應用技術：ADSL 調制與業務承載技術

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　　目前，寬帶接入技術已經成為IT界日益關注的熱點。在各種寬帶接入技術中，具有代表意義的一種技術就是ADSL（非對稱數字用戶線）。

這種技術可以通過現有普通電話用戶雙絞線，實現遠距離的高速非對稱數據傳輸，同時還可以維持原有的電話業務及其質量，是一種集話音與數據一起的、新的銅線接入技術。它的最大特點是能夠提供高達8Mbit/s的下行速率。例如，可以使用ADSL技術來提供1.5M MPEG－1或4M MPEG－2的VOD業務。
　　
　　ADSL更為吸引人的地方是：它在同一銅線上分別傳送數據和語音信號，數據信號并不通過電話交換機設備，減輕了電話交換機的負載，支持邊打電話邊上網的應用。另外，使用ADSL上網不需要撥打電話號碼，因而并不需要繳付另外的電話費。
　　
　　ADSL接入方案在網絡拓撲結構上較為先進。每一個ADSL用戶都有單獨的一條電話線路與ADSL局端相連，其結構可以看作是星型結構，它的數據傳輸帶寬可以得到保障并且由每一用戶獨享。另外，因為采用了ATM傳送技術，其數據傳送具有一定的安全與保密性。
　　
　　在2001年，ADSL作為一種寬帶接入技術已經在全國得到了廣泛的應用，其中，北京電信就已經投資建設了用戶規模為9萬戶的ADSL接入網絡，以適應用戶從窄帶到寬帶，從單純的電話業務到集語音、圖象、視頻等一起的多媒體通信業務的業務需求變化。
　　
　　一、ADSL的系統結構
　　ADSL系統由局端設備和用戶端設備組成。局端設備一般被稱作DSL復用器，由ATM復用模塊和ADSL調制模塊（ATU-C）以及無源分離器組成。目前的局端設備在網絡連接側提供STM-1 ATM接口，對用戶線路側提供多個ADSL線路接口。其中ADSL線路信號在分離器處與電話信號無源合并，并通過用戶線傳送至用戶家中。用戶端設備由ATU-R及無源分離器組成。無源分離器將信號分成電話信號和ADSL線路信號。ADSL信號由ATU-R接收并通過Ethe.net 10Base-T接口或者USB接口等提供給用戶終端設備，例如計算機。
　　
　　二、ADSL的調制技術
　　ADSL是一種新的在一對雙絞線上同時傳輸電話業務與數據信號的技術，它屬于速率非對稱型銅線接入網技術，并且可以在一對用戶線上進行上行832kbit/s，下行達1.5~8Mbit/s速率的傳輸。由于ADSL能夠很好地適應Internet業務非對稱性的特點，所以在眾多的xDSL技術中是一種最有希望能夠解決高速Internet接入的技術。另外，ADSL采用了先進的數字信號處理技術來減少線路損傷對傳輸性能的影響。
　　
　　ADSL采用了離散多音頻調制（DMT）技術，又稱多載波調制，是一種正交的頻分復用技術。其最大優點是信號的發送和接收均可以利用高效的快速傅立葉變換（FFT）和反變換（IFFT）來完成QAM信號與數字形式的副載波信號之間的變換。DMT的基本方法是將全頻道分成256個子信道，并且根據子信道的瞬時衰減特性、群延時特性和噪聲特性，把輸入數據動態地分配給它們。同時，DMT將不能發送數據的子信道關閉。對可以發送數據的子信道，則按其瞬時特性，在1個碼元包絡發送2～15比特信息，并且使用數字信號處理器在必要的時間調整參數。這種動態分配數據的技術使頻帶利用率大大提高，將誤碼和噪聲減至最小，提高了系統的傳輸容量。由于子信道的頻帶很窄，其電纜特性可以近似地被認為是線性的，所以脈沖混疊可以被減小到最低程度。盡管來自脈沖干擾的能量會影響信號的接收，但是采用FFT可以將這種影響擴展到FFT窗口內的各子信道內，所以其影響大大減輕。
