ADSL技术发展及应用

1、.：.；ADSL技术开展及运用2005-09-13 18:50 中国地质大学武汉计算机系 高月 卢凯 王刚 计算机与信息技术 HYPERLINK l commment我要评论(3) 字号：HYPERLINK javascript:setfont(12);T | HYPERLINK javascript:setfont(16);TADSL技术是一种调制技术，在双绞铜线的两端分别接入ADSL调制解调器，即可利用其高频宽带特性高速传送数据。本文全面论述了实现用户线路高速化的ADSL的技术以及运用。AD： 一、ADSL技术开展 数字用户线(xDSL：Digital Subscriber Line)是美

2、国贝尔通讯研讨所于1989年为推进视频点播(VOD)业务开发出的用户线高速传输技术，后因VOD业务受挫而被搁置了很长一段时间。近年来随着Internet的迅速开展，对固定衔接的高速用户线需求日益高涨，基于双绞铜线的xDSL技术因其以低本钱实现用户线高速化而重新崛起，突破了高速通讯由光纤独揽的局面。长期以来通讯誉户的机经过对绞铜线的用户线连至市内交换局，进入公共交换的通讯网(PSTN)，接至对方用户的机，使双方得以相互会话。对绞铜线为传统的模拟提供3003400Hz的频带，为了顺运用户运用低速数据通讯，曾加装调制一解调器(modem)，使速率33kb/s和最高56kb/s的数据信号可以经过模拟话

3、音频带与对方实行数据通讯。DSL技术在传统的网络的用户线路上支持对称和非对称的传输方式，处理了发生在网络效力供应商和最终用户间的最后一公里的传输瓶颈问题。由于用户环路曾经大量铺设，如何充分利用现有的铜缆资源，经过铜质双绞线实现高速接入就成为业界的研讨重点，因此DSL技术很快就得到了注重，并在一些国家和地域得到大量运用。目前关于ADSL的国际规范主要是ANSI制定的，1994年TIE1.4任务组经过了第一个ADSL草案规范15，决议采用DMT作为规范接口，关键是能支持6.144Mbit/s甚至更高的速率并能传较远的间隔 。ANSI规范将包含一个附录详细规定欧洲制式ADSL规范。因此ANSI制定的

4、ADSL规范实践上曾经是一个准国际规范。CAP码也在争取成为现实规范。1997年，一些ADSL的厂商和运营商开场认识到，也许牺牲ADSL的一些速率能够会加快ADSL的商业化进程，由于速率下降的同时也就意味着技术复杂度的降低。全速率ADSL的下行速度是8Mbps，但是在用户端必需安装一个分别器(Splitter)。假设把ADSL的下行速率降到1.5Mbps(下行为1.5Mbps，上行为384 Kbps), 那么用户端的分别器就可以取消。这意味着，用户可以像以往安装普通模拟Modem一样安装ADSL Modem，没有任何区别，省略了效力商的现场效力，这对ADSL的推行至关重要。于是，ADSL的一个

5、新版本诞生了，称作通用ADSL(Universal ADSL)。1998年10月，ITU(国际电信联盟)开场进展通用ADSL规范的讨论，并将之命名为G.Lite，经过半年多的等待，1999年6月22日，ITU最终同意经过了G.Lite(既G.992.2)规范，从而为ADSL的商业化进程扫清了妨碍.二、ADSL的技术优势2.1可同时提供和高速数据业务电信企业的主干网已采用2.5 Gbit/s和10 Gbit/s的超高速光纤，但衔接用户和交换局的用户线绝大多数仍是用的双绞线，以现有的调制技术不能满足用户高速接入的需求。导入ADSL技术后，即可在双绞线上传送高达数Mbit/s的数字信号，如配置了分别

6、音频频带和高频带的分别器，那么可同时提供和高速数据业务。2.2ADSL投资小基于光纤同轴电缆混合网(HFC)的Cable Modem作为接入线路高速化的方案受阻。虽然采用Cable Modem可以使CATV用户线路提供数Mbit/s的数据传输才干，但因多个用户共享带宽和平安等要素使可以利用此项业务的用户遭到很大限制；实验和调查阐明，在现有的根底设备上，可以利用Cable Modem的用户仅约占15%左右。并且Cable Modem技术需对现有的设备进展双向改造，投资宏大。而用户环路已大量铺设，可充分利用铜缆资源。2.3减轻网的符合减轻网的负荷是导入ADSL的第三个缘由。有相当多的地域其市内采取

