【文章內(nèi)容簡介】 S)。 ADSL模型接入模型接入網(wǎng)包括ATUR、ATUC和接入復(fù)用器。接入復(fù)用器和ATUC通常集成在一起，稱為DSLAM或接入節(jié)點。ADSL的接入模型主要由中央交換局端模塊和遠端模塊組成。中央交換局端模塊包括在中心位置的ADSL Modem和接入多路復(fù)合系統(tǒng)。處于中心位置的ADSL Modem稱為ATUC（ADSL Transmission UnitCentral）。接入多路復(fù)合系統(tǒng)中心的Modem通常被稱為接入接點，也被稱為“DSLAM”（DSL Access Multiplexer）。遠端模塊由用戶ADSL Modem和濾波器組成，用戶端ADSL Modem通常被稱為ATUR（ADSL Transmission UnitRemote）。圖26 ADSL接入模型ADSL的傳輸模型 ADSL的傳輸模型有4種：比特同步模式、分組適應(yīng)模式、端到端分組模式和ATM模式。這四種分布模型的主要特征如圖27所示。在這4種模式中有許多相同之處，也有不同之處。只有掌握了它們的特點才能更好地在ADSL中應(yīng)用，同時也能了解ADSL能夠做什么，ADSL需要哪些網(wǎng)絡(luò)元件為用戶提供服務(wù)。圖27 ADSL 4種不同傳輸模式（1）比特同步模式ADSL最簡單的傳輸模型稱為比特同步模式，如圖27（a）所示。它的基本含義是指鏈路的遠端（ATUR）緩沖區(qū)內(nèi)的任何比特（快速數(shù)據(jù)或交錯數(shù)據(jù)）會在端局（ATUC）的緩沖區(qū)內(nèi)彈出。根據(jù)用戶需求，在比特同步模式中，最多有4個“比特同步”的用戶設(shè)備可以連在一個ATUR上，這是因為ADSL有4個下行比特流（AS0～AS3）。如果ADSL鏈路僅提供AS0，那么ATUR上也就只有一個比特流可用，也就只能連接一個設(shè)備。用戶設(shè)備可能是一個電視機機頂盒（ADSL技術(shù)與模擬視頻不兼容，現(xiàn)有模擬電視機需要有機頂盒進行數(shù)/模轉(zhuǎn)換。）或一臺PC，但所有用戶數(shù)據(jù)必須遞交到所連接的設(shè)備上進行處理。上行和雙向鏈路必須至少構(gòu)成C信道，也可以包括LS結(jié)構(gòu)。在比特同步模式中，ADSL接入節(jié)點的ATUC可以將由LS或C信道傳輸來的用戶數(shù)據(jù)交付給業(yè)務(wù)節(jié)點的電路交換服務(wù)。在這種方式下，ADSL鏈路只是固定終端的數(shù)據(jù)管道（就像租用線一樣）。ADSL總是以線速度（常速度）運行，可以直接用時分復(fù)用（TDM）的方法在ADSL幀內(nèi)為比特建立時隙。ATUC也可以連接到Internet的IP路由器，給用戶提供Internet服務(wù)。這樣做可以消除用戶通過PSTN撥號到Internet服務(wù)提供者中心而形成的瓶頸，使用戶獲得只有大企業(yè)或公司才能得到Internet速率。 （2）分組適應(yīng)模式第二種傳輸模式是分組適應(yīng)模式，如圖27（b）所示。這種模式只是改變了用戶的預(yù)設(shè)，與比特同步模式主要的不同是：雖然在信道上數(shù)據(jù)仍然以比特流的模式在TDM信道中傳送，但用戶預(yù)設(shè)的設(shè)備（分組適配器）要收發(fā)分組而不是比特流。分組適配器通過分組適配功能，將分組放到ADSL幀中去。分組適配器可以是一個獨立設(shè)備，也可以內(nèi)嵌在ATUR中。注意，此模式要求接口有分組才能預(yù)設(shè)網(wǎng)絡(luò)，而不僅僅是簡單的產(chǎn)生和消耗比特的終端用戶設(shè)備。用戶預(yù)設(shè)的所有源和終端的分組可以共享ADSL鏈路的一個LS1信道，ATUR會將這些分組映射到ADSL鏈路的固定信道上。如果鏈路另一端的ATUC和接入節(jié)點后面連接的是Internet路由器的話，接收和傳送的分組就可以被高效地處理。（3）端到端分組模式第三種傳輸模式是端到端分組模式，如圖27（c）所示。它與分組適應(yīng)模式相似。端到端分組模式與分組適應(yīng)模式主要不同是：端到端分組是被復(fù)用到ADSL鏈路上的。換句話說，在許多用戶設(shè)備之間傳輸?shù)牡姆纸M不是被映射到AS或LS的一系列ADSL幀上，而是將分組全部送到一個指定速率運行上行和下行信道的尚未劃分頻道的ADSL鏈路上。