lite 为 8b
5、it，所以最终体现为支持的速率不同，前者为 8106/896kbps（下行/ 上行，下同）。另外 G.992.x 协议又分为 Annex A（ADSL over POTS(Plain Old Telephone Service)，主要适用于北美、亚洲除日本以外地区），Annex B（ADSL over ISDN，主要适用于欧洲），Annex C（时分双工方式，主要在日本使用）。一般地局端与终端都同时支持上述三种 Mode ，不过现在 G.lite 很少使用。那么 Modem 与局端是如何确定使用何种 mode 的呢？首先 G.992.x 与 T1.413的握手信号不同，前者使用 G.994.1
6、（又称 G.hs）中 A43 频率组，也就是说握手发起信号为 Tone 9、17、25 组成的时域叠加，称为 R-Tones-Req ，其特点是每个 16ms 这些子带的相位反转 180，T1.413 的握手信号为 tone 8 的单频正弦信号，称为 R-Act-Req，其特点是以周期为1024symbol（ 252.3ms）变化，首先以 38.5dBm/Hz 发送 64 个 symbol 宽度，然后将功率降低 20dB 再发送 64 个 symbol 的宽度，然后静默(silence)896symbol。CO 通过检测这些信号来确认是否有 Modem 在发起连接请求，实际上对于 G.hs，9
7、、17、25 任何一个频率成分都可以单独的被视为连接请求信号。这样局端将根据握手信号来进行训练，由 R-Act-Req 开始的话将以T1.413 运行，以 R-Tones-Req 开始则训练成 G.992.x，至于是 G.dmt 还是G.lite，这取决于局端或终端的设置。 在全兼容的模式下，标准建议采用如下的握手信号，首先是 2s 的 R-Tones-Req 信号，然后是 0.1s 的静默，接下来是 2s 的 R-Act-Req 信号，跟着又是 0.1s 的静默，然后重复这个过程。ADSL 参数详解Error! Reference source not found.交织与快速（Fast an
8、d interleaved）以及交织深度2-2第 2 章 交织与快速（ Fast and interleaved）以及交织深度2.1 交织与快速在 ADSL 的帧结构中，有快速（fast ）帧与交织（Interleaved）帧之分，对应的有 fast channel 与 interleaved channel 之分，fast 与 interleaved 的差别在于interleaved channel 中，经过 FEC(Forward Error Correction) （前向纠错）编码（通常用 Reed-Solomn 编码）后的 bit 流要送到一个交织寄存器中，然后从中读出进行下一步处理，
9、而这个写入读出的过程就叫交织。下面简单介绍一下交织。首先看一下交织通道的帧结构：ADSL 参数详解Error! Reference source not found.交织与快速（Fast and interleaved）以及交织深度2-3一个 ADSL 数据帧包含各个逻辑承载信道（AS03、LS02 ）以及开销信道，每一个帧有 KI 个 byte，而 S 个数据帧（共 KI 个 byte）加上 RI 个字节的FEC 校验字节后经过 FEC 编码后得到 S 个数据帧，实际上这就是一个 FEC码字，ADSL 编码中一个 FEC 码字的长度为 256byte。这些字节被送进交织寄存器。交织的过程及作
10、用可以用下文说明：下图所示为一个块交织的例子这里我们指定其深度 D=3，跨度 N=7。块中的数字表示比特进入交织器的顺序。通常，比特按行写入并按列读出。一般的，单个的行包含了完整的 FEC 码字。这样例子中该码字的长度将为 7。而下图所示为一个 D=3，N=7 的去交织器，去交织器的输出为码元的正确顺序ADSL 参数详解Error! Reference source not found.交织与快速（Fast and interleaved）以及交织深度2-4下图中的表格对在采用交织和无交织情况下突发错误的比较，说明了交织的价值，表格前两行说明了比特在无交织和有交织两种情况下在信道传输的顺序。如
11、果在信道中发生如表格第三行所示的突发错误，请注意在每种情况下被干扰的比特数目。表格的最后两行为将要被发送到样例信道接收机上的 FEC 块的那些比特。注意如果采用交织，比特错误将会被分解，这就给了 FEC 块更好的机会来纠正错误。这个例子可以用于预计突发错误不大于三个比特时长的信道。更实际的交织器通常将有更大的 D 和 N 参数。交织为数据的端到端传送增加延迟并且也需要在发射机和接收机上具有存储缓冲。一般来说，发射机和接收机都需要大约 D*N 比特的内存空间来支持块交织以及因此而产生的约 2DN 比特的延迟。对于上面的试验例子来说，这样的负面影响看来是无关紧要的，但是对于深度和跨度更大的交织器，
