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新一代 DSL初探
EtherLoop 技术白皮书

【作者: 聶華生】2001年06月01日 星期五

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介绍

EtherLoop 是一项突破普通电话线 ( POTS-Plain Old Telephone Service ) 上传输高速资料接取到户的新技术。它采用DSL 技术的基本概念( 例如ADSL、HDSL ),结合封包传输系统格式( Packet delivery system algorithms ),运用信号调变( Signal modulation ) 技术、爆发传输技术( Burst delivery ),以及乙太网路封包协定( Ethernet packet-data protocol ) 等的融合处理,有效地克服了ADSL、HDSL 的先天限制,创造出一个独特的高速解决方案。


EtherLoop 的观念系来自于1996 年北电网路的前任AVP Jack Terry,当时为了克服xDSL、Cable Modem 以及Ethernet 等三项技术的缺点并且保留它们的优点,经由其他的技术合作团队努力、研究和整合后,始成功开发出的新技术。简而言之,EtherLoop 是一种利用电话线就能作到Ethernet 功能的延伸,并且涵概Cable Modem 的优点,由于它易于安装,传输距离长达6.4 公里,而且能源消耗极低,是新世代DSL技术的领先方案。


这项技术的基本特征说明如下:


  • ● 扩大世界现有实体电话线路的再延伸 ( 加大市场广度 )


  • ● 解决当今世界电信网路业者对杂讯和干扰的最大期望值


  • ● 相容世界各类最佳技术的性能指标且成本相对较低


  • ● 增加电信网路对于话务外多余频宽的业务 ( 加大市场深度 )



以下,我们将分两期,从三个层面来描述 EtherLoop 的技术特质:即信号传送的实体特性及传输方式、使用 EtherLoop 的网路架构以及 EtherLoop 应用特性总结。


信号传送的实体特性

EtherLoop 为一种整合了 xDSL 与 Ethernet 优势的混合服务。 xDSL 利用现有电话线路提供较远距离的高速资料传输,而Ethernet半双工传输模式和「爆发」封包传输方式则能减低高速 xDSL 方式所带来某些严重的副作用。为了使人们更容易明白 EtherLoop 技术的精髓,了解 xDSL 与 Ethernet 在实务上的特性是有帮助的。


回顾aDSL 的技术

xDSL 是一种在类比语音级的铜质双绞线上利用额外频宽的技术。铜线的低频宽( 0-10KHz ) 专供传统语音通信之用,其它高频宽部份则支援资料通信流量使用,至于人们常听到的 ADSL 系不对称的传输技术。 ADSL 理论上能够在短距离内支援单向8Mbps 的连续资料传输速率,在5.9 公里的最大范围内则可以保持较低的传输速率,其提供的下行信号速率比上行信号速率大得多,为的是增加传输效率同时减少干扰。


而 HDSL则是能在 1 或 2 对铜线上传送每秒 1.544Mbps 的对称信号 ( 取决于技术 )。 1.544Mbps 的速率是与标准电话公司的 T1 资料传输标准一致的,但 HDSL要比 T1 更易于安装使用且传输的距离也更长。 HDSL可以用来传输资料和语音,并能够提供双向高速的业务传输,但如何利用以及在什么场合应用等问题仍然没有得到解决。


xDSL 这类高速资料服务业务其实存在很多问题,其输送高速资料需要较大的信号电位差和功率,在铜线上传输讯号越多,「遗失」的讯号就越多,并且与邻近铜线之间的干扰也就越大,这种干扰就是所谓的「串音」。铜双绞线一般来说是由 25 - 50 对线紧绑在一​​起的,对于其他高速资料用户这种捆绑会导致相当多的问题,还会潜在地影响其他语音服务。就串音的敏感性而言,对于一捆线中的任何一对双绞线与另一对邻近的双绞线来说,这类干扰的问题就是比较典型的,通常用分贝( DB 值)为单位描述其干扰特性,当分贝数大于60 时,就会发生明显的串音,导致传输速率下降,甚至断线。


为了使 xDSL 达到其理论性能最大值,所以需要一个很理想化的用户回路,不过,在真实的环境里,大多数用户回路都不是理想化的。电话线的线径从规格22AMG 到规格26AMG 之间会发生变化,这会对传输的信号产生干扰和失真,在回路中还可能有许多的「桥接」处,即有一段电话线与主回路接在一起,但这段电话线在远端并不与任何东西相连接,而没有任何连接的那段电话线就会导致信号的反射,即一些进来的信号会「反弹回去」,这种反射会干扰原有的信号,所以xDSL 在传送和接收两端要进行讯号的过滤处理。这种过滤处理需要非常高效能且合适的回音消除技术,这也意味着以CAP 为基础的ADSL 系统有加大系统的成本及复杂性的问题,至于以DMT 为基础的ADSL 虽较能处理「桥接」的问题,但又产生了其他的问题。