用戶的分組必須與服務(wù)提供者的鏈路部分一樣，用戶設(shè)備從分組適應(yīng)設(shè)備傳送和接收分組。在端到端分組模式中，在鏈路的服務(wù)終點ATUC，分組不是全部傳送到LS信道所代表的終點，而是根據(jù)分組地址，分組被傳送到適當(dāng)?shù)姆?wù)器上。在端到端分組模式下，IP分組可以在服務(wù)方的ADSL鏈路上復(fù)用和交換（路由）Internet，也可以同時使用比特同步和分組適應(yīng)模式來收發(fā)數(shù)據(jù)。不同之處在于在比特同步和分組適應(yīng)這兩種模式中，ADSL系統(tǒng)內(nèi)的分組對于ADSL系統(tǒng)而言是透明的，分組交換是ADSL網(wǎng)絡(luò)的一部分，分組內(nèi)的比特必須組織成與比特同步和分組適應(yīng)模式不同的分組模式。在端到端分組模式ADSL中，ADSL鏈路在Internet接入上變得更像中介系統(tǒng)路由器和一個小辦公室路由器。當(dāng)然，在這種模式中也可以使用別的分組模式，如視頻分組也可以和IP分組一樣進行傳送，只要客戶與服務(wù)方都理解所傳送的分組的類型就可以了。（4） 異步轉(zhuǎn)移模式（重點）第四種傳輸模式是異步轉(zhuǎn)移模式（ATM），或者也可以說，是端到端ATM模式，如圖27（d）所示。ATM從ATM適配器（在ATUR）復(fù)用并傳送的是ATM信元，而不是IP分組（或其他分組）。在ADSL服務(wù)提供側(cè)，ATUC將信元傳送給ATM網(wǎng)絡(luò)。這些ATM信元的內(nèi)容仍然可能是IP分組，ADSL網(wǎng)絡(luò)處理ATM信元時必須將它組成ADSL幀。在上述的這些傳輸模式中，ATM模式將是較有發(fā)展前途的一種：ATUC設(shè)備可能是數(shù)字用戶環(huán)路接入復(fù)用器（Digital Subscriber Loop Access Multiliexer,DSLAM）設(shè)備的一部分。ADSL接入網(wǎng)協(xié)議模型基于分組的ADSL接入網(wǎng)協(xié)議模型基于分組的ADSL接入網(wǎng)協(xié)議模型如圖28所示。目前TCP/IP協(xié)議主宰了LAN和Internet，但由于IP目前還不能很好地支持實時多媒體信息傳輸，因而在ADSL接入網(wǎng)中用得不如ATM方式多。圖28 基于IP分組的ADSL接入網(wǎng)協(xié)議?；贏TM信元的ADSL接入網(wǎng)協(xié)議模型（重點）ATM作為新一代的交換技術(shù)具有許多優(yōu)點，尤其是能很好地支持視頻等多媒體信息的實時傳輸，因而在ADSL接入網(wǎng)中用得較多。ATM over ADSL技術(shù)將ATM和ADSL的特點結(jié)合了起來，充分發(fā)揮了二者的優(yōu)越性，因而成為研究的熱點。ATM論壇的RBC（Residential Broadband Committee）正在與一些設(shè)備提供商和服務(wù)提供商共同考慮使用ADSL技術(shù)為居民用戶提供基于ATM的多媒體服務(wù)。1998年的ANSI issue2的ADSL標(biāo)準(zhǔn)增添了有關(guān)傳輸ATM信元的規(guī)范?？偟恼f來，ATM over ADSL的好處是：支持多媒體服務(wù)；提供QoS保證；高速交換能力；網(wǎng)絡(luò)管理簡單；網(wǎng)絡(luò)延遲降低。ATM over A DSL接入網(wǎng)中的DSLAM類似于ATM邊緣交換機，它與ATM主干網(wǎng)的接口速率是OC3（155Mbps）或DS3(45Mbps)。 ADSL寬帶接入技術(shù)原理 ADSL中使用的主要關(guān)鍵技術(shù)（1）復(fù)用技術(shù)前面已經(jīng)講過，ADSL調(diào)制解調(diào)器用頻分復(fù)用（FDM）和回波消除（EC）技術(shù)創(chuàng)建多個信道。（2）調(diào)制技術(shù)（重點）ADSL技術(shù)之所以能夠在普通的電話雙絞線上傳輸高達8Mbps的數(shù)據(jù)流，其核心技術(shù)就在于其獨特的編碼調(diào)制（ADSL技術(shù)與以往調(diào)制解調(diào)技術(shù)的主要區(qū)別在于其上下行速率是非對稱的，即上下行速率不相等， ADSL技術(shù)的高下行速率和相對而言較慢的上行速率非常適于做 Internet瀏覽使用）。