ADSL技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用

1、.：.；ADSL技術(shù)開(kāi)展及運(yùn)用2005-09-13 18:50 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)武漢計(jì)算機(jī)系 高月 盧凱 王剛 計(jì)算機(jī)與信息技術(shù) HYPERLINK l commment我要評(píng)論(3) 字號(hào)：HYPERLINK javascript:setfont(12);T | HYPERLINK javascript:setfont(16);TADSL技術(shù)是一種調(diào)制技術(shù)，在雙絞銅線的兩端分別接入ADSL調(diào)制解調(diào)器，即可利用其高頻寬帶特性高速傳送數(shù)據(jù)。本文全面論述了實(shí)現(xiàn)用戶線路高速化的ADSL的技術(shù)以及運(yùn)用。AD： 一、ADSL技術(shù)開(kāi)展 數(shù)字用戶線(xDSL：Digital Subscriber Line)是美

2、國(guó)貝爾通訊研討所于1989年為推進(jìn)視頻點(diǎn)播(VOD)業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)出的用戶線高速傳輸技術(shù)，后因VOD業(yè)務(wù)受挫而被擱置了很長(zhǎng)一段時(shí)間。近年來(lái)隨著Internet的迅速開(kāi)展，對(duì)固定銜接的高速用戶線需求日益高漲，基于雙絞銅線的xDSL技術(shù)因其以低本錢(qián)實(shí)現(xiàn)用戶線高速化而重新崛起，突破了高速通訊由光纖獨(dú)攬的局面。長(zhǎng)期以來(lái)通訊譽(yù)戶的機(jī)經(jīng)過(guò)對(duì)絞銅線的用戶線連至市內(nèi)交換局，進(jìn)入公共交換的通訊網(wǎng)(PSTN)，接至對(duì)方用戶的機(jī)，使雙方得以相互會(huì)話。對(duì)絞銅線為傳統(tǒng)的模擬提供3003400Hz的頻帶，為了順運(yùn)用戶運(yùn)用低速數(shù)據(jù)通訊，曾加裝調(diào)制一解調(diào)器(modem)，使速率33kb/s和最高56kb/s的數(shù)據(jù)信號(hào)可以經(jīng)過(guò)模擬話

3、音頻帶與對(duì)方實(shí)行數(shù)據(jù)通訊。DSL技術(shù)在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)的用戶線路上支持對(duì)稱和非對(duì)稱的傳輸方式，處理了發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)效力供應(yīng)商和最終用戶間的最后一公里的傳輸瓶頸問(wèn)題。由于用戶環(huán)路曾經(jīng)大量鋪設(shè)，如何充分利用現(xiàn)有的銅纜資源，經(jīng)過(guò)銅質(zhì)雙絞線實(shí)現(xiàn)高速接入就成為業(yè)界的研討重點(diǎn)，因此DSL技術(shù)很快就得到了注重，并在一些國(guó)家和地域得到大量運(yùn)用。目前關(guān)于ADSL的國(guó)際規(guī)范主要是ANSI制定的，1994年TIE1.4任務(wù)組經(jīng)過(guò)了第一個(gè)ADSL草案規(guī)范15，決議采用DMT作為規(guī)范接口，關(guān)鍵是能支持6.144Mbit/s甚至更高的速率并能傳較遠(yuǎn)的間隔 。ANSI規(guī)范將包含一個(gè)附錄詳細(xì)規(guī)定歐洲制式ADSL規(guī)范。因此ANSI制定的

