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近幾年來(lái), 用戶(hù)接入的廣闊市場(chǎng)越來(lái)越成為各ISP爭(zhēng)奪的陣地,用戶(hù)接入網(wǎng)（從本地電話(huà)局到用戶(hù)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(shí)現(xiàn)用戶(hù)接入網(wǎng)的數(shù)字化、寬帶化，用光纖作為用戶(hù)線(xiàn)是用戶(hù)網(wǎng)今后發(fā)展的必然方向，但由于光纖用戶(hù)網(wǎng)的成本過(guò)高，在今后的十幾年甚至幾十年內(nèi)大多數(shù)用戶(hù)網(wǎng)仍將繼續(xù)使用現(xiàn)有的銅線(xiàn)環(huán)路，近年來(lái)人們提出了多項(xiàng)過(guò)渡性的寬帶接入網(wǎng)技術(shù)，其中ADSL（不對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶(hù)環(huán)路）和 HFC (光纖同軸混合網(wǎng))是最具有競(jìng)爭(zhēng)力的兩種。
ADSL技術(shù)能利用現(xiàn)有的市話(huà)銅線(xiàn)進(jìn)行信號(hào)傳輸，其最高速率：下行信號(hào)（從端局到用戶(hù)）為9Mbps，上行信號(hào)（從用戶(hù)到端局）為1Mbps。現(xiàn)有的市話(huà)銅線(xiàn)網(wǎng)的用戶(hù)數(shù)目十分龐大，而ADSL能對(duì)現(xiàn)有的市話(huà)銅線(xiàn)進(jìn)行充分的利用，可以有效地保護(hù)原有的網(wǎng)絡(luò)資源。
近年來(lái)，Internet以驚人的速度發(fā)展，Internet的用戶(hù)眾多，分布廣泛，但現(xiàn)有的用戶(hù)網(wǎng)所能提供的用戶(hù)接入速率太低，難以滿(mǎn)足Internet飛速發(fā)展的需要，這正為ADSL的發(fā)展提供了一個(gè)機(jī)遇。由于市話(huà)銅線(xiàn)現(xiàn)在已與所有的Internet用戶(hù)相連接，一旦ADSL技術(shù)發(fā)展成熟，必將成為各電話(huà)公司和Internet用戶(hù)的首選方案。
一、 ADSL原理和技術(shù)性能
現(xiàn)存的用戶(hù)環(huán)路主要由UTP（非屏蔽雙絞線(xiàn)）組成。UTP對(duì)信號(hào)的衰減主要與傳輸距離和信號(hào)的頻率有關(guān)，如果信號(hào)傳輸超過(guò)一定距離，信號(hào)的傳輸質(zhì)量將難以保證。此外，線(xiàn)路上的橋接抽頭也將增加對(duì)信號(hào)的衰減。
因此，線(xiàn)路衰減是影響ADSL性能的主要因素。ADSL通過(guò)不對(duì)稱(chēng)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(kāi)來(lái)減小串音的影響，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的高速傳送。
為了可以利用多個(gè)信道, ADSL modem采用兩種方式劃分可以利用的電話(huà)線(xiàn)路的帶寬:FDM技術(shù)(Frequency Division Multiplexing)或回波抵消技術(shù)（Echo Cancellation）技術(shù). 如圖1-2示. FDM方式將頻帶劃分為上行部分和下行部分, 下行通道在被時(shí)分復(fù)用(Time Division Multiplexing)為一個(gè)或多個(gè)高速信道和低速信道; 而上行通道也會(huì)被復(fù)用為相應(yīng)的低速信道。
回波抵消技術(shù)（Echo Cancellation）使上行通道和下行通道在頻帶上的重疊部分相互抵消，通過(guò)本地的回波抵消技術(shù)可以有效地分開(kāi)上、下行信道， 減小串音對(duì)信道的影響，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的高速傳送。這種技術(shù)已應(yīng)用于V.32和V.34協(xié)議的modem產(chǎn)品中。
衰減和串音是決定ADSL性能的兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)損傷。傳輸速率越高，它們對(duì)信號(hào)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(hào)線(xiàn)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(xiàn)路長(zhǎng)度若為5.5km，則可覆蓋80%以上的現(xiàn)有電話(huà)用戶(hù)；線(xiàn)路長(zhǎng)度若為3.7km，則可覆蓋50%以上的現(xiàn)有用戶(hù)，用戶(hù)小區(qū)以外的分散用戶(hù)可通過(guò)基于光纖的集線(xiàn)器節(jié)點(diǎn)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(duì)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(jī)的，對(duì)期難以建模和研究。
二、ADSL系統(tǒng)的接入方式和接入模型
以下為ADSL系統(tǒng)連接方式的功能模塊圖。
Server: 應(yīng)用服務(wù)器 Internet:IP互聯(lián)網(wǎng) CORE Network: 骨干網(wǎng)絡(luò)(一般為ATM骨干網(wǎng))。
ADSL: 在局端的部分為ADSL局端設(shè)備, 在用戶(hù)端的為ADSL用戶(hù)端設(shè)備。
Existing Copper:連接用戶(hù)端和局端的普通雙絞銅線(xiàn)。
ADSL的接入模型主要有中央交換局端模塊和遠(yuǎn)端模塊組成。
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(chēng)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(gè)被稱(chēng)作接入節(jié)點(diǎn)，也被作"DSLAM"（DSL Access Multiplexer）。