目前廣泛采用的ADSL編碼調(diào)制技術(shù)有3種：QAM（quadature amplitude modulation正交幅度調(diào)制）、CAP（carriderless amplitudephase modulation抑制載波幅度與相位調(diào)制）和DMT（discrete multitone離散多音頻復(fù)用）。但由于此項標(biāo)準(zhǔn)推出時間不長，目前仍有相當(dāng)數(shù)量的ADSL產(chǎn)品采用QAM或CAP調(diào)制技術(shù)，另外CAP調(diào)制方式由于處理簡單，發(fā)展較快，其勢頭也不容忽視。DMT和CAP都使用QAM，在CAP中，數(shù)據(jù)被調(diào)制到單一載波之上；在DMT中，數(shù)據(jù)被調(diào)制到多個載波之上，每個載波上的數(shù)據(jù)使用QAM進行調(diào)制。① QAM調(diào)制技術(shù)QAM調(diào)制器的原理如圖29（a）所示，發(fā)送數(shù)據(jù)在比特/符號編碼器內(nèi)被分成兩路(速率各為原來的1/2)，分別與一對正交調(diào)制分量相乘，求和后輸出。收端完成相反的過程，正交解調(diào)出兩個碼流，均衡器補償由信道引起的色散，判決器識別出2維復(fù)數(shù)符號并映射回二進制。與其它調(diào)制技術(shù)相比，QAM編碼具有能充分利用帶寬、抗噪聲能力強等優(yōu)點。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。要取得較為理想的工作特性，QAM接收器需要一個和發(fā)送端具有相同的頻譜和相位特性的輸入信號用于解碼，QAM接收器利用自適應(yīng)均衡器來補償傳輸過程中信號產(chǎn)生的失真，因此采用QAM的系統(tǒng)的復(fù)雜性主要來自于它的自適應(yīng)均衡器。圖29（a）QAM調(diào)制原理圖 圖29（b）CAP調(diào)制原理圖圖29（c）DMT調(diào)制原理圖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)的一個變種，其調(diào)制原理如圖29（b）所示。輸入數(shù)據(jù)被送入編碼器，在編碼器內(nèi)，m位輸入比特被映射為k=2m個不同的復(fù)數(shù)符號An=αn+jβn，由這k個不同的復(fù)數(shù)符號構(gòu)成kCAP 線路編碼。編碼后αn和βn被分別送入同相和正交數(shù)字整形濾波器，求和后送入D/A轉(zhuǎn)換器，最后經(jīng)低通濾波器將信號發(fā)送出去。收端必須有一個均衡器，一般采用自適應(yīng)濾波器。CAP技術(shù)用于ADSL的主要技術(shù)難點是要克服近端串音對信號的干擾。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)的主要原理是將頻帶（）分割為256個由頻率指標(biāo)的正交子信道（每個子信道占用4KHz帶寬），輸入信號經(jīng)過比特分配和緩存，將輸入數(shù)據(jù)劃分為比特塊，經(jīng)TCM編碼后再進行512點利用傅立葉反變換（IDFT）將信號變換到時域，這時比特塊將轉(zhuǎn)換成256個QAM子字符，隨后對每個比特塊加上循環(huán)前綴（用于消除碼間干擾），經(jīng)數(shù)模變換（D/A）和發(fā)送濾波器將信號送上信道。DMT發(fā)送器的原理圖如圖29（c）所示。在接收端則按相反的次序進行接收解碼。由于美國的ADSL國家標(biāo)準(zhǔn)（）推薦使用DMT技術(shù)，所以在今后幾十年中，將會有越來越多ADSL調(diào)制解調(diào)器采用DMT技術(shù)?！魩追N調(diào)制方式的比較，主要針對CAP和DMT在自適應(yīng)、功耗、速度、設(shè)備復(fù)雜度等方面進行比較[6]：ⅰ自適應(yīng)均衡自適應(yīng)均衡器是通過對頻率響應(yīng)進行整形以補償衰減和相位錯誤的放大器。