前言

目前國(guó)內(nèi)寬帶接入市場(chǎng)仍然是ADSL的天下，近兩年隨著ADSL2＋標(biāo)準(zhǔn)的成熟，設(shè)備的穩(wěn)定，兼容性的提高，ADSL2＋設(shè)備已經(jīng)是市場(chǎng)中的主流。但是ADSL2＋中的不少特性仍然在摸索探討中，還沒有進(jìn)入大規(guī)模的商用。本文探討下ADSL2＋的一個(gè)重要特性：低功耗模式。

ADSL2+輸出功率和功耗

為了減少成本，便于管理，現(xiàn)在ADSL的局端設(shè)備單板密度越來越大，48路、64路等，帶來的挑戰(zhàn)是功耗過大，散熱困難，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，系統(tǒng)成本上升，這已經(jīng)成為局端設(shè)備廠商面臨的最重要的問題。

目前ADSL2＋單口功耗大致在1.0W到1.3W之間，其中驅(qū)動(dòng)到線路的功率大致只有100mW，其他全部轉(zhuǎn)化為熱能。如果按照64路計(jì)算，加上單板上面其他器件，以及電源的轉(zhuǎn)化效率，一個(gè)線路卡的功耗在100W左右，整個(gè)機(jī)箱千瓦以上。如此大的功耗，對(duì)于系統(tǒng)的供電，散熱，穩(wěn)定都是極大的挑戰(zhàn)。

降低功率可以減小熱損耗的同時(shí)，另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以減少線路間串?dāng)_，提高出線率。

ADSL2＋標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于降低功耗定義了L0，L2，L3低功耗模式：L0是正常工作模式；L2是低功耗模式；L3是休眠模式。

一個(gè)顯眼的小問題是，L1哪里去了？其實(shí)，L1在G.992.2， G.lite里面已經(jīng)被定義了，為了避免歧異，ITU沒有使用L1。

L2模式

當(dāng)線路上業(yè)務(wù)流量一段時(shí)間內(nèi)一直很小時(shí)，在保證業(yè)務(wù)運(yùn)行穩(wěn)定，不出現(xiàn) CRC 的前提下，通過降低速率和發(fā)送功率，以降低過大的噪聲容限和功耗。局端監(jiān)控到流量在一段時(shí)間內(nèi)一直小于設(shè)定閾值后，向用戶端發(fā)送L2請(qǐng)求以及下行功率衰減 power cutback 值和降低后的下行速率。用戶端可以拒絕這個(gè)請(qǐng)求或者接受，如果接受L2請(qǐng)求，就返回新的比特增益表，雙方按照新的比特增益進(jìn)入新的速率連接。

需要注意的是，只有局端才可以發(fā)出L2請(qǐng)求，這是因?yàn)長(zhǎng)2主要是降低局端功耗，由局端基于歷史流量和未來流量預(yù)測(cè)作出進(jìn)入L2的判斷會(huì)比較可靠。

進(jìn)入L2狀態(tài)后, 如果局端發(fā)現(xiàn)用戶端匯報(bào)回來的下行噪聲容限仍然太高，可以發(fā)起多次“power-trim”的過程，不斷增加下行功率衰減，進(jìn)一步減小下行輸出功率，總共最多可以進(jìn)行40dB的功率裁減。

L2模式主要是通過降低平均傳輸功率來減小功耗的，另外一個(gè)減小功耗的思路是降低峰均比，ADSL基于離散多音頻DMT傳輸技術(shù)，DMT的一個(gè)比較大的缺點(diǎn)是高峰均比，由于多個(gè)子信道并行傳輸，在很小的概率下多個(gè)子信道同時(shí)達(dá)到信號(hào)最大值，線路輸出會(huì)在此時(shí)出現(xiàn)一個(gè)超出平均值很多的尖峰。A/D、D/A的工作范圍過小會(huì)削平這個(gè)尖峰，造成CRC；過大會(huì)增加驅(qū)動(dòng)的功率損耗。但是如果能夠降低信號(hào)峰均比，就可以降低A/D、D/A的工作范圍，從而有效地降低功耗。在L2低速率情況下，將所有的信道都調(diào)制成4QAM，可以有效地降低峰均比，從而進(jìn)一步降低功耗。不過出于復(fù)雜性考慮，ITU目前還沒有采用這個(gè)建議。

在L2狀態(tài)下，任意一端檢測(cè)到突然增大的數(shù)據(jù)流量都可以發(fā)起L2到L0的請(qǐng)求，如果對(duì)端同意，經(jīng)過一個(gè)快速的步驟就回到了L0。L0下的參數(shù)和上次L0模式參數(shù)相同。

