ADSL接入系統(tǒng)中,原有的模擬話音雙工通路通過局端和用戶端Splitter來維持。話音數(shù)據(jù)分離器由高頻濾波器和低頻濾波器組成,它將ADSL線路模擬頻帶劃分為高頻段和低頻段,其中高頻段用于數(shù)字載波調(diào)制的數(shù)據(jù)傳輸通路,低頻段用于話音通路。ADSL接入系統(tǒng)中上行和下行數(shù)據(jù)通路的建立則通過ATU-C和ATU-R的初始化同步過程來完成。
ADSL設(shè)備既可以直接接入系統(tǒng)中的局端設(shè)備DSLAM,又可以是用戶端設(shè)備RTU。目前ADSL設(shè)備在線路接口上采用的調(diào)制技術(shù)主要有QAM、CAP和DMT方式;而在數(shù)據(jù)接口上采用的傳送模式則主要有以太包和ATM信元等方式。但是不管這些設(shè)備的在向線路接口或數(shù)據(jù)接口的具體實(shí)現(xiàn)方式如何,它們?cè)诿嫦蚓�路接口的物理媒質(zhì)相關(guān)模塊中均應(yīng)具備線路編碼、傳輸同步過程初始化、話音和數(shù)據(jù)通道的分離、線路傳輸同步過程初始化、話音和數(shù)據(jù)通道的分離、線路傳輸信號(hào)的加解擾碼以及數(shù)字傳輸通道的嵌入操作控制等功能;而在面向數(shù)據(jù)接口的傳輸匯聚模塊則應(yīng)具備數(shù)字信道的復(fù)用及解復(fù)用、數(shù)字傳輸信號(hào)的前向糾錯(cuò)、線路傳輸幀格式的實(shí)現(xiàn)、面向高層（如ATM鏈路局或IP網(wǎng)絡(luò)層）的協(xié)議處理和網(wǎng)元設(shè)備管理等功能。
5 ADSL線路編碼與調(diào)制技術(shù)
ADSL傳輸系統(tǒng)中使用的線路編碼和調(diào)制技術(shù)主要有兩種相互競(jìng)爭、互不兼容的ADSL調(diào)制編碼技術(shù),每種線路編碼和調(diào)制技術(shù)都有其各自的代表產(chǎn)品。一種是被美國國家標(biāo)準(zhǔn)ANSI T1.413、歐洲電話標(biāo)準(zhǔn)ESIETR 328以及ITU G.992采用的離散多音頻（DMT）線路編碼技術(shù)。另一種是市場(chǎng)上廣泛使用的無載波調(diào)幅/調(diào)相（CAP）技術(shù)。CAP類似于QAM,QAM與CAP線路編碼均屬于單載波線路調(diào)制技術(shù)。CAP由QAM編碼技術(shù)發(fā)展而來,其調(diào)制效率或頻帶利用率也與QAM相同。QAM是兩個(gè)正交的載波經(jīng)調(diào)制后相加。而CAP的正交化是將數(shù)字信號(hào)通過兩個(gè)相同幅頻特性但有k/2相差的橫向帶通數(shù)字濾波器來完成。濾波器的輸出相加后經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換進(jìn)行傳輸。接收端采用“軟判決”技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào),再用判決前債均衡器對(duì)電纜芯徑變化和橋接抽頭進(jìn)行適配。CAP采用二維線性碼,并結(jié)構(gòu)柵格碼以減少近端串音。
DMT線路編碼屬于正交頻分復(fù)用方式的多載波線路調(diào)制技術(shù)。DMT首先對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行IFFT變換,相當(dāng)于把信號(hào)調(diào)制到多個(gè)正交載波上,接受端對(duì)其進(jìn)行FFT變換即可接受原信號(hào)。ANSI T1.413為ADSL傳輸系統(tǒng)定義了256個(gè)載波,每個(gè)載占用4.3125kHz的線路模擬頻帶,并且每個(gè)載波均使用QAM線路編碼。因此在理想情況下,QAM、CAP和DMT三種線路編碼的調(diào)制效率是相同的。DMT線路編碼的每個(gè)載波通常補(bǔ)稱為一個(gè)Tone,ADSL上行傳輸通道可征用幾十個(gè)Tone,而下行傳輸通道則可征用兩百多個(gè)Tone。從理論上看,每個(gè)Tone的傳輸設(shè)計(jì)能力應(yīng)該相當(dāng)甚至大于一個(gè)V.34話音Modem的數(shù)據(jù)傳輸能力。此外為了更好地抑制脈沖噪聲,DMT采用了Reed Solomon前向糾錯(cuò)碼和柵格碼技術(shù)。
由于CAP信號(hào)傳輸占用全部信道帶寬,所以頻域和時(shí)域噪聲都會(huì)對(duì)它造成影響。DMT的每個(gè)很窄的子信道頻帶內(nèi)的電纜特性可以近似認(rèn)為是線性的,因此脈沖混疊可以減至最低程度。在每個(gè)子信道內(nèi)傳送的比特率可以按該信道內(nèi)信號(hào)和噪聲的大小自適應(yīng)地變化,故DMT技術(shù)可自動(dòng)避免工作在干擾較大的頻段。
DMT和CAP技術(shù)都可以實(shí)現(xiàn)速率的自適應(yīng)調(diào)整,這就是RADSL。不同的是DMT可以從64kbps開始32kbps的間隔平滑遞增。而CAP只能從640kbps開始作較粗糙的調(diào)整。
