——基于铜缆的宽带接入技术及应用探讨
东北大学信息工程学院 李晖 喻洪辉 刘书生
随着经济及通信和计算机的发展，电信业进入了大发展阶段，特别是ISDN技术、ATM技术、宽带技术、SDH/SONET传输技术和多媒体技术的应用，人们对电信业务要求越来越高，已经从窄带的电话、传真和数据等业务向可视电话、视频点播、高速数据、图文检索及居家办公为一体的多媒体业务发展。特别是目前Internet正在以前所未有的速度蓬勃发展，技术的发展和网络的升级换代现已完成，通信传输的长途干线网、局间中继网、长途交换网和局间交换网络数字化之后，有线网与家庭用户相连的接入网部分——用户接入网大多还使用窄带低速的话带Modem和Internet相连，这种低速Modem已成为接入Internet的瓶颈，妨碍了用户对宽带交互式多媒体信息的获取，因此信息高速公路的最后一公里的数字化和宽带化成为发展的必然趋势。
图1 基于端到端ATM方式网络模型
就现有大多数接入网的传输介质——铜线网的大规模彻底改造即FTTC（光纤到路边）、FTTH（光纤到家）所需成本昂贵，短期内很难实现，20世纪90年代中期出现的ADSL（非对称数字用户环路）技术解决了这一问题，它可以保护现有投资、不需要对现有的接入网作太多改造，就可以提供高速的多媒体信息服务，且不影响正常电话或话带Modem通信。本文对现有基于铜线技术的宽带接入网高比特数字用户环路HDSL和ADSL，特别是ADSL网络接入技术的网络结构、性能及其关键技术进行详细分析，并就其应用给以讨论。
高比特率数字用户环路HDSL
1988年Bellcore提出了HDSL概念，即在两对双绞线上实现2.048Mbit/s的全双工高速数字传输，每对线的传输速率为1.168Mbit/s。HDSL主要技术为数字信号处理技术，用于消除码间干扰的自适应均衡技术、用于消除回波效应的自适应回波消抵技术以及用于降低信号带宽并减少信号衰减的线路编码技术。
HDSL的线路码型为2B1Q码和CAP码。
其无中继传输距离比PCM技术要长一倍以上，对线对要求不高，被广泛应用于移动通信基站中心、无线寻呼中继、DDN节点中继、ISDN基群接入、帧中继、RLU（远端用户线单元）中继及计算机LAN互联等业务。
非对称数字用户线技术ADSL
由于HDSL是上下行方向都为相同的传输速率的传输系统，而有些业务的上下行方向速率不一样，如VOD点播、Internet文图下载。一般下行速率高，上行速率低为控制信号，因此1989年Bellcore公司针对这类业务的需要提出了非对称数字用户线概念ADSL。近两年随着Internet，特别是基于Web浏览器业务的迅速增长，ADSL技术重新得到人们广泛的关注，它不仅比话带Modem和ISDN基本速率接入提供高得多的数据传输速率，而且其传送数据方式与Web浏览器的需要一致。其高速下行信道的速率一般在1.5Mbit/s～9Mbit/s，用于向用户传送视频、音频信号及控制信号。目前下行速率分为3等，分别为8Mbit/s、4Mbit/s、2Mbit/s。而低速上行信道速率在16kbit/s～640kbit/s之间主要用于传送音频信息与控制信息。
图2 基于IP方式的网络模型
ADSL不仅具有HDSL的优点，而且在信号调制、数字相位均衡、回波消除等方面采用了更加先进的器件和动态控制技术。其调制技术包括正交调幅QAM、无载波幅度相位调制CAP和离散多音频调制DMT技术，广泛应用的是DMT调制技术。 ADSL的应用主要用于Internet接入和视频点播业务等方面。
以下为普遍应用的ADSL接入网网络结构。
基于ATM协议的ADSL接入网
如图1所示，是基于ATM协议的ADSL接入网的网络结构模型。ATM方式的接入网方案是根据ADSL新标准（ANSI T1.413 Issue 2）和ADSL论坛的规定，假定所有的业务均可通过ATM交换网，这就为各种业务带来了巨大的灵活性，可传输分组、语音、视频业务。其结构如图所示，每个端局安有接入集中器和ADSL系统的局端模块ATU-C，用户侧相应地在铜线上接入ADSL系统的用户端模块ATU-R并连接ATM 局域网PC机等，这样ATM信元可以直接在ADSL信道上传输，直至用户侧。用户侧为速率为ATM25Mbit/s。
用户侧ATU-R与PC的接口有以下几种方案可供选择：
a、在计算机内开发通用串行总线接口与ADSL系统ATU-R连接；
b、将ATU-R做成插卡安装在PC机内；
c、类似于CIF协议将ATM信元加载到以太网接口与ATU-R相连。
由于ATM核心网尚未建成，考虑ATM信令、转换及ATM卡价格等方面的问题，这种ADSL接入网尚未得到广泛的应用。
基于IP的ADSL接入网
如图2所示，ADSL的ATU-R和ATU-C位于铜线的两端，一端连接中心局内的以太网交换机，另一端连接用户PC机，以太网再通过路由器接入网路内。这是一种利用ADSL提供高速Internet访问服务的网络结构模型，这种网络模型也可以利用于Internet接入、LAN网间的互联等业务，目前有许多中间协议如帧中继、ATM，可支持IP在ADSL上的传输。
这种网络可以节省路由器端口。一条E1中继线路可允许60个用户以1Mbit/s的速率接入网络，这种网络优点是无需协议转换，与LAN及因特网协议兼容，充分利用现有设备，初期投资少，特别适用于因特网及局域网的高速接入，被广泛应用。缺点是不能处理非IP业务及无升级协议支持的视频业务。图2为基于IP的ADSL接入网网络结构。
基于电路交换方式ADSL接入网
如图3所示，为基于电路交换方式的ADSL网络结构模型，采用这种网络结构使得ADSL技术可以平滑地综合到现有基于时分复用技术的网络结构中，这种方式也应用的较为普遍。
图3 基于电路交换方式的网络模型
结 论
本文介绍了基于铜缆的宽带接入网HDSL和ADSL的接入技术，特别对ADSL接入网的几种结构模型及关键技术进行了详细分析。在众多宽带接入网技术DSL、HFC、FTTC、FTTH、PON、LMDS、DBS等宽带接入网中HDSL和ADSL是DSL家族的一员，其共同的优点在于可以利用现有的铜缆设备，很快地为用户提供服务，且有一定带宽。但这种基于铜缆的接入网受到传输距离的限制，带宽和传输质量有限，在光纤到户之前，是被广泛应用的过渡性产品。
摘自《互联网世界》
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