ADSL傳輸方式的性能探討

2019-11-03 19:04:02

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供稿：網友

任嘯天，王興亮，王永明

　　（空軍工程大學電訊工程學院　陜西　西安710077）

　　摘　要：結合ADSL系統特點，分析ADSL系統的優點，主要分析了ADSL系統上行及下行傳輸方式。

　　關鍵詞：銅線接入；ADSL；傳輸帶寬；傳輸方式

　　Performance Analysis of ADSL　TransportMode

　　REN Xiaotian，WANG Xingliang，WANG Yongming

　　（Electron Communication Engineering Institute，Air Force Engineering University，Xi′an，710077，China）

　　Abstract：With the characteristic of　ADSL　system，analyzed its advantages and analyzed mostly the transport　mode of　submitanddown．

　　KeyWords：copperwire access；ADSL；transport bandwidth；transportmode

　　1　引言

　　我國現有的接入網用戶線路大部分由雙絞銅線組成，用光纖完全代替銅線是不現實、也不經濟的。改造和建設我國用戶接入網的方針：在充分利用現有的銅線用戶網，發揮其容量的潛力的基礎上，逐步過渡到光纖接入網和無線接入網。所以不應忽視對銅線接入的學習和研究。

　　銅線接入方式主要以下幾種：線對增容技術、高比特速率數字用戶線（High data rate DigitalSubscriber Line，HDSL）、不對稱數字用戶線（Asymmetric DigitalSubscriber Line，ADSL）和甚高速數字用戶線（Very highspeed DigitalSubscriberLine，VDSL）技術。DSL技術主要用于綜合業務數字網（ISDN）的基本速率業務，在一對雙絞線上獲得全雙工傳輸，因而是最現實、最經濟的寬帶接入技術。

　　2　ADSL特點

　　ADSL是一種利用現有的傳統電話線路高速傳輸數字信息的技術。該技術將大部分帶寬用來傳輸下行信號，而只使用一小部分帶寬來傳輸上行信號，這樣就是所謂的不對稱的傳輸模式。ADSL系統可提供三條信息通道：高速下行信道、中速雙工信道和普通電話業務信道。ADSL將高速數字信號排在普通電話頻段的高頻段，再用濾波器慮除干擾（如環路不連續點和振鈴引起的瞬間干擾）后，就可與傳統電話信號在同一對雙絞線共存而互不影響。目前使用的一般模擬調制解調器傳輸速度均無法與ADSL相抗衡。而且，ADSL的不對稱傳輸技術符合Internet業務下行數量大、上行數量小的特點。ADSL也可以在相同的線路上同時容納模擬的語音信息，用戶在上網時仍然可以使用電話。

　　ADSL是一個有效解決網絡擁塞的方案。網絡上大多數的多媒體傳輸都有一種現象：有大量的數據流往用戶，卻只有少量的交互控制信息上傳。PSTN（公用電話交換網）系統的帶寬限制成為信息高速公路的“路障”。ADSL就是針對打破這種現象而設計的。如果建設ADSL，可以沿著現有的電話線路發展。ADSL系統的主要特點是“不對稱”，正好與接入網中圖像業務和數據業務的固有不對稱性相適應。其主要優點有：

　　（1）可充分利用現有的銅線網絡。

　　（2）ADSL系統初期投資小，設備可隨用隨裝，時間短，設備拆裝容易、方便。便于轉移，適合流動性較強的用戶。

　　（3）ADSL充分利用雙絞線上的帶寬，以先進的調制技術，產生更大更快的通路。

　　（4）一條ADSL線路可同時提供個人計算機、電視和電話頻道。

　　3　ADSL系統結構

　　3．1　系統構成

　　ADSL系統構成如圖1所示。在一對普通銅線兩端各加一臺ADSL局端設備和遠端設備。

　　ADSL系統的核心ADSL收發信機（局端機和遠端機），其原理框圖如圖2所示。局端ADSL收發信機與遠端的不同：局端中MUL將下行高速數據與中速數據進行復合，經FEC編碼后送發信單元調制，最后經耦合器送到銅線上；線路耦合器將來自銅線上的信號分離出來，經接收單元和FEC解碼處理恢復上行中速數據；線路耦合器還完成POTS信號的收、發耦合。遠端ADSL的線路耦合器將來自銅線的下行數據信號分離出來，經接收單元解調和FEC解碼送DMUL進行分路處理，恢復出下行高速數據和中速數據，送給不同的終端設備。