與CAP方式相比,DMT具有許多優(yōu)點(diǎn)。在ADSL標(biāo)準(zhǔn)化過程中,DMT調(diào)制方式比CAP方式獲得了更廣泛的支持。DMT對(duì)線路信號(hào)衰減的適應(yīng)能力較強(qiáng),由于DMT線路編碼中每個(gè)載波的數(shù)據(jù)傳輸能力可以根據(jù)該載波所在頻段的信噪比進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié),因此比較容易適應(yīng)寬頻寬模擬傳輸信號(hào)在市話雙絞線路上出現(xiàn)的非均衡衰減。帶寬利用率更高,DMT技術(shù)可以自適應(yīng)地調(diào)整各個(gè)子信道的比特率,可以達(dá)到比單頻調(diào)制高得多的信道速率�？蓪�(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)帶寬分配,DMT技術(shù)將總的傳輸帶寬分成大量的子信道,這就有可能根據(jù)特定業(yè)務(wù)的帶寬需求,靈活地選取子信道的數(shù)目,從而達(dá)到按需分配帶寬的目的。由于線路編碼調(diào)制效率的調(diào)整可以在各個(gè)載波內(nèi)進(jìn)行,DMT的線路自適應(yīng)調(diào)整的步長可以較小。DMT具有很強(qiáng)抗脈沖噪聲和窄帶噪聲干擾能力,根據(jù)傅立葉分析理論,頻域中越窄的信號(hào)其時(shí)域延續(xù)時(shí)間越長,DMT方式下各子信道的頻帶都非常窄,因而各子信道信號(hào)的時(shí)域中都是延續(xù)時(shí)間較長的符號(hào),故可以抵御短時(shí)脈沖的干擾;如果線路中出現(xiàn)窄帶噪聲干擾,可以直接關(guān)閉被窄帶噪聲覆蓋的幾個(gè)信道,系統(tǒng)傳送性能不會(huì)受到太大影響。
從性能上看,DMT是比較理想的編碼調(diào)制方式,信噪比高、傳輸距離遠(yuǎn),或同樣距離下傳速率較高。但DMT也存在一些問題,比如DMT對(duì)某個(gè)子信道的比特率進(jìn)行調(diào)整時(shí),會(huì)在該子信道的頻帶上引起噪聲,對(duì)相鄰子信道產(chǎn)生干擾,而且比CAP實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。為得到更廣泛的應(yīng)用,DMT應(yīng)該很好地解決其存在的問題,使優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來。
6 ADSL技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
從理論上說ADSL系統(tǒng)中數(shù)據(jù)信號(hào)和話音信號(hào)占用法同頻帶傳輸,但由于電話設(shè)備的非線性響應(yīng),高頻段的ADSL信號(hào)會(huì)干擾電話業(yè)務(wù);同樣,電話信號(hào)也會(huì)干擾數(shù)據(jù)信號(hào)。所以,ADSL系統(tǒng)必須在用戶端安裝防止數(shù)據(jù)信號(hào)和電話信號(hào)互相干擾的分離器,而且安裝工作必須由專業(yè)技術(shù)人員完成,這一定程序上影響了ADSL技術(shù)的普及。
為更好地適應(yīng)市場(chǎng)線路的特點(diǎn)并使ADSL技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用,ADSL Modem的使用應(yīng)該象傳統(tǒng)的話帶Modem那樣簡單,將電話線插入即可使用。這促使了一種ADSL標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生：ITU-T于1998年10月制定了輕便型無話音數(shù)據(jù)分離器的G.992.2（又稱G.Lite）標(biāo)準(zhǔn)。G.Lite Modem的價(jià)格比ADSL Modem便宜,支持T1.413標(biāo)準(zhǔn)的ADSL設(shè)備可通過軟件升級(jí)支持G.Lite。目前由世界上主要的電信公司和康柏、英特爾和微軟等計(jì)算機(jī)公司組成了UAWG (Universal ADSL Working Group),其目的是開發(fā)出符合G.Lite標(biāo)準(zhǔn)支持即插即用的Modem。得到廣泛支持的G.Lite標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)很快普及。
ADSL G.Lite的設(shè)計(jì)思路主要有兩點(diǎn)。首先,通過降低下行數(shù)據(jù)通道的傳輸速率及調(diào)制頻帶內(nèi)模擬傳輸信號(hào)所占用的頻帶寬度來獲得系統(tǒng)較長的傳輸距離,從而使ADSL接入系統(tǒng)具有普遍的市話電纜收容率;其次,通過在ADSL接入系統(tǒng)用戶端實(shí)現(xiàn)無話音分離器的數(shù)據(jù)傳輸,簡化用戶端的設(shè)備安裝,甚至即插即用,并大大節(jié)省ADSL設(shè)備的安裝費(fèi)用。ITU-TG.992.2標(biāo)準(zhǔn)草案定義的ADSL G.Lite傳輸設(shè)備的下行數(shù)據(jù)通道最大設(shè)計(jì)容量為1.536Mbps,上行數(shù)據(jù)通道的最大設(shè)計(jì)容量為512kbps。
