最后一英里“last mile”与DSL技术

2019-11-04 22:52:00

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供稿：网友

　　通信技术的发展趋势，其中一个重要的特征就是高速化。随着商业、政府、科研院校和个人家庭办公的市场需求，人们经常谈起的“最后一英里”(last mile)问题，也就成为了高速通信发展的瓶颈。为了使数据高速地通过“最后一英里”，从而在整体上提高通信速度，近些年来，通信市场上出现我了九种宽带接入技术。其中主要包括；
　　
　　(1)模拟Modem：采用V.90技术标准，用户可以获得高达56kbps的下行33.6Kbps的上行速率；
　　(2)ISDN：ISDN（综合业务数字网）可以提供两条各64Kbps数字化B信道，另外一个16kb PSD信道负责信令信息传递；
　　(3)无线接入：实现的方式很多，如卫星电视系统或蜂窝电话系统，可以提供从几Kbps到几Mbps的同步或异步接入带宽；
　　(4)Cable Modem：利用连接到用户的有线电视系统（优质的同轴和光纤介质），可以提供高达30Mbps的超高速接入速率。
　　(5)xDSL：DSL称为数字用户线，xDSL是一组不同类型的DSL的简称。不同类型DSL根据不同整编的接入带宽，限制不同的传输距离，最高速率超过50Mbps。
　　
　　在过去的五十年间，为了配合通信的飞速发展，世界各国都铺设了大量的铜质双绞线。由于DSL技术利用电话公司和用户原有的铜线资源，保护了原有的投资；同时，不同类型的DSL提供相应不同的接入速率，可以满足不同层次用户和不同类型业务的需要；因此，近几年来，世界范围内的DSL技术发展很快。事实证实，DSL是目前可选技术中比较实用可靠性高、性能价格比高的宽带接入技术。本文因此就xDSL作简要介绍。
　　
　　一、xDSL的分类
　　xDSL是一组采用不同技术的DSL的集合。例如：ADSL，SDSL，HDSL等。所有的DSL都可以分成两类：对称式DSL和非对称式DSL。
　　
　　1、ADSL：非对称式DSL
　　“非对称”表现在双向的数据速率不对称相等。一般都是下行速率远远高于上行速率。这种DSL，对于网上冲浪和远端LAN用户接入都极具吸引力，因为这种情况下下行流量远大于上行流量。ADSL具体还可细分为如下三种：
　　(1)G.dmt ADSLL：G.dmt ADSL又称为全速(Full-rate)ADSL。在10,000-12,000英尺的范围内，G.dmt ADSL支持的下行速率最高可以达到8Mbps，而上行速率最高可达到1.5Mbps；假如距离达到18,000英尺，下行速率最高更可以达到1.5Mbps。G.dmt ADSL与G.lite ADSL（下面即将介绍）最大的不同点，在于它们之间速率的差异。
　　(2)G.lite ADSL：也称为universal ADSL。是一种低速版本的ADSL。这种析标准产生于1999年的中后期。相对于其它类型的DSL，G.lite ADSL设备投资少，同时操作简单。其最高下行速率为1.5Mbps，上行速率为384Kbps。
　　(3)RADSL(Rate Adaptive Asymmetric Digital Subscriber Line)：即速率可调的ADSL，类似于Full-rate ADSL，支持的下行速率最高可以达到7Mbps，上行速率最高可达到1.5Mbps。与其它不同的是，在数据传输阶段可以根据线路质量来调整带宽，保证用户数据的传送，而其它种类的DSL产品，必须在建立连接的时候确定传输带宽。
　　
　　2、对称式DSL：
　　对称式DSL提供双向同等速率的带宽，适用于那些需要发送大量数据的用户。对称式DSL可以分为如下五种；
　　(1)HDSL(High Bit-Rate Digital Subscriber Line)：称为高速数字用户线、HDSL是目前应用当中最广泛、最成熟的DSL技术。可以在12,000-15,000英尺的范围内，使用两对双绞线提供高达2Mbps的双向数据通道，通过中继器的使用距离还可以延伸。
　　(2)HDSL II(High Bit-Rate Digital Subscriber Line II)：这是下一代的HDS/HDSL II主要完成三个功能：第一，以一对双绞线提供全速EI业务；第二，遵从HSDL II设备之间的互通性；第三，HDSL II支持传输距离达到12,000英尺。
　　(3)SDSL (Symmetric Digital Subscriber Line)：即为对称数字用户线，又可以称为S-HDSL，即单线对的HDSL。S-HDSL/SDSL使用一对双绞线，提供全速E1业务，这一点是与HDSL的最主要的区别，HDSL提供E1速率使用两对双绞线。SDSL支持的最长距离在10,000英尺左右。SDSL是是HDSL II的前身。
　　(4)IDSL (ISDN Digital Subscriber Line)：ISDN数字用户线。ISDN是DSL和ISDN技术结合的产物。IDSL最早由Ascend公司提出，使用与ISDN设备相同的数字编码技术，并且提供144Kbps的带宽，最长距离达到18,000英尺。IDSL与ISDN不同之处在于，IDSL绕过了拥塞的电话网，而使用数据网。另外，使用IDSL也没有ISDN的呼叫建立连续的时延。