遠(yuǎn)端模塊由用戶(hù)ADSL Modem 和濾波器組成，用戶(hù)端ADSL Modem通常被稱(chēng)為ATU－R（ADSL Transmission Unit－Remote）。
三、ADSL的調(diào)制和解調(diào)技術(shù)
目前被廣泛采用的ADSL調(diào)制技術(shù)有3種：QAM(quadatureampli-tudemodulation)、CAP(carrierlessamplitude-phasemodulation)、DMT(discretemultitone)，其中ＤＭＴ調(diào)制技術(shù)被ＡＮＳＩ標(biāo)準(zhǔn)化小組T1E1.4制訂的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所采用。但由于此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)推出時(shí)間不長(zhǎng),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)。
3.1 QAM調(diào)制技術(shù)
QAM調(diào)制器的原理圖是發(fā)送數(shù)據(jù)在比特／符號(hào)編碼器內(nèi)被分成兩路(速率各為原來(lái)的1／2)，分別與一對(duì)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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
如圖1-6示。在16-QAM的QAM調(diào)制中, 2 bits被編碼表示相位的變化，另外2 bits被用來(lái)表示幅度的變化,所以用了4 bits來(lái)表示. QAM用于A(yíng)DSL的主要問(wèn)題是如何適應(yīng)不同電話(huà)線(xiàn)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(gè)和發(fā)送端具有相同的頻譜和相位特性的輸入信號(hào)用于解碼,QAM接收器利用自適應(yīng)均衡器來(lái)補(bǔ)償傳輸過(guò)程中信號(hào)產(chǎn)生的失真,因此采用QAM的ADSL系統(tǒng)的復(fù)雜性主要來(lái)自于它的自適應(yīng)均衡器。
3.2 CAP調(diào)制技術(shù)（Carrierless Amplitude Modulation/Phase Modulation）
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(lái)的,可以說(shuō)它是QAM技術(shù)的一個(gè)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(gè)不同的復(fù)數(shù)符號(hào)Ａｎ＝ａｎ＋ｊｂｎ由K個(gè)不同的復(fù)數(shù)符號(hào)構(gòu)成k-CAP線(xiàn)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(hào)發(fā)送出去。CAP技術(shù)用于A(yíng)DSL的主要技術(shù)難點(diǎn)是要克服近端串音對(duì)信號(hào)的干擾.一般可通過(guò)使用近端音串音抵消器或近端串音均衡器來(lái)解決這一問(wèn)題。
3.3 DMT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(gè)由頻率指示的正交子信道（每個(gè)子信道占用4KHZ帶寬），輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)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(diǎn)離散傅利葉反變換(IDFT)將信號(hào)變換到時(shí)域，這時(shí)比特塊將轉(zhuǎn)換成256個(gè)QAM子字符．隨后對(duì)每個(gè)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(hào)送上信道．在接收端則按相反的次序進(jìn)行接收解碼。
上圖中，1 MHz的帶寬被分段為256個(gè)4 KHz的子頻帶.每個(gè)子頻帶在發(fā)送端用single-carrier調(diào)制技術(shù)調(diào)制，在接收端則接收各子頻帶并將其256路載波整合解調(diào)制。由于美國(guó)的ADSL國(guó)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(huì)有越越多ADSL調(diào)制解調(diào)器采用DMT技術(shù)。
業(yè)界許多專(zhuān)家都堅(jiān)信，以ADSL為主的xDSL技術(shù)終將成為銅雙絞線(xiàn)上的贏(yíng)家，目前采用普通撥號(hào)Modem及N-ISDN技術(shù)接入的用戶(hù)將逐步過(guò)渡到ADSL等寬帶接入方式，并最終實(shí)現(xiàn)光纖接入。
四、ADSL設(shè)備的安裝
ADSL安裝包括局端線(xiàn)路調(diào)整和用戶(hù)端設(shè)備安裝。在局端方面，由服務(wù)商將用戶(hù)原有的電話(huà)線(xiàn)中串接入ADSL局端設(shè)備，只需2~3分鐘；用戶(hù)端的ADSL安裝也非常簡(jiǎn)易方便，只要將電話(huà)線(xiàn)連上濾波器，濾波器與ADSL MODEM之間用一條兩芯電話(huà)線(xiàn)連上，ADSL MODEM與計(jì)算機(jī)的網(wǎng)卡之間用一條交叉網(wǎng)線(xiàn)連通即可完成硬件安裝，再將TCP/IP協(xié)議中的IP、DNS和網(wǎng)關(guān)參數(shù)項(xiàng)設(shè)置好，便完成了安裝工作。ADSL的使用就更加簡(jiǎn)易了，由于A(yíng)DSL不需要撥號(hào)，一直在線(xiàn)，用戶(hù)只需接上ADSL電源便可以享受高速網(wǎng)上沖浪的服務(wù)了，而且可以同時(shí)打電話(huà)。
局域網(wǎng)用戶(hù)的ADSL安裝與單機(jī)用戶(hù)沒(méi)有很大區(qū)別，只需再加多一個(gè)集線(xiàn)器，用直連網(wǎng)線(xiàn)將集線(xiàn)器與ADSL MODEM 連起來(lái)就可以了，如下圖所示：
ADSL系統(tǒng)技術(shù)芯片價(jià)格大大降低，加上ADSL接入網(wǎng)投資小、易實(shí)現(xiàn)，ADSL定將成為主要的寬帶接入網(wǎng)技術(shù)。
