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只需普通电话线 ADSL给你提供宽带数据传输服务刘新革 |
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今天,随着交互式多媒体逐渐成为现实,要求网络的吞吐量也越来越大。本文着重于论述 一种新技术:ADSL(Asymetric Digital Subscriber Line,非对称数字用户环线),一种通过标 准铜芯电话双绞线给家庭、办公室提供宽带数据传输服务的技术。 介绍 80年代以前,电话网络仅仅利用它的0～4KHz带宽为家庭及办公室提供普通语音电话服务 ,而80年代后半期,因为商业网点以及家庭之间大量数据传输需求的出现,模拟调制解调器逐 渐流行开来。到现在仍是利用4KHz带宽,模拟调制解调器在现有的电话线已能以36.6Kbps甚 至56Kbps的速率传输数据,但是,相信这种技术已经达到它的极限。 现在,用户渴望更快的传真、更快的信用卡转帐以及更快的所有各种类型的数据传输。 数字信号处理技术的进步导致了先进的编码及纠错技术的产生,加上半导体设计及加工工艺 技术的进步,使得我们能够在80KHz的带宽上以更高的速率传输数据。ISDN就是一种采用这些 技术为用户提供高速率数据传输的服务。ISDN以144Kbps的速率传输数据,比V.34调制解调器 快得多,把144KHz分成几个通道分别来支持数据及语音传输。另外,ISDN开拓新的应用如视频 会议也成为可能。 在大多数的电话线上是可以开展ISDN业务的,因此在美国及欧洲,ISDN是一个成长很快的 市场,其中Internet访问、局域网互联是其较大的市场推动力。 现在,许多交互式多媒体要求全动作视频,使用MPEG1压缩的VHS质量级的全动作视频需要 至少1.5Mbps的数据传输速率,而使用MPEG2压缩的广播质量级的全动作视频需要至少3～6Mp s的数据传输速率,显然,全动作视频的传输,ISDN是无能为力了,甚至就是传输较大的图像文 件,ISDN也显得很慢。这样,随着更多视频、图像及大文件使用的越来越普遍,对数据传输的 高速率要求也就越来越迫切。 同时,电话公司第一次感受到来自有线电视公司、长途电话公司等的竞争压力,使得电话 公司不得不行动起来寻找新的财路。像电影点播、在家办公者的远程局域网访问、CD-ROM库 的远程访问及Internet的高速访问已逐渐形成一个巨大的市场。仅管在这方面对用户所做的 调查还很少,但可以肯定的是,用户对高速Internet访问、局域网的远程访问及在线服务访问 的要求是很迫切的,尤其在家用电脑很普及,同时Internet访问市场继续高速增长的美国,世 界上许多电话公司都计划进入这个充满危险和不确定因素的新市场,最大的问题在于重新布 线的巨大投资及需要很长的推广时间。而现在最需要的就是一种技术,一种不需要重新布线 而在全世界已铺设的5.6亿条电话线上传输视频的技术,这种技术就是ADSL。 ADSL能做什么? ADSL能在现有一条长度(从电话交换分局到用户)在4000米以内的普通电话线上以6Mbp的 速率从网络传输数据到用户,另外支持一条用于交互通信的640Kbps全双工通道,并且ADS的安 装对线路的要求并不是很高。据估计,全世界5.6亿条电话线中有80%的适合ADSL传输,剩下的 20%如果再在网络中加入中继设备把线路长度降到4000米以内的话,电话公司就有可能给用户 提供无所不在的ADSL新服务。 ADSL的另一个优点在于它可以与老式普通电话(POTS:Plain Old Telephone Service)共 存于一条电话线上,这就是说为安装ADSL而不用再重新铺设一条线;在一条普通电话线上接听 、拨打电话的同时进行ADSL传输而又互不影响。 使用一对ADSL收发器,其中一个放在电话公司的交换中心,一个放在用户侧,ADSL就可以 奇妙地提升我们电话线的带宽,例如,一个已经购买ADSL服务的家庭,可以同时收看4部以MPG 1格式储存、分别以1.5Mbps速率传输的电影,同时利用384Kbps的速率举行一个视频会议,还 可同时以128Kbps的速率从一台正在工作的服务器上下载一个数据文件,这还不是全部,你还 可以在这同一条电话线上从朋友那儿接听电话而又不影响以上所说的其他活动。 ADSL技术 ADSL的核心技术是离散多音频线路编码(DMT:Discrete Multitone Line Coding)。美国 国家标准局(ANSI)、T1协会选择的调制方式是无载波相位/幅度调制(CAP:Carrierless Aml itude/Phase Modulation)和正交相位/幅度调制(QAM:Quadrature Amplitude/Phase Modla tion)。之所以选择DMT,是因为它在长距离传输时表现的耐用性,实验证明它还具有较强的抗 噪音能力,以及传输速率的改变十分方便等优点。 