自適應(yīng)均衡器要求調(diào)制解調(diào)器通過發(fā)射探測波并觀察返回信號，以了解線路的特性。之后，自適應(yīng)均衡器知道怎樣放大信號，以取得完整平滑的頻率反饋。動態(tài)范圍越大，自適應(yīng)均衡過程越復(fù)雜。ADSL需要30db的動態(tài)范圍，這使得自適應(yīng)均衡過程復(fù)雜化。最近數(shù)字信號處理技術(shù)取得的進展，使得進行這樣的自適應(yīng)均衡成為可能。CAP需要自適應(yīng)均衡過程，因為在其通帶內(nèi)噪聲特性變化非常明顯；DMT不需要自適應(yīng)均衡過程，因為任何給定的4KHz子波段上噪聲特性沒有變化。將DMT與CAP進行比較的一個主要方面，是判定自適應(yīng)均衡過程的復(fù)雜性是否超過DMT的多路傅立葉變換計算的復(fù)雜性。ⅱ功耗盡管DMT有接近香弄極限的性能并且沒有自適應(yīng)均衡過程，但考慮以256個通道與CAP比較時，DMT在功耗（隨之而來的是費用）上處于不利地位。因為多路載波的相互作用可能產(chǎn)生一個很強的信號，DMT存在峰值功率與平均功率比；DMT更高的計算要求也必須采用比收發(fā)器芯片更多的變換器。所以，在DMT調(diào)制的端局要集成許多的高速發(fā)送器，供電消耗顯得非常重要，這將比CAP要求有更多的散熱條件。ⅲ速率DMT看起來比CAP更具有速度優(yōu)勢。因為窄帶載波相對很少有自適應(yīng)均衡的問題，可將更具有競爭力的調(diào)制技術(shù)用于每一個通道。如果CAP想要達到可相比的比特率，它就必須使用更高的帶寬，遠高于1MHz。這就將在線上產(chǎn)生與高頻相關(guān)的新問題，并將減小當(dāng)前CAP在供電消耗上的優(yōu)勢。ⅳ設(shè)備復(fù)雜度顯然，DMT調(diào)制的發(fā)送器和接收器是較復(fù)雜的，而且復(fù)雜程度是基本相同的。相比之下，CAP/QAM的調(diào)制解調(diào)器一個突出的優(yōu)點就是簡單，同時發(fā)送器和接收器復(fù)雜程度不同，發(fā)送器簡單而接收器復(fù)雜，這將使得主要用于高速發(fā)送的端局設(shè)備可以做得線路密度高而能耗低。（3）糾錯編碼技術(shù)這一技術(shù)是保證信息傳輸質(zhì)量的重要手段之一。一般分組碼或卷積碼無力應(yīng)付成串成片或突法性的誤碼情況，因此需要使用交織前向自動糾錯編碼技術(shù)，以便使有一致監(jiān)督關(guān)系的各碼元間有一定的交織間隔。當(dāng)交織長度足夠長時，即使有成千上萬個連續(xù)的誤碼群，只要其長度小于交織周期，都可以進行自動糾錯，且可使信號有很強的抗干擾、抗衰落性能，甚至可允許信息暫時中斷而不會丟失。在ADSL系統(tǒng)中，是通過調(diào)制解調(diào)器將上、下行信道信息與管理維護信息等復(fù)接成一個信息流，并插入校驗比特及經(jīng)過交織器組成交織前向糾錯編碼的。例如，一種典型的實用化的調(diào)制解調(diào)器，其所采用的交織周期為500us，因而可以自動糾正長達500us的成串成片的誤碼，或者說允許信號中斷的時間達500us。這種性能為ADSL金屬線纜用戶接入網(wǎng)適應(yīng)MPEG2標(biāo)準(zhǔn)和其他數(shù)字視頻壓縮信息的傳輸，提供了充分的差錯容限。（4）信道估計技術(shù)ADSL采用了信道估計技術(shù)。在開始建立傳輸時，通過發(fā)送雙方預(yù)知的信道訓(xùn)練序列，在接收端測試誤碼率或者信噪比，對雙絞線線路的性能進行測試，從所測試的數(shù)據(jù)確定出一個信道模型，再根據(jù)信道性能的好壞，決定傳輸速率。這個測試過程就稱作信道估計。 ADSL的工作原理電話線理論上有接近2MHz的帶寬，而傳統(tǒng)的MODEM只使用了0～4KHz的低頻段，有關(guān)人員研究表明，ADSL工作頻帶為25KHz～1104KHz。ADSL之所以能提供很高的速度，是使用了26KHz以后的高頻帶。正是因為ADSL信號的工作頻帶和語音業(yè)務(wù)（電話）的工作頻帶互不重疊，并且ADSL數(shù)據(jù)流并不通過程控交換機，所以通過一條電話線，用戶可做到一邊打電話一邊高速上網(wǎng)。另外，ADSL使用很先進的DSP技術(shù)和算法在電話線（雙絞線）中壓縮盡可能多的信息。 ADSL具體工作流程是：經(jīng)ADSL MODEM