主流接入技術ADSL技術發展及應用

2019-11-04 12:10:08

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供稿：網友

　　近年來隨著Internet的迅速發展，對固定連接的高速用戶線需求日益高漲，基于雙絞銅線的xDSL技術因其以低成本實現用戶線高速化而重新崛起，打破了高速通信由光纖獨攬的局面。

　　長期以來通信用戶的電話機經過"對絞銅線"的用戶線連至市內交換局，進入公共交換的通信網(PSTN)，接至對方用戶的電話機，使雙方得以互相會話。對絞銅線為傳統的模擬電話提供300～3400Hz的頻帶，為了適應電話用戶使用低速數據通信，曾加裝調制一解調器(modem)，使速率33kb/s和最高56kb/s的數據信號能夠通過模擬話音頻帶與對方實行數據通信。

　　DSL技術在傳統的電話網絡的用戶線路上支持對稱和非對稱的傳輸模式，解決了發生在網絡服務供給商和最終用戶間的"最后一公里"的傳輸瓶頸問題。由于電話用戶環路已經大量鋪設，如何充分利用現有的銅纜資源，通過銅質雙絞線實現高速接入就成為業界的研究重點，因此DSL技術很快就得到了重視，并在一些國家和地區得到大量應用。

　　目前關于ADSL的國際標準主要是ANSI制定的，1994年TIE1.4工作組通過了第一個ADSL草案標準[15]，決定采用DMT作為標準接口，要害是能支持6.144Mbit/s甚至更高的速率并能傳較遠的距離。ANSI標準將包含一個附錄具體規定歐洲制式ADSL標準。因而ANSI制定的ADSL標準實際上已經是一個準國際標準。CAP碼也在爭取成為事實標準。

　　1997年，一些ADSL的廠商和運營商開始熟悉到，也許犧牲ADSL的一些速率可能會加快ADSL的商業化進程，因為速率下降的同時也就意味著技術復雜度的降低。全速率ADSL的下行速度是8Mbps，但是在用戶端必須安裝一個分離器(Splitter)。假如把ADSL的下行速率降到1.5Mbps(下行為1.5Mbps，上行為384 Kbps), 那么用戶端的分離器就可以取消。這意味著，用戶可以像以往安裝普通模擬Modem一樣安裝ADSL Modem，沒有任何區別，省略了服務商的現場服務，這對ADSL的推廣至關重要。

　　于是，ADSL的一個新版本誕生了，稱作通用ADSL(Universal ADSL)。1998年10月，ITU(國際電信聯盟)開始進行通用ADSL標準的討論，并將之命名為G.Lite，經過半年多的等待，1999年6月22日，ITU最終批準通過了G.Lite(既G.992.2)標準，從而為ADSL的商業化進程掃清了障礙.

　　二、ADSL的技術優勢

　　2.1可同時提供電話和高速數據業務

　　電信企業的主干網已采用2.5 Gbit/s和10 Gbit/s的超高速光纖，但連接用戶和交換局的用戶線絕大多數仍是電話用的雙絞線，以現有的調制技術不能滿足用戶高速接入的需求。導入ADSL技術后，即可在雙絞線上傳送高達數Mbit/s的數字信號，如配置了分離音頻頻帶和高頻帶的分離器，則可同時提供電話和高速數據業務。

　　2.2ADSL投資小

　　基于光纖同軸電纜混合網(HFC)的Cable Modem作為接入線路高速化的計劃受阻。雖然采用Cable Modem能夠使CATV用戶線路提供數Mbit/s的數據傳輸能力，但因多個用戶共享帶寬和安全等因素使能夠利用此項業務的用戶受到很大限制；實驗和調查表明，在現有的基礎設施上，能夠利用Cable Modem的用戶僅約占15%左右。并且Cable Modem技術需對現有的設施進行雙向改造，投資巨大。而電話用戶環路已大量鋪設，可充分利用銅纜資源。

　　2.3減輕電話網的符合

　　減輕電話網的負荷是導入ADSL的第三個原因。有相當多的地區其市內電話采取定額月租計費，因此不少撥號用戶24小時一直與Internet相連，占用ISP服務器端口，使用戶交換機過負荷運行。采用ADSL技術則可通過分離器將話音和數據分別送入電話交換機和Internet，從而抑制了Internet的業務量流入電話網。如圖1。