此外,加固线圈也是一个大问题,我们使用金属加固线圈来续接用户回路,以增加线路的可用长度,这种方法通常使用在当用户远离电信中心局端 5.9 公里或更远的情况中。然而,大多数情况下,一个用户也许靠近电信中心局端,但仍然需要在回路上用加固线圈续接电话线,因为所使用的电话线路已经年久陈旧了,使用加固线圈会造成较高频率讯号的大量衰减,所以在这些「线圈加固线圈」的回路上传送高速业务是不可能的。


最后 ADSL 在操作时还需要一​​个连续的相位从用户端向主机或者从主机到用户端发送信号,所以发送信号需要耗费功率。在电话公司或者其他「高密度」ADSL 配置环境「按埠计算或按每立方尺空间计算」中,必须删除多路数据机上的热量,早期被称为「小乌龟」的用户端设备,更是烫到可以煎蛋的地步,为防止零件过热,就得增加DSLAM 的复杂度与零件的成本。


Ethernet的概况

Ethernet 是 LAN 应用的一个重要协定。它是一种在 4P8C 标准铜线上进行封包传输的协定,Ethernet的配置有点特殊,其两个特点很适合用作铜线回路上的高速通讯协定:


  • ● 爆发模式的传输系统


  • ● 技术上非常成熟,并经过严格测试及市场考验



爆发 ( burst ) 传输技术

大多数环境下,资料都被切割成封包的方式来传输,例如在一段较长的时间内毫无动静,但之后可能就会传输一小串的封包。爆发式的资料传输方式比连续位元 ( bits ) 资料的传输,如 xDSL,更存在着一个非常重要的优势。封包方式的资料传输允许使用半双工通信模式( 如每次两端中只有一方在封包通信),这就为处理「桥接」和线径规格的改变所创造的优势,当接收端的封包反射给发送端,对发送端并无关系,因为他们不同时接收资料,而( 远端的) 接收器可以很容易滤除较弱的二次载波信号。


所有封包传送协定的本质上都遵从同一个模式:只要有信号即可传送,当然,倘若没有资料需要传送,也无所谓,封包传送协定最多也只发送一个非常小电压的载波信号。这样一来,就为爆发资料提供了与连续资料协定相比的另一个优势 - 功率。如果发送端没有资讯要发送,那只需要非常小的功率来操作。在一般的条件下,封包系统将有差不多 98% 的空闲时间,这些空闲时间内所消耗的平均功率效率要比最大功率消耗效率低得很多。@小標:Ethernet 标准


基于 Ethernet 标准的产品在大多数区域网路里面都已经广被接受,加上技术已经成熟,所以我们可以购买一个非常廉价的晶片整合成一个设备来提高 Ethernet 的相容性。而由于这个成熟的技术已经广为人知,因此,要寻找建设、安装及售后服务的Ethernet专业人才也相对容易。


Ethernet 缺点

由于Ethernet 以广播的形式来传送资料,在广播网路中,我们不能预先知道何时会有其他人传送资料,因此,Ethernet 可以使用碰撞检测系统,确定远端设备在资料传送的时间,以便避免在同样的时间内有同时传送的情况发生。不过,利用半双工乙太网路并不能完全避免碰撞问题,所以每当碰撞发生时,设备就会停止传送资料,间隔片刻后再行传送,这样的模式将减少系统总体有效封包频宽的传送。


使用 EtherLoop 网路架构

EtherLoop 运用 xDSL 技术的优点与减少干扰的封包技术,加上通过 Ethernet 封包格式来降低与乙太网路连接的成本,EtherLoop 可以设法避免 Ethernet 的碰撞问题。由于EtherLoop 是点对点模式( 在电信中心局端与用户端之间),所以可以定义一端为「CO」,另一端则为「CPE」,当「CO」允许的时候,「CPE」才可以通信,这样就能有效地消除任何碰撞的情况。


由于 xDSL上的位元错误率 ( BER ) 比专线以及LAN还差一点,EtherLoop 可以利用 Ethernet 错误检验的方式,设法检测出有问题的封包并重新传送。而LAN 中的位元错误率 ( BER ) 较低,所以并没有采用封包检测措施,但在铜线电话 xDSL 里就有使用此技术的必要。


另外,EtherLoop 还有使用了一些其他技术不具备的特有技术。在信号传送端没有信号传送时,信号的品质是可监测的,该设备能够不断地改变内部频率来降低​​串音和避免干扰,这是一种连续性速率自行适应技术。这种技术可以使 CO 端与 CPE 端及时适应任何接受或产生的噪音,相应地提高 CO 端与 CPE 端的传输品质,并且减少与同线缆内其他 49 对线之间的干扰。


小结

总括而论,EtherLoop 有以下特点:


  • ● 根据封包流量要求,?用户端I/O的资料提供高速介面


  • ● 线路品质差而造成的反射对系统的影响很小或没有影响


  • ● 电力消耗和散热较少


  • ● 智慧封包流量管理


  • ● 即时频率自动跳频



EtherLoop 技术给合了可以利用现有的公众电话网路 ( PSTN )的 xDSL 技术、封包传输模式和可以减少干扰、降低功率消耗、提供最经济介面平台的Ethernet 等三个方面的优势。


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