1、ADSL通信系統中CRC原理及案例分析緒論循環冗余校驗碼(CRC)，因編碼簡單且誤判概率很低，在通信系統中得到了廣泛的應用。循環冗余校驗碼的英文全稱為Cyclic Redundancy Check，縮寫為CRC。CRC是ADSL通信系統中關于誤碼率（BER）分析的一個重要參數，鑒于之前對于DSL性能誤碼率這一塊的資料較少，特意寫這篇文章增加大家對這方面的了解。1.CRC基本原理CRC的基本思想是利用線性編碼理論, 在發送端根據要傳送的K位二進制碼序列，以一定的規則產生一個校驗用的監督碼（即CRC碼）R位，并附在信息后面構成一個新的二進制碼序列，共(KR)位，最后發送出去。在接收端，接收到原始數

2、據及其CRC校驗碼后，按如下步驟進行校驗。1) 接收到完整的數據及其CRC校驗碼，組成新的多項式。2) 利用相同的生成多項式作為除數來除這個新的多項式，得到結果。3) 如果除法沒有余數，那么數據在傳輸過程中沒有錯誤，校驗成功，否則失敗。生成CRC的公式如下： （公式11）上式中，是信息多項式，是生成多項式， 是校驗多項式。2.ADSL系統中CRC結構ADSL系統使用如下圖1（ITU G992.5）所示的超幀結構，每個超幀由68個ADSL數據幀和一個同步幀組成，ADSL數據幀被編碼調制成一個DMT符號，然后由調制器插入一個同步DMT符號，它不攜帶任何用戶信息，用來確定超幀的邊界。圖1 ADSL系

3、統的超幀結構上圖1中，每個超幀中有8個比特(crc0crc7 )用于快速數據緩沖區的循環冗余校驗，同樣，也有8個比特用于交織緩沖區的循環冗余校驗，24個指示比特ib0ib23用于OAM(操作，維護和管理)功能，每個超幀中第一幀的快速和交織緩存中的SYNC字節要用來做CRC字節，快速緩存中的第1，34，35幀中的快速同步字節(“FAST BYTE”)要用來攜帶ib0ib23的指示位。指示位主要是用來指示線路狀況，其余幀的“FAST BYTE”，如果以0作為字節的結尾，表示此字節為同步字節，如果以1作為字節的結尾，則表示此偶數幀和下一個奇數幀的“FAST BYTE攜帶了EOC信息。交織緩存中的其余

4、幀(167)的同步字節作為分配給交織數據緩存區的承載信道的同步控制和用于ADSL開銷控制信道(AOC)。每個數據幀編碼后成為一個DMT符號，而數據幀是由快速數據緩沖區和交織數據緩沖區的數據組成的，在不同的參考點(A,B,C)上，數據幀有不同的形式，在進入星座編碼器的數據幀中，每個幀的前一部分是來自快速緩沖區的數據，而后一部分是來自交織緩沖區的數據。3 CRC的應用分析3.1CRC在ADSL系統中編碼原理本文按照G992.1標準設計的CRC模塊，實現方式是：在發送端，CRC編碼器根據生成多項式對每一個復幀計算出一個8bit的CRC，然后放在下一個復幀的第一個數據幀中傳輸。在接收端，CRC編碼器根

5、據同一個生成多項式計算出CRC，然后和發送端傳輸過來的CRC進行比較。如果兩個CRC相同，則說明傳輸過程中沒有出現錯誤位;反之，若不同，則表明傳輸過程中發生了錯誤位。G992.1標準中給定了生成多項式，確定了生成多項式之后就可以根據公式(11)得到任意數據的CRC校驗碼。對于一個信息多項式，CRC循環冗余校驗字節的產生方法是將信息多項式左移八個單位，并除以生成多項式，所得余式即為CRC校驗多項式，可以寫做：下面通過一個例子來說明怎么計算得到CRC校驗字節：假設信息字段代碼為：101100101，對應信息多項式為：；因生成多項式為：，則對應的代碼為：100011101。第一步：信息多項式左移八個

6、單位，對應的代碼記為：10110010100000000；第二步：采用多項式模二除法（參考附錄），得余數為：10110001，(即校驗字段為：10110001）。發送方：發出的傳輸字段為：10110010110110001；信息字段和校驗字段；接收方：使用相同的生成碼進行校驗:接收到的字段/生成碼（二進制除法）， 如果能夠除盡，則正確。（大家感興趣的話可以驗證一下）3.2CRC在ADSL系統中的案例分析誤碼率是數字通信系統的兩大主要性能指標之一。在ADSL通信系統中一般要求誤碼率小于10E-7，這樣QoS才有保證。， （公式12）其中是CRC的數目，對于Fast和Interleave信道，分別

7、對應不同的取值。是實際速率，是測試時間。1）對于Fast 模式，1 CRC15Bits Data Error，即；（Fast：Up Delay1ms，Down Delay1ms）2）對于Interleave模式，1 CRC40 Bits Data Error，即；（Interleave：Up Delay16ms，Down Delay16ms）那么根據公式12推導一下，我們可以得到：1） Interleave模式下，對于實際傳輸速率為20M的比特碼流，一分鐘最多允許出現3個CRC；2） Fast 模式下，對于實際傳輸速率為20M的比特碼流，一分鐘最多允許出現8個CRC。我們可以通過在DSLAM端

8、或者Modem端查看CRC參數，了解DSL的基本性能情況。本次測試采用的局端是HW5600，Modem是Broadcom 4.X方案的（具有一定的代表意義）。通過Telnet命令：Telnet 10.10.10.100 登陸HW5600局端：prompt(config-if-adsl-0/0)#display modem atu-c （查看局端版本信息）prompt(config-if-adsl-0/0)# - Vendor special string : (co-01234567) Vendor ID : FFB54753504E0000 Vendor version : E.67.1.2

