最后一英里“last mile”與DSL技術

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　　通信技術的發展趨勢，其中一個重要的特征就是高速化。隨著商業、政府、科研院校和個人家庭辦公的市場需求，人們經常談起的“最后一英里”(last mile)問題，也就成為了高速通信發展的瓶頸。

為了使數據高速地通過“最后一英里”，從而在整體上提高通信速度，近些年來，通信市場上出現我了九種寬帶接入技術。其中主要包括；
　　
　　(1)模擬Modem：采用V.90技術標準，用戶可以獲得高達56kbps的下行33.6Kbps的上行速率；
　　(2)ISDN：ISDN（綜合業務數字網）可以提供兩條各64Kbps數字化B信道，另外一個16kbpsD信道負責信令信息傳遞；
　　(3)無線接入：實現的方式很多，如衛星電視系統或蜂窩電話系統，可以提供從幾Kbps到幾Mbps的同步或異步接入帶寬；
　　(4)Cable Modem：利用連接到用戶的有線電視系統（優質的同軸和光纖介質），可以提供高達30Mbps的超高速接入速率。
　　(5)xDSL：DSL稱為數字用戶線，xDSL是一組不同類型的DSL的簡稱。不同類型DSL根據不同整編的接入帶寬，限制不同的傳輸距離，最高速率超過50Mbps。
　　
　　在過去的五十年間，為了配合通信的飛速發展，世界各國都鋪設了大量的銅質雙絞線。由于DSL技術利用電話公司和用戶原有的銅線資源，保護了原有的投資；同時，不同類型的DSL提供相應不同的接入速率，可以滿足不同層次用戶和不同類型業務的需要；因此，近幾年來，世界范圍內的DSL技術發展很快。事實證明，DSL是目前可選技術中比較實用可靠性高、性能價格比高的寬帶接入技術。本文因此就xDSL作簡要介紹。
　　
　　一、xDSL的分類
　　xDSL是一組采用不同技術的DSL的集合。例如：ADSL，SDSL，HDSL等。所有的DSL都可以分成兩類：對稱式DSL和非對稱式DSL。
　　
　　1、ADSL：非對稱式DSL
　　“非對稱”表現在雙向的數據速率不對稱相等。一般都是下行速率遠遠高于上行速率。這種DSL，對于網上沖浪和遠端LAN用戶接入都極具吸引力，因為這種情況下下行流量遠大于上行流量。ADSL具體還可細分為如下三種：
　　(1)G.dmt ADSLL：G.dmt ADSL又稱為全速(Full-rate)ADSL。在10,000-12,000英尺的范圍內，G.dmt ADSL支持的下行速率最高可以達到8Mbps，而上行速率最高可達到1.5Mbps；如果距離達到18,000英尺，下行速率最高更可以達到1.5Mbps。G.dmt ADSL與G.lite ADSL（下面即將介紹）最大的不同點，在于它們之間速率的差異。
　　(2)G.lite ADSL：也稱為universal ADSL。是一種低速版本的ADSL。這種析標準產生于1999年的中后期。相對于其它類型的DSL，G.lite ADSL設備投資少，同時操作簡單。其最高下行速率為1.5Mbps，上行速率為384Kbps。
　　(3)RADSL(Rate Adaptive Asymmetric Digital Subscriber Line)：即速率可調的ADSL，類似于Full-rate ADSL，支持的下行速率最高可以達到7Mbps，上行速率最高可達到1.5Mbps。與其它不同的是，在數據傳輸階段可以根據線路質量來調整帶寬，保證用戶數據的傳送，而其它種類的DSL產品，必須在建立連接的時候確定傳輸帶寬。
　　
　　2、對稱式DSL：
　　對稱式DSL提供雙向同等速率的帶寬，適用于那些需要發送大量數據的用戶。對稱式DSL可以分為如下五種；
　　(1)HDSL(High Bit-Rate Digital Subscriber Line)：稱為高速數字用戶線、HDSL是目前應用當中最廣泛、最成熟的DSL技術�？梢栽�12,000-15,000英尺的范圍內，使用兩對雙絞線提供高達2Mbps的雙向數據通道，通過中繼器的使用距離還可以延伸。
　　(2)HDSL II(High Bit-Rate Digital Subscriber Line II)：這是下一代的HDS/HDSL II主要完成三個功能：第一，以一對雙絞線提供全速EI業務；第二，遵從HSDL II設備之間的互通性；第三，HDSL II支持傳輸距離達到12,000英尺。
　　(3)SDSL (Symmetric Digital Subscriber Line)：即為對稱數字用戶線，又可以稱為S-HDSL，即單線對的HDSL。S-HDSL/SDSL使用一對雙絞線，提供全速E1業務，這一點是與HDSL的最主要的區別，HDSL提供E1速率使用兩對雙絞線。SDSL支持的最長距離在10,000英尺左右。SDSL是是HDSL II的前身。
　　(4)IDSL (ISDN Digital Subscriber Line)：ISDN數字用戶線。ISDN是DSL和ISDN技術結合的產物。IDSL最早由Ascend公司提出，使用與ISDN設備相同的數字編碼技術，并且提供144Kbps的帶寬，最長距離達到18,000英尺。IDSL與ISDN不同之處在于，IDSL繞過了擁塞的電話網，而使用數據網。另外，使用IDSL也沒有ISDN的呼叫建立連續的時延。
