ADSL技術(shù)研究與應(yīng)用

1、ADSL技術(shù)研究與應(yīng)用 黃曉文 (鞍山市電信局?jǐn)?shù)據(jù)通信分局 鞍山,114001) 摘要 本文通過介紹ADSL的技術(shù)特點(diǎn)以及在實(shí)際應(yīng)用的具體實(shí)例說明ADSL技術(shù)將成為現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的重要接入技術(shù)，通過與其它現(xiàn)有接入方式的對比說明其更具有廣闊的發(fā)展空間。 關(guān)鍵詞: ADSL xDSL 隨著Internet的爆炸式發(fā)展，網(wǎng)上的商業(yè)應(yīng)用和多媒體服務(wù)業(yè)得以迅猛推廣。但現(xiàn)在普遍使用的上網(wǎng)方式是利用modem或ISDN以及電話線的撥號上網(wǎng)，速度低和費(fèi)用高成為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的兩大障礙，因此高速上網(wǎng)成為人們孜孜以求的理想。光纖到戶是發(fā)展的必然方向，但由于其成本過高，在一段時期內(nèi)還不能得到應(yīng)用，于是一種較為方便的

2、寬帶接入技術(shù)ADSL應(yīng)運(yùn)而生。它充分發(fā)掘現(xiàn)有的銅錢環(huán)路潛力來提供高速數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，延長現(xiàn)有銅線資源的壽命和可用性，將成為電信部門積極推廣的寬帶接入技術(shù)。與以前的傳統(tǒng)modem,ISDN以及新近的CABLE MODEM上網(wǎng)方式相比，ADSL將以其低成本、高速率的優(yōu)點(diǎn)而更具前景及競爭力。 1 概述 非對稱數(shù)字用戶線路(Asymmetrical Digital Subscriber Line)，簡稱ADSL，是xDSL家族中的一員，被歐美等發(fā)達(dá)國家譽(yù)為"現(xiàn)代信息高速公路上的快車".顧名思義，ADSL傳輸?shù)氖遣粚ΨQ的數(shù)據(jù)流量，是利用現(xiàn)有的一對電話銅錢，為用戶提供上、下行非對稱的傳輸

3、速率(帶寬)，其下行傳輸速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上行速率，即上下行線路帶寬不相等，且上下行帶寬比率一般都在1比10左右。上行(從用戶到網(wǎng)絡(luò))為低速的傳輸，可達(dá)64kbps;下行(從網(wǎng)絡(luò)到用戶)為高速傳輸，可達(dá)7Mbps。電信部門采用ADSL技術(shù)作為用戶接太網(wǎng)寬帶高速接人服務(wù)，用戶接入部分采用普通的用戶電話銅錢，各ADSL接入節(jié)點(diǎn)通過光端機(jī)接入ATM，經(jīng)ATM交換機(jī)接入SDH電信主干傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的高速接入。它的長處在于可以最大限度減少接入投資而實(shí)現(xiàn)了寬帶上網(wǎng)，這是寬帶的ADSL與窄帶ISDN的不同之處。 2 ADSL是xDSL家族中的一員 DSL(數(shù)字用戶線路，Digital Subscriber

4、Linc)是以銅質(zhì)電話線為傳輸介質(zhì)的傳輸技術(shù)組合，"x"代表著不同種類的數(shù)字用戶線路技術(shù)，包括HDSL、SDSL、MDSL、ADSL、RADSL和 VDSL。它們的不同主要表現(xiàn)在信號的傳輸速率和距離，還有對稱和非對稱的區(qū)別上。 2.l xDSL的起源 在電信行業(yè)中，一般把從交換機(jī)到用戶終端之間的聯(lián)接線路稱為用戶環(huán)路或接入網(wǎng)，其主要任務(wù)是完成交叉連接、復(fù)用和傳輸功能，但一般不包含交換功能。眾所周知，早期的接入網(wǎng)是針對語音的傳輸而設(shè)計的，而語音信號的頻寬多在30OHz-3.4kHZ 范圍內(nèi)，只占到線路頻寬的一小部分，因此其傳輸速率很低。然而，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用戶對通信的要求已從

5、低速的電話、傳真和數(shù)據(jù)等窄帶服務(wù)向視頻點(diǎn)播與交互式電視等寬帶服務(wù)延伸。由于多年來電信部門已經(jīng)花費(fèi)了大量的人力、物力和資金，鋪設(shè)了大量的銅纜，而光纖設(shè)備的價格又非常昂貴，光纖到戶也不是在短時期內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)的，因此，如何充分利用現(xiàn)有的銅纜資源，通過銅質(zhì)雙絞線實(shí)現(xiàn)高速接入就成為了業(yè)界的研究重點(diǎn)。 貝爾實(shí)驗(yàn)室從1989年以來，一直致力于研究開發(fā)通過普通銅質(zhì)雙絞線傳輸視頻、圖像和數(shù)據(jù)信息的高速傳輸技術(shù)。從HDSL(對稱性的Tl/El傳輸技術(shù))、MDSL(對稱性的速率為64 kbps1152kbps的傳輸技術(shù))到ADSL(非對稱性的1.58Mbps傳輸速率)，我們將這些技術(shù)統(tǒng)稱為xDSL技術(shù)。 簡而言之，x

