對(duì)ADSL技術(shù)的性能分析和前景展望
空軍工程大學(xué)電訊工程學(xué)院九系33隊(duì) 王釗
2003/07/21
摘要：本文以高速發(fā)展Internet和越來越多的用戶為基點(diǎn)。對(duì)于那些仍在使用普通的MODEM，通過電話線上網(wǎng)的用戶來說，以難以滿足Internet飛速發(fā)展的需要。從而提出了寬帶ADSL技術(shù)。通過對(duì)ADSL的性能分析和與其它幾種寬帶技術(shù)的比較，從而預(yù)測和判斷ADSL的前景。
關(guān)鍵詞：非對(duì)稱式傳輸、 PSTN、 Cable Modem、頻分復(fù)用
ADSL 簡 介
非對(duì)稱式數(shù)字用戶線路 (ADSL: Asymmetric Digital Subscriber's Line) 是一種利用現(xiàn)有的市話銅線進(jìn)行信號(hào)傳輸，以極高的帶寬傳輸數(shù)字信息的技術(shù)。之所以稱為非對(duì)稱，是因?yàn)樵摷夹g(shù)將大部分帶寬用來使用戶從網(wǎng)上下載信息，而只是用一小部分來接受用戶上傳的信息，使得其最高速率：下行信號(hào)（從端局到用戶）為8.192Mbit/s,上行信號(hào)（從用戶到端局）為1Mbit/s.
ADSL技術(shù)性能分析
總體上說，ADSL的最大數(shù)據(jù)速率取決于傳輸距離，線路規(guī)格和受干擾情況。
而現(xiàn)存的用戶環(huán)路主要有UTP（非屏蔽雙絞線）組成，UTP對(duì)信號(hào)的衰減主要與傳輸距離和信號(hào)的頻率有關(guān)，如果信號(hào)傳輸超過一定距離，信號(hào)的傳輸質(zhì)量將難以保證。此外，線路上的橋接抽頭也將增加對(duì)信號(hào)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(duì)稱傳輸，以雙向進(jìn)行傳輸?shù)脑�，就必須將頻率范圍分割為上行帶寬以及下行帶寬。這部分技術(shù)稱之為——頻分復(fù)用技術(shù)，要不就得實(shí)施回波消除技術(shù)（EC）來減小串音的影響，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的高速傳送。衰減和串音是決定ADSL性能的兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。傳輸率越高，它們對(duì)信號(hào)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。ADSL接入網(wǎng)線路長度若為5.5km ，則可覆蓋80%以上的現(xiàn)有電話用戶，用戶小區(qū)以外的分散用戶可通過基于光纖的基線器節(jié)點(diǎn)接入到網(wǎng)絡(luò)中。串音噪聲通常是穩(wěn)定的，因此比較容易對(duì)其進(jìn)行研究并加以克服；而沖擊噪聲在頻率、周期、相位等方面都是隨即的，對(duì)其難以克服和研究。
ADSL調(diào)制技術(shù)
發(fā)送端輸入位，經(jīng)過調(diào)治以后，轉(zhuǎn)換成為波形送入信道中；接受端，接受了從信道傳來得波形，竟解調(diào)后將波形還原成為先前位。其間經(jīng)過加擾、FEC編碼、交錯(cuò)、調(diào)制、定型、補(bǔ)償、解調(diào)、解交錯(cuò)、FEC譯碼以及解擾。
目前，被廣泛采用的ADSL調(diào)制技術(shù)有3種：QAM,CAP,DMT.其中DMT調(diào)制技術(shù)被ANSI標(biāo)準(zhǔn)化小組T1E1.4制訂的國家標(biāo)準(zhǔn)所采用。
1.四象限波幅調(diào)制技術(shù)(QAM)
QAM調(diào)制技術(shù)與其它調(diào)制技術(shù)相比，QAM編碼具有能充分利用帶寬，抗噪聲能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。QAM用于ADSL的主要問題是如何適應(yīng)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接受器則需要一個(gè)和發(fā)送端俱有相同的頻譜和相位特性的輸入信號(hào)用于解碼，QAM接受器利用自適應(yīng)均衡器來補(bǔ)償傳輸過程中信號(hào)產(chǎn)生失真。因此，采用QAM的ADSL系統(tǒng)的復(fù)雜性主要來自于它的自適應(yīng)均衡器。
2.CAP調(diào)制技術(shù)。
CAP調(diào)制技術(shù)是以QAM調(diào)制技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展而來的，可以說它是QAM技術(shù)的一個(gè)變種。CAP技術(shù)用于ADSL的主要技術(shù)難點(diǎn)是要克服近端串音對(duì)信號(hào)的干擾。一般可通過使用近端串音抵消器或近端串音均衡器來解決這一問題。
3.DMT調(diào)制技術(shù)。
DMT調(diào)制技術(shù)在美國被推薦為ADSL國家標(biāo)準(zhǔn)(T 1.413),今后幾年中，將會(huì)有越來越多的ADSL調(diào)制解調(diào)器采用DMT技術(shù)。
DMT有下列優(yōu)點(diǎn)：