　　3．2　傳輸帶寬

　　ADSL基本上運用EC技術或FDM將ADSL信道分割成多重信道。一條ADSL物理信道可以分割為多條邏輯信道。

　　EC技術是將上行帶寬與下行帶寬產生重疊，再以局部回波消除的方法將2個不同方向的傳輸帶寬分離，該技術也用在一些模擬調制解調器上。

　　FDM將帶寬分為兩部分：分別分配給上行方向的數據（上行數字信道約占據25～200 kHz的中間頻段）和下行方向的數據使用（下行數字信道約占據200 kHz～1．1 MHz）。其中，POTS信道占據原來4 kHz以下的電話頻段。然后，再應用TDM技術將下載部分的帶寬分為一個以上的高速次信道（AS0，AS1，AS2，AS3）和一個以上的低速次信道（LS0，LS1，LS2）。

　　在ADSL系統中，常用的調制方式有QAM，CAP和DMT。其中，DMT技術更具吸引力。影響ADSL系統性能的因素主要有串音和脈沖干擾。

　　4　ADSL的傳輸方式

　　ADSL是一種“按幀傳輸方式”，與其他傳輸方式一樣。與其他幀不同的是，ADSL幀中的位流可以分割，一個ADSL物理信道最多可以支持7個承載信道，其中有4個只能供下行方向使用的單工信道（AS0～AS3），有3個可以傳輸上行和下行數據的雙工信道（LS0～LS2）。

　　4．1　下行方向傳輸

　　任何承載通道可編程為傳輸32 kb/s的字節流。不是32 kb/s倍數的余數，則并到幀的附加信息區中。下行速率是T1速率的4倍，成本也低于T1接入。有的ADSL系統還可以提供8．192 Mb/s的下行速率通路和640 kb/s的雙向速率通路，可支持2個4 Mb/s廣播級質量的圖像信號傳輸。

　　ADSL規范指定了4種下行單工承載通道（AS0～AS3）的傳輸級別，他們是1．536 Mb/s（T1速率）的簡單倍數，分別是1．536 Mb/s，3．072 Mb/s，4．608 Mb/s和6．144 Mb/s。雙工通道可以包含一個控制通道和一些ISDN通道（BRI或384 kb/s）。承載通道的最高速率的上限僅受ADSL鏈路傳輸能力的控制。所有AS承載通道不能同時使用最大的傳輸級別速率6．144 Mb/s。

　　子頻帶（子帶）AS0是必須被支持的。可在指定時間內激活的最大子帶數目和傳輸的承載通道數目依賴于傳輸級別。在ADSL系統中，傳輸級別依賴于ADSL環路可以達到的線速率和子帶的配置。

　　傳輸級別被編號為1～4，各種配置組合如下：

　　（1）傳輸級別1是必要的，常用于最短的回路上，可提供最快的速度。他可以以任意一種組合作為選擇性配置，也就是1．536 Mb/s的1～4倍，至少要支持AS0這1個子帶的使用。如4個1．536 Mb/s的次信道組合，或是1個1．536 Mb/s的次信道和1個4．608 Mb/s次信道的組合，或是兩個1．536 Mb/s次信道和1個3．072 Mb/s次信道的組合。

　　（2）傳輸級別2是可選擇的，傳輸速率為4．608 Mb/s。其配置組合原則和級別1相同，系統可以按任一種或是所有的載體速率來組合成4．608 Mb/s，如3個1．536 Mb/s次信道組合，或是1個1．536 Mb/s次信道和1個3．072 Mb/s次信道組合。傳輸級別2不使用AS3。

　　（3）傳輸級別3也是可選擇的，其速率為3．072 Mb/s。系統可以按任一種或是所有的載體速率來組合成3．072 Mb/s。

　　（4）傳輸級別4是必要的，常用于最長的環路上傳輸，只能支持最低的1．536 Mb/s的速度，而且只能在AS0次信道上運行。承載信道是1．536 Mb/s的AS0。

　　ADSL也定義了以相當于E1的2．048 Mb/s速率為基數的2M-1,2M-2和2M-3三個傳輸等級，支持AS0，AS1和AS2三個次信道供下行傳輸。三個傳輸等級都是選擇性的，系統可以以任一種或是所有的載體速率來組合成各不同傳輸等級。但ADSL子信道的速率應匹配承載通路的速率，承載通路傳送應服從表1所示的限制。

