ADSL技术手册.docx
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ADSL技术手册
ADSL技术手册
1999/3/11
目录
1.前言2
2.ADSL系统概述2
3.ADSL提供的功能和业务能力4
4.ADSL系统组网与应用5
5.ADSL的技术指标7
1.前言
所有接入网技术在应用方面各有所长，其中光纤环路是未来通信的发展方向，但是近期还没有能力实现。
而人们不断增长的多媒体通信的需求又越来越迫切，目前只有针对不同的用户先采用多种的接入网组合来暂时满足其要求。
从通信的速率、业务类型、通信质量以及以后向光纤环路过渡笥来看，拨号接入、高速率数字用户线、窄带综合业务数字风、数字数据网和帧中继都无法很好地满足人们的需要，因而比较理想的接入网方式只有非对称数字用户线和混合光纤同轴网。
而混合光纤同轴由于现有网络不合乎要求，对网络改造所需的资金也太大，所以只有ADSL是目前发展接入网的首选，这一点也被世界各国的接入网建设实践所证明。
ADSL的全称是AsymmetricDigitalSubscriberLine不对称数字用户传输线。
它利用目前先进的数字编码和调制解调技术，使得在一对普通电话双绞线上可传送高速数字信号。
最高下行速率可达8Mbps，最高上行速率可达1Mbps，传输距离最大可达4－5Km。
实际应用传输距离视线路质量和传输码速而定。
目前，通信信道的传输容量在多种业务的驱动下要求不断增长,特别是Internet业务的发展需求，传统的对称信道方式在计算机领域Client/Server结构中受到不对称业务的挑战。
ADSL概念的提出，一方面，在业务上支持不对称数据业务如Internet、VOD，另一方面，提高普通电话双绞线的利用率，采用FDM和DMT技术相结合，电话、数据业务可同时传送，互不干扰。
是目前实现宽带和多业务“最后一公里”接入的重要设备。
ADSL在广东应用情况
借鉴已有的建设宽带接入网的经验，经过反复的论证和比较，广东省宽多媒体通信网所选用的接入网也是以ADSL为主，并在网络建设伊始就向当时世界上比较出名的ADSL接入供应厂商发出了《ADSL接入系统工程技术规范书》以征求各厂家对本工程的接入方案。
在综合比较各份应答书的技术方案和可行性之后，选出了ALCATEL公司的ADSL1000、WESTELL公司的FLEXCAP和FLEXVISION、ARIEL公司的HORIZON1、PARADYNE公司的HOTWIRE8600、NEC公司的NEBAX和西门子公司的XPRESSLINK等7种ADSL产品模拟广东的实际线路情况进行测试。
目前在广州、深圳、东莞、佛山和海南等地已经正式向社会提供宽带ADSL接入服务，并收到了良好的社会效益。
2.ADSL系统概述
系统构成主要包括局端ATU－C和远端ATU－R设备，ATU－R即用户端设备.ATU－C和ATU－R模块均包含MODEM模块和SPITTER无源分离器两大部分。
无源分离器完成3.4KHz的低通虑波器的功能。
ADSL系统构成
ADSL产品使用FDM复用上、下行信道，并把它们从POTS和ISDN信道分离出来。
在传输对称速率的ADSL换代产品中，可以使用回波抵消技术。
如果使用简单的POTS分离器，最低数据信道与POTS信道必须保持适当的间隔，图则表示了一般的信道分配情况。
为充分利用频谱，ADSL一般采用DMT调制技术。
DMT将1MHZ的频谱划分为256个带宽为4.3125kHz的子信道，按实际测得的信道质量来确定每个信道的承载比特数，以避开那些噪声太大或损耗太大的子信道从而实现可靠的通信。
ADSL在点一点之间工作时，不需要媒体接入控制，所以每个用户都可工作在、连续全速的环境下。
ADSL速率完全取决于线路的距离，线路越长，速率越低，可能低于1.5Mbit/s，但一般平均速率可达6Mbit/s。