DMT用26KHz到1.1MHz之间的频谱进行宽带数据传输,0～4KHz之间的频谱进行普通老式语 音电话传输;26KHz以上的频谱又被划分为249个离散通道,其中: 数据速率=通道数×比特数/通道×调制速率 理论最下上行数据速率=25×15×4KHz=1.5Mbps 理论最大上行数据速率=249×15×4KHz=14.5Mbps DMT最非凡的优点在于它有很强的能力适应线路的情况而做到每条通道都以最大速率传 输数据。在最糟糕的情况下,基于TDM技术的ADSL收发器有能力完全剔除一个子通道,如果这 个子通道被噪音干扰太严重的话。每个传输结束后TDM收发器都要重新适应线路的情况,从而 它在一条线上始终以它能够达到的最大速率传输数据。 数字信号处理技术 ADSL采用数字信号处理(DSP:Digital Signal Processing)技术来实现TDM编码和各种各 样的通信功能。另外,前向纠错技术使得ADSL收发器能够在传输过程中识别并纠正错误。 这样,综合采用前向纠错技术、TDM编码技术、回声消除及压缩技术,使得我们能够在标 准电话线上传输高质量的、全动作的视频。现在,高性能低成本的ADSL初级芯片、设备及系 统正在开发中,其解决方案包括一系列的模拟集成电路、多DSP芯片及门阵列。 ADSL技术已经被证实是可行,这项强大技术将来的成功将紧紧依赖于设备提供商提供高 性能价格比方案的能力,现在世界一些大的芯片生产商正致力于将ADSL的各种功能集成到一 片集成电路上即所谓ADSL收发器芯片的开发。 ADSL标准 一旦ADSL推广开来,不管是电话公司还是用户都希望自由选用最好的系统,这样电话公司 交换中心的ADSL设备与用户侧的ADSL设备就要求相互匹配;更重要的似乎是标准的建立可以 使更多的公司进入这个市场从而增强竞争降低价格,这样标准的建立与统一是十分必要的。 美国国家标准局已经就最高到6.1Mbps速率采用TDM线路编码的ADSL颁布一个标准:ANS T1.413。在欧洲,ETSI相应于T1.413制定了Annex,这样,实际上就产生了另一个国际标准。 在ANSI T1.413中规定,基于TDM的ADSL收发器必须支持以下速率: @@35155000.GIF;表1@@ ETSI Annex除了以上速率,还支持下列速率: @@35155001.GIF;表2@@ 目前,由欧洲建议的8Mbps标准正在讨论中,它可以容纳4个2Mbps的广播视频通道。 ADSL技术的高性能版本,即甚高速数字用户环线:VDSL(Very high Digital Subscribe Line)在标准电话双绞线上以12Mbps、26Mbps及52Mbps的速率传输数据相信也是可以做得到 的,其标准由美国及欧洲的标准机构正在研究中。 从ADSL受益 世界上许多电话公司都认为ADSL是从现有电话网络上淘金的新工具,这次淘金不需要冒 太大的投资危险却有较快的推广过程。认为ADSL投资冒险小是因为它为电话公司提供了较大 的选择余地,当某些用户定购ADSL服务时,电话公司只需投入相应的一小部分资金,其它的技 术如混合光纤等则需要做耗资巨大而又复杂的重新布线,而ADSL既不需要重新布线也不会像 线缆调制解调器那样占用邻居家的频带宽带。 电话公司对于基于DMT标准的ADSL收发器众多优点所带来的好处激动不已,尤其是它的速 率自适应能力被认为是ADSL商业推广的有利因素,所谓速率自适应能力就是ADSL调制解调器 先分析线路的情况,然后决定这条线支持的最大数据吞吐量是多少,这就是速率自适应ADSL即 RADSL(Rateadaptive Asymetric Digital Subscriber Line),这个优点使得电话公司可以人 为地给线路速率增加3～6db的裕量,从而使ADSL传输更加可靠,同时也可以使ADSL自己适应不 同质量的线路而不用重新投资去提高线路质量。 总之,ADSL将是电话公司利用现有设最小投资而又获得较大回报的一种新技术。 ADSL论坛 1994年12月,世界上一些有关公司成立了ADSL论坛,讨论、制定标准之外的一些条例,到 今天它已有173个成员,包括贝尔公司、欧洲及亚洲的一些电话公司,以及一些设备供应商和 半导体生产商如摩托罗拉等公司。 结论 ADSL已经在美国、欧洲、亚洲及澳大利亚的30个电话公司进行实验并获得成功,采用AS L技术的综合访问服务的商业推广已经开始在美国的芝加哥实行,另外有一些电话公司也宣布 在1997年开始陆续推出采用ADSL技术的数据通信服务,使ADSL从实验阶段进一步过渡到实际 商业使用阶段,从而使用户可以享受到先进的数据通信服务如高速Internet访问、视频会议 及视频点播等。 （计算机世界报 1997年 第35期） |
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