接入的主流技術(shù) ADSL技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用

近年來隨著Internet的迅速發(fā)展，對固定連接的高速用戶線需求日益高漲，基于雙絞銅線的xDSL技術(shù)因其以低成本實(shí)現(xiàn)用戶線高速化而重新崛起，打破了高速通信由光纖獨(dú)攬的局面。

長期以來通信用戶的電話機(jī)經(jīng)過"對絞銅線"的用戶線連至市內(nèi)交換局，進(jìn)入公共交換的通信網(wǎng)(PSTN)，接至對方用戶的電話機(jī)，使雙方得以互相會話。對絞銅線為傳統(tǒng)的模擬電話提供300～3400Hz的頻帶，為了適應(yīng)電話用戶使用低速數(shù)據(jù)通信，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)信號能夠通過模擬話音頻帶與對方實(shí)行數(shù)據(jù)通信。

DSL技術(shù)在傳統(tǒng)的電話網(wǎng)絡(luò)的用戶線路上支持對稱和非對稱的傳輸模式，解決了發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供應(yīng)商和最終用戶間的"最后一公里"的傳輸瓶頸問題。由于電話用戶環(huán)路已經(jīng)大量鋪設(shè)，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)高速接入就成為業(yè)界的研究重點(diǎn)，因此DSL技術(shù)很快就得到了重視，并在一些國家和地區(qū)得到大量應(yīng)用。

目前關(guān)于ADSL的國際標(biāo)準(zhǔn)主要是ANSI制定的，1994年TIE1.4工作組通過了第一個ADSL草案標(biāo)準(zhǔn)[15]，決定采用DMT作為標(biāo)準(zhǔn)接口，關(guān)鍵是能支持6.144Mbit/s甚至更高的速率并能傳較遠(yuǎn)的距離。ANSI標(biāo)準(zhǔn)將包含一個附錄具體規(guī)定歐洲制式ADSL標(biāo)準(zhǔn)。因而ANSI制定的ADSL標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上已經(jīng)是一個準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn)。CAP碼也在爭取成為事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。

1997年，一些ADSL的廠商和運(yùn)營商開始認(rèn)識到，也許犧牲ADSL的一些速率可能會加快ADSL的商業(yè)化進(jìn)程，因?yàn)樗俾氏陆档耐瑫r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，但是在用戶端必須安裝一個分離器(Splitter)。如果把ADSL的下行速率降到1.5Mbps(下行為1.5Mbps，上行為384 Kbps), 那么用戶端的分離器就可以取消。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，省略了服務(wù)商的現(xiàn)場服務(wù)，這對ADSL的推廣至關(guān)重要。

于是，ADSL的一個新版本誕生了，稱作通用ADSL(Universal ADSL)。1998年10月，ITU(國際電信聯(lián)盟)開始進(jìn)行通用ADSL標(biāo)準(zhǔn)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最終批準(zhǔn)通過了G.Lite(既G.992.2)標(biāo)準(zhǔn)，從而為ADSL的商業(yè)化進(jìn)程掃清了障礙.

二、ADSL的技術(shù)優(yōu)勢

2.1可同時提供電話和高速數(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，但連接用戶和交換局的用戶線絕大多數(shù)仍是電話用的雙絞線，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(dá)數(shù)Mbit/s的數(shù)字信號，如配置了分離音頻頻帶和高頻帶的分離器，則可同時提供電話和高速數(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計(jì)劃受阻。雖然采用Cable Modem能夠使CATV用戶線路提供數(shù)Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸能力，但因多個用戶共享帶寬和安全等因素使能夠利用此項(xiàng)業(yè)務(wù)的用戶受到很大限制；實(shí)驗(yàn)和調(diào)查表明，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施上，能夠利用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)施進(jìn)行雙向改造，投資巨大。而電話用戶環(huán)路已大量鋪設(shè)，可充分利用銅纜資源。

2.3減輕電話網(wǎng)的符合

減輕電話網(wǎng)的負(fù)荷是導(dǎo)入ADSL的第三個原因。有相當(dāng)多的地區(qū)其市內(nèi)電話采取定額月租計(jì)費(fèi)，因此不少撥號用戶24小時一直與Internet相連，占用ISP服務(wù)器端口，使用戶交換機(jī)過負(fù)荷運(yùn)行。采用ADSL技術(shù)則可通過分離器將話音和數(shù)據(jù)分別送入電話交換機(jī)和Internet，從而抑制了Internet的業(yè)務(wù)量流入電話網(wǎng)。如圖1。