G.Lite標(biāo)準(zhǔn)支持傳輸速率的自適應(yīng)。它的數(shù)據(jù)率不僅和傳輸距離有關(guān),而且和室內(nèi)的布線情況以及所連接的電話設(shè)備有關(guān)。在良好的環(huán)境中,當(dāng)下行速率1.5Mbps、上行速率384kbps時(shí)可以傳輸18000英尺,并且限制傳輸速率低于該值。
為避免G.Lite Modem影響電話設(shè)備,當(dāng)G.Lite Modem標(biāo)準(zhǔn)到電話摘機(jī)時(shí)即將發(fā)送功率減小,同時(shí)傳輸速率也要相應(yīng)減小。用戶掛機(jī)后,發(fā)送功率和傳輸速率又會(huì)恢復(fù)。因此,除非能確信傳送時(shí)不使用電話,否則最好不要使用ADSL Modem傳送需要保證比特率的業(yè)務(wù)。G.Lite的產(chǎn)生并不是對(duì)高速ADSL技術(shù)的否定,實(shí)際上G.Lite的產(chǎn)生是為了更好地引導(dǎo)用戶進(jìn)入高速銅線傳輸世界。當(dāng)用戶感到需要比G.Lite更高的傳輸速度時(shí),即使用其它高速ADSL技術(shù)。
7 ADSL用戶接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
由于ADSL接入系統(tǒng)要求為用戶提供高速的數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù),因此接入系統(tǒng)本身必須適應(yīng)骨干數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和用戶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)要求。目前的ADSL接入設(shè)備已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)意義上傳輸設(shè)備的范疇而成為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的組成部分。當(dāng)今基于IP技術(shù)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)已成為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用發(fā)展的主流,中國公眾多媒體通信網(wǎng)（169網(wǎng)）采用了ATM的傳輸模式。如何利用ADSL接入技術(shù)將用戶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接入ATM寬帶數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)絡(luò),并且最終向用戶提供基于IP技術(shù)的各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是目前電信部分建設(shè)ADSL接入網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵�；贏DSL的寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)如圖2所示。目前ADSL用戶接入系統(tǒng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)傳送模式主要有兩種：一種是Packet傳送模式;一種是ATM傳送模式。
7.1 Packet傳輸模式
采用Packet傳送模式的ADSL接入系統(tǒng)中,局端DSLAM設(shè)備的上行鏈路數(shù)據(jù)接口和用戶端RTU設(shè)備的用戶數(shù)據(jù)接口均為目前流行Ethernet以太網(wǎng)接口。ADSL傳輸系統(tǒng)承載的傳判斷數(shù)據(jù)格式通常可根據(jù)局端和用戶端設(shè)備的功能變化而分別采用可變長度的第二層以太網(wǎng)幀或第三層IP包。采用Packet傳送模式的ADSL數(shù)據(jù)接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有時(shí)也被稱為Data Centric結(jié)構(gòu)。DSLAM的上行Ethernet接口經(jīng)ATM邊緣路由器接入ATM寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng),同時(shí)接入系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通道的IP路由也由該路由器來解決。因此ATM邊緣路由器應(yīng)考慮在ADSL接入網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本之中。