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　　三、ADSL系統結構

　　ADSL使用一對電話線，在用戶線兩端各安裝一個ADSL調制解調器，該調制解調器采用了頻分復用(FDM)技術，將帶寬分為三個頻段部分：最低頻段部分為0-4KHz，用于普通電話業務，中間頻段部分為20-50KHz，用于速率為16-640Mbit/s的上行數據信息的傳遞；最高頻段部分為150- 550KHz或140Khz-1.1MHz，用于1.5Mbit/s-6.0Mbit/s的下行數據信息的傳送。

　　3.1分離器

　　 ADSL技術能同時提供電話和高速數據業務，為此應在已有的雙絞線的兩端接入分離器，分離承載音頻信號的4 kHz以下的低頻帶和ADSL Modem調制用的高頻帶。分離器實際上是由低通濾波器和高通濾波器合成的設備，為簡化設計和避免饋電的麻煩，通常采用無源器件構成。

　　3.2 ADSL Modem

　　用戶端的ADSL Modem內部結構與V.34等模擬Modem幾乎相同。主要由處理D/A變換的模擬前端(analog front end)、進行調制/解調處理的數字信號處理器(DSP)以及減小數字信號發送功率和傳輸誤差，利用“網格編碼”和“交織處理”實現差錯校正的數字接口構成。

　　交換局端的ADSL Modem產品大多具有多路復用功能(DSLAM：DSL access Multiplexer)。各條ADSL線路傳來的信號在DSLAM中進行復用，通過高速接口向主干網的路由器等設備轉發，這種配置可節省路由器的端口，布線也得到簡化。目前已有將數條ADSL線路集束成一條10BASE-T的產品和將交換機架上全部數據綜合成155 Mbit/s ATM端口的產品。

　　3.3 ADSL的調制技術

　　ADSL的調制技術是ADSL的要害所在。在ADSL調制技術中，一般均使用高速數字信號處理技術和性能更佳的傳輸碼型，用以獲得傳輸中的高速率和遠距離。在信號調制技術上，ADSL調制解調器主要采用CAP和DMT技術：

　　1)CAP(Carricerless Amplitude/Phase Modulation, 無載波調幅調相)。CAP是AT&T提出的調制方式，數據信號在發送前被壓縮，然后沿電話線發送，在接收端重組。CAP的主要優點為：載波頻率可變，在一個頻率周期或波特內傳輸2到9位二進制數據，因此在相同的傳輸速率下，占用更少的帶寬，傳輸距離更遠。

　　2)DMT(Discrete Multi-Tone，離散多音)。DMT采用多載波調制技術，可用頻段劃分為多個(典型為256個)子信道，每個子信道的帶寬為4kHz，對應不同頻率的載波，并根據子信道發送數據的能力將數據分配給各子信道，不能載送數據的子信道被關掉。DMT用離散快速傅立葉變換進行編解碼，DMT嘗試可能的最高速率，根據線路的噪聲和衰減特性分配數據。目前，DMT已成為 ANSI制訂的ADSL的調制標準----T1.413。

　　由于CAP信號傳輸占用全部信道帶寬，所以頻域和時域噪聲都會對它造成影響。DMT的每個很窄的子信道頻帶內的電纜特性可以近似認為是線性的，因此脈沖混疊可以減到最低程度。在每個子信道內傳送的比特率可以按該信道內信號和噪聲的大小自適應地變化，故DMT技術可自動避免工作在干擾較大的頻段。

　　DMT和CAP技術都可以實現速率的自適應調整，這就是RADSL。不同的是DMT可以做到從64kbps開始以32kbps的間隔平滑遞增。而CAP只能從640kbps開始作較粗糙的調整。

　　CAP的優點是處理較DMT簡單，故時延小，芯片功耗低、其商品化也走在DMT方式之前。DMT的優點是抗噪聲性能比CAP好。兩種技術互不兼容，設備之間無法互連，影響了ADSL的推廣。不過現在市場上的產品基本上以CAP調制技術為基礎。

　　

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