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ADSL——宽带网络接入技术的先锋
ADSL技术产生的背景
随着Internet的爆炸式发展，在Internet上的商业应用和多媒体等服务也得以迅猛推广。要享受Internet上的各种服务，用户必须以某种方式接入网络。为了实现用户接入网的数字化、宽带化，提高用户上网速度，光纤到户（FTTH）是用户网今后发展的必然方向，但由于光纤用户网的成本过高，在今后的十几年甚至几十年内大多数用户网仍将继续使用现有的铜线环路。要知道，目前世界上覆盖面积最大的网络就是我们今天用到的电话网络，他的接入网部分是一个由铜制双绞线铺设而成的网络。而铺设这样一个巨大的网络，人们已经投入了难以计数的金钱、人力和时间。同样要是建设一个同样巨大的光纤网络的话，人们的投资将更加巨大，这是一个需要时间逐步进行的巨大工程。但另一方面，已经有越来越多的人在呼吁更高速更方便的网络服务，传统的上网方式已经无法满足人们的网络需求。人们不再满足于在网络上使用FTP、EMAIL或TELNET进行学术的交流，人们需要网络能够提供视频、语音等多媒体的应用，网络已经成为人们娱乐、学习、生活的一部分。于是，网络服务提供商们开始寻找一种技术能够利用现有的网络条件，尽可能地满足人们对传输带宽的渴望。近年来人们提出了多项过渡性的宽带接入网技术，包括N-ISDN、Cable Modem、ADSL等等，其中ADSL（非对称数字用户环路）是最具前景及竞争力的一种,该技术能够利用现有的普通电话线，以兆位级的速率进行数据传输，将在未来十几年甚至几十年内占主导地位。
ADSL技术的概念
ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)是非对称数字线路缩写，是在普通电话线上传输高速数字信号的xDSL技术中的最具应用价值的一种技术。通过采用新的技术在普通电话线上利用原来没有使用的传输特性，在不影响原有语音信号的基础上，扩展了电话线路的功能。
ADSL技术的产生
ADSL技术只是xDSL家族的一员，它是基于DSL技术发展起来的。
我们目前的PSTN网络（电话网络）的设计前提是为人们提供3400赫兹的语音传输信道。比如：电话、拨号调制解调器、传真机、模拟专线等应用都是在3400赫兹的频带范围上实现的。在这样的一个频带宽度上面能够实现的最高传输速率是56000bps，（一般56K的实际传输速度在50000bps以下）那么DSL技术怎么能够在同样的一根线路上面实现每秒钟几兆的传输速率呢？
答案很简单：突破3400的频带宽度！DSL与T1/E1技术一样使用更宽的频率范围。在这样的应用前提下需要线路两端的设备能够发送和接受更高频率的信号。 现在既然我们可以使用高于3400赫兹的带宽传输数据，问题来了，当初人们在设计网络的时候为什么要使用3400赫兹的频带宽度而不使用更高的频率范围呢？答案很简单。电信号在线路上的传输就象开车一样：在相等的距离以内，车开的越快，所消耗的能量越大，相应的需要更多的汽油补给。同样，电信号以3400的频率传输时，也许可以传输5公里，但以更高的频率传输时可能只传输2公里就衰减得无法辨认了。我们可以得到这样一个结论：信号传输的频率越高，传输的距离越短。
那么采用什么样的编码技术，才能够让DSL达到更远的距离呢？天才们为此进行了大量的研究与实验。在实际应用中，人们发现了一个有趣的现象：信号从中心局端传输到远程用户端的距离，比信号从远程用户端传输到中心局端的距离要远。这是由于中心局端有比较大的串扰的影响。大家知道，在中心端，各个用户的线路都集中在这里，线路之间的距离很近，甚至在一个大的线捆之内，彼此之间不可避免会产生较大的串扰。而在用户端，由于各个用户是分散的，串扰的影响就比较小。另一个有趣的现象是：人们发现采用频分复用技术进行传输的系统中，使用低频部分传输的信号要比使用高频信号传输到达到的距离要远。这是由于信号在低频上传输的衰减要小于在高频上传输的衰减。有没有从这两个现象中看出什么端倪？对了，如果我们保证在远程用户到中心局端方向上使用较低的频率进行传输，由于中心局端接收到的信号衰减较小，因此受到串扰的影响也就相应减少。总结上面两条，我们可以得到这样一种传输方式：从中心局端到远程用户端的传输速率要高于相反方向的信号传输速度，人们把这种传输方式定义为"ADSL"（非对称用户数字用户环路）