离散多音频（DMT）技术早在1957作为微波传输方案提出，美国MIT在1964年的理论研究证明多载频技术能优化传输性能。
但在当时及以后相当长的一段时期内无法实现。
直到最近低成本、高性能的数字信号处理器（DSP）和VLSI技术成熟后，DMT技术才得以商用。
DMT是将可用带宽化为256个小的子信道，根据子信道发送数据的能力将输入数据分配给各个子信道。
将不能发送数据的子信道关闭。
工作信道则受到调制，以便根据已知信道特征对每个信道载送1比特到15比特的信号。
使用DSP是在必要的时候动态调整信道参数，以便将误码和噪声减至最小，以此提高系统传输容量。
如下图所示：
图1DMT原理
DMT是将整个可用带宽加以净化，并根据各子信道的瞬时衰减特性、群时延特性和噪声特性，进行动态数据分配。
DMT的这种带宽优化对电信公司的铜线环路设备特别有价值。
与无线频谱的固定带宽分配不同，铜线对双绞线的带宽变化很大，最差的环路带宽小于500KHZ，而现在的载波业务区的环路带宽则在1MHZ以上。
DMT动态分配数据的技术使可用频带的平均传信率，即每赫带宽的比特率大大提高。
采用DMTADSL技术，可利用现成的铜线电话用户接入网，提前向用户提供一定的宽带业务。
1、局端传输单元ATU－C
ATU－C作为局端传输单元完成局端ADSL数据发关和接帐，ATU－C一般都做成插卡的形式放置在接入点设备中，并且其集成度也越来越大，目前阿尔卡特和PARADYNE公司的产品已可达到每块卡上有4个ATU－C。
2、远端传输单元ATU－R
ATU－R位于用户端，完成用户端ADSL数据的发送和接收。
在实际的设备中，ATU－R一般呈外置调制解调器方式，通过相应的接口T和用户端设备连接。
3、接入节点设备AN
AN位于局端，在实际系统中，AN一般是具有多个插槽的机箱，可以插入多个ATU－C卡以及网络管理卡和光插接口卡等其它辅助功能模块，以构成具有完整功能的ADSL局端接入设备。
4、话音分离器PS
PS在局端和用户端需各有一个，它实际上只是一个低通滤波器，将话音信号和数据信号进行分离。
话音业务不经过ADSL设备。
当ADSL设备出现故障时，只影响数据业务，而不会影响原有的话音业务。
5、前端分配网络PDN
PDN是连接ATU－R和用户端完成终端适配功能的服务模块的网络。
它可以是点对点或是点对多点的，可以是无源的，也可以是有源的。
6、PDN和用户终端间的T接口
T接口主要有两种形式：
10BASET和ATM25卡。
10BASET接口非常适合于利用ADSL系统接入INTERNET的用户，而ATM25卡则将ATM业务直接引入桌面个人计算机，可支持虚拟局域网业务。
7、ATU－R和PDN间的接口T－SM
T－SM是ATU－R和PDN间的接口，PDN是点到点无源配线的时候，它就等同于PDN和用户终端间的接口T。
一个ATU－R上面可以同时有多种T－SM接口，例如可同时有一个T1/E1的连接和一个以太网口连接。
8、ATU－C和AN之间接口VA
VA是逻辑接口，包括STM接口和ATM接口。
当交换口和ATU－C间是点对点的连接，没有集成和复用的时候，则VA和下面讨论的VC是等同的。
9、骨干网和AN间的接口VC
VC接口可以有多个物理连接，它的接口形式主要有以下三种：
STM－1/OC3、ATM25和10BASET。
其首选应为STM－1/OC3，在AN中提供ATU－C到ATM交换机的多路复用设备和光纤接口，通过光纤直接和ATM交换机相连，其安装维护都较为简便。
阿尔卡特和WESTELL公司的产品是采用这种接口；如用其它两种接口形式，则要将单个或多个的ATU－C共享一个ATM交换机上的ATM25接口或是ATM边缘设备的10BASET接口，耗费众多的ATM25或10BASET接口。
3.ADSL提供的功能和业务能力
中兴ADSL用于企业和住宅用户的高速数据接入，提供现有电话线的“最后一公里”宽带数据接入，是小型办公室，家庭办公，电信VOD和高速Internet接入的理想产品。
具有如下功能：