4、ADSL規(guī)范實(shí)踐上曾經(jīng)是一個(gè)準(zhǔn)國(guó)際規(guī)范。CAP碼也在爭(zhēng)取成為現(xiàn)實(shí)規(guī)范。1997年，一些ADSL的廠商和運(yùn)營(yíng)商開(kāi)場(chǎng)認(rèn)識(shí)到，也許犧牲ADSL的一些速率能夠會(huì)加快ADSL的商業(yè)化進(jìn)程，由于速率下降的同時(shí)也就意味著技術(shù)復(fù)雜度的降低。全速率ADSL的下行速度是8Mbps，但是在用戶端必需安裝一個(gè)分別器(Splitter)。假設(shè)把ADSL的下行速率降到1.5Mbps(下行為1.5Mbps，上行為384 Kbps), 那么用戶端的分別器就可以取消。這意味著，用戶可以像以往安裝普通模擬Modem一樣安裝ADSL Modem，沒(méi)有任何區(qū)別，省略了效力商的現(xiàn)場(chǎng)效力，這對(duì)ADSL的推行至關(guān)重要。于是，ADSL的一個(gè)

5、新版本誕生了，稱作通用ADSL(Universal ADSL)。1998年10月，ITU(國(guó)際電信聯(lián)盟)開(kāi)場(chǎng)進(jìn)展通用ADSL規(guī)范的討論，并將之命名為G.Lite，經(jīng)過(guò)半年多的等待，1999年6月22日，ITU最終同意經(jīng)過(guò)了G.Lite(既G.992.2)規(guī)范，從而為ADSL的商業(yè)化進(jìn)程掃清了妨礙.二、ADSL的技術(shù)優(yōu)勢(shì)2.1可同時(shí)提供和高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)電信企業(yè)的主干網(wǎng)已采用2.5 Gbit/s和10 Gbit/s的超高速光纖，但銜接用戶和交換局的用戶線絕大多數(shù)仍是用的雙絞線，以現(xiàn)有的調(diào)制技術(shù)不能滿足用戶高速接入的需求。導(dǎo)入ADSL技術(shù)后，即可在雙絞線上傳送高達(dá)數(shù)Mbit/s的數(shù)字信號(hào)，如配置了分別

6、音頻頻帶和高頻帶的分別器，那么可同時(shí)提供和高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。2.2ADSL投資小基于光纖同軸電纜混合網(wǎng)(HFC)的Cable Modem作為接入線路高速化的方案受阻。雖然采用Cable Modem可以使CATV用戶線路提供數(shù)Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸才干，但因多個(gè)用戶共享帶寬和平安等要素使可以利用此項(xiàng)業(yè)務(wù)的用戶遭到很大限制；實(shí)驗(yàn)和調(diào)查闡明，在現(xiàn)有的根底設(shè)備上，可以利用Cable Modem的用戶僅約占15%左右。并且Cable Modem技術(shù)需對(duì)現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)展雙向改造，投資宏大。而用戶環(huán)路已大量鋪設(shè)，可充分利用銅纜資源。2.3減輕網(wǎng)的符合減輕網(wǎng)的負(fù)荷是導(dǎo)入ADSL的第三個(gè)緣由。有相當(dāng)多的地域其市內(nèi)采取

7、定額月租計(jì)費(fèi)，因此不少撥號(hào)用戶24小時(shí)不斷與Internet相連，占用ISP效力器端口，運(yùn)用戶交換機(jī)過(guò)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。采用ADSL技術(shù)那么可經(jīng)過(guò)分別器將話音和數(shù)據(jù)分別送入交換機(jī)和Internet，從而抑制了Internet的業(yè)務(wù)量流入網(wǎng)。如圖1。三、ADSL系統(tǒng)構(gòu)造ADSL運(yùn)用一對(duì)線，在用戶線兩端各安裝一個(gè)ADSL調(diào)制解調(diào)器，該調(diào)制解調(diào)器采用了頻分復(fù)用(FDM)技術(shù)，將帶寬分為三個(gè)頻段部分：最低頻段部分為0-4KHz，用于普通業(yè)務(wù)，中間頻段部分為20-50KHz，用于速率為16-640Mbit/s的上行數(shù)據(jù)信息的傳送；最高頻段部分為150- 550KHz或140Khz-1.1MHz，用于1.5Mbi

