ADSL技术综述

 

一、概述

ADSL是DSL的一种非对称版本，它利用数字编码技术从现有铜质电话线上获取最大数据传输容量,同时又不干扰在同一条线上进行的常规话音服务。其原因是它用电话话音传输以外的频率传输数据。也就是说,用户可以在上网"冲浪"的同时打电话或发送传真,而这将不会影响通话质量或降低下载Internet内容的速度。

ADSL能够向终端用户提供8Mbps的下行传输速率和1Mbps的上行传输速率,比传统的28.8K模拟调制解调器快将近200倍。这也是传输速率达128Kbps的ISDN(综合业务数据网)所无法比拟的。与电缆调制解调器相比, ADSL具有独特优势:它提供针对单一电话线路用户的专线服务,而电缆调制解调器则要求一个系统内的众多用户分享同一带宽。尽管电缆调制解调器的下行速率比ADSL高,但考虑到将来会有越来越多的用户在同一时间上网,电缆调制解调器的性能将大大下降。另外,电缆调制解调器的上行速率通常低于ADSL。不容忽视的是,目前,全世界有将近7.5亿铜质电话线用户,而享有电缆调制解调器服务的家庭只有1200万。

ADSL设计目的有两个功能：高速数据通信和交互视频。数据通信功能可为因特网访问、公司远程计算或专用的网络应用。交互视频包括需要高速网络视频通信的视频点播(VoD)、电影、游戏等。目前，ADSL只支持与T1/E1的接口，在未来可以到桌面。

下传速率由距离、线缆尺寸、干扰等多种因素所影响，从10Kbps到640Kbps，下表为一定距离内标准的下传速率：

　

二、ADSL的标准

一直以来,ADSL有CAP和DMT两种标准,CAP由AT&T Paradyne设计，而DMT由Amati通信公司发明，其区别在于发送数据的方式。ANSI标准T1.413是基于DMT的，DMT已经成为国际标准,而CAP则大有没落之势。近来谈论很多的G.Lite标准很被看好,不过DMT和G.Lite两种标准各有所长,分别适用于不同的领域。DMT是全速率的ADSL标准,支持8Mbps/1.5Mbps的高速下行/上行速率,但是,DMT要求用户端安装POTS分离器,比较复杂;而G.Lite标准虽然速率较低,下行/上行速率为1.5Mbps/512Kbps,但由于省去了复杂的POTS分离器,因此用户可以像使用普通Modem一样,直接从商店购买CPE,然后自己就可以简单安装。就适用领域而言,DMT可能更适用于小型或家庭办公室(SOHO);G.Lite则更适用于普通家庭用户。

1、CAP（Carrierless Amplitude/Phase Modulation）

CAP是AT&T Paradyne的专有调制方式，数据被调制到单一载体信道，然后沿电话线发送。信号在发送前被压缩，在接收端重组。

2、DMT（Discrete Multi-Tone）

将数据分成多个子载体信道，测试每个信道的质量，然后赋予其一定的比特数。DMT用离散快速傅立叶变换创建这些信道。

DMT使用了我们熟悉的机制来创建调制解调器间的连接。当两个DMT调制解调器连接时，它们尝试可能的最高速率。根据线路的噪声和衰减，两个调制解调器可能成功地以最高速率连接或逐步降低速率直到双方都满意。

3、G.Lite

正如N1标准和互用性测试曾推动了ISDN市场一样,如今客户和厂商也急切地等待着一项DSL设备互用性标准的到来。该标准被称为G.lite,也被另称为Consumer Asymmetrical DSL (消费者ADSL),它正在由一个几乎包括所有主要的DSL设备制造商的集团--Universal ADSL Working Group进行开发。不过不要将这个标准与Rockwell公司1997年夏天展示的已不再使用的基于QAM的Consumer DSL芯片集或者与Universal ADSL相混淆。G.lite的第一版工作文档是1998年6月在亚特兰大举行的Supercomm贸易博览会上公布的。这项初步的G.lite标准首先由UAWG交付表决,然后作为一项建议转交给国际电信联盟ITU。ITU当时预计在1998年底之前签署认可一项正式的G.lite标准。