✧灵活性：
可适应不断转变的环境，从试点到大量使用，从窄带到宽带接入，操作者可启用一种服务，也可改变到另一种服务，无需重新安装新系统；
✧用户可使用当今的IP服务（例如高速以太网接入），然后转移至ATM或宽带服务（或相反地）；
✧用户可通过ADSL接收服务，以后转到VDSL；
✧用户可用以太网接口（PC上的100BTNIC），日后转用ATM接口；
✧用户可改变他们带宽的需求，采用多种使用方案；
业务接口提供：
●提供ADSL上IPOverEthernet和ADSL上IPOverATM。
●提供无源POTS分配器用于无间断的电话服务。
●自适应不对称数字用户环MODEM，下行速率从32kbps到8.192Mbps，上行速率从128kbps到768kbps。
在一对双绞线上传输距离可达18kft.（5.5km）。
●用户MODEM配置10Base-T以太网接口。
●通过高速集中接口，100Mbps高速以太网或STM－1/OC-3C155MbpsATM，把端局连接到宽带骨干网上。
●提供SNMP网管。
4.ADSL系统组网与应用
ADSL系统组网应用一般分为两期：
基于IP的SKIP组网形式的ADSL系统，局端和用户端均提供Ethernet接口，在局端提供100M接口，在用户端可采用10M接口。
系统提供基于Packet（HDLC）的传输模式。
以太网接口的物理层和媒质接入控制子层（MAC）应该符合IEEE802.3标准。
第一期，
SKIP网络结构中（如图1所示），每个市话局都配有INTERNET路由器和以太网交换器或类似的基于数据包的集中器，交换器将线集中后接入路由器端口。
按照一般的统计规律，可以假定任何时间有不多于10％的用户要求同时接入共用线路，那么路由器到INTERNET的单个通道（1.544Mbit/s）至多可以连接50个用户，即一个DS1信道可以同进支持5个用户以相同速率接入。
同样，一个数字基本信道DS3（45Mbit/s）最多可以支持1500个用户，这是任何一个市话局中可能的最大用户数。
因此早期的近一条DS3支持750个用户，一条OC3（155.520mBit/s速率光纤载波线路）支持2000个用户的设计标准来看，显然过于保守。
值得注意的是，信号并不需要通过每个电信交换设备，系统也仅利用已有的TCP/IP协议栈，而不需要其他新的信令连接协议。
SKIP网络的优点是可以利用现有的设备，在较短的时间内完成配置，几个月内完成测试。
第二期，基于ATM的AIM组网形式的ADSL系统，此系统提供ATM接口的形式：
在局端提供STM－1的ATM信元接口，各ADSL子系统通过UTOPIALEVEL2复用标准，复接到一个155的端口上。
在用户端提供ATMF25.6、高速Ethernet、USB等多种接口。
提供基于ATM的宽带接入系统。
在AIM（ATMInternetModel）结构中（如图2所示），ATM交换器放置在LATA（LocalAccessandTransportArea）或相似拓扑结构中，并能过DS1，OC3传输线与终端局节点连接起来。
每个接入节点将各路ADSL线集中后接入一条传输线。
AIM网络的优点是，它是走向全服务网络的第一步，并且能简单地升级以支持音频业务。
AIM下行数字信道也能在较短时间内完成配置。
ADSL可用于公司高速专线的接入，交通道路的监控，超市、公司、银行的实时监控系统之中，向用户提供高速的数据接入通道，真正解决目前接入网发展的“瓶颈”限制。
5.ADSL的技术指标
硬件接口标准
●用户端ATU－R提供10Base-TRJ45接口，局端ATU－C提供100Base-TRJ45接口
●电话POTS接口RJ11
●ADSL传输电缆接口RJ45
●操作维护接口RS232C
工作环境要求：
●温度：
0C－50C
●相对湿度：
10％－85％
●幅射：
FCCPart15,ClassA
网络接口标准
1．IEEE802.1d透明MAC层网桥接口