7、定额月租计费，因此不少拨号用户24小时不断与Internet相连，占用ISP效力器端口，运用户交换机过负荷运转。采用ADSL技术那么可经过分别器将话音和数据分别送入交换机和Internet，从而抑制了Internet的业务量流入网。如图1。三、ADSL系统构造ADSL运用一对线，在用户线两端各安装一个ADSL调制解调器，该调制解调器采用了频分复用(FDM)技术，将带宽分为三个频段部分：最低频段部分为0-4KHz，用于普通业务，中间频段部分为20-50KHz，用于速率为16-640Mbit/s的上行数据信息的传送；最高频段部分为150- 550KHz或140Khz-1.1MHz，用于1.5Mbi

8、t/s-6.0Mbit/s的下行数据信息的传送。3.1分别器ADSL技术能同时提供和高速数据业务，为此应在已有的双绞线的两端接入分别器，分别承载音频信号的4 kHz以下的低频带和ADSL Modem调制用的高频带。分别器实践上是由低通滤波器和高通滤波器合成的设备，为简化设计和防止馈电的费事，通常采用无源器件构成。3.2 ADSL Modem用户端的ADSL Modem内部构造与V.34等模拟Modem几乎一样。主要由处置D/A变换的模拟前端(analog front end)、进展调制/解调处置的数字信号处置器(DSP)以及减小数字信号发送功率和传输误差，利用“网格编码和“交错处置实现过失校正

9、的数字接口构成。交换局端的ADSL Modem产品大多具有多路复用功能(DSLAM：DSL Access Multiplexer)。各条ADSL线路传来的信号在DSLAM中进展复用，经过高速接口向主干网的路由器等设备转发，这种配置可节省路由器的端口，布线也得到简化。目前已有将数条ADSL线路集束成一条10BASE-T的产品和将交换机架上全部数据综合成155 Mbit/s ATM端口的产品。3.3 ADSL的调制技术ADSL的调制技术是ADSL的关键所在。在ADSL调制技术中，普通均运用高速数字信号处置技术和性能更佳的传输码型，用以获得传输中的高速率和远间隔 。在信号调制技术上，ADSL调制解调

10、器主要采用CAP和DMT技术：1)CAP(Carricerless Amplitude/Phase Modulation, 无载波调幅调相)。CAP是AT&T提出的调制方式，数据信号在发送前被紧缩，然后沿线发送，在接纳端重组。CAP的主要优点为：载波频率可变，在一个频率周期或波特内传输2到9位二进制数据，因此在一样的传输速率下，占用更少的带宽，传输间隔 更远。2)DMT(Discrete Multi-Tone，离散多音)。DMT采用多载波调制技术，可用频段划分为多个(典型为256个)子信道，每个子信道的带宽为4kHz，对应不同频率的载波，并根据子信道发送数据的才干将数据分配给各子信道，不能载送

11、数据的子信道被关掉。DMT用离散快速傅立叶变换进展编解码，DMT尝试能够的最高速率，根据线路的噪声和衰减特性分配数据。目前，DMT已成为 ANSI制定的ADSL的调制规范-T1.413。由于CAP信号传输占用全部信道带宽，所以频域和时域噪声都会对它呵斥影响。DMT的每个很窄的子信道频带内的电缆特性可以近似以为是线性的，因此脉冲混叠可以减到最低程度。在每个子信道内传送的比特率可以按该信道内信号和噪声的大小自顺应地变化，故DMT技术可自动防止任务在干扰较大的频段。DMT和CAP技术都可以实现速率的自顺应调整，这就是RADSL。不同的是DMT可以做到从64kbps开场以32kbps的间隔平滑递增。而

12、CAP只能从640kbps开场作较粗糙的调整。CAP的优点是处置较DMT简单，故时延小，芯片功耗低、其商品化也走在DMT方式之前。DMT的优点是抗噪声性能比CAP好。两种技术互不兼容，设备之间无法互连，影响了ADSL的推行。不过如今市场上的产品根本上以CAP调制技术为根底。四、ADSL的运用ADSL能很好的支持范围宽广的高带宽运用，例如高速互联网接入，远程通讯，虚拟公用网(VPN)和稳定的多媒体内容。传统的拨号数据网技术对于以上这些业务的支持要么不能支持，要么支持得不够。4.1 ADSL的运用范围4.1.1用作专线网的接入线专线提供上、下行速率对称的通讯业务，因此可采用ADSL Modem，终

