ADSL技术及其在校园网中的应用.doc

文章编号 :1009 - 671 X(2001) 05 - 0013 - 02AD SL 技术及其在校园网中的应用吴国伟 , 司锡才(哈尔滨工程大学 电子工程系 ,黑龙江 哈尔滨 150001)摘要 :介绍了 ADSL 技术及其在校园网中的应用 。表明和现在使用的 56 K 的 Modem 和 128 K 的 ISDN相比 ,ADSL 的速率优势是不言而喻的 。关 键 词 :ADSL ;DM T ;校园网中图分类号 : TP391172 文献标识码 :AADSL Technology and its Appl ication in Ca mpus LanWU Guo2wei ,S I Xi2cai(Dep t . of Elect ro nic Engineering , Harbin Engineering U niversit y , Harbin 150001 ,China)Abstract :ADSL technology and it s applicatio n in camp us lan was int ro duced in t his paper . It show s t hat t herate of ADSL is much mo re t han t he 56 K Mo dem and 128 K ISDN .Key words :ADSL ;DM T ;camp us lan布广泛 ,但现有的用户网所能提供的用户接入速率太低 ,难以满足 Inter net 飞速发展的需要 ,这正 为 ADSL 的发展提供了一个机遇 。ADSL 的出现 1989 年 Bellco re 公司提出了 一种很超前的设想 : 打算用普通的电话双绞线传 输视频信号 、图象以及高清晰度的画面等信息 ,这 些信息需要每秒上兆比特的数据传输率 。考虑到 客户 服务器结构是客户机从服务器上大量读取信息而相对较少向服务器传送数据的模式 ,设想 以不对称的形式传送信息 , 下行速率设计为 115Mbp s ,上行速率为 16 kbp s 或 64 kbp s. 这种不对 称的传输方式适合于 VOD ( 视频点播) 和从数据 网上下载信息 。自 1989 年来 , ADSL 技术取得了很大的发 展 , 下 行 信 道 的 速 率 从 115 Mbp s 上 升 到 了 8Mbp s ,上行信道的速率也升到 640 kbp s. 近年来 , 随着通过 Inter net 或与公司局域网进行数据通信 的需求不断增长 ,ADSL 被推向了网络接入的市场 ,并逐渐引起人们的重视 。ADSL 的原理 传统的电话系统使用的是铜 线的低频部分 (4 k Hz 以下频段) 。而 ADSL 采用引言0用户接入网 ( 从本地电话局到用户之间的部分) 是电信网的重要组成部分 。为实现用户接入 网的数字化 、宽带化 ,用光纤作为用户线是用户网 今后发展的必然方向 ,但由于光纤用户网的成本 过高 ,在今后的十几年甚至几十年内大多数用户 网仍将继续使用现有的铜线环路 ,近年来 ,人们提 出了多项过渡性的宽带接入网技术 , 其中 ADSL (不对称数字用户环路) 和 HFC ( 光纤同轴混合 网) 是最具有竞争力的 2 种 。ADSL 技术是利用 现有的电话网的双绞铜线 ,向用户提供 2 个传输 方向上不对称的宽带信息业务 。主要有以下优 点 :提供了高速上 Inter net 网的途径 ,速度可达下 行 8 Mbp s ,上行 1 Mbp s. 不需更改和添加线路 ,直 接使用原有的双绞电话线 。语音信号和数字信号 可以并行 ,可同时“上网”和“通话”。充足的带宽 为以后的 VOD 服务提供了传输的基础 。现有的 市话铜线网的用户数目十分庞大 ,而 ADSL 能对 现有的市话铜线进行充分的利用 。近年来 , Inter2 net 以惊人的速度发展 , Inter net 的用户众多 , 分14 应用科技第 28 卷DM T (离散多音频) 技术 ,DM T 调制技术的主要原理是将频带 ( 0 11104 M Hz) 分割为 256 个由 频率指示的正交子信道 ( 每个子信道占用 4 k Hz 带宽) ,输入信号经过比特分配和缓存 ,将输入数据划分为比特块 , 经 TCM 编码后再进行 512 点 离散傅利叶反变换 ( ID F T) , 将信号变换到时域 , 这时比特块将换成 256 个 QAM 子字符 。随后对 每个比特块加上循环前缀 ( 用于消除码间干扰) , 经数模变换 (DA) 和发送滤波器将信号送上信道 。在接收端则按相反的次序进行接收解码 。DM T 将原来电话线路 0111 M Hz 频段划分成 256 个 频宽为 413 k Hz 的子频带 。其中 ,4 k Hz 以下频段 仍用于传送 PO TS ( 传统电话业务) ,20138 k Hz 的频段用来传送上行信号 ,137 k Hz111 M Hz 的频段用来传送下行信号 。DM T 技术可根据线路 的情况调整在每个信道上所调制的比特数 ,以便 更充分地利用线路 。一般来说 ,子信道的信噪比 越大 ,在该信道上调制的比特数越多 。如果某个 子信道的信噪比很差 ,则弃之不用 。目前 ,ADSL可达到上行 1 Mbp s ,下行 8 Mbp s 的数据传输率 。校园使用 ADSL 技术的必要性目前 ,在国内各大学校园内 ,都已广泛利用局 域网布线连接 。