2．网络管理系统NMS采用SNMP协议接口
1、优点
ADSL较之现有的通信网络和其他的接入系统，具有以下的优点：
（1）具有很高的传输速率
现在社会对于通信的需求，还是以2MBIT/S以下的图像业务和数据业务为主，普通用户需要10Mbit/s以上的传输业务微乎其微。
而根据ADSL论坛的参考传输特性，ADSL其下行速率一般可达1.5-8Mbit/s，ADWHTFGKYXSKDP64kbit/s-1Mbit/s，不仅可以满足用户现在的需要，而且还给用户留有业务发展的余地。
相比较而言，窄带综合业务数字网、数字数据网和帧中继网等虽然现在也可满足一定用户的需要，只能是完全舍弃原有网络而重新建设一个网络，经济上相当不划算。
（2）话音业务和数据业务互不干扰
ADSL实现话音信号和数据信号的共同传输是利用不同的频谱来实现的。
它具有两种频谱利用方式：
频分复用方式和回波消除方式，两种频谱分配图如图2所示。
可以看出普通话音信号占用了频谱低端的0～4KHZ，而数据业务则利用其高端频谱进行传输。
从图1可知，话音业务和数据业务只是共用了一段用户线，二者各自形成回路，只要两个语音分离器的用户线正常，则两种业务互不影响。
（3）经济性较好，符合国情的发展
ADSL接入网的建设由于可利用现有的程控电话的用户线作为传输线路，相对来说，其投资也较少。
目前世界上的程控电话用户线相当普及，约有7亿对线，的几十年来在这些铜缆上的投资已经超过3000亿美元。
在我国这种铜双绞线也是相当普及，仅在广东省就有超过1000万对线，如果完全抛弃这些用户线，而重新铺设光纤或是数据专线，在经济上是不可能实现的。
虽然电视网络和电话网络普及程度相当，但HFC网络采用的是总线形，同一节点的用户可能发生争夺带宽的情况；另外由单向传输改为双向传输以及节点用户数的重新规划也将要花费巨额的价钱，在目前大量实现也是不可能的。
（4）系统的稳定性较好
ADSL纯粹是一种网络周边服务，它不需要通过拨叼、登录或退出等一系列的固定程序一连接网络，它永远是和网络连接，不会存在断线问题。
（5）系统结构优越性
由于VC接口可以使用光纤连接，因而可将AN放在任一地点；还可以采用本地供电方式，因而AN就可以放在靠近用户端的地方，例如用户小区等。
另外，ADSL所采用的星形结构便于系统扩容、保密性也较好。
2、缺点
（1）无法开展双向高速通信业务
ADSL最主要的缺陷是无法开展双向都要求高速通信的业务。
随着对每一方向速率要求都很高的业务的出现，ADSL的上行速率首先将无法满足要求，取而代之的将是光纤环路，但选取ADSL作为近三四十年的一种过渡的宽带通信手段，还是必要的。
（2）对线路的依赖性
ADSL是另一缺陷，就是对线路的依赖性，即它的传输速率和传输距离以及用户线的线径有很大的关系。
ADSL论坛所给出的参考传输笥能如表1。
可以看出，一个ADSL的AN只能服务一定小范围内的用户；另外用户线的线径也有要求，使用0.32mm线径以下的线路的用户无法享受ADSL的服务。
在实际的应用中，由于我国的用户线一般是多种线径的混合线路，因而广东省通讯局采用了混合线径的模拟线路进行测试。
根据邮电部科技司的1994年的统计报告，我国电话用户线的平均长度为3.4km。
因而测试采用了0.32mm线径的铜线0.11km、0.4mm线径的铜线2.61km、0.5mm线径的铜线0.7km，而测试的结果是各个ADSL产品下行速率在2.3-6.4Mbit/s，上行速率在350kbit/s-1Mbit/s，基本上可以满足我国宽带接入需要。
但当用户线路更长或÷者是线路线径小的铜线过多时，传输速率明显下降。
3、ADSL的发展
随着ADSL接入在全球应用的范围不断扩大，根据实际应用的一些需要，ADSL技术也取得了一睦发展，其中最主要的有VDSL、SDSL、RADSL技术和MVL技术。
基于ADSL的业务
ADSL传输的非对称性也决定了它的应用主要不是一些非对称的业务中。
1、视频点播
