作者：yuanyang

    本文要害字:骨干網網卡集線器　CA　整合　網關　電信　服務器　互聯網　光纖接入　接入網　網絡　計算機　雙絞線　DSL　寬帶接入　ATM　Modem　電信網　局域網　ADSL　ip　　

    近幾年來,用戶接入的廣闊市場越來越成為各ISP爭奪的陣地,用戶接入網（從本地電話局到用戶之間的部分）是電信網的重要組成部分，是電信網的窗口，也是信息高速公路的"最后一英里"(thelastmile)。

    為實現用戶接入網的數字化、寬帶化，用光纖作為用戶線是用戶網今后發展的必然方向，但由于光纖用戶網的成本過高，在今后的十幾年甚至幾十年內大多數用戶網仍將繼續使用現有的銅線環路，近年來人們提出了多項過渡性的寬帶接入網技術，其中ADSL（不對稱數字用戶環路）和HFC(光纖同軸混合網)是最具有競爭力的兩種。

    圖1-1：ADSL方式的用戶接入

    ADSL技術能利用現有的市話銅線進行信號傳輸，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有的市話銅線網的用戶數目十分龐大，而ADSL能對現有的市話銅線進行充分的利用，可以有效地保護原有的網絡資源。

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

    一、ADSL原理和技術性能

    現存的用戶環路主要由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，假如信號傳輸超過一定距離，信號的傳輸質量將難以保證。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，利用頻分復用技術（或回波抵消技術）使上、下行信道分開來減小串音的影響，從而實現信號的高速傳送。

    為了可以利用多個信道,ADSLModem采用兩種方式劃分可以利用的電話線路的帶寬:FDM技術(FrequencyDivision MultIPlexing)或回波抵消技術（Echo CAncellation）技術. 如圖1-2示. FDM方式將頻帶劃分為上行部分和下行部分, 下行通道在被時分復用(Time Division Multiplexing)為一個或多個高速信道和低速信道; 而上行通道也會被復用為相應的低速信道。

    回波抵消技術（EchoCancellation）使上行通道和下行通道在頻帶上的重疊部分相互抵消，通過本地的回波抵消技術可以有效地分開上、下行信道，減小串音對信道的影響，從而實現信號的高速傳送。這種技術已應用于V.32和V.34協議的modem產品中。

    圖1-2 FDM技術和回波抵消技術原理示意圖

    衰減和串音是決定ADSL性能的兩項標準損傷。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UTP的下行速率和有效傳輸距離的關系。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可用于大樓內部辦公室或家庭間的連接。

    ADSL接入網線路長度若為5.5km，則可覆蓋80%以上的現有電話用戶；線路長度若為3.7km，則可覆蓋50%以上的現有用戶，用戶小區以外的分散用戶可通過基于光纖的集線器節點接入到網絡中。串音噪聲通常是穩定的，因此比較輕易對其進行研究并加以克服；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。

    二、ADSL系統的接入方式和接入模型

    以下為ADSL系統連接方式的功能模塊圖。

    圖1-3 ADSL系統連接方式的功能模塊圖

    Server:應用服務器Internet:IP互聯網CORE Network: 骨干網絡(一般為ATM骨干網)。

    ADSL:在局端的部分為ADSL局端設備,在用戶端的為ADSL用戶端設備。

    ExistingCopper:連接用戶端和局端的普通雙絞銅線。

    ADSL的接入模型主要有中心交換局端模塊和遠端模塊組成。

    圖1-4 ADSL的接入模型

    中心交換局端模塊包括在中心位置的ADSLModem和接入多路復合系統，處于中心位置的ADSLModem被稱為ATU－C（ADSLTransmission Unit－Central）。接入多路復合系統中心Modem通常被組合成一個被稱作接入節點，也被作"DSLAM"（DSL access Multiplexer）。

    遠端模塊由用戶ADSL Modem和濾波器組成，用戶端ADSLModem通常被稱為ATU－R（ADSL Transmission Unit－Remote）。

    圖1-5 ADSL用戶在用戶端的設備連接圖

    三、ADSL的調制和解調技術

    目前被廣泛采用的ADSL調制技術有3種：QAM(quadatureampli-tudemodulation)、CAP(carrierlessamplitude-phasemodulation)、DMT(discretemultitone)，其中ＤＭＴ調制技術被ＡＮＳＩ標準化小組T1E1.4制訂的國家標準所采用。但由于此項標準推出時間不長,目前仍有相當數量的ADSL產品采用QAM或CAP調制技術。