6、DSL技術(shù)是一種解決網(wǎng)絡(luò)提供者到用戶終端之間"最后一公里"瓶頸問題的、在普通銅質(zhì)雙絞線上實(shí)現(xiàn)的傳輸技術(shù)。由于xDSL在特定的情況下只使用一條線路，這使得在提供話音業(yè)務(wù)之外，利用現(xiàn)有線路，還可以提供從視頻點(diǎn)播(VOD)到交互式游戲等一系列新業(yè)務(wù)。 2.2 xDSL家族成員 HDSL與SDSL支持對稱的T1/El(1.544Mbps/2.048Mbps)傳輸。其中HDSL的有效傳輸距離為3-4公里，且需要兩對至四對銅質(zhì)雙絞電話線; SDSL最大有效傳輸距離為3公里，只需一對銅線。比較而言，對稱DSL更適用于企業(yè)點(diǎn)對點(diǎn)連接應(yīng)用，如文件傳輸、視頻會議等收發(fā)數(shù)據(jù)量大致相應(yīng)的工作。同非

7、對稱DSL相比，對稱DSL的市場要少得多。 VDSL、ADSL和RADSL，屬于非對稱式傳輸。其中VDSL技術(shù)是xDSL技術(shù)中最快的一種，在一對銅質(zhì)雙絞電話線上，上行數(shù)據(jù)的速率為13-52Mbps，下行數(shù)據(jù)的速率為1.52.3 Mbps，但是VDSL的傳輸距離只在幾百米以內(nèi)，VDSL可以成為光纖到家庭的具有高性價比的替代方案;ADSL在一對銅線上支持上行速率640kbpslMbps，下行速率lMbps8 Mbps，有效傳輸距離在35公里范圍以內(nèi);RADSL能夠提供的速度范圍與ADSL基本相同,但它可以根據(jù)雙絞銅錢質(zhì)量的優(yōu)劣和傳輸距離的遠(yuǎn)近動態(tài)地調(diào)整用戶的訪問速度。正是 RADSL的這些特點(diǎn)使R

8、ADSL成為用于網(wǎng)上高速沖浪視頻點(diǎn)播(IAV)、遠(yuǎn)程局域網(wǎng)絡(luò) (LAN)訪問的理想技術(shù)，因?yàn)樵谶@些應(yīng)用中用戶下載的信息往往比上載的信息(發(fā)送指令)要多得多。 3 ADSL的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)3.1 ADSL的接入模型 ADSL的接入模型主要由中央交換局端模塊和運(yùn)端模塊組成(如圖1所示)。 中央交換局端模塊包括在中心位置的ADSL Modem和接入多路復(fù)合系統(tǒng)，處于中心位置的ADSL Modem被稱為ATU-C(ADSL Transmission Unit-Central)。接入多路復(fù)合系統(tǒng)中心Modem通常被組合成一個被稱作接入節(jié)點(diǎn)，也被稱作"DSLAM"(DSL Access

9、 Multiplexer)。 遠(yuǎn)端模塊由用戶ADSL Modem和濾波器組成，用戶端ADSL Modem通常被稱為ATU- R(ADSL Transmission Unit-Remote)。 圖L 3.2 ADSL的技術(shù)特點(diǎn) 簡單地說，ADSL接入技術(shù)是一種利用新的線路調(diào)制技術(shù)及頻分復(fù)用(FDM)或者回波消除的方法在現(xiàn)有的銅質(zhì)雙絞線上實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)。它具有以下幾個特點(diǎn): ·ADSL技術(shù)是非對稱性的，下行速率為l-9Mbps,上行速率為16kbps-lMbps。 ·減少串?dāng)_。當(dāng)被調(diào)制過的電子信號在銅質(zhì)線纜上傳輸時，會向同一電纜束內(nèi)的相鄰銅線環(huán)路輻射能量。這種由電磁輻射

