内容发布更新时间 : 2024/12/23 21:12:46星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
一、VDSL2技术发展及存在的问题
继第一代VDSL后，ITU于2006年2月通过了VDSL2（第二代VDSL）的标准G.993.2。VDSL2通过扩展频谱至30MHz，可在短距离内实现双向对称100Mbit/s的高速数据传送，从而为高速上网、互联网游戏以及视频业务等应用提供充足的带宽，因此具有良好的应用前景。
VDSL2系统拓宽的频带范围和更短的传输距离同时也带来了比ADSL以及ADSL2/2+更为严重的噪声干扰，包括线路间串扰、背景噪声干扰、脉冲噪声干扰和业务无线电干扰，这些都会对VDSL2业务产生影响。同时，若不对VDSL2系统的频谱及发射功率加以控制，则可能出现发送功率超出实际需要而产生很大的NoiseMargin的情况，这不但无益于系统的稳定性，还可能因为线路间的串扰制约系统性能的进一步提升。因此需要通过频谱管理技术来优化VDSL2的配置，从而实现VDSL2系统性能和稳定性的大幅度提升。
二、频谱管理技术
由于VDSL2采用FDM方式，近端串扰的影响可以通过滤波器大大降低，但是远端串扰与系统中的接收信号始终是处在同一频段的，无法用滤波器滤除。此时，若各设备都以最大PSD限制来发送信号，就会大大提高线路间的串扰，造成各设备性能的下降，从而大大降低整个线缆的容量。因此，需要通过协调线缆中不同设备的发送信号频谱，才能使得在线缆层次上达到性能最优。频谱管理主要分静态频谱管理和动态频谱管理。
1.静态频谱管理
为了避免线路间串扰以及外界干扰导致性能和稳定的严重下降，可以在设备初始化训练过程中选择合适的频谱及相应的参数配置，并在后续的通信过程中加以确定，这就是静态频谱管理技术，通常可通过频谱整形（PSDShaping）来实现，如图1所示。
图1中，对于Centraloffice和RT之间的频谱给出了三种不同的做法，其中a将RT发送信号平坦地削减一定的幅度使得串扰的影响降低；由于高频信号衰减速率要快于低频信号，长线的高频部分实际上已经不可用，因此b将RT的频带放在高端，而CO占据低频段，这样由于互相之间的频谱不重叠，串扰信号可以被滤波器消除；c在b的基础上更进一步，根据线路对信号的衰减与频率的1/2次方成正比的特点，CO和RT的频谱有一些重叠，在重叠部分的功率谱密度随频率削减，使得串扰信号相对于接收信号可以忽略。a的情况相当于ADSL和ADSL2/2+中的powercutback和maximum PSD，频谱利用率比较低，而b的情况可以通过设置ADSL和ADSL2+中的开始和终止频率来设置，c的情况相对复杂一点，其原则就是使得RT发送的信号与CO发送的信号在RT处频谱重叠部分基本相当。
对于射频干扰（RFI）,可以通过设置missingtone的方法来避免，而对于脉冲干扰，可以通过优化FEC编码参数和交织深度来解决。
2.动态频谱管理
由于静态频谱管理技术在设备初始化测试结束后即被确定，不能很好地适应线路情况的变化，而且人工设置效率又太低，为了更好地解决上述问题，最近又提出了动态频谱管理（DSM）的技术。
DSM主要着眼于采用动态频谱平衡的方法来提升线路速率、距离和稳定性，其原则是在满足性能和稳定性要求（速率、margin和误码率）的情况下以最小的功率发送信号，通过采用一系列的方法来集中管理、优化各种参数配置和发送PSD，甚至采用Vector和/或bonding的方法来协调同一个线缆束（binder）中的发送和接收，使得整个线缆束的性能最大化。
Level0，DSL用户端设备没有提供SMC所需的信息，这是默认的状态，也是目前大多情况下使用的层次，此时SMC根据标准的建议和一些应用指南实施动态频谱管理。
Level1，DSM能够通过DSM-D收集线路速率，发送功率以及margin等信息并通过DSM-C协调线路速率，margin（最大、最小和目标）以及PSD的平坦增益调整，差错控制编码FEC参数和总发送功率,目前大多数的设备支持这个层次。
Level2，除了Level1的参数以外，SMC还能得到G.992.3/4/5提供的更为详细的参数，包括双端测试的数据，在此基础上除了Level1的参数外能够更为准确的控制端口的发送频谱；
Level3，SMC与DSL-LT在同一位置，能够得到并同时控制DSL-LT中部分或者全部的上行和下行发送信息，SMC能够协调LT中部分或全部端口的下行发送信号，联合发送和接收信息并且联合处理。
Level0．Level1在目前大多数DSLAM上可以使用；Level2的应用正在研究中；Level 3能够协调多个端口的发送和接收，因而在串扰的消除上有质的改进，其性能也更好，不过Level 3需要各端口之间协调同步收发，因此对于用户端的底层软件和硬件有很多新的要求，其算法和硬件的变动目前尚未明确，仍在研究中。下面对Level 3中涉及到的Vectored DSL的技术进行说明。