三、ADSL系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

ADSL使用一對電話線，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，用于普通電話業(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)信息的傳遞；最高頻段部分為150- 550KHz或140Khz-1.1MHz，用于1.5Mbit/s-6.0Mbit/s的下行數(shù)據(jù)信息的傳送。

3.1分離器

ADSL技術(shù)能同時提供電話和高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，為此應(yīng)在已有的雙絞線的兩端接入分離器，分離承載音頻信號的4 kHz以下的低頻帶和ADSL Modem調(diào)制用的高頻帶。分離器實(shí)際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(jì)和避免饋電的麻煩，通常采用無源器件構(gòu)成。

3.2 ADSL Modem

用戶端的ADSL Modem內(nèi)部結(jié)構(gòu)與V.34等模擬Modem幾乎相同。主要由處理D/A變換的模擬前端(analog front end)、進(jìn)行調(diào)制/解調(diào)處理的數(shù)字信號處理器(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“交織處理”實(shí)現(xiàn)差錯校正的數(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(jìn)行復(fù)用，通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(jī)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，一般均使用高速數(shù)字信號處理技術(shù)和性能更佳的傳輸碼型，用以獲得傳輸中的高速率和遠(yuǎn)距離。在信號調(diào)制技術(shù)上，ADSL調(diào)制解調(diào)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)送前被壓縮，然后沿電話線發(fā)送，在接收端重組。CAP的主要優(yōu)點(diǎn)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(jìn)制數(shù)據(jù)，因此在相同的傳輸速率下，占用更少的帶寬，傳輸距離更遠(yuǎn)。

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)的能力將數(shù)據(jù)分配給各子信道，不能載送數(shù)據(jù)的子信道被關(guān)掉。DMT用離散快速傅立葉變換進(jìn)行編解碼，DMT嘗試可能的最高速率，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制訂的ADSL的調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)----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造成影響。DMT的每個很窄的子信道頻帶內(nèi)的電纜特性可以近似認(rèn)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適應(yīng)地變化，故DMT技術(shù)可自動避免工作在干擾較大的頻段。

DMT和CAP技術(shù)都可以實(shí)現(xiàn)速率的自適應(yīng)調(diào)整，這就是RADSL。不同的是DMT可以做到從64kbps開始以32kbps的間隔平滑遞增。而CAP只能從640kbps開始作較粗糙的調(diào)整。

CAP的優(yōu)點(diǎn)是處理較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(diǎn)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的推廣。不過現(xiàn)在市場上的產(chǎn)品基本上以CAP調(diào)制技術(shù)為基礎(chǔ)。

四、ADSL的應(yīng)用

ADSL能很好的支持范圍廣闊的高帶寬應(yīng)用，例如高速互聯(lián)網(wǎng)接入，遠(yuǎn)程通信，虛擬專用網(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的應(yīng)用范圍

4.1.1用作專線網(wǎng)的接入線

專線提供上、下行速率對稱的通信業(yè)務(wù)，因此可采用ADSL Modem，終端通過V.35或X.21等串口與其相連，其雙向傳輸速率為128 kbit/s～2 Mbit/s。

4.1.2用作Internet的接入線

在Internet中，瀏覽Web等客戶/服務(wù)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化已成為全球通信發(fā)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(dāng)前研究與開發(fā)的熱點(diǎn)。ANSI、ETSI、ITU-T、ADSL論壇和ATM論壇等機(jī)構(gòu)也正在對ATM over ADSL技術(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

1997年6月阿爾卡特、微軟等公司聯(lián)合發(fā)表了ADSL系統(tǒng)規(guī)范，給出了利用ADSL設(shè)備設(shè)計(jì)ATM網(wǎng)絡(luò)的基本方法。圖2示出了ATM終端利用ADSL線路建立永久虛電路(PVC)的實(shí)例。通常對各個ATM終端獨(dú)立地設(shè)定VPI(虛路徑標(biāo)識符)和VCI(虛通道標(biāo)識符)，如果在ATM over ADSL中原封不動地沿用這種規(guī)范，因?qū)�入了帶有�?fù)用功能的綜合型ADSLModem(DSLAM：Digital Subscriber Line Access Multiplexer)不能保持VPI/VCI的唯一性。因此，聯(lián)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(biāo)志。