10、引發(fā)的交叉耦合稱為串?dāng)_。在同一電纜束中，當(dāng)相鄰線對以相同的頻率發(fā)送或接收信息時，會產(chǎn)生強(qiáng)烈的串?dāng)_干擾，頻率越高，串?dāng)_越強(qiáng)。由于串?dāng)_信號會與從遠(yuǎn)端發(fā)送來的信號疊加，從而導(dǎo)致接收端接收到的信號波形的輕微變化。串?dāng)_被分為近端串?dāng)_(NEXT)和遠(yuǎn)端串?dāng)_(FEXT)。 為了克服這種現(xiàn)象，ADSL采用FDM技術(shù)，通過將頻段分成上行通道和下行通道，以分別發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，從而減少了串?dāng)_干擾。ADSL將雙絞線的遠(yuǎn)大于音頻頻寬的頻帶分成三段，使電話語音和數(shù)據(jù)流在一起傳輸，用戶只需加裝一個ADSL用戶端設(shè)備，將其通過POTS 分離器(話音與數(shù)據(jù)分離器)與電話并聯(lián)，使可使用一條普通電話線同時通話和上網(wǎng)且互不干擾。因此

11、，使用了ADSL接入方式，等于在不改變原有通話條件的情況下，另外增加了一條高速上網(wǎng)專線。 ·先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)減少了衰減。 ADSL的工作頻段是1OOkHz-400kHz,傳輸衰減幾乎可達(dá)到50-70dB。目前有二種線路碼型可以用于ADSL系統(tǒng):CAP(Carrierless Amplitude and Phase Modulation，無載波福相調(diào)制)和DMT(Discrete MultiTone Modulation，離散多音調(diào)制)。DMT的基本方法是將通路分成大量的子通路，在每個很窄的子通路頻段內(nèi)，電纜的特性可以近似地被認(rèn)為是線性的，因而脈沖混疊可以被降到最低程度。每個子通路內(nèi)被傳

12、送的數(shù)據(jù)比特數(shù)可以按每個子通路內(nèi)信號和噪聲的大小自適應(yīng)地變化，因而DMT技術(shù)可以使每個特定環(huán)路的性能達(dá)到最佳，并自動地避免使系統(tǒng)工作在干擾較高的頻段。 DMT是ADSL的較理想的一種調(diào)制技術(shù)，其性能良好，傳輸距離較遠(yuǎn)。目前ANSL已把 DMT定為ADSL的標(biāo)準(zhǔn)編碼形式。 ·ADSL在一般的雙絞線上傳輸?shù)淖畲缶嚯x可達(dá)5.5公里。 3.3 ADSL與Cable Modem的比較 與Cable Modem相比，ADSL技術(shù)具有著相當(dāng)大的優(yōu)勢。Cable Modem的HFC(光纖同軸混合網(wǎng))接入方案采用分層樹形結(jié)構(gòu)，其優(yōu)勢是帶寬比較高(10M)，但這種技術(shù)本身是一個較粗糙的總線形網(wǎng)絡(luò)，這就意

13、味者用戶要和鄰近用戶分享有限的帶寬，當(dāng)一條線路上用戶激增時，其速度將會減慢。再者，有關(guān)資料表明，大部分情況下，HFC方案必須兼顧現(xiàn)有的有線電視節(jié)目，而占用了部分帶寬，只剩余了一部分可供傳送其它數(shù)據(jù)信號的帶寬，所以Cable Modem 的理論傳輸速率只能達(dá)到一小半。國外公司實(shí)驗(yàn)表明，其速率減為lM-2Mbps,更常見的是 400-500kbps。綜合來看，即使在理想狀態(tài)下，HFC只相當(dāng)于一個lOMbps的共享式總線形以太網(wǎng)，而ADSL接入方案在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上較為先進(jìn)，因?yàn)槊總€用戶都有單獨(dú)的一條線路與ADSL局端相連，它的結(jié)構(gòu)可以看作是星形結(jié)構(gòu)，它的數(shù)據(jù)傳輸帶寬是由每一用戶獨(dú)享的。 3.4 AD

14、SL與普通撥號Modem及N-ISDN的比較 (1)比起普通撥號Modem的最高56k速率,以及N-ISDN l28k的速率，ADSL的速率優(yōu)勢是不言而喻的。 (2)與普通撥號Modem或ISDN相比，ADSL更為吸引人的地方是:它在同一銅線上分別傳送數(shù)據(jù)和語音信號，數(shù)據(jù)信號并不通過電話交換機(jī)設(shè)備，減輕了電話交換機(jī)的負(fù)載，并且不需要撥號，一直在線，屬于專線上網(wǎng)方式。這意味著使用ADSL上網(wǎng)并不需要繳付另外的電話費(fèi)。 4 ADSL的應(yīng)用 由于ADSL在開發(fā)初期是專為視像節(jié)目點(diǎn)播而設(shè)計的，具有不對稱性和高速的下行通道，隨著Internet的急速發(fā)展，ADSL作為一種高速接入Internet的技術(shù)更

