ADSL2+低功耗模式简介

前言

目前国内宽带接入市场仍然是ADSL的天下，近两年随着ADSL2＋标准的成熟，设备的稳定，兼容性的提高，ADSL2＋设备已经是市场中的主流。但是ADSL2＋中的不少特性仍然在摸索探讨中，还没有进入大规模的商用。本文探讨下ADSL2＋的一个重要特性：低功耗模式。

ADSL2+输出功率和功耗

为了减少成本，便于管理，现在ADSL的局端设备单板密度越来越大，48路、64路等，带来的挑战是功耗过大，散热困难，造成系统不稳定，系统成本上升，这已经成为局端设备厂商面临的最重要的问题。

目前ADSL2＋单口功耗大致在1.0W到1.3W之间，其中驱动到线路的功率大致只有100mW，其他全部转化为热能。如果按照64路计算，加上单板上面其他器件，以及电源的转化效率，一个线路卡的功耗在100W左右，整个机箱千瓦以上。如此大的功耗，对于系统的供电，散热，稳定都是极大的挑战。

降低功率可以减小热损耗的同时，另外一个优点是可以减少线路间串扰，提高出线率。

ADSL2＋标准对于降低功耗定义了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。

一个显眼的小问题是，L1哪里去了？其实，L1在G.992.2， G.lite里面已经被定义了，为了避免歧异，ITU没有使用L1。

L2模式

当线路上业务流量一段时间内一直很小时，在保证业务运行稳定，不出现 CRC 的前提下，通过降低速率和发送功率，以降低过大的噪声容限和功耗。局端监控到流量在一段时间内一直小于设定阈值后，向用户端发送L2请求以及下行功率衰减 power cutback 值和降低后的下行速率。用户端可以拒绝这个请求或者接受，如果接受L2请求，就返回新的比特增益表，双方按照新的比特增益进入新的速率连接。

需要注意的是，只有局端才可以发出L2请求，这是因为L2主要是降低局端功耗，由局端基于历史流量和未来流量预测作出进入L2的判断会比较可靠。

进入L2状态后, 如果局端发现用户端汇报回来的下行噪声容限仍然太高，可以发起多次“power-trim”的过程，不断增加下行功率衰减，进一步减小下行输出功率，总共最多可以进行40dB的功率裁减。

L2模式主要是通过降低平均传输功率来减小功耗的，另外一个减小功耗的思路是降低峰均比，ADSL基于离散多音频DMT传输技术，DMT的一个比较大的缺点是高峰均比，由于多个子信道并行传输，在很小的概率下多个子信道同时达到信号最大值，线路输出会在此时出现一个超出平均值很多的尖峰。A/D、D/A的工作范围过小会削平这个尖峰，造成CRC；过大会增加驱动的功率损耗。但是如果能够降低信号峰均比，就可以降低A/D、D/A的工作范围，从而有效地降低功耗。在L2低速率情况下，将所有的信道都调制成4QAM，可以有效地降低峰均比，从而进一步降低功耗。不过出于复杂性考虑，ITU目前还没有采用这个建议。

在L2状态下，任意一端检测到突然增大的数据流量都可以发起L2到L0的请求，如果对端同意，经过一个快速的步骤就回到了L0。L0下的参数和上次L0模式参数相同。

L3模式

在线路长时间没有实际数据传输的时候，ADSL连接进入L3休眠模式。此时，线路没有信号传输，链路处于监控状态，功耗可以大幅度减少。

标准规定本地事件触发，例如，用户重新上网操作；或者远端发出重新连接信号，都可以从L3退出，重新回到L0

链路如果处于完全关断状态，可以更多的降低功率，但这样就无法监控到远端的连接信号，只能接受本地的命令来开启，违背L3的初衷。

从L0进入L3有两种方式，一种是双端的任意一端检测长时间没有流量后发起L3请求，双端进行协商进入L3，这称作有序关断“orderly shutdown procedure”；还有一种是用户端突然掉电，临死前告知局端，局端再进入L3，这称作无序关断“disorderly shutdown procedure”

从L2进入L3也有两种方式，一种是双端的任意一端检测长时间没有流量后发起L3请求，然后双端先协商进入L0，再进行L0到L3的有序关断“orderly shutdown procedure”；还有一种是用户端突然掉电，此时局端直接通过无序关断“disorderly shutdown procedure”进入L3模式。

L2/L3面临的问题

L2/L3的本意是降低功耗，减小线路串绕，但是矛盾的是有时它反而带来了线路串绕。举一个例子：用户A阅读网页，流量减小，进入L2模式，此时相邻线缆的用户B开始开电上网，此时由于用户A处于L2模式，对用户B的串绕很小，用户B可以训练到很高的速率，随后用户A开始下载文件，回到L0，此时用户A线路对用户B线路的串绕大大增加，用户B线路会出现大量CRC，并可能最终掉线。

事实上，与 L2/L3 切换回L0模式相比，把modem开电也对邻近线路有相同的影响，不过相比起来，L2/L3 切换回L0的频率会比开关modem电源频率高多了。可以想象一下，一捆线缆中的所有用户都在不停的在各个功率模式间切换，这样的一个不确定环境中，任何一个用户都很难保证不受到其他用户线路的影响。

更严重的是在L2模式下，如果发生比特交换，一定要切换回L0，然后再进行比特交换，这样造成的进入L0的频率大大增加。

事实上，上诉的问题在更短线路，更高速率的VDSL线路上更加严重，ITU学习小组15在2004年10月已经同意L2模式不被VDSL2考虑。

对于L3，标准定义了可选的快速初始化，规定3秒钟回到L0，这需要跳过很多正常初始化的过程，如果线路情况没有变化，问题不大，但是如果线路情况有了变化，训练起来的结果会有很大问题，可能会掉线重新训练。

目前各芯片厂家出于稳定性考虑很多都没有实现这个可选的快速初始化，这样一来，从L3到L0需要大约20秒左右的时间甚至长至一分钟，这在实际应用中可能会对用户的感受有一些影响。

结语

L2/L3是ADSL2＋标准里的重要特性，有助于减小局端功耗和线间串绕，但是它也带来了一些问题。了解它们的优缺点，综合考虑，有条件有限制的使用它们，实际使用时，调节流量监控时间配置参数，使得进入L2/L3的频率降低，是一个可以考虑的平衡作法。