L3模式

在線路長(zhǎng)時(shí)間沒有實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候，ADSL連接進(jìn)入L3休眠模式。此時(shí)，線路沒有信號(hào)傳輸，鏈路處于監(jiān)控狀態(tài)，功耗可以大幅度減少。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定本地事件觸發(fā)，例如，用戶重新上網(wǎng)操作；或者遠(yuǎn)端發(fā)出重新連接信號(hào)，都可以從L3退出，重新回到L0

鏈路如果處于完全關(guān)斷狀態(tài)，可以更多的降低功率，但這樣就無(wú)法監(jiān)控到遠(yuǎn)端的連接信號(hào)，只能接受本地的命令來開啟，違背L3的初衷。

從L0進(jìn)入L3有兩種方式，一種是雙端的任意一端檢測(cè)長(zhǎng)時(shí)間沒有流量后發(fā)起L3請(qǐng)求，雙端進(jìn)行協(xié)商進(jìn)入L3，這稱作有序關(guān)斷“orderly shutdown procedure”；還有一種是用戶端突然掉電，臨死前告知局端，局端再進(jìn)入L3，這稱作無(wú)序關(guān)斷“disorderly shutdown procedure”

從L2進(jìn)入L3也有兩種方式，一種是雙端的任意一端檢測(cè)長(zhǎng)時(shí)間沒有流量后發(fā)起L3請(qǐng)求，然后雙端先協(xié)商進(jìn)入L0，再進(jìn)行L0到L3的有序關(guān)斷“orderly shutdown procedure”；還有一種是用戶端突然掉電，此時(shí)局端直接通過無(wú)序關(guān)斷“disorderly shutdown procedure”進(jìn)入L3模式。

L2/L3面臨的問題

L2/L3的本意是降低功耗，減小線路串繞，但是矛盾的是有時(shí)它反而帶來了線路串繞。舉一個(gè)例子：用戶A閱讀網(wǎng)頁(yè)，流量減小，進(jìn)入L2模式，此時(shí)相鄰線纜的用戶B開始開電上網(wǎng)，此時(shí)由于用戶A處于L2模式，對(duì)用戶B的串繞很小，用戶B可以訓(xùn)練到很高的速率，隨后用戶A開始下載文件，回到L0，此時(shí)用戶A線路對(duì)用戶B線路的串繞大大增加，用戶B線路會(huì)出現(xiàn)大量CRC，并可能最終掉線。

事實(shí)上，與 L2/L3 切換回L0模式相比，把modem開電也對(duì)鄰近線路有相同的影響，不過相比起來，L2/L3 切換回L0的頻率會(huì)比開關(guān)modem電源頻率高多了。可以想象一下，一捆線纜中的所有用戶都在不停的在各個(gè)功率模式間切換，這樣的一個(gè)不確定環(huán)境中，任何一個(gè)用戶都很難保證不受到其他用戶線路的影響。

更嚴(yán)重的是在L2模式下，如果發(fā)生比特交換，一定要切換回L0，然后再進(jìn)行比特交換，這樣造成的進(jìn)入L0的頻率大大增加。

事實(shí)上，上訴的問題在更短線路，更高速率的VDSL線路上更加嚴(yán)重，ITU學(xué)習(xí)小組15在2004年10月已經(jīng)同意L2模式不被VDSL2考慮。

對(duì)于L3，標(biāo)準(zhǔn)定義了可選的快速初始化，規(guī)定3秒鐘回到L0，這需要跳過很多正常初始化的過程，如果線路情況沒有變化，問題不大，但是如果線路情況有了變化，訓(xùn)練起來的結(jié)果會(huì)有很大問題，可能會(huì)掉線重新訓(xùn)練。

目前各芯片廠家出于穩(wěn)定性考慮很多都沒有實(shí)現(xiàn)這個(gè)可選的快速初始化，這樣一來，從L3到L0需要大約20秒左右的時(shí)間甚至長(zhǎng)至一分鐘，這在實(shí)際應(yīng)用中可能會(huì)對(duì)用戶的感受有一些影響。

結(jié)語(yǔ)

L2/L3是ADSL2＋標(biāo)準(zhǔn)里的重要特性，有助于減小局端功耗和線間串繞，但是它也帶來了一些問題。了解它們的優(yōu)缺點(diǎn)，綜合考慮，有條件有限制的使用它們，實(shí)際使用時(shí)，調(diào)節(jié)流量監(jiān)控時(shí)間配置參數(shù)，使得進(jìn)入L2/L3的頻率降低，是一個(gè)可以考慮的平衡作法。