15、具有生命力，它使在現(xiàn)有Internet網(wǎng)上提供多媒體服務(wù)成為可能。 4.1 提供多種應(yīng)用服務(wù) (1)高速的數(shù)據(jù)接入。Internet需求的膨脹無疑促使了家庭用戶和小型企業(yè)高速Internet 接入服務(wù)。ADSL不僅可以提供高速通信，而且是一個"常開"(always on)的業(yè)務(wù)，并且不會導(dǎo)致電話網(wǎng)絡(luò)的擁堵。服務(wù)提供商可以為內(nèi)容提供商(content provider)和用戶提供各項(xiàng)基于 Web主機(jī)的服務(wù)，以及各種工具，用于他們管理和維護(hù)自己的站點(diǎn)主頁。 (2)視頻點(diǎn)播。由于ADSL技術(shù)傳輸?shù)姆菍ΨQ性，特別適合用戶對音樂、影視和交互式游戲的點(diǎn)播，可以根據(jù)用戶自己的禱要，任意地

16、對上述業(yè)務(wù)進(jìn)行隨意控制。 (3)網(wǎng)絡(luò)互連業(yè)務(wù)。ADSL寬帶接入方式可以將不同地點(diǎn)的企業(yè)網(wǎng)或局域網(wǎng)連接起來，有效地替代了專線。避免了企業(yè)分散所帶來的麻煩，同時又不影響各用戶對互連網(wǎng)的瀏覽。 (4)家庭辦公。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，通信的飛躍發(fā)展已經(jīng)越來越影響著人們的生活方式和工作方式，部分企業(yè)的工作人員因?yàn)槟撤N原因需要在家里履行自己的工作職責(zé)，他將通過高速的接入方式從自己企業(yè)信息庫中提取所需要的信息，甚至面對面地和同事進(jìn)行交談，完成工作任務(wù)。 (5)商業(yè)-商業(yè)的服務(wù) 當(dāng)今連接在一起的信息社會正在創(chuàng)建新的商業(yè)關(guān)系，并對傳統(tǒng)的商業(yè)內(nèi)涵提供了新的詮釋.同一行業(yè)的企業(yè)或許希望能夠真正享有一個私有的安全的網(wǎng)絡(luò)體系

17、。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商可以通過ADSL和現(xiàn)有的骨干網(wǎng)，建立行業(yè)中各企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，并最終建立起一個虛擬的私有網(wǎng)絡(luò)。 (6)遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療等。隨著人們生活水平的提高，人們在家里接受教育和再教育以及得到必要的醫(yī)療保證將成為一種時尚，通過寬帶的接入方式，你可以獲得圖文并茂的多媒體信息，或者和老師或醫(yī)生進(jìn)行隨意交談。 4.2 ADSL的一個應(yīng)用實(shí)例 目前，在國內(nèi)的各種賓館客房內(nèi)布線都已比較齊全和完備，如一般都布有電話線、有線電視線、消防監(jiān)控線路等，但卻很少布有計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)線的。然而，隨著計算機(jī)的日益廣泛使用、特別是筆記本電腦的增多，許多用戶要求在賓館房間內(nèi)提供上Internet的服務(wù)，以隨時和外界保持聯(lián)系，掌

18、握最新的市場動態(tài)以及收發(fā)電子郵件等。 面對這一情況，賓館面臨對客房重新布線或追加布線，這必然導(dǎo)致需要投入大筆資金;而且，由于需要停業(yè)，還會帶來間接損失。利用ADSL技術(shù)即可避免這一麻煩，由于可以利用原有的電話線，所以不必考慮重新布線。 在賓館中一般都有自己內(nèi)部的交換機(jī)及完備的客房電話系統(tǒng)，ADSL技術(shù)利用客房原有的電話線作為傳輸介質(zhì)，在不影響原有電話使用的條件下提供上網(wǎng)的功能。其客房端的模型如圖2所示。 圖2 客房內(nèi)電話系統(tǒng)的變化只是加入了一個濾波器和一個ADSL的調(diào)制解調(diào)器。對原有的電話線路不需要作改動。更重要的是可以"上網(wǎng)"通話"兩不誤，即可同時上Internet網(wǎng)和打語音電話。大大改善了客房原來的通訊聯(lián)系狀況。 賓館的交換機(jī)作如圖3所示的處理。 在交換機(jī)房的改動是加入了一個濾波器，將ADSL的高頻信號在進(jìn)入電話交換機(jī)前分離開來。高頻ADSL信號送到ADSL的Modem中，電話信號送入交換機(jī)。 賓館的系統(tǒng)作上述的改動之后就具有了寬帶的上網(wǎng)能力。使用DMT標(biāo)準(zhǔn)的ADSL系統(tǒng)，可以達(dá)到下行8M、上行l(wèi)M的帶寬。這和現(xiàn)在使用的56k的Modem和128k的ISDN相比