ADSL线路编码
在人们发现了上面提到的现象的同时，许多电信公司开始设想为用户提供视频娱乐服务。电信公司希望能够通过新的服务获得更多的收益。1992年以后，人们相继发展出四种线路编码技术，可以提供高速视频服务，他们是：
1、 QAM，幅相调制技术，在20年前，人们已经将其应用在Modem的传输上面。
2、 CAP，无载波幅相调制技术，这种技术出现HDSL技术之前，从原理上说，应该算作一种特殊的QAM技术。
3、 DMT，离散多音频技术，他是在20年前由AT&T Bell实验室研制的一种传输技术。它采用回波抵消技术在一个频率范围内同时进行上行、下行的信号传输。这样可以使用较窄的频带范围，减少衰减的影响并达到更远的传输距离。当然这样做必然会加大串扰的影响，特别是在一个线捆内提供多条这样的DSL线路的时候。
4、DWMT，离散小波多音复用技术，CAP的基础是正交幅度调制 (QAM)，在CAP中，数据被调制到单一载波之上；而在DMT中，数据被调制到多个载波之上，每个载波上的数据使用QAM进行调制；DMT中使用为大家熟知的快速傅里叶变换算法做数字信号处理，而在 DWMT中 ，则用近年来新兴的小波变换算法代替快速傅里叶变换。一个ADSL调制解调器将多路下行通道中，双工通道中以及维护信道中的数据流组合成数据块 (block)，并在每一数据块中附加纠错代码，接受端则通过此纠错代码对在传输过程中产生的误码进行纠错。实验表明，此纠错编码技术完全可以达到 MPEG-2 和其他数字图像压缩方法的要求。
与基于基带传输技术的2B1Q需要在一定的频率进行传输不同，上述的四种线路编码是一种通带传输方式，他们可以被应用在任何频率范围内。由于人们发展ADSL是为了服务于普通家庭用户，因此需要ADSL能够与现有的电话网络共存，而ADSL的通带编码技术正是提供这种应用的先决条件。通过频分复用（FDM）技术，人们可以将ADSL所使用的频带范围与电话网络的频带分隔开来，同时将数据传输分为从服务提供商到用户方向的下行信道，和从用户到服务提供商方向的上行信道。
ADSL标准
截止到目前，主要有以下一些国际组织从事ADSL技术的标准化工作：美国国家标准委员会（ANSI）、国际电信联盟电信标准化部门（ITU-T）、ADSL论坛（ADSL Forum）。
ANSI是最早启动ADSL标准化工作的。1992年底，ANSI T1E1.4工作组决定选择一种线路编码技术作为视频点播应用的标准。由于提供一条MPEG2或者4条MPEG1视频服务所需要的带宽是6Mbps，因此工作组需要选择一种能够在这样高的速度上传输距离最远的编码方式作为标准。需要注意的是，由于需要提供实时性的视频服务，所以ADSL必须能够提供一个固定的满足需要的传输速度，才不会降低画面的质量！（由此可见，最初的ADSL标准是固定速率的，今天我们所说的ADSL是后来在最初ADSL的基础上发展出来的RADSL技术）当时，虽然支持每一种编码方式的不同厂家都宣称理论上可以支持这么高的传输速度，但DMT在实践中最先达到了ANSI工作组的要求，因而被选做应用于VOD的正式ADSL标准。1995年，ANSI提出了采用DMT作为调制技术的ANSI T1.413标准草案并在其基础上进行修订，于1998年提出了ANSI T1.413 lssue 2。ITU-T第15研究组从事ADSL标准工作则起步较晚，1999年制定了G.992.1标准草案，对ADSL收发器进行了规范，主要是参考ANSI T1.413 lssue2制定的。由于ADSL难以实现不同厂商之间的互通，因此 1999年6月，ITU-T通过了无话音分离器的LADSL.lite规范，即G.992.2规范，以克服 ADSL不能互通的缺陷，该规范是以致力于推行ADSL.lite的组织UAWG提供的技术报告为基础的。 ADSL Forum是由世界著名电信设备制造商、半导体公司和电话公司等组成的行业性组织。ADSL Forum与ATM Forum合作，制定在ADSL上承载ATM信元的规范。