13、端经过V.35或X.21等串口与其相连，其双向传输速率为128 kbit/s2 Mbit/s。4.1.2用作Internet的接入线在Internet中，阅读Web等客户/效力器业务的下行数据量要大得多，因此可采用下行高速化的ADSL Modem。4.1.3 用作ATM的接入线主干线路ATM化已成为全球通讯开展的趋势，因此如何使xDSL用作ATM业务的接入线已成为当前研讨与开发的热点。ANSI、ETSI、ITU-T、ADSL论坛和ATM论坛等机构也正在对ATM over ADSL技术进展规范化。1997年6月阿尔卡特、微软等公司结合发表了ADSL系统规范，给出了利用ADSL设备设计ATM网络的

14、根本方法。图2示出了ATM终端利用ADSL线路建立永久虚电路(PVC)的实例。通常对各个ATM终端独立地设定VPI(虚途径标识符)和VCI(虚通道标识符)，假设在ATM over ADSL中原封不动地沿用这种规范，因导入了带有复用功能的综合型ADSLModem(DSLAM：Digital Subscriber Line Access Multiplexer)不能坚持VPI/VCI的独一性。因此，结合建议中规定ATM终端只设定VCI，VPI作为DSLAM识别各ATM终端(ADSL线路)的标志。4.2新一代ADSL技术的运用前景新一代ADSL芯片的研发在规范构成的过程中不断在进展，不同的芯片厂商采

15、用不同的战略。有的厂商分阶段研制ADSL2和ADSL2+芯片，其主要思索是，一方面，ADSL2比ADSL2+规范化进程快(至少相差半年)，另一方面，ADSL2的芯片本钱在有一定产量的情况下比ADSL添加不多，有望在市场上获得一定优势，以后再根据需求情况决议ADSL2+芯片的消费。由于ADSL2 与第一代ADSL相比在速率上并没有很大的添加，而在ADSL2的根底上开展起来的ADSL2+经过扩展下行频带可以大大提高下行速率，因此芯片厂商将不会推出只支持ADSL2的芯片，而是以ADSL2 +的方式在芯片上同时支持ADSL2和ADSL2+。另外，随着ADSL技术的迅猛开展、第一代ADSL用户的不断添加

16、，为了与已有的ADSL用户兼容，未来的 ADSL2、ADSL2+设备能够会选择同时支持 G.992.1 、G.992.3和G.992.5规范，以可以适配远端设备所支持的操作方式。ADSL2利用现有铜缆资源，可在开通话音业务(POTS、ISDN)的同时，利用高频段提供宽带数据业务。其中ATU-C、ATU-R分别为局端和用户端的ADSL2收发单元，话音和数据业务经过分别器(Splitter)隔开。根据提供业务的不同，ADSL2包括以下四种详细运用方式：(1)Data，即只提供数据业务。(2)Data+POTS，即同时提供数据和普通业务。(3)Data+ISDN，即同时提供数据和ISDN业务。(4)

17、Voice over Data，即经过数据通道提供话音业务(VoADSL)。此时需求话音网关功能完成话音到分组数据的转换。从运用角度来看，在欧洲、北美等地，由于用户分布普通比较分散，适宜采用ADSL技术，对ADSL技术的晋级构成ADSL2/ADSL2+有较强的需求。一方面，由于新一代ADSL在运用方式上变化不大，而性能和功能上得到了扩展，还可在原有ADSL DSLAM上混插ADSL2、ADSL2+的用户板，为用户提供更高程度的效力，同时兼容原有ADSL Modem；另一方面，由于国际范围内通讯行业普遍不景气，欧美运营商普通不愿投入更多的资金进展全新技术(如VDSL)的引入和相应的网络建立。而在东亚、东南亚等地，ADSL的运用快速开展的同时，由于用户居住相对密集，适宜VDSL中短间隔 、高速率的特点，特别是在韩国、日本等宽带接入开展较快、市场竞争非常猛烈的国家，VDSL已进入商用化进程。在我国，ADSL的运用近几年来不断推行，特别是2002年，开展势头强劲，用户数进入快速增长时期，已成为运营商业务收入的主要增长点之一。同时，由于VDSL技术，特别是以太网与VDSL结合的EoVDSL方式，与ADSL和以太网接入相比具有一定的潜在优势，也得到了运营商和设备制造商的广泛关注。因此，有必要严密跟踪新一代ADSL和VDSL技术的进展，在综合思索性能、本钱、技术成熟度、市场需求等要素在根底