ADSL技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用

1、.：.；ADSL技術(shù)開展及運用2005-09-13 18:50 中國地質(zhì)大學(xué)武漢計算機系 高月 盧凱 王剛 計算機與信息技術(shù) HYPERLINK l commment我要評論(3) 字號：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)。本文全面論述了實現(xiàn)用戶線路高速化的ADSL的技術(shù)以及運用。AD： 一、ADSL技術(shù)開展 數(shù)字用戶線(xDSL：Digital Subscriber Line)是美

2、國貝爾通訊研討所于1989年為推進視頻點播(VOD)業(yè)務(wù)開發(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一段時間。近年來隨著Internet的迅速開展，對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)因其以低本錢實現(xiàn)用戶線高速化而重新崛起，突破了高速通訊由光纖獨攬的局面。長期以來通訊譽戶的機經(jīng)過對絞銅線的用戶線連至市內(nèi)交換局，進入公共交換的通訊網(wǎng)(PSTN)，接至對方用戶的機，使雙方得以相互會話。對絞銅線為傳統(tǒng)的模擬提供3003400Hz的頻帶，為了順運用戶運用低速數(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)信號可以經(jīng)過模擬話

3、音頻帶與對方實行數(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稱和非對稱的傳輸方式，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)過銅質(zhì)雙絞線實現(xiàn)高速接入就成為業(yè)界的研討重點，因此DSL技術(shù)很快就得到了注重，并在一些國家和地域得到大量運用。目前關(guān)于ADSL的國際規(guī)范主要是ANSI制定的，1994年TIE1.4任務(wù)組經(jīng)過了第一個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的間隔 。ANSI規(guī)范將包含一個附錄詳細規(guī)定歐洲制式ADSL規(guī)范。因此ANSI制定的

4、ADSL規(guī)范實踐上曾經(jīng)是一個準國際規(guī)范。CAP碼也在爭取成為現(xiàn)實規(guī)范。1997年，一些ADSL的廠商和運營商開場認識到，也許犧牲ADSL的一些速率能夠會加快ADSL的商業(yè)化進程，由于速率下降的同時也就意味著技術(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，沒有任何區(qū)別，省略了效力商的現(xiàn)場效力，這對ADSL的推行至關(guān)重要。于是，ADSL的一個

5、新版本誕生了，稱作通用ADSL(Universal ADSL)。1998年10月，ITU(國際電信聯(lián)盟)開場進展通用ADSL規(guī)范的討論，并將之命名為G.Lite，經(jīng)過半年多的等待，1999年6月22日，ITU最終同意經(jīng)過了G.Lite(既G.992.2)規(guī)范，從而為ADSL的商業(yè)化進程掃清了妨礙.二、ADSL的技術(shù)優(yōu)勢2.1可同時提供和高速數(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數(shù)Mbit/s的數(shù)字信號，如配置了分別

6、音頻頻帶和高頻帶的分別器，那么可同時提供和高速數(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，但因多個用戶共享帶寬和平安等要素使可以利用此項業(yè)務(wù)的用戶遭到很大限制；實驗和調(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)需對現(xiàn)有的設(shè)備進展雙向改造，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)的負荷是導(dǎo)入ADSL的第三個緣由。有相當多的地域其市內(nèi)采取

7、定額月租計費，因此不少撥號用戶24小時不斷與Internet相連，占用ISP效力器端口，運用戶交換機過負荷運轉(zhuǎn)。采用ADSL技術(shù)那么可經(jīng)過分別器將話音和數(shù)據(jù)分別送入交換機和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運用一對線，在用戶線兩端各安裝一個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，分別承載音頻信號的4 kHz以下的低頻帶和ADSL Modem調(diào)制用的高頻帶。分別器實踐上是由低通濾波器和高通濾波器合成的設(shè)備，為簡化設(shè)計和防止饋電的費事，通常采用無源器件構(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)、進展調(diào)制/解調(diào)處置的數(shù)字信號處置器(DSP)以及減小數(shù)字信號發(fā)送功率和傳輸誤差，利用“網(wǎng)格編碼和“交錯處置實現(xiàn)過失校正

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線路傳來的信號在DSLAM中進展復(fù)用，經(jīng)過高速接口向主干網(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，普通均運用高速數(shù)字信號處置技術(shù)和性能更佳的傳輸碼型，用以獲得傳輸中的高速率和遠間隔 。在信號調(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)點為：載波頻率可變，在一個頻率周期或波特內(nèi)傳輸2到9位二進制數(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。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(典型為256個)子信道，每個子信道的帶寬為4kHz，對應(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信號傳輸占用全部信道帶寬，所以頻域和時域噪聲都會對它呵斥影響。DMT的每個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。在每個子信道內(nèi)傳送的比特率可以按該信道內(nèi)信號和噪聲的大小自順應(yīng)地變化，故DMT技術(shù)可自動防止任務(wù)在干擾較大的頻段。DMT和CAP技術(shù)都可以實現(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開場以32kbps的間隔平滑遞增。而