9、0 （CNXT局端） -prompt(config-if-adsl-0/0)#display modem atu-r （查看modem版本信息） PortID :31prompt(config-if-adsl-0/0)# - Vendor special string : Vendor ID : B5004244434D0000 Vendor version : A2pB025c1 -. 從Modem的WEB頁面觀察CRC的變化：圖2 ADSL同步后頁面顯示的xDSL狀態拔掉ADSL線后，CRC劇增：CRC增加：487圖3 拔掉ADSL線瞬間頁面顯示的xDSL狀態. 從局端CLI命令行觀察CR

10、C的變化：prompt(config-if-adsl-0/0)#display line operation 31（查詢激活后線路操作參數） It will take several minutes, and console may be timeout, please use commandidle-timeout to set time limit Are you sure to continue? (y/n)n:prompt(config-if-adsl-0/0)#yprompt(config-if-adsl-0/0)# - Channel mode : Interleaved Down

11、stream channel bit swap : Enable Upstream channel bit swap : Enable Trellis mode : Enable Standard in port training : G992.5-Annex A Downstream channel rate(Kbps) : 23093 Downstream max. attainable rate(Kbps) : 26692 Downstream channel SNR margin(dB) : 6.3 Downstream interleaved channel delay(ms) :

12、5 Downstream channel attenuation(dB) : 3.5 Downstream total output power(dBm) : 17.3 Upstream channel rate(Kbps) : 1022 Upstream max. attainable rate(Kbps) : 1022 Upstream channel SNR margin(dB) : 5.5 Upstream interleaved channel delay(ms) : 3 Upstream channel attenuation(dB) : 2.0 Upstream total ou

13、tput power(dBm) : 46.7 - G992.1 : G.dmt G992.2 : G.lite G992.3 : G.dmt.bis G992.5 : G.dmt.bisplusprompt(config-if-adsl-0/0)# - The valid intervals number in the interval table : 96 The invalid intervals number in the interval table : 0 Count of Loss of Frame failures : 46 Count of Loss of Signal fai

14、lures : 45 Count of Loss of Link failures : 38 Count of Loss of Power failures : 0 Count of Errored Seconds : 2273 Count of line initialization attempts : 57 Count of all encoded blocks received : 1745375 Count of all encoded blocks transmitted : 5938918 Count of all blocks received with correctable

15、 errors : 48395（上行線路當前FEC的數目） Count of all blocks received with uncorrectable errors : 11452（上行線路當前CRC的數目） Count of fast retrain times : 0 Count of failed fast retrain times : 0 Count of severely errored seconds(SES) : 1 Count of unavailable seconds : 79 Count of Loss of Frame failures : 0 Count of

16、Loss of Signal failures : 0 Count of Loss of Power failures : 7 Count of Errored Seconds : 304 Count of all encoded blocks received : 5938918 Count of all encoded blocks transmitted : 1745375 Count of all blocks received with correctable errors : 214551 （下行線路當前FEC的數目） Count of all blocks received wi

17、th uncorrectable errors : 6968 （下行線路當前CRC的數目） Count of severely errored seconds(SES) : 86 Count of unavailable seconds : 2762拔掉ADSL線后，CRC劇增：prompt(config-if-adsl-0/0)# display line operation 31（查詢激活后線路操作參數） It will take several minutes, and console may be timeout, please use commandidle-timeout to s

18、et time limit Are you sure to continue? (y/n)n:yprompt(config-if-adsl-0/0)# - Channel mode : Interleaved Downstream channel bit swap : Enable Upstream channel bit swap : Enable Trellis mode : Enable Standard in port training : G992.5-Annex A Downstream channel rate(Kbps) : 23089 Downstream max. atta

19、inable rate(Kbps) : 25452 Downstream channel SNR margin(dB) : 6.3 Downstream interleaved channel delay(ms) : 5 Downstream channel attenuation(dB) : 3.5 Downstream total output power(dBm) : 17.3 Upstream channel rate(Kbps) : 1026 Upstream max. attainable rate(Kbps) : 1026 Upstream channel SNR margin(

20、dB) : 15.0 Upstream interleaved channel delay(ms) : 3 Upstream channel attenuation(dB) : 2.0 Upstream total output power(dBm) : 46.7 - G992.1 : G.dmt G992.2 : G.lite G992.3 : G.dmt.bis G992.5 : G.dmt.bisplusprompt(config-if-adsl-0/0)# - The valid intervals number in the interval table : 96 The inval

21、id intervals number in the interval table : 0 Count of Loss of Frame failures : 48 Count of Loss of Signal failures : 47 Count of Loss of Link failures : 40 Count of Loss of Power failures : 0 Count of Errored Seconds : 2325 Count of line initialization attempts : 59 Count of all encoded blocks rece

22、ived : 1754127 Count of all encoded blocks transmitted : 5972832 Count of all blocks received with correctable errors : 49847 （上行線路當前FEC的數目） Count of all blocks received with uncorrectable errors : 12036 （上行線路當前CRC的數目） Count of fast retrain times : 0 Count of failed fast retrain times : 0 Count of s

23、everely errored seconds(SES) : 1 Count of unavailable seconds : 42 Count of Loss of Frame failures : 0 Count of Loss of Signal failures : 0 Count of Loss of Power failures : 7 Count of Errored Seconds : 328 Count of all encoded blocks received : 5972832 Count of all encoded blocks transmitted : 1754