　　傳輸級別2M-1為6．144 Mb/s，可以按以下可選的配置運行：1個6．144 Mb/s；或1個4．096 Mb/s加1個2．048 Mb/s；或3個2．048 Mb/s的承載信道。2M-2和2M-3分別為4．096 Mb/s和2．048 Mb/s，可按同樣的原則來組合。

　　ATM信元也可以在ADSL上傳輸（這只是一種選擇性的功能，ADSL并不一定都支持ATM信元傳輸），不過只有AS0次信道支持ATM信元的下行單向傳輸，因此，載體次信道也只能配置為AS0。

　　4．2　上行方向傳輸

　　ADSL系統最多可同時支持3個雙工承載信道（LS0～LS2）。其中，LS0固定作為以1．536 Mb/s為基數（或以2．048 Mb/s為基數）的傳輸等級的控制信道，ATM則使用LS2作為控制信道。

　　控制信道也稱為C信道，C信道攜帶服務選擇以及呼叫建立信號信息，所有的單向下行鏈路的用戶網絡信令都是通過他傳輸的。如果需要，C信道實際上可以攜帶單向

　　及雙向信號通道信令。在傳輸級別4和2M-3通道的速率是16 kb/s。C通道信令一般是在ADSL幀的特殊的幀頭部分傳輸的。其他傳輸級別使用64 kb/s的C通道，消息是在雙向承載信道LS0中傳輸的。

　　除了C通道，ADSL系統可以有2個可選的雙向承載信道：一個是160 kb/s的LSl，另一個是384 kb/s或576 kb/s的LS2。雙向通道的結構隨單向通道中定義的傳輸級別不同而不同。與單向傳輸一樣，雙向傳輸也必須考慮到傳輸等級，前述的最低等級-第4級和2M-3，其C信道的速率為16 kb/s，該等級的C信道必須一直保持在起作用狀態。其余各個傳輸等級的C信道速率都是64 kb/s。LSl的速度為160 kb/s，LS2的速度為384 kb/s或576 kb/s。

　　ANSITI．413．1998標準中規定，ADSL的ATM上行方向的數據傳輸必須支持單等待時間模式，也就是說，只能選擇快速或者交錯路徑中的一種進行傳輸，并且只能使用LS0次信道。若使用雙等待時間模式（同時使用快速及交錯路徑），則必須使用LS0及LSl次信道進行上行方向的傳輸，并分別配置這2個次信道供不同路徑使用。ADSL系統至少須支持AS0單向載體次信道和LS0雙向載體次信道，其數據速率須支持以32 kb/s為基數，從32 kb/s到640 kb/s的速率。

　　如果雙向信道用來支持ATM信元的傳輸，則只使用LS2次信道，其速率為448 kb/s或672 kb/s，4個傳輸等級的C信道速率均為64 kb/s。

　　按照E1T1．4傳輸標準，ADSL系統用于圖像傳輸可以有多種選擇：如1～4個1．536 Mb/s通路，或1～2個3．072 Mb/s通路，或1個6．144 Mb/s通路及混合方式。

　　5　ADSL的應用和前景

　　ADSL是一種寬帶調制解調技術，能把一般的電話線路轉換成高速的數字傳輸通路，可供互聯網絡及公司網絡高速接收/發送信息，同時還可以提供各種實時的多媒體服務；ADSL系統除了能向用戶提供原有的電話業務外，還能向用戶提供多種多樣的寬帶業務：廣播電視、VOD、遠程醫療、遠程教學、會議電視、多方可視游戲、多媒體接入、Internet接入、多媒體分配等；ADSL系統還可用于局域網（LAN）與廣域網（WAN）的接入。

　　從實際情況看，隨著全球電子商務的趨勢，網絡必然要寬帶化，在未來的幾年內，以寬帶調制解調器高速上網就像現在的33．6 kb/s或56 kb/s調制解調器上網一樣普遍。ADSL銅質電話線路接入至少會使用20年。目前，ADSL調制解調器惟一的競爭對手只有CATV經營者的電纜調制解調器。所以，ADSL系統的發展前景仍可看好。

　　

　　參考文獻

　　［1］Alex Gillespie．Access network：technology and V5interfacing artech house，1997．

　　［2］韋樂平．接入網［M］．北京：人民郵電出版社，1998．

　　［3］Albert Azzam，NielRansom．Broadband access　technologies，2001．

摘自現代電子技術

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