ADSL宽带接入技术的原理和应用

ADSL 宽带接入技术的原理和应用 来源：Chengmx 计算机技术 摘要：本文详细介绍了 ADSL 宽带接入技术的原理和应用。 关键词：接入网，电信网，宽带，光纤，宽带接入，ADSL，集线器 近几年来, 用户接入的广阔市场越来越成为各 ISP 争夺的阵地,用户接入网（从本地电话局到用户之间的部 分）是电信网的重要组成部分，是电信网的窗口，也是信息高速公路的"最后一英里"(the last mile)。为 实现用户接入网的数字化、宽带化，用光纤作为用户线是用户网今后发展的必然方向，但由于光纤用户网 的成本过高，在今后的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（不对称数字用户环路）和 HFC (光纤同轴混合网)是最具有 竞争力的两种。 ADSL 技术能利用现有的市话铜线进行信号传输，其最高速率：下行信号（从端局到用户）为 9Mbps，上行 信号（从用户到端局）为 1Mbps。现有的市话铜线网的用户数目十分庞大，而 ADSL 能对现有的市话铜线进 行充分的利用，可以有效地保护原有的网络资源。 近年来，Internet 以惊人的速度发展，Internet 的用户众多，分布广泛，但现有的用户网所能提供的用户 接入速率太低，难以满足 Internet 飞速发展的需要，这正为 ADSL 的发展提供了一个机遇。由于市话铜线 现在已与所有的 Internet 用户相连接，一旦 ADSL 技术发展成熟，必将成为各电话公司和 Internet 用户的 首选 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 图 1-1： ADSL 方式的用户接入 一、 ADSL 原理和技术性能 现存的用户环路主要由 UTP（非屏蔽双绞线）组成。UTP 对信号的衰减主要与传输距离和信号的频率有关， 如果信号传输超过一定距离，信号的传输质量将难以保证。此外，线路上的桥接抽头也将增加对信号的衰 减。 因此，线路衰减是影响 ADSL 性能的主要因素。ADSL 通过不对称传输，利用频分复用技术（或回波抵消技 术）使上、下行信道分开来减小串音的影响，从而实现信号的高速传送。 为了可以利用多个信道, ADSL modem 采用两种方式划分可以利用的电话线路的带宽:FDM 技术(Frequency Division Multiplexing)或回波抵消技术（Echo Cancellation）技术. 如图 1-2 示. FDM 方式将频带划分 为上行部分和下行部分, 下行通道在被时分复用(Time Division Multiplexing)为一个或多个高速信道和 低速信道; 而上行通道也会被复用为相应的低速信道。 回波抵消技术（Echo Cancellation）使上行通道和下行通道在频带上的重叠部分相互抵消，通过本地的回 波抵消技术可以有效地分开上、下行信道， 减小串音对信道的影响，从而实现信号的高速传送。这种技术 已应用于 V.32 和 V.34 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 的 modem 产品中。 图 1-2 FDM 技术和回波抵消技术原理示意图 衰减和串音是决定 ADSL 性能的两项 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 损伤。传输速率越高，它们对信号的影响也越大，因此 ADSL 的有 效传输距离随着传输速率的提高而缩短。附 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 列出了正常情况下 24 号线规 UTP 的下行速率和有效传输距离 的关系。表中的VDSL是甚高速ADSL。虽然VDSL的有效传输距离比ADSL更短，但是在VDSL光纤到路边(FTTC) 或光纤到大楼(FTTB)后，VDSL 可用于大楼内部办公室或家庭间的连接。 ADSL 接入网线路长度若为 5.5km，则可覆盖 80%以上的现有电话用户；线路长度若为 3.7km，则可覆盖 50% 以上的现有用户，用户小区以外的分散用户可通过基于光纤的集线器节点接入到网络中。串音噪声通常是 稳定的，因此比较容易对其进行研究并加以克服；而冲击噪声在频率、周期、相位等方面都是随机的，对 期难以建模和研究。 二、ADSL 系统的接入方式和接入模型 以下为 ADSL 系统连接方式的功能模块图。 图 1-3 ADSL 系统连接方式的功能模块图 Server: 应用服务器 Internet:IP 互联网 CORE Network: 骨干网络(一般为 ATM 骨干网) ADSL: 在局端的部分为 ADSL 局端设备, 在用户端的为 ADSL 用户端设备 Existing Copper:连接用户端和局端的普通双绞铜线. ADSL 的接入模型主要有中央交换局端模块和远端模块组成。 图 1-4 ADSL 的接入模型 中央交换局端模块包括在中心位置的 ADSL Modem 和接入多路复合系统，处于中心位置的 ADSL Modem 被称 为 ATU－C（ADSL Transmission Unit－Central）。