ADSL技术及应用

tian7163

随着Internet的爆炸式发展，在Internet上的商业应用和多媒体等服务也得以迅猛推广。如果要享受Internet上的各种服务，用户必须以某种方式接入网络。为了实现用户接入网的数字化、宽带化，提高用户上网速度，光纤到户（FTTH）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，在今后的数十年内大多数用户网仍将继续使用现有的铜线环路，于是，近年来人们提出了多项过渡性的宽带接入网技术，包括N-ISDN、Cable Modem、ADSL等，其中ADSL（非对称数字用户环路）是最具前景及竞争力的一种,将在未来十几年甚至几十年内占主导地位。


目前，ADSL的热潮席卷世界各地，PC业界领袖MIC(Microsoft、Intel、Compaq)等以及世界范围内各大网络公司3Com、Cisco、Alcatel、Paradyne等相继推出ADSL的产品，并致力于ADSL的发展；全球许多电信公司、ISP也纷纷推广各自的ADSL服务。2001年将是ADSL普遍走向社会大众的一年。


ADSL的主要特点


DSL（数字用户线路，Digital Subscriber Line）是以铜质电话线为传输介质的传输技术组合，它包括HDSL、SDSL 、VDSL 、ADSL和RADSL等，一般称之为xDSL。它们主要的区别就是体现在信号传输速度和距离的不同以及上行速率和下行速率对称性的不同这两个方面


1.　技术性能分析


现存的用户环路主要由UTP（非屏蔽双绞线）组成。UTP对信号的衰减主要与传输距离和信号的频率有关，如果信号传输超过一定距离，信号的传输质量将难以保证。此外，线路上的桥接抽头也将增加对信号的衰减。 因此，线路衰减是影响ADSL性能的主要因素。ADSL通过不对称传输，利用频分复用技术（或回波抵消技术）使上、下行信道分开来减小串音的影响，从而实现信号的高速传送。


衰减和趾音是决定ADSL性能的两项标准损伤。传输速率越高，它们对信号的影响也越大，因此ADSL的有效传输距离随着传输速率的提高而缩短。虽然VDSL的有效传输距离比ADSL更短，但是在VDSL光纤到路边(FTTC)或光纤到大楼(FTTB)后，VDSL可用于大楼内部办公室或家庭之间的连接。


ADSL接入网线路长度若为5.5km，则可覆盖80%以上的现有电话用户；线路长度若为3.7km，则可覆盖50%以上的现有用户，用户小区以外的分散用户可通过基于光纤的集线器节点接入到网络中。


串音噪声通常是稳定的，因此比较容易对其进行研究并加以克服；而冲击噪声在频率、周期、相位等方面都是随机的，对其难以建模和研究。


2.　调制技术


目前被广泛采用的ADSL调制技术有3种：QAM(quadature ampli-tude modulation)、CAP(carrierless amplitude-phase modulation) 、DMT(discrete multitone)，其中ＤＭＴ调制技术被ＡＮＳＩ标准化小组T1E1.4制订的国家标准所采用。但由于此项标准推出时间不长,目前仍有相当数量的ADSL产品采用QAM或CAP调制技术。


● QAM调制技术


QAM调制器的是以发送数据在比特／符号编码器内被分成两路(速率各为原来的1／2)，分别与一对正交调制分量相乘，求和后输出。与其他调制技术相比,QAM编码具有能充分利用带宽、抗噪声能力强等优点。


QAM 用于ADSL的主要问题是如何适应不同电话线路之间性能较大的差异性。要取得较为理想的工作特性,QAM接收器需要一个和发送端具有相同频谱和相位特性的输入信号用于解码,QAM接收器利用自适应均衡器来补偿传输过程中信号产生的失真,因此采用QAM的ADSL系统的复杂性主要来自于它的自适应均衡器。


● CAP调制技术


CAP调制技术是以QAM调制技术为基础发展而来的,可以说它是QAM技术的一个变种。


CAP技术用于ADSL的主要技术难点是要克服近端串音对信号的干扰。一般可通过使用近端串音抵消器或近端串音均衡器来解决这一问题。


● DMT调制技术


DMT调制技术的主要原理是将频带(0～1.104MHz)分割为256个由频率指示的正交子信道（每个子信道占用4KHz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(IDFT)将信号变换到时域，这时比特块将转换成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），经数据模变换(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。