但是各大楼之间 、各院区之间的 联系还存在问题 。由于局域网的单个网段最大距 离以及使用中继器的个数有限制 ,所以局域网最 大可连接距离有上限 。距离在 1 km 到几公里范 围内的连接是比较麻烦的事 ,如果使用光纤则效 益很差 。利用 ADSL 技术即可解决这个问题 ,可 以利用原有的电话线在大楼之间实现高速地传递 数据 ,也可使用 ADSL 连接 Inter net 网 。1校园使用 ADSL 技术的可行性在校园内都有自己内部的交换机及完备的内 部电话系统 ,ADSL 技术利用原有的电话线作为 传输介质 ,在不影响原有电话使用的条件下 ,提供 相互连接和上网的功能 。其各大楼间的模型如图1 所示 。2图 1 各大楼间的模型电话系统的变化只是加入了一个滤波器和一 个 ADSL 的调制解调器 。对原有的电话线路不需 要作改动 。ADSL 的调制解调器一头连接着滤波 器过来的 DSL 信号 , 一头连接 HUB ( 集线器) 或 SW I TCH (网络交换机) 。如果计算机访问内部的 计算机 ,则通过 HUB 即可 ; 如果访问外部的计算 机 ,则先通过 HUB ,再通过 ADSL Mo dem. 增加运 行代理服务器软件的代理服务器 ,则本网计算机图 2 机房交换机的改动处理即可访问 Inter net . 可以同时打电话和连接网络 ,2 个功能互不影响 。 学校总机房的交换机作如下的处理 。由图 2 可以看出 ,在交换机房的改动是加入(下转第 17 页)第 5 期梁波 ,等 :应用 EDA 技术实现汉字滚屏系统设计17 量 m 进行 20 进制循环计数 ,然后将计数值依次送入各寄存器 ,使之循环移位 。如果屏幕很大 ,可 以通过增加寄存器的数目使功能得到扩展 。11214显示模块显示部分分为汉字显示及数码显示 ,具体显 示内容由 sel 控制 , 当 sel = 1 时 , 为汉字滚屏 ; 当 sel = 0 时 ,为数码表演 。在汉字显示部分 ,汉字滚动模块输出的数据datao i 经译码后 ,成为第 b i 列点阵的输入信 号 ,该信号送入动态扫描模块 ,便会得到位选信号b7 . . 0 和给每一列点阵提供信息数据的 o 7 . .0 . 由于点阵采用共阴极接法 , 因此位选信号 b7 . . 0 为低电平有效 。同时 ,采用动态扫描方式 也大大地节省接口资源 。位选信号 b7. . 0 与数据信号 o7. . 0 的对应 关系见图 3. 它完整地描述了 20 列信号的分布情况。设计结束后 , 回到最顶层文件 , 用 MA X +PL U S 软件中的 COM P IL ER 编辑器进行编译 。 编译过程中 ,若有任何信息 、错误和警告 ,都将在V HDL 编辑器窗口上提示 ,设计者可根据提示对设计进行修改 。当编译通过时 , 建网表 、逻辑综 合 、适配 、划分 、时域分析 、装配等均已自动完成 , 并生成多个后续工作要用的文件 。整个过程仅需 要几秒钟的时间 。编译成功则表明已为所设计的 项目建立了一个编程文件 ,但还不能保证该设计在各种可能的情况下都有正确的响应 ,因而编译 通过后 ,还必须用 MA X + PL U S 的 Simulato r 仿 真器和 Timing Analyzer 工具分别进行功能仿真 和时序仿真 ,如果有问题 ,则必须返回原设计进行 修改 。最后 ,确认设计完全符合设计要求 ,就可以将 编译 后 的 文 件 下 载 到 所 选 用 的 Altera 的 EPM7128 SL C8427 芯片中 ,从而制成了 A S IC.结束语通过以上对汉字滚屏系统的设计 ,可以看到 应用 EDA 技术能大大减轻电路图设计和电路板 设计的工作量和难度 ,并有效地增强了设计的灵 活性 。V HDL 语言设计描述 、逻辑综合和仿真等 EDA 技术已经成为数字设计的重要手段 。大大 地提高电路的设计效率 。3图 3 8 8 点阵显示图样系统实现数字系统的层次化设计 ,一般都要经过 4 个2参考文献阶段 :设计输入 、编译 、仿真验证 、下载器件 。因为 V HDL 擅长描述模块的逻辑功能 ,而原 理图擅长描述硬件的连接关系和 I/ O 形式。所以在设计过程中 ,建立顶层文件时使用原理图输入 ,以便调出底层中用 V HDL 语言设计的所有模块。1侯伯享 ,顾新. V HDL 硬件描述语言与数字逻辑电路设计M . 西安 :西安电子科技大学出版社 ,1999 . 杨晖 ,张风言. 大规模可编程逻辑器件与数字系统 设计M . 北京 :北京航空航天大学出版社 ,1998 .2(上接第 14 页)了一个滤波器 ,将 ADSL 的高频信号在进入电话交 换机前分离开来 。高频 ADSL 信号送到 ADSL 的Mo dem 中 , 电话信号送入交换机 。在这里 ADSL的 Mo dem 起到了一个连接各局域网的“网桥”功 能 。如果有高速的 Inter net 接入 , 还可以连接 In2 ter net 网 。系统 ,可以达到下行 8 Mbp s ,上行 1 Mbp s 的带宽 。这和现在使用的 56 K 的 Mo dem 和 128 K 的 ISDN相比 ,ADSL 的速率优势是不言而喻的 。这一带宽 可以适应校园远程教育系统的要求 ,而投资又比采 用其他方式经济得多 。参考文献TR2003 . March 19972 Framing and encap sulatio