12、这些影响是非常明显的。注意：对于较高层的使用确认的协议（如 TCP），增加延 迟会引起 协议停滞，极大地降低数据吞吐量。从内存需求和端到端地延迟考虑，卷积交织有更高地效率。注意卷积交织并没有隐含任何关于 FEC 类型的信息。对于块或卷积 FEC 技术，它都同样适用。码字长度 N7 且深度 D3 的卷积交织器如下图所示。ADSL 参数详解Error! Reference source not found.交织与快速（Fast and interleaved）以及交织深度2-5这里比特按列写入并按行读出到 FEC 块以做进一步操作。去交织器必须从每行只读取单个的码字，然后前进到下一行指导最后一行被
13、读取为止。在读取了最后一行以后，去交织器返回第一行并且从下一个未读位置重新开始。卷积交织能够将长度为 N 的码字分散到 ND 时间间隔上，导致 ND 比特的端到端时延。需要注意的是虽然在交织例子中我们用比特作为单位来表示（深度和码字长度均以比特来表示），许多编码方案采用的是字节标准（比如，里德所罗门编码采用 GE256），或者更一般的说，采用码元标准。工作于字节或码元标准的 FEC 系统的交织方案自身通常也工作于字节或码元标准。比如，假设一个码字长为 7 字节，有效负荷流被以字节标准交织，于是卷积交织器和去交织器端到端的延迟为 ND 字节。注意，其它类型的交织也是可能的，比如螺旋状交织就是一种
14、不同的交织方案。由上可知，交织深度能带来比较好的稳定性，特别是对脉冲噪声具有良好的抵御能力。2.2 交织深度与时延上面的说明同时也给出了交织深度的定义，在标准中规定交织深度的支持范围为下行 064，上行 08 且必须为 2 的整数字幂。大于上述值为 Option 。ADSL 参数详解Error! Reference source not found.交织与快速（Fast and interleaved）以及交织深度2-6交织会带来时延，交织时延由两部分组成，一部分是 FEC 编码的时间，另一部分是交织的时间，其计算公式为：delay=4+(S-1)/4+S*D/4 所以交织深度可以用 Symb
15、ol 为单位，有时候也可以用时延为单位。这一延时对于不需要确认的数据传输（比如 UDP 连接）是没有影响的，仅最开始那一下，但是对需要对方应答时（比如 TCP 连接），这种延时将可观地降低了传输速率，因为发送一个报文经过一段时延才能到达对方，而对方的确认报文又要经过一个时延才能达到，在缺省交织深度时 FTP 下载速率甚至会降到 Fast 方式的 1/3 左右。2.3 交织与线路速率在使用 FEC 的情况下，由于 FEC 的开销（R I ，最大 16bytes）以及一个码字的最大长度为 255 字节（当 S1 时），因此实际上的最大线路速率为40008（255161）7616Kbps式中 400
16、0 为波特率，8 为 1byte8bit，括号中的 1 为同步开销字节。但是在标准中还有一个 Option 情况，即 S=1/2，此时一个帧的长度可以为两个 FEC 码字，此时最大速率将有很大的提高。计算如下：在这种情况下，限制不再是 FEC 的码长，而是每一个 Tone 最多能承载的 bit数，由于一个 Tone 最多能承载 15bit，因此最大速率为400015（255311）13380Kbps但是实际上一个 Tone 一般承载 14bit，并且 Tone 3236 不用，所以实际上最大速率为 12000Kbps 左右。我们的 32 路板已经支持 S=1/2，如果 Modem 也支持的话，
17、就可以看到这一结果。ADSL 参数详解Error! Reference source not found.线路速率（Bit rate ）与噪声容限（Noise margin）3-7第 3 章 线路速率（Bit rate ）与噪声容限（ Noise margin）线路速率是在训练中，由 CO、CPE 根据线路的衰减、环境噪声以及双方的情况（比如均衡器的训练结果）计算出来的，具体的过程请参见 G.992.1 中的 Initialization 部分。实际上下行速率以及每一个比特的分布是由 CPE 计算出来的并通知 CO 的，反之 上行速率以及每一个比特的分布是由 CO 算出来并通知 CPE 的。线
18、路的运行速率计算的前提是在误码率不大于 10-7 条件下，根据每一个 Tone的信噪比（SNR）以及是否使用 Trelis 计算出来的。在使用 Trelis，FEC 、循环前缀等编码的情况下，每承载一个 bit 需要消耗的信噪比为 3dB，设某个子带的信噪比为 SNR，则可以用下面的公式表示 bit 与信噪比的关系：SNRS 03bitSNRnoisemarginS0 表示某一个子信道能承载 2bit 所需的最小信噪比，由于一个星座图最少可以放 4 个点，也就是 2bit。由上式可知，在给定的线路条件下，线路速率与 Noise margin 之间是一种此消彼长的关系，要求额 noise margin 越大，得到的线路速率就越低。Noise margin 是用来干什么的呢？由于线路环境在不断变化，比如环境温度、湿度，周围的背景噪声，因此每一个 Tone 的信噪比也在不断变化，噪声容限 noise margin 的作用是在分配 bit 时，留有一定余量，当环境变化导致的信噪比下降的幅度只要不超过 noise margin，就能保证误码率小于 10-7。下图可以形象说明这个问题。 tonenoise marginbit