目前采用的标准有DMT全速标准上行1M/下行6M和G.Lite标准540K/1.2M。前者传输速度高，可满足MPEG-1(和VCD相当)和MPEG-2(和DVD相当)的要求，但是对线路要求较高，而且必须使用信号分离器，设备费用昂贵；安装和调试也比较复杂。后者虽然传输速度一般，但是也比Modem和N-ISDN有很大的提高，对于一般上网已是绰绰有余，费用较底，对线路的适应能力也比较强，不需要额外的信号分离器，安装调试简单。
ADSL的接入模型
图
ADSL的技术特点
1.高速传输
提供上、下行不对称的传输带宽，下行速率最高达到8Mbps,上行速率最高达到1Mbps。这样的传输特性与Internet的传输特点恰好相符。即绝大多数用户从Internet下载的数据量要远远大于用户上载至Internet的数据量，而且上行传输的速率也完全能够满足现阶段用户的需要。
2.上网、打电话互不干扰
ADSL数据信号和电话音频信号以频分复用原理调制于各自频段互不干扰。您上网的同时可以拨打或接听电话，避免了拨号上网时不能使用电话的烦恼。当您的电话线两端连接ADSL MODEM时，在这段电话线上便产生了三个信息通道：一个速率为 1.5Mbps-9Mbps的高速下行通道，用于用户下载信息；一个速率为16Kbps-1Mbps的中速双工通道，用与ADSL控制信号的传输和上行的信息；一个普通的老式电话服务通道；且这三个通道可以同时工作。
3.独享带宽、安全可靠
ADSL利用中国电信深入千家万户的电话网络，先天形成星型结构的网络拓扑构造，骨干网络采用中国电信遍布全城全国的光纤传输，各结点采用ATM宽带交换机处理交换信息，信息传递快速可靠安全。
4.安装快捷方便
在现有电话线上安装ADSL，只需在用户侧安装一台ADSL modem。最重要的是，你无须为宽带上网而重新布设或变动线路。
5.价格实惠
ADSL业务上网资费构成为基本月租费+信息费，无需支付上网通信费（即电话费）。
ADSL的业务功能
1.高速数据接入
用户可以通过ADSL宽带接入方式快速地浏览互联网上的信息,进行网上交谈、收发电子邮件等。
2.视频点播
由于ADSL技术传输的非对称性,特别适合用户对音乐、影视和交互式游戏点播的需求,还可以根据用户个性化需要进行随意控制。
3.网络互联
ADSL宽带接入方式可以将不同地点的企业网或局域网连接起来,避免了企业分散所带来的麻烦,同时又不影响各用户浏览互联网。
4.家庭办公
实现家庭办公、客户只需通过高速接入方式,在网上查阅自己企业(单位)信息库中您所需要的信息,甚至可以面对面地和同事进行交谈,完成工作任务。
5.远程教学、远程医疗等
通过宽带接入,客户可以在网上获得图文并茂的多媒体信息,或与老师、医生进行随意交流、探讨。
ADSL的应用
由于ADSL在开发初期,是专为视像节目点播而设计的，具有不对称性和高速的下行通道，随着Internet的急速发展,ADSL作为一种高速接入Internet的技术更具有生命力,它使在现有Internet网上提供多媒体服务成为可能。
目前全国各地区的ADSL主要提供Internet高速宽带接入的服务，用户只要通过ADSL接入，访问相应的站点便可免费享受多种宽带多媒体服务，如深圳视聆通宽带网站点：www.sz.supergnet.com与广州视聆通宽带网站点：www.gz.supergnet.com上的视频点播VOD、音乐厅、网上剧场等；深圳游戏中心：www.chinagame.net上的网上游戏；深圳电视台：www.realtv.sz.supergnet.com上的网络电视等。
ADSL个人用户具有一个固定的静态IP地址，个人用户可以建立个人主页,让网上的其它网友一睹自己的风采；ADSL局域网用户具有4个固定的静态IP地址，申请了ADSL局域网形式入网的公司可以在中国公众多媒体网上架设公司的网站，提供WWW、FTP、Email等服务；ADSL服务有足够的带宽供局域网用户共享，用户可以通过代理服务器的形式为整个公司的局域网用户提供上网服务。
由于ADSL是基于ATM干线网络传输的接入电信部门的宽带多媒体通信网的，因而也可以提供基于ATM或IP的VPN（虚拟专用网）服务。