　　
　　另外，ADSL采用了信道估計技術。在開始建立傳輸時，通過發送雙方預知的信道訓練序列，在接收端測試誤碼率或者信噪比，對雙絞線線路的性能進行測試，從所測試的數據確定出一個信道模型，再根據信道性能的好壞，決定傳輸速率。這個測試過程就稱作信道估計�！　�ADSL采用一個較短的時域均衡器并且在傳送信號的每個字符塊前加入循環前綴，用以消除信號間串擾。為了更好地抑制脈沖噪聲，ADSL不僅采用Reed Solomon前向糾錯碼，而且還采用附加的格柵編碼技術。就性能而言，DMT是一種較理想的ADSL調制方式，它的信噪比最高，抗噪聲能力強，傳輸速率高，傳輸距離遠。
　　
　　三、ADSL承載IP業務的技術
　　當利用ADSL技術向用戶提供業務接入通道時，必須通過其局端設備DSLAM在用戶端設備ATU-R與業務接入點，例如寬帶接入服務器之間建立一條永久虛電路（PVC）的ATM連接。例如，對IP業務的接入來說，用戶計算機的IP數據包通過計算機上的以太網接口被傳送到ATU-R，ATU-R在內部采用協議轉換技術將從以太網接口所接收的數據包轉換為ATM信元，映射到PVC連接中，經過雙絞線被傳送到DSLAM，再經過ATM網絡或者直接連接到寬帶接入服務器，在寬帶接入服務器上進行相應的協議轉換，將數據流還原為IP數據包。
　　
　　對IP數據包/ATM信元進行協議轉換的功能是在ADSL用戶端設備ATU-R內部完成的，與DSLAM無關。目前，可以用于提供傳送通道來承載IP業務，為用戶提供IP接入服務的技術有：RFC 1483橋接、PPPoE、RFC 1483路由、PPPoA、PPP代理、NAT、L2TP。
　　
　�。�1）RFC 1483橋接方式
　　
　　在這種方式中，ATU-R利用IEEE 802.3自學習橋，根據RFC 1483橋接協議將以太幀打入LLC/SNAP和AAL5/ATM信元中。ADSL設備類似于網橋，作為二層透明傳輸通道，將用戶計算機設備與寬帶接入服務器（BRAS）連接起來。使用這種方式時，用戶計算機的網絡協議設置簡單，需要分配靜態的IP地址，同時也不需要在用戶計算機上安裝特殊的軟件，便于安裝。這種方式可以用于家庭用戶和企業用戶。
　　
　�。�2）PPPoE方式
　　
　　PPPoE方式是在Ethernet網環境下利用PPPoE協議發起PPP連接呼叫，通過二層以太網將PPP呼叫傳送到寬帶接入服務器，與寬帶接入服務器進行握手協商，在用戶計算機和寬帶接入服務器之間建立PPP連接，向用戶分配IP地址，完成虛擬撥號過程。其特點是能夠根據用戶的帳號對用戶進行控制，用戶首先必須經過寬帶撥號，并通過寬帶接入服務器的用戶認證后，才能夠接入到互聯網。其優點是提供了根據接入時間、數據流量對用戶進行控制與計費的手段，為電信與網絡運營商實現各種靈活、彈性的業務發展策略與計費優惠方式提供了技術保障。同時，使用這種方式時，不需要預先給用戶分配IP地址，僅在用戶需要接入到互聯網時才分配IP地址；在停止PPP連接時，釋放被分配的IP地址，從而節省了IP地址并且提高了IP地址的利用率。這種方式可以用于家庭用戶和企業用戶。
　　
　�。�3）RFC 1483路由方式
　　