8、t/s-6.0Mbit/s的下行數(shù)據(jù)信息的傳送。3.1分別器ADSL技術(shù)能同時(shí)提供和高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，為此應(yīng)在已有的雙絞線的兩端接入分別器，分別承載音頻信號(hào)的4 kHz以下的低頻帶和ADSL Modem調(diào)制用的高頻帶。分別器實(shí)踐上是由低通濾波器和高通濾波器合成的設(shè)備，為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和防止饋電的費(fèi)事，通常采用無(wú)源器件構(gòu)成。3.2 ADSL Modem用戶端的ADSL Modem內(nèi)部構(gòu)造與V.34等模擬Modem幾乎一樣。主要由處置D/A變換的模擬前端(analog front end)、進(jìn)展調(diào)制/解調(diào)處置的數(shù)字信號(hào)處置器(DSP)以及減小數(shù)字信號(hào)發(fā)送功率和傳輸誤差，利用“網(wǎng)格編碼和“交錯(cuò)處置實(shí)現(xiàn)過(guò)失校正

9、的數(shù)字接口構(gòu)成。交換局端的ADSL Modem產(chǎn)品大多具有多路復(fù)用功能(DSLAM：DSL Access Multiplexer)。各條ADSL線路傳來(lái)的信號(hào)在DSLAM中進(jìn)展復(fù)用，經(jīng)過(guò)高速接口向主干網(wǎng)的路由器等設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)，這種配置可節(jié)省路由器的端口，布線也得到簡(jiǎn)化。目前已有將數(shù)條ADSL線路集束成一條10BASE-T的產(chǎn)品和將交換機(jī)架上全部數(shù)據(jù)綜合成155 Mbit/s ATM端口的產(chǎn)品。3.3 ADSL的調(diào)制技術(shù)ADSL的調(diào)制技術(shù)是ADSL的關(guān)鍵所在。在ADSL調(diào)制技術(shù)中，普通均運(yùn)用高速數(shù)字信號(hào)處置技術(shù)和性能更佳的傳輸碼型，用以獲得傳輸中的高速率和遠(yuǎn)間隔 。在信號(hào)調(diào)制技術(shù)上，ADSL調(diào)制解調(diào)

10、器主要采用CAP和DMT技術(shù)：1)CAP(Carricerless Amplitude/Phase Modulation, 無(wú)載波調(diào)幅調(diào)相)。CAP是AT&T提出的調(diào)制方式，數(shù)據(jù)信號(hào)在發(fā)送前被緊縮，然后沿線發(fā)送，在接納端重組。CAP的主要優(yōu)點(diǎn)為：載波頻率可變，在一個(gè)頻率周期或波特內(nèi)傳輸2到9位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，因此在一樣的傳輸速率下，占用更少的帶寬，傳輸間隔 更遠(yuǎn)。2)DMT(Discrete Multi-Tone，離散多音)。DMT采用多載波調(diào)制技術(shù)，可用頻段劃分為多個(gè)(典型為256個(gè))子信道，每個(gè)子信道的帶寬為4kHz，對(duì)應(yīng)不同頻率的載波，并根據(jù)子信道發(fā)送數(shù)據(jù)的才干將數(shù)據(jù)分配給各子信道，不能載送

11、數(shù)據(jù)的子信道被關(guān)掉。DMT用離散快速傅立葉變換進(jìn)展編解碼，DMT嘗試能夠的最高速率，根據(jù)線路的噪聲和衰減特性分配數(shù)據(jù)。目前，DMT已成為 ANSI制定的ADSL的調(diào)制規(guī)范-T1.413。由于CAP信號(hào)傳輸占用全部信道帶寬，所以頻域和時(shí)域噪聲都會(huì)對(duì)它呵斥影響。DMT的每個(gè)很窄的子信道頻帶內(nèi)的電纜特性可以近似以為是線性的，因此脈沖混疊可以減到最低程度。在每個(gè)子信道內(nèi)傳送的比特率可以按該信道內(nèi)信號(hào)和噪聲的大小自順應(yīng)地變化，故DMT技術(shù)可自動(dòng)防止任務(wù)在干擾較大的頻段。DMT和CAP技術(shù)都可以實(shí)現(xiàn)速率的自順應(yīng)調(diào)整，這就是RADSL。不同的是DMT可以做到從64kbps開(kāi)場(chǎng)以32kbps的間隔平滑遞增。而