3.3.1 更好的帶寬利用率：通過自適配功能，可以調(diào)整各個(gè)子頻道的速率，可以達(dá)到比單頻調(diào)制高得多的頻道速率。
3.3.2 可以動(dòng)態(tài)分配帶寬：由于所有的傳輸帶寬被分成許許多多的子頻道，因此可根據(jù)服務(wù)的帶寬需要，靈活的決定子頻道的數(shù)目，按實(shí)際需要來分配帶寬。
3.3.3 抗窄頻噪聲：只要關(guān)閉被窄頻噪聲所覆蓋的子頻道，就克服窄頻噪聲的干擾。
3.3.4 抗脈沖噪聲：在頻率上越窄的信號(hào)，在時(shí)域上便越寬，由于各子頻道的帶寬都非常窄，所以各子頻道的信號(hào)在時(shí)域上為持續(xù)時(shí)間較長的符號(hào)，相對(duì)之下，一個(gè)短短的脈沖信號(hào)對(duì)它的影響自然非常小了。
目前，ADSL已經(jīng)實(shí)現(xiàn)單片化，芯片價(jià)格也大大降低，加上ADSL接入網(wǎng)投資小，容易實(shí)現(xiàn)。屆時(shí)ADSL定將成為主要的寬帶接入網(wǎng)技術(shù)。
ADSL的前景展望
4.1 通過對(duì)以上的了解，可知目前使用的一般模擬調(diào)制解調(diào)器傳輸速率均無法與ADSL相抗衡。但其它一些寬帶有限接入網(wǎng)與ADSL相互比較，誰又有更大的發(fā)展前景呢？
4.1.1 CABLE MODEM（線纜調(diào)制解調(diào)器）
通過Cable Modem，利用有限電視網(wǎng)訪問Internet也是一種高速接入方式。使用它無須撥號(hào)上網(wǎng)，也不占用電話線，便可永久連接。但是在我國電視網(wǎng)已經(jīng)發(fā)展了好幾年，現(xiàn)有的大部分CATV網(wǎng)由于都是單向傳輸數(shù)據(jù)（同軸電纜是按單行道模式設(shè)計(jì)的）只允許信號(hào)從有限電視臺(tái)傳送到用戶家中，反之則不允許。又有于Cable Modem模式采用的是相對(duì)落后的總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這就意味著網(wǎng)絡(luò)用戶分享有限的帶寬，而不是像 星型結(jié)構(gòu)那樣獨(dú)享帶寬，因此會(huì)造成數(shù)據(jù)傳輸不夠穩(wěn)定。
4.1.2 以太網(wǎng)技術(shù)是20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的一種局域網(wǎng)技術(shù)。
傳統(tǒng)的以太網(wǎng)技術(shù)是應(yīng)用在一個(gè)公司內(nèi)部的私有網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)，目的是為了解決辦公設(shè)備的資源共享。為此，其協(xié)議需要簡單高效。而在用戶信息的隔離，用戶傳輸質(zhì)量的保證，業(yè)務(wù)管理和網(wǎng)絡(luò)可靠性方面考慮不全面。所以將這種使用于私有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的以太網(wǎng)技術(shù)不加改造的照搬到公用電信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，必然會(huì)出現(xiàn)很多問題。（其它一些有限接入網(wǎng)絡(luò)就不一一舉例）
4.2因此，無論是從用戶的角度去看，還是從電信公司的角度去看。ADSL技術(shù)其發(fā)展前景是如此可觀。總的來說，ADSL技術(shù)與其它的相比有下列幾個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)：
4.2.1無須高額的早期花費(fèi)：一些技術(shù)在發(fā)展的一開始就需要大量的投資，而ADSL技術(shù)則只需要增加投資，也就是說模擬本地環(huán)繞能夠以家庭為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換為ADSL。
4.2.2非對(duì)稱式傳輸：ADSL這一特點(diǎn)，極大滿足了現(xiàn)代用戶希望大量的下載信息，而上傳較小的特有形式。使得用戶實(shí)現(xiàn)了一些具體的要求。如視頻點(diǎn)播、大信息量的下載等。
4.2.3重要的基礎(chǔ)有線結(jié)構(gòu)：ADSL技術(shù)仍然是以市話銅線為基礎(chǔ)。使給用戶提供的服務(wù)并不需要全新的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。這樣以來不但用戶可以減少處裝費(fèi)的資金，而且電信公司更是大大減小了成本。
總 結(jié)
本文以家庭用戶為基礎(chǔ)，為了滿足多用戶的需求。使得通過傳統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)器接入網(wǎng)絡(luò)的方法，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶的要求。從而提出了有限接入方式中的ADSL技術(shù)，通過對(duì)ADSL性能的分析，和對(duì)其他一些有限接入方式的對(duì)比，有力的證明了ADSL的前景極為可觀。
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