　　在這種方式中，ATU-R利用RFC 1483路由協議將IP數據包打入LLC/SNAP和AAL5/ATM信元中。ADSL設備類似于路由轉發設備，作為三層傳輸通道，將用戶計算機設備與寬帶接入服務器（BRAS）在IP網絡層連接起來。使用這種方式時，用戶計算機的網絡協議設置簡單，需要分配靜態的IP地址，同時也不需要在用戶計算機上安裝特殊的軟件，便于安裝。這種方式適合用于企業用戶。
　　
　�。�4）外置PPPoA方式
　　
　　在這種方式中，當用戶計算機啟動后，ATU-R從以太網接口接收用戶的IP包，發起到寬帶接入服務器的PPP連接，利用PPPoA協議將IP數據包打入PPP包再打入到LLC/SNAP和AAL5/ATM信元中。使用這種方式時，用戶計算機的網絡協議設置簡單，需要分配靜態的IP地址，同時也不需要在用戶計算機上安裝特殊的軟件，便于安裝。其缺點是當用戶計算機沒有被關閉時，到寬帶接入服務器的PPP連接將會被一直保持。這種方式適合用于企業用戶。
　　
　�。�5）內置PPPoA方式
　　
　　這種方式僅適合于用戶端ADSL設備ATU-R為內置PCI插卡的情形。其中，用戶計算機利用PPPoA協議發起PPP連接呼叫，通過ATM通道將PPP呼叫傳送到寬帶接入服務器，與寬帶接入服務器進行握手協商，在用戶計算機和寬帶接入服務器之間建立PPP連接，向用戶分配IP地址，完成虛擬撥號過程。其特點是能夠根據用戶的帳號對用戶進行控制，用戶首先必須經過寬帶撥號，并通過寬帶接入服務器的用戶認證后，才能夠接入到互聯網。其優點與PPPoE方式的優點相同。其缺點是需要在用戶計算機上安裝相應的軟件，并進行相應的配置，這將給安裝與維護帶來一定程度的復雜性。這種方式價格低廉，適合用于家庭用戶。
　　
　�。�6）PPP代理方式
　　
　　在這種方式中， 用戶從PC上啟動WWW瀏覽器程序，發起到特定域名的連接請求，ATU-R通過DNS功能對用戶PC作出響應。隨后，ATU-R從以太網接口接收用戶的Web請求，并根據該連接請求相應地發起到寬帶接入服務器的Web連接請求。寬帶接入服務器向用戶彈出一個WEB頁面形式的窗口，提供建立PPP連接的選項。用戶根據要求填寫合適的帳號與密碼并進行提交，之后，ATU-R發起到寬帶接入服務器的PPP連接，通過ATM通道將PPP呼叫傳送到寬帶接入服務器，與寬帶接入服務器進行握手協商，在用戶計算機和寬帶接入服務器之間建立PPP連接，向ATU-R分配IP地址，完成虛擬撥號過程。這樣，ATU-R利用PPP連接在用戶計算機與寬帶接入服務器之間建立了IP連接，隨后可以利用NAT等功能允許用戶訪問外部互聯網。使用這種方式時，用戶計算機的網絡協議設置簡單，只需要為用戶計算機分配靜態私網IP地址，可以部分地節省IP地址的資源。同時也不需要在用戶計算機上安裝特殊的軟件，便于安裝。另外，這種方式允許電信或者網絡運營商在初始彈出的WEB頁面中提供各種信息，包括電信或者網絡運營商的公司介紹、業務宣傳資料、資費政策和廣告，即電信或者網絡運營商可以建立自己的門戶網站，并將其內容提供給每個用戶，是利用ADSL提供增值服務的一種方式。其缺點是限制了部分應用。這種方式可以用于家庭用戶和企業用戶。
　　
　�。�7）NAT方式
　　
　　在這種方式與RFC 1483橋接方式類似，其區別僅在于在寬帶接入服務器內對IP地址進行了NAT轉換。使用這種方式，用戶計算機的網絡協議設置簡單，并且可以為用戶計算機分配靜態的私網IP地址，節省了IP地址的數量。同時也不需要在用戶計算機

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