12、CAP只能從640kbps開(kāi)場(chǎng)作較粗糙的調(diào)整。CAP的優(yōu)點(diǎn)是處置較DMT簡(jiǎn)單，故時(shí)延小，芯片功耗低、其商品化也走在DMT方式之前。DMT的優(yōu)點(diǎn)是抗噪聲性能比CAP好。兩種技術(shù)互不兼容，設(shè)備之間無(wú)法互連，影響了ADSL的推行。不過(guò)如今市場(chǎng)上的產(chǎn)品根本上以CAP調(diào)制技術(shù)為根底。四、ADSL的運(yùn)用ADSL能很好的支持范圍寬廣的高帶寬運(yùn)用，例如高速互聯(lián)網(wǎng)接入，遠(yuǎn)程通訊，虛擬公用網(wǎng)(VPN)和穩(wěn)定的多媒體內(nèi)容。傳統(tǒng)的撥號(hào)數(shù)據(jù)網(wǎng)技術(shù)對(duì)于以上這些業(yè)務(wù)的支持要么不能支持，要么支持得不夠。4.1 ADSL的運(yùn)用范圍4.1.1用作專(zhuān)線網(wǎng)的接入線專(zhuān)線提供上、下行速率對(duì)稱的通訊業(yè)務(wù)，因此可采用ADSL Modem，終

13、端經(jīng)過(guò)V.35或X.21等串口與其相連，其雙向傳輸速率為128 kbit/s2 Mbit/s。4.1.2用作Internet的接入線在Internet中，閱讀Web等客戶/效力器業(yè)務(wù)的下行數(shù)據(jù)量要大得多，因此可采用下行高速化的ADSL Modem。4.1.3 用作ATM的接入線主干線路ATM化已成為全球通訊開(kāi)展的趨勢(shì)，因此如何使xDSL用作ATM業(yè)務(wù)的接入線已成為當(dāng)前研討與開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。ANSI、ETSI、ITU-T、ADSL論壇和ATM論壇等機(jī)構(gòu)也正在對(duì)ATM over ADSL技術(shù)進(jìn)展規(guī)范化。1997年6月阿爾卡特、微軟等公司結(jié)合發(fā)表了ADSL系統(tǒng)規(guī)范，給出了利用ADSL設(shè)備設(shè)計(jì)ATM網(wǎng)絡(luò)的

14、根本方法。圖2示出了ATM終端利用ADSL線路建立永久虛電路(PVC)的實(shí)例。通常對(duì)各個(gè)ATM終端獨(dú)立地設(shè)定VPI(虛途徑標(biāo)識(shí)符)和VCI(虛通道標(biāo)識(shí)符)，假設(shè)在ATM over ADSL中原封不動(dòng)地沿用這種規(guī)范，因?qū)肓藥в袕?fù)用功能的綜合型ADSLModem(DSLAM：Digital Subscriber Line Access Multiplexer)不能堅(jiān)持VPI/VCI的獨(dú)一性。因此，結(jié)合建議中規(guī)定ATM終端只設(shè)定VCI，VPI作為DSLAM識(shí)別各ATM終端(ADSL線路)的標(biāo)志。4.2新一代ADSL技術(shù)的運(yùn)用前景新一代ADSL芯片的研發(fā)在規(guī)范構(gòu)成的過(guò)程中不斷在進(jìn)展，不同的芯片廠商采