未来的G.lite标准的某些细节已经明了,基于该标准的CPE也许很快就会出现。G.lite标准(即ADSL)将基于ANSI标准"T1.413 Issue 2 DMT Line Code"之上,并且将1.5Mbps的下行速度和384Kbps的上行速度预定为其最大速度。小于那些最大速度的"速度自适应(Rate-Adaptive)"也是该标准的一部分,所以,Internet服务提供商(ISP)可以提供256Kbps的对称速度作为一个G.lite连接速度。不过,为了简化设备和供应要求,多数设备将被限制在那些最大速度上。

1.5Mbps的速度限制虽然与DSL的一般被公布的7Mbps的最大下行速度相比似乎具有限制性,但它是基于典型客户布线方案的经验测试之上,也是基于可通过ISP获得的实际骨干带宽之上。

DSL线路需要优质铜环--这意味着没有加感线圈,桥接抽头之间不超过2500英尺,而一般与中心局之间的距离不超过18000英尺。如果速度更高,距离要求就变得更加关键,而且线路也更容易被"扰乱者"--和DSL线路处于同样线捆中的ISDN和T1线路--破坏。

虽然G.lite正被宣传为一项"不分离(splitterless)"的标准,但新的标准所面临的工程现实意味着,在一开始可能仍然对分离器、过滤器,甚至新的客户场所布线有所需要。随着G.lite的标准走向成熟,人们更好地理解这些问题,更好地实施厂商芯片,它也许才会更接近于成为一项真正的不分离的标准。

当然,即使处于G.lite速度,常规的PC串行端口上的UARTs(通用异步接收机/发送器)也已不能跟上。因此,使用串行技术的单个用户的外置PC调制解调器将会在PC上采用通用串行总线端口(Universal Serial Bus),也有可能采用增强的并行端口;路由器和桥接单位则使用以太网;更新一点的芯片集,如Rockwell最近宣传的V.90/ADSL配对芯片集,将会把G.lite和V.90标准结合在一个调制解调器上,为客户提供一项连接配置选择。

带宽是另一项考虑因素。当Bellcore于1989年首次公布其DSL工作时,其目的是为了将DSL用于视频点播服务,而不是纯粹的数据通信。

但是,现在没有几家ISP能够真正满足1000个用户的7Mbps Internet访问需求。G.lite的1.5Mbps/384Kbps限制是一个合理的最大速度,无论如何,许多用户很可能会选择更慢的对称速度。..

4、目前的标准

ANSI提出了速率可达6.1Mbps的ADSL标准T1.413，ETSI(European Technical Standard Institute)增加了附件以适应欧洲的需要，称为T1E1.4，将扩展标准以包含用户端的复用接口、网络配置和管理协议及其它改进。

三、原理

ADSL用其特有的调制解调硬件来连接现有双绞线连接的各端，它创建具有三个信道的管道，见下图。

　

该管道具有一个高速下传信道(到用户端)，一个中速双工信道和一个POTS信道(4KHz)，POTS信道用以保证即使ADSL连接失败了，语音通信仍能正常运转。高速和中速信道均可以复用以创建多个低速通道。



此表为简单的参考，实际线速要受物理线缆长度、尺寸和干扰等因素的影响。

在过去数年中，电话系统的硬件技术有了很大进步，然而ADSL使用了非常简单的方法来获取取惊人的速率：压缩。它使用很先进的DSP和算法在电话线（双绞线）中压缩尽可能多的信息。

ADSL用频分复用(FDM)或回馈抑制(Echo Cancellation)在电话线中创建多个信道。FDM使用一条下传数据管道和一条上传数据管道，并用时分复用(TDM)将下传管道分割，上传管道也被分成多个低速信道。回馈抑制将下传管道和上传管道重叠，并用本地回馈抑制（如V.34规范）将二者区分。回馈抑制虽然更加有效，但增加了复杂性和成本。

ADSL复用下传信道，双工化，将信道分块，给每块加上错误码，然后发送数据，接收端根据误码和块长纠错。测试表明ADSL调制解调器的纠错足以应付MPEG2和多种其他的数字视频方案。

四、ADSL的未来

ADSL的未来可能不会与现在有太大的差异。目前ADSL的实现有两种方式：CAP和DMT，后者已成为标准。虽然CAP不是标准，但它由AT&T Paradyne发明，已经在通信中广为应用。G.Lite也很有发展前途。很难说将来会是什么样子，但有一点可以肯定：厂商和电话公司有一个需要克服以发展网络的瓶颈，解决方法必须在目前很快可用，并在未来仍然有用武之地。

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