4.2新一代ADSL技術(shù)的應(yīng)用前景

新一代ADSL芯片的研發(fā)在標(biāo)準(zhǔn)形成的過程中一直在進(jìn)行，不同的芯片廠商采用不同的策略。有的廠商分階段研制ADSL2和ADSL2+芯片，其主要考慮是，一方面，ADSL2比ADSL2+標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程快(至少相差半年)，另一方面，ADSL2的芯片成本在有一定產(chǎn)量的情況下比ADSL增加不多，有望在市場上取得一定優(yōu)勢，此后再根據(jù)需求狀況決定ADSL2+芯片的生產(chǎn)。

由于ADSL2 與第一代ADSL相比在速率上并沒有很大的增加，而在ADSL2的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的ADSL2+通過擴(kuò)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)的迅猛發(fā)展、第一代ADSL用戶的不斷增加，為了與已有的ADSL用戶兼容，未來的 ADSL2、ADSL2+設(shè)備可能會選擇同時支持 G.992.1 、G.992.3和G.992.5標(biāo)準(zhǔn)，以能夠適配遠(yuǎn)端設(shè)備所支持的操作模式。

ADSL2利用現(xiàn)有電話銅纜資源，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)通過分離器(Splitter)隔開。

根據(jù)提供業(yè)務(wù)的不同，ADSL2包括以下四種具體應(yīng)用形式：

(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)和普通電話業(yè)務(wù)。

(3)Data+ISDN，即同時提供數(shù)據(jù)和ISDN業(yè)務(wù)。

(4)Voice over Data，即通過數(shù)據(jù)通道提供話音業(yè)務(wù)(VoADSL)。此時需要話音網(wǎng)關(guān)功能完成話音到分組數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。

從應(yīng)用角度來看，在歐洲、北美等地，由于用戶分布一般比較分散，適合采用ADSL技術(shù)，對ADSL技術(shù)的升級形成ADSL2/ADSL2+有較強(qiáng)的需求。一方面，由于新一代ADSL在應(yīng)用模式上變化不大，而性能和功能上得到了擴(kuò)展，還可在原有ADSL DSLAM上混插ADSL2、ADSL2+的用戶板，為用戶提供更高水平的服務(wù)，同時兼容原有ADSL Modem；另一方面，由于國際范圍內(nèi)通信行業(yè)普遍不景氣，歐美運(yùn)營商一般不愿投入更多的資金進(jìn)行全新技術(shù)(如VDSL)的引入和相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。而在東亞、東南亞等地，ADSL的應(yīng)用快速發(fā)展的同時，由于用戶居住相對密集，適合VDSL中短距離、高速率的特點(diǎn)，特別是在韓國、日本等寬帶接入發(fā)展較快、市場競爭十分激烈的國家，VDSL已進(jìn)入商用化進(jìn)程。

在我國，ADSL的應(yīng)用近幾年來不斷推廣，特別是2002年，發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，用戶數(shù)進(jìn)入快速增長時期，已成為運(yùn)營商業(yè)務(wù)收入的主要增長點(diǎn)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(yùn)營商和設(shè)備制造商的廣泛關(guān)注。因此，有必要緊密跟蹤新一代ADSL和VDSL技術(shù)的進(jìn)展，在綜合考慮性能、成本、技術(shù)成熟度、市場需求等因素在基礎(chǔ)上制訂恰當(dāng)?shù)陌l(fā)展策略。

五、結(jié)束語

要獲得比較滿意的性能，除了要更好地設(shè)計(jì)ADSL設(shè)備外，運(yùn)營商也要提供高質(zhì)量的線路。因?yàn)锳DSL設(shè)備可以自適應(yīng)地改變傳輸速率，當(dāng)線路不能滿足一定的要求時，用戶會感到傳輸速率得不到保證。所以，在開始使用ADSL之前，要對線路進(jìn)行測試和優(yōu)化。如測試環(huán)路長度、環(huán)路電阻、環(huán)路損耗是否可接受，定位并去掉影響高速傳輸?shù)募痈芯�圈和橋分點(diǎn)，對線路誤碼率進(jìn)行測試等。

總之，各種業(yè)務(wù)對傳輸速率提出越來越高的要求以及世界上各大公司對G.Lite標(biāo)準(zhǔn)的一致認(rèn)可，將極大地推動ADSL技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。而發(fā)展我國自己ADSL設(shè)備和業(yè)務(wù)也將成為未來研究的一個熱點(diǎn)。