ADSL原来的设计目的就是给普通用户提供VOD服务，如果其下行速率达到6Mbit/s侧可传输1路MPEG－2的视频信号或是4路MPEG－1的信号；如果达不到，则一般只提供1路MPEG－1的信号。
目前在广州和深圳都建有VOD节目库，社会公众可以通过ADSL接入技术来享受VOD服务，其业务结构示意图如图3所示。
其业务推广重点主要是面向一些高档的用户居住小区和酒店。
2、高速INTERNET接入
在现在的INTERNET上，WWW已经占据了统治地位。
据研究表明，WWW应用下行数据量之比为1：
10，ADSL技术也十分适用于它。
目前，这项业务也是广东邮电向社会公众大力推广的宽带“杀手”业务。
在东莞市，INTERNET业务的发展十分迅猛。
由于数字数据网或帧中继专线的月租费令一般的公司和个人用户望而却步，用户又很难接受拨号上网或N－ISDN上网方式累积的市话费。
自从推出了ADSL接入服务之后，由于接和INTERNET不再计入市话，并且其速率是拨号上网和使用N－ISDN上网所无法比拟的，因而特别适合于那些需要及时了解科技发展信息和产品供求信息的公司企业和渴望交流牟网海冲浪客。
尤其在INTERNET网络上推出了深沪两地的股市行情信息之后，那些把大户室搬回家的股民更是对ADSL的推广起了积极作用。
3、远程监控监测
无人值守程控机房已经成为一种趋势，远程监控和监测系统成为解决这类问题的首选。
由于在远程监控和监测中，对远端的摄像头以及远端一些设备的控制信号相对较少，并且信号的数据量也非常少；而远端图像和远端监测点所采集的信息的数据量有可能较大，因而也是一种典型的非对称业务，非常适宜利用ADSL技术来实现，并且ADSL技术可保持监控和监测的实时性。
4、高速LAN互联
公司的众多的分支机构和总部间的联系所交流的信息量也越来越大，ADSL应该可以很好地满足分支机构和总部信息交流的需求。
并且，任意两个LAN间的数据交流，从某程度上说，在一定时间内，两个方向上的数据流量总是不等的，因而都可以用ADSL来解决LAN互连问题。
如果两个方向上的数据流量大体相同，也可以用ADSL派生出的多虚拟用户线MVL技术来实现其通信。
目前，仅在东莞市内，就已经有多家公司企业提出希望能用ADSL接入技术解决其分布在不同地点的部门间的局域网互连问题，这种应用也被我局看好，希望能成为一种业务的新的增长点。
另外，社区公告牌和公共图书馆接入业务、远程教育和远程医疗业务都类似于VOD业务，而居家办公业务则和分支机构与总部间的LAN互联原理一样，在这些应用中ADSL也大有用武之地。
影响ADSL传输的几个主要因素
1、线路长度
各种DSL技术都利用了双绞铜线上的高频特性，如ISDN线路需要频宽40KHZ，HDSL为192KHZ，而ADSL为1.1MHZ，铜线越长，高频部分的衰减越大。
能应用ADSL传输的线路最长典型值为4～6km，确切的最大长度根据铜线规格、线路条件而定。
2、桥接抽头
所谓桥接抽头是跨接在双绞铜线上的未用的支路线路。
靠近ADSL调制解调器附近的桥接抽头上的反射信号具有一定的功率。
可能会抵消从远端传来的有用信号脉冲。
ADSL要求环路上桥接抽头的总长度小于800m，单个桥接头小于650m。
靠近两端调制解调器的桥接抽头对传输影响最显著，应特别注意。
3、负载线圈
在双绞铜线只用于普通电话业务时，如果线路过长，为了保持在3KHZ带宽内线路频谱的平坦度，往往接上一个或多个负载线圈。
因为负载线圈加剧了高频带信号衰减，在开通ADSL业务时，应该事先将负载线圈取出。
4、串扰和背景噪声
来自在同一线束内其它传输数字信号线对的串扰，特别是近端串扰，可能由于铜线屏蔽不好、信号功率过强或线路不平衡会影响线路上的信噪比。
同时，对60HZ电力线或无线电的感应电压也会影响线路的信噪比。
信噪比低会影响ADSL的数据传输速率。
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