ADSL宽带接入技术及应用

[导读]目前，ADSL的热潮席卷世界各地，Intel、Compaq、Siemens、CISCO、3COM、Alcatel等公司均致力于发展ADSL技术，相继推出了ADSL产品，全球许多电信厂商和ISP也纷纷推广各自的ADSL服务，北美、新加坡等率先将ADSL正式投入营业，日本、韩国及中国台湾地区等已进入试验阶段，中国电信在北京、上海、广东、福建等地已进行相关的网络测试并开始试验性推广，深圳已进入了实用阶段。

随着信息技术的发展，特别是Internet的商业应用和多媒体服务诸方面的迅速发展，用户对信息传输速率提出了越来越高的要求。要改善目前上网速率慢的情况，除了增加骨干网的带宽、路由器速度和服务器的处理能力外，更主要的在于如何提高用户接入网的传输速率。为了实现用户接入的数字化、宽带化，提高用户上网速度，光纤到户(FTTH)是今后发展的必然方向。但由于光纤用户网的成本过高，要实现光纤到户还需要很长的时间。而且目前全世界已经有超过7亿条固定铜线在使用，所以目前应该首先考虑如何利用已经铺设好的铜线来传送高速数据。在今后十几年甚至几十年内大多数用户网仍将继续使用现有的铜线环路。近年来人们提出了多项过渡性的宽带接入网技术，其中ADSL(非对称数字用户环路)是最具前景与竞争力的一种，在未来十几年甚至几十年内将占主导地位。

　　目前，ADSL的热潮席卷世界各地，Intel、Compaq、Siemens、CISCO、3COM、Alcatel等公司均致力于发展ADSL技术，相继推出了ADSL产品，全球许多电信厂商和ISP也纷纷推广各自的ADSL服务，北美、新加坡等率先将ADSL正式投入营业，日本、韩国及中国台湾地区等已进入试验阶段，中国电信在北京、上海、广东、福建等地已进行相关的网络测试并开始试验性推广，深圳已进入了实用阶段。

　　1　ADSL的主要特点

　　DSL(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。其主要差别表现在信号传输速度、距离、上行速率、下行速率、对称性几个方面。

　　HDSL与SDSL支持对称的T1/E1(1.544Mbps/20.48Mbps)传输。其中HDSL的有效传输距离为3～4公里，且需要两至四对铜质双绞电话线;SDSL最大有效传输距离为3公里，只需一对铜线。比较而言，对称DSL更适用于企业点对点连接应用，如文件传输、视频会议等收发数据量大致相应的工作。同非对称DSL相比，对称DSL的市场要小得多。

　　VDSL、ADSL和RADSL属于非对称式传输。其中VDSL技术是xDSL技术中最快的一种，在一对铜质双绞电话线上，上行数据的速率可达13～52Mbps，下行数据的速率为1.5～2.3Mbps，但是VDSL的传输距离只在几百米以内，VDSL可以成为光纤到户的具有高性价比的替代方案。ADSL技术是1989年由Bellcore提出的一种新兴的标准化调制解调传输技术，该技术可以在普通电话线上将现有电话线路的频宽经由调制解调技术处理后扩大，ADSL将高速数字信号安排在普通电话频段的高频侧，再用滤波器滤除如环路不连续点和震铃引起的瞬态干扰后即可与传统电话信号在同一对双绞线共存而不互相影响;ANSIT1.143标准规定ADSL在传输距离为9000～12000英尺时，下行速率为8Mbps，上行速率为1.5Mbps;在传输距离为15000～18000英尺时，数据速率降为下行1.5Mbps和上行64kbps。从ADSL的传输速率和传输距离上看，ADSL都能够较好地满足目前用户接入Internet的要求;而且ADSL这种不对称的传输技术符合Internet业务下行数据量大，上行数据量小的特点。RADSL能够提供的速度范围与ADSL基本相同，但它可以根据双绞铜线质量的优劣和传输距离的远近动态地调整用户的访问速度。正是RADSL的这些特点使RADSL成为用于网上高速冲浪、视频点播、远程局域网络访问的理想技术，因为在这些应用中用户下载的信息往往比上载的信息要多得多。

　　2　ADSL与其它接入技术的比较

　　ADSL接入服务具有独特的技术优势和较高的性能价格比，它无需另铺电缆，节省投资;渗入能力强，接入快，适合于集中与分散的用户;能为用户提供上、下行不对称的传输带宽;采用点一点的拓扑结构，用户可独享高带宽;可广泛用于视频业务及高速INTERNET等数据的接入。

　　2.1　ADSL与Cable　Modem的比较

　　ADSL技术不同于电缆调制解调器，它不被众多用户所共享，因此其速率和容量不会像电缆调制解调器那样受用户数量多少的影响。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(10M)，但这种技术本身是一个较粗糙的总线型网络，这就意味着用户要和邻近用户分离有限的带宽，当一条线路上用户激增时，其速率将减慢。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，因而占用了部分带宽，有部分带宽可供传送其它数据信号，所以只能达到Cable　Modem的理论传输速率的一小半。大量实验表明，其速度减为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，它的结构可以看作是星型结构，它的数据传输带宽是由每一用户独享的。