　　(5)VDSL (Very High Bit-Rate Digital Subscriber Line)：超高速數字用戶線。VDSL是當前xDSL技術中速率最高的一種。目前這還是一種非對稱式產品，提供下行最高13-52Mbps,上行1.5-2.3Mbps的速率，速率高于ADSL產品，距離為1,000-4,500英尺。這種超高速DSL可以配合光纖到路邊（FTTC）實現用戶的超高速接入。同時，在不久的將來，VDSL的上行和下行可能實現速率對稱。
　　
　　由于DSL技術是21世紀90年代開始發展起來的一種新興技術，因此在世界范圍內引起了廣泛的研究和發展，不同廠商推出的新產品、新技術層出不窮。以上列舉的只是xDSL的比較普遍的分類方法。另外還有一些廠商的專利產品，如Rockwell International 公司推出的Consumer Digital Subscriber Line (CDSL),以及Nortel公司的Ethe.net Local Loop (Ether Loop)也屬于xDSL范疇。
　　
　　二、xDSL技術
　　就目前來講，支持DSL的技術主要有三種，它們分別是2BIQ,DMT(Discrete Multi-Tone)和CAP（Carrierless Amplitude phase）技術。
　　
　　(1)2BIQ:2BIQ屬于脈沖振幅調制（PAM）技術。2BIQ碼是由2個二進制比特編碼后，轉換為一個四進制脈沖幅度，即四電平脈幅調制碼。
　　2BIQ碼與二元碼相比頻帶利用率提高了一倍，其傳輸距離也相應增加，但是對部件要求有高質量的數字濾波器和均衡器，才能保證高速率、低噪聲的傳輸效果、性能。
　　(2)CAP：CAP是冗余無載波調幅調相技術。CAP技術與正交振幅調制（QAM）聯系密切，事實上它們之間可以通過簡單的數學變換得到。QAM應用廣泛，在衛星通信和軍事領域乾隆奶普遍。在重新組合和發送之前，信號被分成兩個部分，并且對兩個相互正交的載波進行市制。然后，在相同的頻帶內形成正交頻譜的調制信號。
　　在接收端對該信號利用本地的兩修正在交載波實現同步檢測，于是完成兩部分信號的同時解調。由于在同一頻帶風傳輸兩個信號，因而系統總的信息傳輸速率提高了一倍。CAP與QAM的主要不同在于其實現上：QAM利用正交調制后在模擬域中相加，然后發送。而CAP技術，在于正交信號調制數字化，使用兩個數字帶通濾 波器，然后兩個信號相加經過一個數據轉換器（DAC）發送出去。CAP與QAM相比，由于數字化的引入，使得其更加高效、靈活。
　　(3)DMT：DMT是離散多音頻調制技術。DMT技術與CAP技術不同，它使用大量的窄帶載波，同時采用并行發送的形式，每個載波攜帶完整信息的一部分。大量離散的波段，或者稱為子信道，相互獨立地調制到一個載波頻率并且是并行處理。數據的調制和解調由快速傅立葉變換完成。多載波調制還需要所有子信道之間的分離，同時多載波技術使用更多的數字處理技術，因此，目前DMT技術商用化的開銷比較大。
　　
　　DMT的ANSI標準T1.413使用了256個子信道（其中32個子信道用于上行數據），每個載波占用4KHz帶寬，每個載波均可單獨調制從0到最大15bit/ssec/Hz，因此每個話音頻帶可以支持60Kbps(一些情況滿足16bit/ssec/Hz，因此支持64Kbps)。在較低頻帶，有較好信噪比的情況下，典型結果可以達到10bits/Hz;在線路條件稍差的情況下，可以達到4bits/Hz或更低。這樣，高速數據分散成為數百個載波上的低速數據流。
　　
　　目前這三種主要實現xDSL的技術，2BIQ主要用于HDSDL：CAP技術應用相當廣泛SDSL、HDSL、HDSL II和VDSL，ITU-T在1998年通過G.911.1關于2線HDSL標準，規定CAP為2線HDSL標準；而DMT技術是ANSI（T1.413）的ADSL的線路編碼標準。
　　
　　三、xDSL在國內的主要應用
　　相對于國外的DSL技術的飛速發展，國內仍處于起步階段，目前國內DSL的應用主要集中在廣域網范圍，而在國外的通信市場上，在局域網范圍內的應用也相當普遍。當前在國內DSL的應用形式主要有兩種。
　　
　　1、DSL作為高速數據傳輸網（幀中繼、ATM等）的接入于1998年正式投入商用的北京地區幀中繼網，用戶接入手段主要通過HDSL設備，提供64Kbps-2048Kbps的雙向對稱式速率接入，滿足用戶之間點到點的高速數據通信。同時幀中繼網與163網通過光纖的互連，使用戶通過幀中繼網，可以獲得較高速的Internet服務。
　　2、高速DSL（如ADSL或VDSL）作為視頻點播（VOD）的接入
　　
　　這在上海和廣東發展很快，北京地區幾年前建立了VOD的實驗網，現在還沒有大規模正在投入商用。
　　
　　遠端光節點（ORN）與機頂盒之間采用VDSL技術，最高下行速率27Mbps，實際中傳送MPEG-2時使用3.072Mbps帶寬，但距離限制在240米左右。上海和廣東已經使用ADSL接入技術，實現話音、VOD和Internet的整體解決方案，并且已經投入商用。
　　
　　四、結束語
　　在過去的10年間，xDSL技術取得了長足的發展，這主要由于xDSL技術不僅保護了電信公司的原有投資，同時由于目前光纖到戶、到桌面從技術上和經濟上來說還不現實，而xDSL技術恰恰能夠滿足當前市場的需求。根據Cahners In-Stat公司的市場分析，預計到2000年末，DSL用戶將達到4.4百萬線，而2001年底，用戶將達到10.2百萬線。由此可見，未來幾年內，在世界范圍內，在中國地區，用戶解決“最后一英里”的高速數據傳輸的問題上，xDSL將會有很大市場，將會有一個大展宏圖的明天。

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