15、用不同的戰(zhàn)略。有的廠商分階段研制ADSL2和ADSL2+芯片，其主要思索是，一方面，ADSL2比ADSL2+規(guī)范化進(jìn)程快(至少相差半年)，另一方面，ADSL2的芯片本錢(qián)在有一定產(chǎn)量的情況下比ADSL添加不多，有望在市場(chǎng)上獲得一定優(yōu)勢(shì)，以后再根據(jù)需求情況決議ADSL2+芯片的消費(fèi)。由于ADSL2 與第一代ADSL相比在速率上并沒(méi)有很大的添加，而在ADSL2的根底上開(kāi)展起來(lái)的ADSL2+經(jīng)過(guò)擴(kuò)展下行頻帶可以大大提高下行速率，因此芯片廠商將不會(huì)推出只支持ADSL2的芯片，而是以ADSL2 +的方式在芯片上同時(shí)支持ADSL2和ADSL2+。另外，隨著ADSL技術(shù)的迅猛開(kāi)展、第一代ADSL用戶的不斷添加

16、，為了與已有的ADSL用戶兼容，未來(lái)的 ADSL2、ADSL2+設(shè)備能夠會(huì)選擇同時(shí)支持 G.992.1 、G.992.3和G.992.5規(guī)范，以可以適配遠(yuǎn)端設(shè)備所支持的操作方式。ADSL2利用現(xiàn)有銅纜資源，可在開(kāi)通話音業(yè)務(wù)(POTS、ISDN)的同時(shí)，利用高頻段提供寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。其中ATU-C、ATU-R分別為局端和用戶端的ADSL2收發(fā)單元，話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)經(jīng)過(guò)分別器(Splitter)隔開(kāi)。根據(jù)提供業(yè)務(wù)的不同，ADSL2包括以下四種詳細(xì)運(yùn)用方式：(1)Data，即只提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。(2)Data+POTS，即同時(shí)提供數(shù)據(jù)和普通業(yè)務(wù)。(3)Data+ISDN，即同時(shí)提供數(shù)據(jù)和ISDN業(yè)務(wù)。(4)

17、Voice over Data，即經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)通道提供話音業(yè)務(wù)(VoADSL)。此時(shí)需求話音網(wǎng)關(guān)功能完成話音到分組數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。從運(yùn)用角度來(lái)看，在歐洲、北美等地，由于用戶分布普通比較分散，適宜采用ADSL技術(shù)，對(duì)ADSL技術(shù)的晉級(jí)構(gòu)成ADSL2/ADSL2+有較強(qiáng)的需求。一方面，由于新一代ADSL在運(yùn)用方式上變化不大，而性能和功能上得到了擴(kuò)展，還可在原有ADSL DSLAM上混插ADSL2、ADSL2+的用戶板，為用戶提供更高程度的效力，同時(shí)兼容原有ADSL Modem；另一方面，由于國(guó)際范圍內(nèi)通訊行業(yè)普遍不景氣，歐美運(yùn)營(yíng)商普通不愿投入更多的資金進(jìn)展全新技術(shù)(如VDSL)的引入和相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)建立。而在東亞、東南亞等地，ADSL的運(yùn)用快速開(kāi)展的同時(shí)，由于用戶居住相對(duì)密集，適宜VDSL中短間隔 、高速率的特點(diǎn)，特別是在韓國(guó)、日本等寬帶接入開(kāi)展較快、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)非常猛烈的國(guó)家，VDSL已進(jìn)入商用化進(jìn)程。在我國(guó)，ADSL的運(yùn)用近幾年來(lái)不斷推行，特別是2002年，開(kāi)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，用戶數(shù)進(jìn)入快速增長(zhǎng)時(shí)期，已成為運(yùn)營(yíng)商業(yè)務(wù)收入的主要增長(zhǎng)點(diǎn)之一。同時(shí)，由于VDSL技術(shù)，特別是以太網(wǎng)與VDSL結(jié)合的EoVDSL方式，與ADSL和以太網(wǎng)接入相比具有一定的潛在優(yōu)勢(shì)，也得到了運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備制造商的廣泛關(guān)注。因此，有必要嚴(yán)密跟蹤新一代ADSL和VDSL技術(shù)的進(jìn)展，在綜合思索性能、本錢(qián)、技術(shù)成熟度、市場(chǎng)需求等要素在根底