不對稱數字用戶線(ADSL,Asymmetric Digital Subscriber Line)是數字用戶線(xDSL)技術的一種技術型式,也是應用最早、當初使用較多的一種數字用戶線(xDSL)技術。隨著人們對ADSL技術的應用需求,ADSL技術在不斷的開發演進中,經歷了第一代ADSL(通常直接稱之為ADSL,也有稱之為ADSL1)、第二代ADSL(稱之為ADSL2)和頻譜擴展的第二代ADSL(稱之為ADSL2+或ADSL2plus)。
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一、概述
1、ADSL技術的起源
不對稱數字用戶線(ADSL)技術源自于20世紀90年代初期,當時的美國開始允許電話公司通過電話線向用戶提供一種稱為“視像撥號音”的錄像節目服務。為了該服務的提供,最初由AT&T貝爾實驗開發了一種基于無載波幅相調制技術CAP(Carrier-less Amplitude and Phase)的系統,可以在一對電話線上傳輸不對稱的數字傳輸速率(下行1.5Mbps和上行64kbps),使其線路傳輸帶寬由原來的4kHz以下提高到達1.1MHz以內。后來有人又開發了一種稱為離散多音(DMT,Discrete Multi-Tone)的新調制技術,從而同樣在1.1MHz的線路傳輸頻帶內,電話線上傳輸的數字總速率得到了極大的提高。最終,基于DMT調制的ADSL技術在1995年被美國國家標準化協會(ANSI)的T1E1委員會進行了標準化,即T1.413標準;后來在1998年又發布了修訂版本T1.413 lssue2。該修訂版本被ITU-T所接受,在1999年發布了G.992.1《不對稱數字用戶線(ADSL)收發器》建議書。下附錄1更詳細的介紹了ADSL技術起源,供通信人了解。
附錄1:ADSL技術起源
2、ADSL技術的定義
在我國通信行業標準YD/T 1034《接入網名詞術語》中,對于相關ADSL的技術都有相應的明確的定義。其中對于不對稱數字用戶線(ADSL)定義的表述較長,即:一種采用DMT調制的用戶環路技術,可以經傳統市話電纜在一定的服務范圍(典型的為4km以內)內有效傳輸寬帶業務。ADSL上行和下行信道是獨立配置且速率是非對稱的。ADSL包括ADSL1、ADSL2、ADSL2+等不同種類。ADSL技術具有多種頻帶模板,最為常用的ADSL技術上行使用的頻帶為25kHz~138kHz,下行為138kHz~1.1MHz(ADSL1和ADSL2)或138kHz~2.2MHz(ADSL2+)。ADSL設備由DSL接入復用器(DSLAM)和用戶終端設備組成。
該定義幾乎把ADSL的技術特征都進行了表述。不對稱數字用戶線也成為“非對稱數字用戶線”。所謂不對稱是指數據傳輸速率的上/下行的不相等性。另外,YD/T 1034還對第二代不對稱數字用戶線(ADSL2)和頻譜擴展的第二代不對稱數字用戶線(ADSL2+)給出了具體定義,請詳見下表1-2中。
表1-2:ADSL2和ADSL2+的定義
3、ADSL技術的標準化
ADSL技術的國際標準應遵循ITU-T的G.992.x(目前x=1~5)系列建議書,該系列建議書的名稱詳見下表1-3中,它包括第一代、第二代和第2+(2plus)代ADSL及相應的不帶分離器的ADSL。該系列建議書描述了金屬雙絞線上的非對稱數字用戶線(ADSL)收發器,允許其局端收發器單元(ATU-C)和用戶端收發器單元(ATU-R)之間進行高速數據傳輸。注意,這里所稱的ADSL收發器就是我們日常所說的“ADSL調制解調器”或“ADSL貓”。
表1-3:ITU-T的G.992.x系列建議書的名稱
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在我國,也編制了大量的相關ADSL技術的標準,包括國家標準和通信行業標準。其中,ADSL的技術要求之我國標準,主要是相應的通信行業標準,它們是參照上述ITU-T G.992.x系列建議書并結合我國網絡的具體情況而編制發布的。
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二、ADSL的系統組成
1、設備基本配置
不對稱數字用戶線(ADSL)系統是由局端收發器單元(ATU-C,ADSL Transceiver Unit-Co side)、用戶端收發器單元(ATU-R,ADSL Transceiver Unit-Remote side)、分離器和管理單元及市內電話線線路所組成,具體可詳見下圖2-1。
圖2-1:ADSL系統的設備組成示意圖