我们还可以把ADSL看作一个高速的数据管道，人们可以利用它来进行各种高速数据应用，包括视频会议、多媒体应用、在线银行、连接远程网络等等。例如：广告公司可以利用ADSL Modem给客户传输大量的图像文件，或者进行广告的发布活动。另外一种较为普遍的应用是家庭办公，公司雇员可以在家通过ADSL Modem连接公司的网络，以一个近似与LAN的传输速度进行远程办公。对于家庭办公的用户来说，他使用普通的电话线就可以实现高速的网络应用，同时还可以进行电话、传真等日常电话应用。
随着ADSL技术的进一步推广，ADSL接入依据它自身强大的功能将会得到更广泛的应用。
ADSL技术与其它接入网技术的比较
ADSL接入服务能做到较高的性能价格比这一点，与ADSL接入技术较其它接入技术具有其独特的技术优势是分不开的。下面看看ADSL与其它接入服务的比较：
1、ADSL与普通拨号Modem及N-ISDN的比较：
A) 比起普通拨号Modem的最高56K速率，以及N-ISDN 128K的速率，ADSL的速率优势是不言而喻的。
B) 与普通拨号Modem或ISDN相比，ADSL更为吸引人的地方是：它在同一铜线上分别传送数据和语音信号，数据信号并不通过电话交换机设备，减轻了电话交换机的负载，并且不需要拨号，一直在线，属于专线上网方式。这意味着使用ADSL上网并不需要缴付另外的电话费。
2、ADSL与Cable Modem的比较：
与Cable Modem相比，ADSL技术具有着相当大的优势。Cable Modem的HFC接入方案采用分层树型结构，其优势是带宽比较高（10M），但这种技术本身是一个较粗糙的总线型网络，这就意味者用户要和邻近用户分享有限的带宽，当一条线路上用户激增时，其速度将会减慢。再者，有关资料表明，大部分情况下，HFC方案必需兼顾现有的有线电视节目，而占用了部分带宽，只剩余了一部分可供传送其它数据信号，所以Cable Modem的理论传输速率只能达到一小半。国外公司实验表明，其速率减为 1M-2Mbps，更常见的是 400K-500Kbps。综合来看，即使在理想状态下，HFC只相当于一个10Mbps的共享式总线型以太网，而ADSL接入方案在网络拓扑结构上较为先进，因为每个用户都有单独的一条线路与ADSL局端相连，它的结构可以看作是星型结构，它的数据传输带宽是由每一用户独享的。
3、ADSL与光纤局域网的比较
目前有很多新建的智能小区实现了小区内部的光纤局域网，但这种接入方式与ADSL技术相比同样不具有竞争力。首先是ADSL可以迅速普及到各个角落，胡同、平房、旧楼、新楼，只要有电话的地方就可以安装ADSL，尽管ADSL无法与光纤以太网的10兆相比，但小区提供的10兆宽带也只是小区里的最后一公里。小区居民家门口拉的光纤的确是10兆，问题是出了小区有没有10兆？因为出了小区就得租电信的公共网，能租512K或者1兆就不错了，有的甚至是64K，这就像胡同里是大马路，出了胡同却是一条小道一样。而在ADSL方式中，从电脑到任何地方之间都是512K或者1兆的带宽，这才是端对端的宽带服务。
ADSL发展状况及前景
目前,ADSL的热潮已经席卷世界各地，技术日趋稳定、成熟。除了PC业界领袖MIC(Microsoft、Intel、Compaq)等以及世界范围内各大网络公司3COM、CISCO、Siemens、Alcatel、Paradyne等相继推出ADSL的产品并致力于ADSL的发展以外，其他中、小网络公司也都加入这一行列。全球大多数电信公司、ISP也纷纷推广各自的ADSL服务，北美、新加坡、日本、台湾、韩国等等国家早已进入商用阶段，中国电信很早就在深圳、北京、上海、广东、福建等地进行相关的网络测试并开始试验性推广，近五年将是ADSL在内地普遍发展阶段，使ADSL技术全面服务于社会大众的宽带网络接入应用。
业界许多专家都坚信，以ADSL为主的xDSL技术终将成为铜双绞线上的赢家，目前采用普通拨号Modem及N-ISDN技术接入的用户将逐步过渡到ADSL等宽带接入方式，并最终实现光纤接入。而这在国内主要城市推出ADSL接入服务以后，市场对ADSL接入服务的热烈反映已可以初见端倪。ADSL技术将成为宽带网络接入技术的先锋，为目前的宽带Internet接入服务提供高性能并且经济实用的解决方案。ADSL技术的广泛采用，必将为世界通信发展史写下光辉的一页。