ADSL接入設(shè)備的網(wǎng)元管理系統(tǒng)要求支持采用IP協(xié)議的遠(yuǎn)程配置和監(jiān)視訪問,而考慮到網(wǎng)元管理系統(tǒng)的安全性, 用戶數(shù)據(jù)傳送的網(wǎng)段和網(wǎng)元管理系統(tǒng)所在網(wǎng)段應(yīng)在IP路由上分開。隨著ADSL接入系統(tǒng)規(guī)模的增長和ADSL數(shù)據(jù)用戶需求的增多,ATM邊緣路由器在提供相應(yīng)增長的Ethernet端口數(shù)量的同時(shí),還應(yīng)具備Ethernet交換的功能,而在用戶側(cè)的RTU設(shè)備也應(yīng)具備連接大型企業(yè)用戶域網(wǎng)和IP路由的能力。
7.2 ATM傳輸模式
采用ATM傳送模式的ADSL接入系統(tǒng)中,局端DSLAM設(shè)備上行鏈路的數(shù)據(jù)接口通常為標(biāo)準(zhǔn)的ATM接口,并可直接或通過本地傳輸網(wǎng)絡(luò)與ATM交換機(jī)相連。ADSL傳輸系統(tǒng)承載的傳送數(shù)據(jù)格式為ATM信元。而接入系統(tǒng)的用戶端RTU設(shè)備上通常可提供ATMF25.6M或Ethernet 10M的應(yīng)用接口。采用ATM模式的ADSL數(shù)據(jù)接入的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有時(shí)也被稱為Telecom-Centric結(jié)構(gòu)。由于局端DSLAM設(shè)備通常在數(shù)據(jù)傳送通道上僅支持單純的ATM交叉和復(fù)用功能,ADSL接入系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通道的IP路由仍需由連接在ATM交換網(wǎng)上的邊緣接入路由器來解決,因此ATM接入路由設(shè)備也應(yīng)考慮在ADSL接入網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本之中。ADSL接入設(shè)備的網(wǎng)元管理系統(tǒng)EMS要求支持采用IP協(xié)議的遠(yuǎn)程配置和監(jiān)視訪問,并可直接通過ATM接口或通過Ethernet接口經(jīng)ATM路由設(shè)備與ATM寬帶網(wǎng)絡(luò)相連。由于目前這種EMS系統(tǒng)通常使用專用的PVC（Permanent Virtual Circuit）與被管理網(wǎng)元連接,因此系統(tǒng)具有較好的安全性。隨著ADSL接入系統(tǒng)規(guī)模的增長和ADSL數(shù)據(jù)用戶需求的增多,接入系統(tǒng)用戶側(cè)RTU設(shè)備還應(yīng)具備連接大型企業(yè)用戶局域網(wǎng)的IP路由功能或支持用戶側(cè)路由器的能力。
8 發(fā)展ADSL存在的問題
ADSL技術(shù)具有許多優(yōu)越性,但我們同樣要一分為二。目前ADSL的技術(shù)仍控制在少數(shù)國外大公司手中,這種情況可能造成技術(shù)壟斷。一些Web服務(wù)器的性能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能與ADSL所提供的帶寬相適應(yīng)。兩大主流標(biāo)準(zhǔn)CAP和DMT都有支持自己的生產(chǎn)廠家,標(biāo)準(zhǔn)暫時(shí)不能統(tǒng)一。
由于ADSL方案以現(xiàn)有的電話雙絞銅線為接入線路,而電話線畢竟是為打電話而設(shè)計(jì)的,其傳輸質(zhì)量和可靠性無法與現(xiàn)代通信電纜相比。例如,它需補(bǔ)償和克服比語音傳輸更大的衰減和串音（近端串音和遠(yuǎn)端串音）,并且電話線從用戶處直接通到電信局的結(jié)構(gòu)使它更易受到外界干擾。因此要獲得比較滿意的ADSL傳輸性能, 除ADSL設(shè)備性能之外,運(yùn)營商需要提供高質(zhì)量的線路。因?yàn)锳DSL設(shè)備可以自適應(yīng)選擇傳輸速率,當(dāng)線路不能滿足要求時(shí),傳輸速率就行不到保證。因此,在開始ADSL業(yè)務(wù)之前,要對(duì)線路進(jìn)行測(cè)試和優(yōu)化,如測(cè)試環(huán)路長度、環(huán)路電阻、環(huán)路損耗是否可接受,定位并去影響高速傳輸?shù)募痈芯�圈和橋分點(diǎn),對(duì)線路誤碼率進(jìn)行測(cè)試等。
總之,各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)傳輸速率提出越來越高的要求以及世界上各大公司對(duì)G.Lite標(biāo)準(zhǔn)的致認(rèn)可,將極大地推動(dòng)ADSL技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,而發(fā)展我國自己ADSL設(shè)備和業(yè)務(wù)也將成為未來研究的一個(gè)熱點(diǎn)。
