ADSL寬帶接入網(wǎng)基本原理及其關(guān)鍵技術(shù)

　　用戶接入網(wǎng)（從本地電話局到用戶之間的部分）是電信網(wǎng)的重要組成部分，是電信網(wǎng)的窗口，也是信息高速公路的“最后一英里”(the last mile )。為實現(xiàn)用戶接入網(wǎng)的數(shù)字化、寬帶化，用光纖作為用戶線是用戶網(wǎng)今后發(fā)展的必然方向，但由于光纖用戶網(wǎng)的成本過高，在今后的十幾年至幾十年內(nèi)大多數(shù)用戶網(wǎng)仍將繼續(xù)使用現(xiàn)有的銅線環(huán)路，近年來人們提出了多項過渡性的寬帶接入網(wǎng)技術(shù)，其中ADSL（不對稱數(shù)字用戶環(huán)路）和HFC(光纖同軸混合網(wǎng))是最具有競爭力的兩種。

　　ADSL技術(shù)能利用現(xiàn)有的市話銅線進(jìn)行信號傳輸，其最高速率：下行信號（從端局到用戶）為9Mbps，上行信號（從用戶到端局）為1Mbps�，F(xiàn)有的市話銅線網(wǎng)的用戶數(shù)目十分龐大，而ADSL能對現(xiàn)有的市話銅線進(jìn)行充分的利用。

　　近年來，Internet以驚人的速度發(fā)展，Internet的用戶眾多，分布廣泛，但現(xiàn)有的用戶網(wǎng)所能提供的用戶接入速率太低，難以滿足Internet飛速發(fā)展的需要，這正為ADSL的發(fā)展提供了一個機遇。由于市話銅線現(xiàn)在已與所有的Internet用戶相連接，一旦ADSL技術(shù)發(fā)展成熟，必將成為各電話公司和Internet用戶的首選方案。

1.技術(shù)性能分析

　　現(xiàn)存的用戶環(huán)路主要由UTP（非屏蔽雙絞線）組成。UTP對信號的衰減主要與傳輸距離和信號的頻率有關(guān)，如果信號傳輸超過一定距離，信號的傳輸質(zhì)量將難以保證。此外，線路上的橋接抽頭也將增加對信號的衰減。 因此，線路衰減是影響ADSL性能的主要因素。ADSL通過不對稱傳輸，利用頻分復(fù)用技術(shù)（或回波抵消技術(shù)）使上、下行信道分開來減小串音的影響，從而實現(xiàn)信號的高速傳送。

　　衰減和串音是決定ADSL性能的兩項標(biāo)準(zhǔn)損傷。傳輸速率越高，它們對信號的影響也越大，因此ADSL的有效傳輸距離隨著傳輸速率的提高而縮短。附表列出了正常情況下24號線規(guī)UTP的下行速率和有效傳輸距離的關(guān)系。 表中的VDSL是甚高速ADSL。雖然VDSL的有效傳輸距離比ADSL更短，但是在VDSL光纖到路邊(FTTC)或光纖到大樓(FTTB)后，VDSL可用于大樓內(nèi)部辦公室或家庭間的連接。

　　ADSL接入網(wǎng)線路長度若為5.5km，則可覆蓋80%以上的現(xiàn)有電話用戶；線路長度若為3.7km，則可覆蓋50%以上的現(xiàn)有用戶，用戶小區(qū)以外的分散用戶可通過基于光纖的集線器節(jié)點接入到網(wǎng)絡(luò)中。

　　串音噪聲通常是穩(wěn)定的，因此比較容易對其進(jìn)行研究并加以克服；而沖擊噪聲在頻率、周期、相位等方面都是隨機的，對期難以建模和研究。

2.調(diào)制技術(shù)

　　目前被廣泛采用的ADSL調(diào)制技術(shù)有3種：QAM(quadature ampli-tude modulation)、CAP(carrierless amplitude-phase modulation) 、DMT(discrete multitone)，其中ＤＭＴ調(diào)制技術(shù)被ＡＮＳＩ標(biāo)準(zhǔn)化小組T1E1.4制訂的國家標(biāo)準(zhǔn)所采用。但由于此項標(biāo)準(zhǔn)推出時間不長,目前仍有相當(dāng)數(shù)量的ADSL產(chǎn)品采用QAM或CAP調(diào)制技術(shù)。

2.1QAM調(diào)制技術(shù)

　　QAM調(diào)制器的原理圖如圖1所示，發(fā)送數(shù)據(jù)在比特／符號編碼器內(nèi)被分成兩路(速率各為原來的1／2)，分別與一對正交調(diào)制分量相乘，求和后輸出。與其它調(diào)制技術(shù)相比,QAM編碼具有能充分利用帶寬、抗噪聲能力強等優(yōu)點。

　　QAM 用于ADSL的主要問題是如何適應(yīng)不同電話線路之間性能較大的差異性。要取得較為理想的工作特性,QAM接收器需要一個和發(fā)送端具有相同的頻譜和相位特性的輸入信號用于解碼,QAM接收器利用自適應(yīng)均衡器來補償傳輸過程中信號產(chǎn)生的失真,因此采用QAM的ADSL系統(tǒng)的復(fù)雜性主要來自于它的自適應(yīng)均衡器。

2.2CAP調(diào)制技術(shù)

　　CAP調(diào)制技術(shù)是以QAM調(diào)制技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展而來的,可以說它是QAM技術(shù)的一個變種,其調(diào)制器原理如圖2所示。輸入數(shù)據(jù)被送入編碼器，在編碼器內(nèi)，m位輸入比特被映射為ｋ＝２ｍ個不同的復(fù)數(shù)符號Ａｎ＝ａｎ＋ｊｂｎ由K個不同的復(fù)數(shù)符號構(gòu)成k-CAP線路編碼。編碼后ａｎ和ｂｎ被分別送入同相和正交數(shù)字整形濾波器，求和后送入Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器，最后經(jīng)低通濾波器信號發(fā)送出去。

　　CAP技術(shù)用于ADSL的主要技術(shù)難點是要克服近端串音對信號的干擾.一般可通過使用近端音串音抵消器或近端串音均衡器來解決這一問題。

2.3DMT調(diào)制技術(shù)

　　DMT調(diào)制技術(shù)的主要原理是將頻帶(0-1.104MHZ)分割為256個由頻率指示的正交子信道（每個子信道占用4KHZ帶寬），輸入信號經(jīng)過比特分配和緩存，將輸入數(shù)據(jù)劃分為比特塊，經(jīng)TCM編碼后再進(jìn)行512點離散傅利葉反變換(IDFT)將信號變換到時域，這時比特塊將轉(zhuǎn)換成256個QAM子字符．隨后對每個比特塊加上循環(huán)前綴（用于消除碼間干擾），經(jīng)數(shù)據(jù)模變換(DA)和發(fā)送濾波器將信號送上信道．DMT發(fā)送器的原理圖如圖3所示。在接收端則按相反的次序進(jìn)行接收解碼。

　　由于美國的ADSL國家標(biāo)準(zhǔn)(T1.413)推薦使用DMT技術(shù),所以在今后幾年中，將會有越越多ADSL調(diào)制解調(diào)器采用DMT技術(shù)。

　　由于ADSL系統(tǒng)技術(shù)較為復(fù)雜，目前制作成本仍然較高，但按目前的發(fā)展?fàn)顩r，預(yù)計到2000年即可實現(xiàn)ADSL的單片化，芯片價格也會大大降低，加上ADSL接入網(wǎng)投資較易實現(xiàn)，屆時ADSL定將成為主要的寬帶接入網(wǎng)技術(shù)。