由于美国的ADSL国家标准(T1.413)推荐使用DMT技术,所以在今后几年中，将会有越来越多ADSL调制解调器采用DMT技术。
　　　　
　　　　






其他接入设备的比较


1．与Cable Modem的比较


与Cable Mode相比，ADSL技术具有着相当大的优势。Cable Modem的HFC接入方案采用分层树型结构，其优势是带宽比较高（10Mbps），但这种技术本身是一个较粗糙的总线型网络，这就意味者用户要和邻近用户分享有限的带宽，当一条线路上用户激增时，其速度将会减慢。再者，有关资料表明，大部分情况下，HFC方案必需兼顾现有的有线电视节目，而占用了部分带宽，只剩余了一部分可供传送其他数据信号，所以Cable Modem的理论传输速率只能达到一小半。国外公司实验表明，其速率减为 1M～2Mbps，更常见的是 400K～500Kbps。


综合来看，即使在理想状态下，HFC只相当于一个10Mbps的共享式总线型以太网，而ADSL接入方案在网络拓扑结构上较为先进，因为每个用户都有单独的一条线路与ADSL局端相连，它的结构可以看做是星形结构，它的数据传输带宽是由每一用户独享的。


2．与普通拨号 Modem及N-ISDN的比较


● 普通拨号 Modem的速率最高为56kbps，N-ISDN的速率为128kbps，相比之下，ADSL的速率优势是不言而喻的。


● 与普通拨号 Modem 或ISDN相比， ADSL更为吸引人的地方是: 它在同一铜线上分别传送数据和语音信号，数据信号并不通过电话交换机设备，减轻了电话交换机的负载，并且不需要拨号，一直在线，属于专线上网方式。这意味着使用ADSL上网并不需要缴付另外的电话费。


ADSL接入模型


ADSL的接入模型主要由中央交换局端模块和远端模块组成。


中央交换局端模块包括在中心位置的ADSL Modem和接入多路复合系统，处于中心位置的ADSL Modem被称为ATU－C（ADSL Transmission Unit－Central）。接入多路复合系统中心Modem通常被组合成一个被称做接入节点，也被称做“DSLAM”（DSL Access Multiplexer）。


远端模块由用户ADSL Modem 和滤波器组成，用户端ADSL Modem通常被称为ATU－R（ADSL Transmission Unit－Remote）。


ADSL设备的安装


ADSL安装包括局端线路调整和用户端设备安装。在局端方面，由服务商将用户原有的电话线接入ADSL局端设备，只需2～3分钟；用户端的ADSL安装也非常简易方便，只要将电话线连上滤波器，滤波器与ADSL Modem之间用一条两芯电话线连上，ADSL Modem与计算机的网卡之间用一条交叉网线连通即可完成硬件安装，再将TCP/IP协议中的IP、DNS和网关参数项设置好，便完成了安装工作。ADSL的使用就更加简易了，由于ADSL不需要拨号，一直在线，用户只需接上ADSL 电源便可以享受高速网上冲浪的服务了，而且可以同时打电话。


局域网用户的ADSL安装与单机用户没有很大区别，只需再加一个集线器，用直连网线将集线器与ADSL Modem连起来就可以了，如图3所示。
　　




ADSL的应用


由于ADSL在开发初期是专为视像节目点播而设计的，具有不对称性和高速的下行通道，随着Internet的急速发展, ADSL作为一种高速接入Internet的技术更具有生命力,它使在现有Internet网上提供多媒体服务成为可能。


目前ADSL主要提供Internet高速宽带接入的服务，用户只要通过ADSL接入，访问相应的站点便可免费享受多种宽带多媒体服务，如在线视听、网络电视等。


ADSL个人用户具有一个固定的静态IP地址，个人用户可以建立个人主页,让视聆通上的其他网友一睹自己的风采; ADSL局域网用户具有4个固定的静态IP地址，申请了ADSL局域网形式入网的公司可以在中国公众多媒体网（视聆通）上架设公司的网站，提供WWW、FTP、E-mail等服务；ADSL服务有足够的带宽供局域网用户共享，用户可以通过代理服务器的形式为整个公司的局域网用户提供上网服务。


由于ADSL是基于ATM干线网络传输而接入视聆通的，因而也可以提供基于ATM或IP的VPN（虚拟专用网）服务。


随着ADSL技术的进一步推广应用，ADSL接入还将可以提供点对点的远程医疗、远程教学、远地可视会议等服务。




ADSL的前景
　　　


业界许多专家都坚信，以ADSL为主的xDSL技术终将成为铜双绞线上的赢家，目前采用普通拨号Modem及N-ISDN技术接入的用户将逐步过渡到ADSL等宽带接入方式，并最终实现光纤接入。