接入多路复合系统中心 Modem 通常被组合成一个被称作 接入节点，也被作"DSLAM"（DSL Access Multiplexer）。 远端模块由用户ADSL Modem 和滤波器组成，用户端ADSL Modem通常被称为ATU－R（ADSL Transmission Unit －Remote）。 图 1-5 ADSL 用户在用户端的设备连接图 三、ADSL 的调制和解调技术 目 前 被 广 泛 采 用 的 ADSL 调 制 技 术 有 3 种 ： QAM(quadatureampli-tudemodulation) 、 CAP(carrierlessamplitude-phasemodulation)、DMT(discretemultitone)，其中ＤＭＴ调制技术被ＡＮＳ Ｉ标准化小组 T1E1.4 制订的国家标准所采用。但由于此项标准推出时间不长,目前仍有相当数量的 ADSL 产 品采用 QAM 或 CAP 调制技术。 3.1 QAM 调制技术 QAM 调制器的原理图是发送数据在比特／符号编码器内被分成两路(速率各为原来的 1／2)，分别与一对正 交调制分量相乘，求和后输出。与其它调制技术相比,QAM 编码具有能充分利用带宽、抗噪声能力强等优点。 图 1-6 16-QAM 调制原理图 如图 1-6 示。在 16-QAM 的 QAM 调制中, 2 bits 被编码表示相位的变化，另外 2 bits 被用来表示幅度的变 化,所以用了 4 bits 来表示. QAM 用于 ADSL 的主要问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 是如何适应不同电话线路之间性能较大的差异性。 要取得较为理想的工作特性,QAM 接收器需要一个和发送端具有相同的频谱和相位特性的输入信号用于解 码,QAM接收器利用自适应均衡器来补偿传输过程中信号产生的失真,因此采用 QAM的 ADSL系统的复杂性主 要来自于它的自适应均衡器。 3.2 CAP 调制技术（Carrierless Amplitude Modulation/Phase Modulation） CAP 调制技术是以 QAM 调制技术为基础发展而来的,可以说它是 QAM 技术的一个变种,其调制器原理如图 2 所示。输入数据被送入编码器，在编码器内，m 位输入比特被映射为ｋ＝２ｍ个不同的复数符号Ａｎ＝ａ ｎ＋ｊｂｎ由 K 个不同的复数符号构成 k-CAP 线路编码。编码后ａｎ和ｂｎ被分别送入同相和正交数字整 形滤波器，求和后送入Ｄ／Ａ转换器，最后经低通滤波器信号发送出去。CAP 技术用于 ADSL 的主要技术难 点是要克服近端串音对信号的干扰.一般可通过使用近端音串音抵消器或近端串音均衡器来解决这一问题。 3.3 DMT 调制技术 DMT 调制技术的主要原理是将频带(0-1.104MHZ)分割为 256 个由频率指示的正交子信道（每个子信道占用 4KHZ 带宽），输入信号经过比特分配和缓存，将输入数据划分为比特块，经 TCM 编码后再进行 512 点离散 傅利叶反变换(IDFT)将信号变换到时域，这时比特块将转换成 256 个 QAM 子字符．随后对每个比特块加上 循环前缀（用于消除码间干扰），经数据模变换(DA)和发送滤波器将信号送上信道．在接收端则按相反的次 序进行接收解码。 图 1-7 DMT 调制技术的实例 上图中，1 MHz 的带宽被分段为 256 个 4 KHz 的子频带.每个子频带在发送端用 single-carrier 调制技术 调制，在接收端则接收各子频带并将其 256 路载波整合解调制。由于美国的 ADSL 国家标准(T1.413)推荐使 用 DMT 技术,所以在今后几年中，将会有越越多 ADSL 调制解调器采用 DMT 技术。 业界许多专家都坚信，以 ADSL 为主的 xDSL 技术终将成为铜双绞线上的赢家，目前采用普通拨号 Modem 及 N-ISDN 技术接入的用户将逐步过渡到 ADSL 等宽带接入方式，并最终实现光纤接入。 四、ADSL 设备的安装 ADSL 安装包括局端线路调整和用户端设备安装。在局端方面，由服务商将用户原有的电话线中串接入 ADSL 局端设备，只需 2~3 分钟；用户端的 ADSL 安装也非常简易方便，只要将电话线连上滤波器，滤波器与 ADSL MODEM 之间用一条两芯电话线连上，ADSL MODEM 与计算机的网卡之间用一条交叉网线连通即可完成硬件安 装，再将 TCP/IP 协议中的 IP、DNS 和网关参数项设置好，便完成了安装工作。ADSL 的使用就更加简易了， 由于 ADSL 不需要拨号，一直在线，用户只需接上 ADSL 电源便可以享受高速网上冲浪的服务了，而且可以 同时打电话。 图 1-8 ADSL 的局端线路调整和用户端设备安装 局域网用户的 ADSL 安装与单机用户没有很大区别，只需再加多一个集线器，用直连网线将集线器与 ADSL MODEM 连起来就可以了，如下图所示： 图 1-9 局域网用户的 ADSL 设备安装 由于 ADSL 系统技术较为复杂，目前制作成本仍然较高，但按目前的发展状况，预计到 2001 年即可实现 ADSL 的单片化，芯片价格也会大大降低，加上 ADSL 接入网投资小、易实现，届时 ADSL 定将成为主要的宽带接 入网技术。