3.Vectored DSL技术
Level3以下频谱管理第一、二级只是通过参数调整，特别是频谱的调整被动地减少串扰，每个端口还是发送自己的调制信号。而Level3可以通过主动发送信号来降低串扰，这将属于一个运营商的处于同一个binder的线路集中管理，获得相邻端口的数据信号以及线路间的串扰传递函数的情况下，每一个端口除发送包含本端口信息的数据信号外，还发送相邻端口的信息，接收端可以根据这些信息将相邻端口的串扰信息消除，从而解调出本端口的信号。此时每一个端口发送的信号是一个矢量信号，除了本身的数据调制信号分量以外，还包括其他端口的信号分量。同样，在接收端可对各个同步接收用户端发来的信号进行联合接收和处理，以消除CO近端串扰的影响。
VectoredDSL在实际使用中有几种情况，一种是局端和用户端的modem都能实现联合收发信号，此时整个系统就构成了一个所谓的多入多出系统（MultiInMulti Out，MIMO），但是在有些情况下，用户端可能无法实现联合发送和接收信号，此时就变成了单向的Vectored DSL。Vectored DSL还可以与bonding结合起来，获得很高的速率。仿真分析表明，
使用Vectored DSL和Bonding在长为500m的4对双绞线上能获得双向1Gbit/s的接入速率，大大超出了单纯的Bonding技术所能达到的极限。图3是Vectored DSL的系统示意图。
Vectored DSL需要得到线路的串扰关系矩阵，这主要集中在两个方面，一是通过RLCG参数线路模型推导；另一种方法是通过多用户检测算法，根据检测信号推算。另外降低多用户检测和VectoredDSL实现的复杂度也是当前的研究热点。
三、总结
在VDSL2的频带已经达到30MHz的情况下，线路速率高达对称100Mbit/s，此时再进一步拓宽频带非常困难，成本也会很高。因为串扰的存在，目前的ADSL、ADSL2+和VDSL2都没有发挥出全部潜力，因此通过研究频谱管理技术来实现DSL系统的参数优化配置，对于消除线路串扰，有效的提升系统性能和稳定性，具有很大的实际意义，目前这已经成为DSL技术中的一个研究热点。
随着带宽的增加和环路距离的减小，串音（Crosstalk）已经成为VDSL2系统中的主要干扰因素。介绍了目前ITU-T提出的几种主流的针对串音问题的解决方案，尤其重点描述了近来的研究热点——串音消除技术，并对其中的关键算法进行了归纳和分析。
一、VDSL2技术简介及其串音问题
继第一代VDSL之后，ITU-T于2006年2月份通过了VDSL2的标准，标准号为G.993.2；同时在2006年11月份的会议上完成了G.993.2Amendment1& Corrigendum 1，标准已相对成熟。VDSL2通过扩展频谱至30 MHz，能实现双向对称的100 Mbit/s高速数据传送，可为高速上网、互联网游戏以及视频等业务提供充足的带宽；同时它还实行灵活的Profile配置方案，可针对不同业务对丢包、时延的要求提供相应服务，从而更好地满足将来用户对高带宽、新业务的需求，因此具有良好的应用前景。
但是和其他DSL技术相比，VDSL2由于使用很宽的频段，受到的线路噪声干扰也更为严重；而且高频信号本身的衰减很大，对线路噪声非常敏感，因此噪声已经成为制约VDSL2系统传输性能和稳定性的主要因素。
VDSL2线路噪声主要包括串音干扰、脉冲噪声、射频噪声等，文章主要论述串音干扰的影响及其相应的解决方案。
二、串音的特性和影响
串音简单地说就是由于DSL所使用的双绞线各线对之间是非屏蔽的，线对间的电磁干扰会导致一对双绞线上的信号对另外一对双绞线上的信号产生影响。通常认为串音存在于同一电缆束中的各线对之间，且一条双绞线会受到来自多条线对的干扰。
串音按其特性通常分为“近端串音（NEXT）”和“远端串音（FEXT）”。NEXT是干扰线对的发射机与被干扰线对的接收机位于同一端，此时干扰信号沿着干扰线对出发，耦合到被干扰线对，然后传回到被干扰线对的接收机；FEXT是干扰线对的发射机远离被干扰线对的接收机，此时干扰信号沿着干扰线对传播，耦合到被干扰线对，然后产生的串音信号沿着被干扰线对传送到其接收机。
目前已有较为成熟的解析方式或数值方式来表征DSL串音，如北美标准
ANSICommitteeT1Standard T1.417[1]中给出了NEXT和FEXT的计算方法，如下所示：
其中XN/XF表示统计得到的NEXT/FEXT的近端/远端串音耦合系数，ANSICommitteeT1Standard T1.417中规定XN=8.536×10-15，XF=7.74×10-21；S（f）为干扰信号在串音耦合点处的信号功率谱