12、CAP只能從640kbps開場作較粗糙的調(diào)整。CAP的優(yōu)點是處置較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(yōu)點是抗噪聲性能比CAP好。兩種技術(shù)互不兼容，設(shè)備之間無法互連，影響了ADSL的推行。不過如今市場上的產(chǎn)品根本上以CAP調(diào)制技術(shù)為根底。四、ADSL的運用ADSL能很好的支持范圍寬廣的高帶寬運用，例如高速互聯(lián)網(wǎng)接入，遠程通訊，虛擬公用網(wǎng)(VPN)和穩(wěn)定的多媒體內(nèi)容。傳統(tǒng)的撥號數(shù)據(jù)網(wǎng)技術(shù)對于以上這些業(yè)務(wù)的支持要么不能支持，要么支持得不夠。4.1 ADSL的運用范圍4.1.1用作專線網(wǎng)的接入線專線提供上、下行速率對稱的通訊業(yè)務(wù)，因此可采用ADSL Modem，終

13、端經(jīng)過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展的趨勢，因此如何使xDSL用作ATM業(yè)務(wù)的接入線已成為當前研討與開發(fā)的熱點。ANSI、ETSI、ITU-T、ADSL論壇和ATM論壇等機構(gòu)也正在對ATM over ADSL技術(shù)進展規(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)的實例。通常對各個ATM終端獨立地設(shè)定VPI(虛途徑標識符)和VCI(虛通道標識符)，假設(shè)在ATM over ADSL中原封不動地沿用這種規(guī)范，因?qū)肓藥в袕?fù)用功能的綜合型ADSLModem(DSLAM：Digital Subscriber Line Access Multiplexer)不能堅持VPI/VCI的獨一性。因此，結(jié)合建議中規(guī)定ATM終端只設(shè)定VCI，VPI作為DSLAM識別各ATM終端(ADSL線路)的標志。4.2新一代ADSL技術(shù)的運用前景新一代ADSL芯片的研發(fā)在規(guī)范構(gòu)成的過程中不斷在進展，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)范化進程快(至少相差半年)，另一方面，ADSL2的芯片本錢在有一定產(chǎn)量的情況下比ADSL添加不多，有望在市場上獲得一定優(yōu)勢，以后再根據(jù)需求情況決議ADSL2+芯片的消費。由于ADSL2 與第一代ADSL相比在速率上并沒有很大的添加，而在ADSL2的根底上開展起來的ADSL2+經(jīng)過擴展下行頻帶可以大大提高下行速率，因此芯片廠商將不會推出只支持ADSL2的芯片，而是以ADSL2 +的方式在芯片上同時支持ADSL2和ADSL2+。另外，隨著ADSL技術(shù)的迅猛開展、第一代ADSL用戶的不斷添加

16、，為了與已有的ADSL用戶兼容，未來的 ADSL2、ADSL2+設(shè)備能夠會選擇同時支持 G.992.1 、G.992.3和G.992.5規(guī)范，以可以適配遠端設(shè)備所支持的操作方式。ADSL2利用現(xiàn)有銅纜資源，可在開通話音業(yè)務(wù)(POTS、ISDN)的同時，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)過分別器(Splitter)隔開。根據(jù)提供業(yè)務(wù)的不同，ADSL2包括以下四種詳細運用方式：(1)Data，即只提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。(2)Data+POTS，即同時提供數(shù)據(jù)和普通業(yè)務(wù)。(3)Data+ISDN，即同時提供數(shù)據(jù)和ISDN業(yè)務(wù)。(4)

17、Voice over Data，即經(jīng)過數(shù)據(jù)通道提供話音業(yè)務(wù)(VoADSL)。此時需求話音網(wǎng)關(guān)功能完成話音到分組數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。從運用角度來看，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ADSL技術(shù)的晉級構(gòu)成ADSL2/ADSL2+有較強的需求。一方面，由于新一代ADSL在運用方式上變化不大，而性能和功能上得到了擴展，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，同時兼容原有ADSL Modem；另一方面，由于國際范圍內(nèi)通訊行業(yè)普遍不景氣，歐美運營商普通不愿投入更多的資金進展全新技術(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的運用快速開展的同時，由于用戶居住相對密集，適宜VDSL中短間隔 、高速率的特點，特別是在韓國、日本等寬帶接入開展較快、市場競爭非常猛烈的國家，VDSL已進入商用化進程。在我國，ADSL的運用近幾年來不斷推行，特別是2002年，開展勢頭強勁，用戶數(shù)進入快速增長時期，已成為運營商業(yè)務(wù)收入的主要增長點之一。同時，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，也得到了運營商和設(shè)備制造商的廣泛關(guān)注。因此，有必要嚴密跟蹤新一代ADSL和VDSL技術(shù)的進展，在綜合思索性能、本錢、技術(shù)成熟度、市場需求等要素在根底