對于ATU-C,其局端設備也稱之為DSL接入復用器(DSLAM,DSL Access Multiplexer)。它通過DSLAM的相應接口(如ATM接口、Ethernet接口)與城域網相連;對于ATU-R可以構成獨立設備(俗稱“ADSL貓”)與CPE/CPN相連;ATU-C與ATU-R間通過市內電話線線路相連。分離器可隔離POTS/ISDN低頻帶信號和ADSL高頻帶信號。局端的管理單元可以帶內方式或帶外方式對ADSL設備進行管理。
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2、參考模型配置
不對稱數字用戶線(ADSL)系統參考模型配置如下圖2-2所示,它事實上給出了ADSL系統的功能模塊。
圖2-2:ADSL系統的參考模型配置
三、ADSL的技術演進
不對稱數字用戶線(ADSL)系統的技術演進,主要目的是提高在市話銅纜線路上的總的數據傳輸速率,演進過程重點是通過DMT調制方式、ATU-C/R線路物理層特性的改進。依據ITU-T的G.992.x建議,ADSL、ADSL2和ADSL2+等各自的特征將匯總于下表3-0中。
表3-0:不對稱數字用戶線(ADSL)系統的技術特征
1、ADSL1
第一代ADSL是由ITU-T在1999年7月發布的建議書G.992.1所規范。它定義了局端和遠端(用戶端)一對收發器單元(ATU),并對ATU進行了詳細的規定,使ATU-C和ATU-R由不同廠家提供時也能正常工作。一對ATU間提供多種承載信道并結合其環境可以支持下表3-1所示的三種服務型式的任一種。其傳輸單元可以同時傳送的內容包括:下行單工承載、雙工承載、基帶模擬雙工信道以及用于成幀、錯誤控制、操作和維護的 ADSL 線路開銷。其可選的傳輸能力與傳輸特性包括:ATM與STM傳輸;網絡定時參考的傳輸;回聲消除;網格編碼調制、雙時延、減小開銷成幀模式等。ADSL系統可支持的最低凈數據傳輸速率具體詳見表3-0。
表3-1:各代際ADSL所支持的服務型式
另外,我國通信行業標準YD/T 1323《接入網技術要求-不對稱數字用戶線(ADSL)》,對于ADSL的收發器單元(ATU)的技術要求是等同采用(IDT)了G.992.1建議,而對于ADSL設備的相關部分技術要求則結合我國網絡的實際情況而制定。因此,我國的ADSL1不但可以支撐ATM模式傳輸,也可以支撐PTM模式(IP包)的傳輸。
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2、ADSL2
由于第一代ADSL存在著如下表3-2所示的不足,進而在第一代的技術上開發了第二代ADSL系統。ITU-T在2002年對其進行了標準化,即ITU-T G.992.3,目前已經過了多次修訂,稱為ADSL2。ADSL2根據環境定義了與其它兩種業務(POTS和ISDN)之一結合或不使用底層服務的各種幀承載也匯總于表3-1中。ADSL2在 ATM與STM傳輸模式的基礎上增加了分組包的傳輸模式(PTM)。ADSL2系統可支持的最低凈數據傳輸速率得到了進一步的提高(具體詳見表3-0)。為此,ADSL2采取了更為有效的調制、減少幀的開銷、采取更高的編碼增益、提高初始化狀態機的性能、采取增強性的信號處理算法等。
表3-2:第一代ADSL存在的不足
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3、ADSL2+
緊接著在2003年5月ITU-T 又發布了G.992.5建議,即ADSL2plus(我國稱為ADSL2+),它是在ADSL2的技術上將線路傳輸頻譜由1.104MHz擴至2.208MHz,擴大了一倍,此時可將DMT調制的子載波數由原來的256增加為516,以進一步擴大ADSL系統的數據下行傳輸速率,因此稱為頻譜擴展的第二代ADSL。ADSL2+是在ADSL2的基礎上開發的,它繼承了ADSL2的一切特性并有所提高,其傳輸能力和傳輸特性詳見下表3-3。ADSL2+根據環境定義了與其它兩種業務(POTS和ISDN)之一結合或不使用底層服務的各種幀承載也匯總在表3-1中。
表3-3:各代際ADSL的傳輸能力和傳輸特性
另外,我國修改采用(MOD)了G.992.5建議,而編制發布了通信行業標準YD/T 1530《接入網技術要求-頻譜擴展的第二代不對稱數字用戶線(ADSL2+)》
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4、關于ADSL分離器
ITU-T G.992.1、G.992.3和G.992.5所規范的都是帶分離器的ADSL收發器。ADSL收發器可以實現POTS/ISDN話音頻帶與ADSL數據業務的傳輸頻帶在同一條銅纜線對上同時傳輸,因此在線路兩端需要將其分離,這就是分離器的作用。
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