　　2.2　ADSL与普通拨号Modem及N-ISDN的比较

　　普通拨号Modem的最高速率是56K，N-ISDN的速率为128K，显然ADSL的速率优热是不言而喻的。ADSL可将现有的铜电话线(亦称“铜双绞线”)转化成多媒体宽带分布系统。它在同一铜线上分别传送数据和语音信号，数据信号不通过电话交换机设备，减轻了电话交换机的负载，它无需像普通的模拟调制解调器那样拨号，永远处于“在线”状态，很难出现掉线的情况，用户在享受高传输速率的同时，还可使用电话服务。另外，利用ADSL，多人通过局域网上网且不易拥挤。一个公司甚至一个住宅小区的局域网通过ADSL上网，冲浪的速度仍能保持较高状态。

　　3　ADSL的应用前景

　　ADSL作为一种高速接入技术具有很强的生命力，目前世界上许多电信公司对ADSL传输系统进行了成功开发，欧洲和北美已开始规模应用。一般认为，ADSL可以在以下诸多方面将得到广泛应用。

　　高速数据接入。用户可以通过ADSL宽带接入方式快速地浏览各种互连网上的信息，进行网上交谈、游戏、动画和收发电子邮件，获得所需要的信息。深圳已提供ADSL高速宽带接入Internet服务，ADSL用户访问相应的站点即可享受多种宽带多媒体服务。

　　视频点播。基于非对称性传输技术的ADSL特别适合用户对音乐、影视和交互式游戏的点播，用[FS:Page]户可以根据自己的需要，任意地对上述业务进行随意控制，而不必象有线电视节目一样受控于电视台。如深圳视聆通宽带网站与广州视聆通宽带网站上的视频点播VOD、音乐厅、网上剧场等;并可提供网上游戏、交互电视和网上购物等宽带多媒体服务。

　　网络互连业务。ADSL宽带接入方式可以接不同地点的企业网或局域网连接起来，避免了企业分散所带来的麻烦，同时又不影响各用户对互连网的浏览。

　　家庭办公。通信技术的飞跃发展已经越来越影响着人们的生活与工作方式，一些企业的工作人员因为某种原因需要在家里履行自己的工作职责，通过高速的接入方式从自己企业信息库中提取所需要的信息甚至而对面地和同事进行交谈，完成自己的工作任务。

　　远程教学、远程医疗等。随着ADSL技术的进一步推广应用，ADSL接入服务还将可以提供点对点的远程医疗，远程教学等服务。通过宽带的接入方式，教育和医疗资源的全社会共享将成为大势所趋。

　　4　ADSL接入技术原理

　　ADSL的接入模型主要有中央交换局端模块和远端模块组成，其接入系统如图1所示。ADSL接入系统采用市话双绞线路作为传输媒质，能同时支持数据和话音业务，因此接入系统的基本结构由局端数据复用设备DSLAM(DSL　Acess　Multiplexer)、局端话音数据分离器(Splitter)、本地市话线路、用户端话音数据分离器和用户端数据设备RTU(Remote　Terminal　Unit)组成。

　　一般将多个ADSL局端收发模块ATU-C(ADSL　Transmission　Unit-Central)集成在DSLAM设备中的一线线路卡内，来自不同线路卡的用户数据流量经DSLAM复用后形成上行数据链路，并由DSLAM来提供所需的网络数据接口。每个ATU-C对应的局端Splitter通常也可集成在DSLAM设备中，再由局端集成的Splitter组提供一个通向话音交换机的市话电缆接口。一般用户端话音数据分离器为一单独分立设备，由它提供面向用户室内话机和RTU设备的线路接口。用户端Splitter一般安装在市话线路中入户线的进门处以避免用户室内并机分支线路对ADSL高频数据传输通路造成的影响。ADSL用户端收发模块ATU-R(ADSL　Transmission　Unit-Remote)包含在用户端数据设备RTU内，并由RTU最终向用户提供通用的用户数据接口。

　　ADSL接入系统中，原有的模拟话音双工通路通过局端和用户端Splitter来维持。话音数据分离器由高频滤波器和低频滤波器组成，它将ADSL线路模拟频带划分为高频段和低频段，其中高频段用于数字载波调制的数据传输通路，低频段用于话音通路。ADSL接入系统中上行和下行数据通路的建立则通过ATU-C和ATU-R的初始化同步过程来完成。

　　ADSL设备既可以直接接入系统中的局端设备DSLAM，又可以是用户端设备RTU。目前ADSL设备在线路接口上采用的调制技术主要有QAM、CAP和DMT方式;而在数据接口上采用的传送模式则主要有以太包和ATM信元等方式。但是不管这些设备的在向线路接口或数据接口的具体实现方式如何，它们在面向线路接口的物理媒质相关模块中均应具备线路编码、传输同步过程初始化、话音和数据通道的分离、线路传输同步过程初始化、话音和数据通道的分离、线路传输信号的加解扰码以及数字传输通道的嵌入操作控制等功能;而在面向数据接口的传输汇聚模块则应具备数字信道的复用及解复用、数字传输信号的前向纠错、线路传输帧格式的实现、面向高层(如ATM链路局或IP网络层)的协议处理和网元设备管理等功能。