    3.1QAM調制技術

    QAM調制器的原理圖是發送數據在比特／符號編碼器內被分成兩路(速率各為原來的1／2)，分別與一對正交調制分量相乘，求和后輸出。與其它調制技術相比,QAM編碼具有能充分利用帶寬、抗噪聲能力強等優點。

    圖1-6 16-QAM調制原理圖

    如圖1-6示。在16-QAM的QAM調制中,2bits被編碼表示相位的變化，另外2bits被用來表示幅度的變化,所以用了4 bits來表示. QAM用于ADSL的主要問題是如何適應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接收器利用自適應均衡器來補償傳輸過程中信號產生的失真,因此采用QAM的ADSL系統的復雜性主要來自于它的自適應均衡器。

    3.2CAP調制技術（CarrierlessAmplitudeModulation/Phase Modulation）

    CAP調制技術是以QAM調制技術為基礎發展而來的,可以說它是QAM技術的一個變種,其調制器原理如圖2所示。輸入數據被送入編碼器，在編碼器內，m位輸入比特被映射為ｋ＝２ｍ個不同的復數符號Ａｎ＝ａｎ＋ｊｂｎ由K個不同的復數符號構成k-CAP線路編碼。編碼后ａｎ和ｂｎ被分別送入同相和正交數字整形濾波器，求和后送入Ｄ／Ａ轉換器，最后經低通濾波器信號發送出去。CAP技術用于ADSL的主要技術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。

    3.3DMT調制技術

    DMT調制技術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），輸入信號經過比特分配和緩存，將輸入數據劃分為比特塊，經TCM編碼后再進行512點離散傅利葉反變換(IDFT)將信號變換到時域，這時比特塊將轉換成256個QAM子字符．隨后對每個比特塊加上循環前綴（用于消除碼間干擾），經數據模變換(DA)和發送濾波器將信號送上信道．在接收端則按相反的次序進行接收解碼。

    圖1-7 DMT調制技術的實例

    上圖中，1MHz的帶寬被分段為256個4KHz的子頻帶.每個子頻帶在發送端用single-carrier調制技術調制，在接收端則接收各子頻帶并將其256路載波整合解調制。由于美國的ADSL國家標準(T1.413)推薦使用DMT技術,所以在今后幾年中，將會有越越多ADSL調制解調器采用DMT技術。

    業界許多專家都堅信，以ADSL為主的xDSL技術終將成為銅雙絞線上的贏家，目前采用普通撥號Modem及N-ISDN技術接入的用戶將逐步過渡到ADSL等寬帶接入方式，并最終實現光纖接入。

    四、ADSL設備的安裝

    ADSL安裝包括局端線路調整和用戶端設備安裝。在局端方面，由服務商將用戶原有的電話線中串接入ADSL局端設備，只需2~3分鐘；用戶端的ADSL安裝也非常簡易方便，只要將電話線連上濾波器，濾波器與ADSLMODEM之間用一條兩芯電話線連上，ADSLMODEM與計算機的網卡之間用一條交叉網線連通即可完成硬件安裝，再將TCP/IP協議中的IP、DNS和網關參數項設置好，便完成了安裝工作。ADSL的使用就更加簡易了，由于ADSL不需要撥號，一直在線，用戶只需接上ADSL電源便可以享受高速網上沖浪的服務了，而且可以同時打電話。

    圖1-8 ADSL的局端線路調整和用戶端設備安裝

    局域網用戶的ADSL安裝與單機用戶沒有很大區別，只需再加多一個集線器，用直連網線將集線器與ADSLMODEM連起來就可以了，如下圖所示：

    圖1-9 局域網用戶的ADSL設備安裝

    ADSL系統技術芯片價格大大降低，加上ADSL接入網投資小、易實現，ADSL定將成為主要的寬帶接入網技術。（寧一編輯）