　　(5)VDSL (Very High Bit-Rate Digital Subscriber Line)：超高速数字用户线。VDSL是当前xDSL技术中速率最高的一种。目前这还是一种非对称式产品，提供下行最高13-52Mbps,上行1.5-2.3Mbps的速率，速率高于ADSL产品，距离为1,000-4,500英尺。这种超高速DSL可以配合光纤到路边（FTTC）实现用户的超高速接入。同时，在不久的将来，VDSL的上行和下行可能实现速率对称。
　　
　　由于DSL技术是21世纪90年代开始发展起来的一种新兴技术，因此在世界范围内引起了广泛的研究和发展，不同厂商推出的新产品、新技术层出不穷。以上列举的只是xDSL的比较普遍的分类方法。另外还有一些厂商的专利产品，如Rockwell International 公司推出的Consumer Digital Subscriber Line (CDSL),以及Nortel公司的Ethernet Local Loop (Ether Loop)也属于xDSL范畴。
　　
　　二、xDSL技术
　　就目前来讲，支持DSL的技术主要有三种，它们分别是2BIQ,DMT(Discrete Multi-Tone)和CAP（Carrierless Amplitude phase）技术。
　　
　　(1)2BIQ:2BIQ属于脉冲振幅调制（PAM）技术。2BIQ码是由2个二进制比特编码后，转换为一个四进制脉冲幅度，即四电平脉幅调制码。
　　2BIQ码与二元码相比频带利用率提高了一倍，其传输距离也相应增加，但是对部件要求有高质量的数字滤波器和均衡器，才能保证高速率、低噪声的传输效果、性能。
　　(2)CAP：CAP是冗余无载波调幅调相技术。CAP技术与正交振幅调制（QAM）联系密切，事实上它们之间可以通过简单的数学变换得到。QAM应用广泛，在卫星通信和军事领域乾隆奶普遍。在重新组合和发送之前，信号被分成两个部分，并且对两个相互正交的载波进行市制。然后，在相同的频带内形成正交频谱的调制信号。
　　在接收端对该信号利用本地的两修正在交载波实现同步检测，于是完成两部分信号的同时解调。由于在同一频带风传输两个信号，因而系统总的信息传输速率提高了一倍。CAP与QAM的主要不同在于其实现上：QAM利用正交调制后在模拟域中相加，然后发送。而CAP技术，在于正交信号调制数字化，使用两个数字带通滤波器，然后两个信号相加经过一个数据转换器（DAC）发送出去。CAP与QAM相比，由于数字化的引入，使得其更加高效、灵活。
　　(3)DMT：DMT是离散多音频调制技术。DMT技术与CAP技术不同，它使用大量的窄带载波，同时采用并行发送的形式，每个载波携带完整信息的一部分。大量离散的波段，或者称为子信道，相互独立地调制到一个载波频率并且是并行处理。数据的调制和解调由快速傅立叶变换完成。多载波调制还需要所有子信道之间的分离，同时多载波技术使用更多的数字处理技术，因此，目前DMT技术商用化的开销比较大。
　　
　　DMT的ANSI标准T1.413使用了256个子信道（其中32个子信道用于上行数据），每个载波占用4KHz带宽，每个载波均可单独调制从0到最大15bit/ssec/Hz，因此每个话音频带可以支持60Kbps(一些情况满足16bit/ssec/Hz，因此支持64Kbps)。在较低频带，有较好信噪比的情况下，典型结果可以达到10bits/Hz;在线路条件稍差的情况下，可以达到4bits/Hz或更低。这样，高速数据分散成为数百个载波上的低速数据流。
　　
　　目前这三种主要实现xDSL的技术，2BIQ主要用于HDSDL：CAP技术应用相当广泛SDSL、HDSL、HDSL II和VDSL，ITU-T在1998年通过G.911.1关于2线HDSL标准，规定CAP为2线HDSL标准；而DMT技术是ANSI（T1.413）的ADSL的线路编码标准。
　　
　　三、xDSL在国内的主要应用
　　相对于国外的DSL技术的飞速发展，国内仍处于起步阶段，目前国内DSL的应用主要集中在广域网范围，而在国外的通信市场上，在局域网范围内的应用也相当普遍。当前在国内DSL的应用形式主要有两种。
　　
　　1、DSL作为高速数据传输网（帧中继、ATM等）的接入于1998年正式投入商用的北京地区帧中继网，用户接入手段主要通过HDSL设备，提供64Kbps-2048Kbps的双向对称式速率接入，满足用户之间点到点的高速数据通信。同时帧中继网与163网通过光纤的互连，使用户通过帧中继网，可以获得较高速的Internet服务。
　　2、高速DSL（如ADSL或VDSL）作为视频点播（VOD）的接入
　　
　　这在上海和广东发展很快，北京地区几年前建立了VOD的实验网，现在还没有大规模正在投入商用。
　　
　　远端光节点（ORN）与机顶盒之间采用VDSL技术，最高下行速率27Mbps，实际中传送MPEG-2时使用3.072Mbps带宽，但距离限制在240米左右。上海和广东已经使用ADSL接入技术，实现话音、VOD和Internet的整体解决方案，并且已经投入商用。
　　
　　四、结束语
　　在过去的10年间，xDSL技术取得了长足的发展，这主要由于xDSL技术不仅保护了电信公司的原有投资，同时由于目前光纤到户、到桌面从技术上和经济上来说还不现实，而xDSL技术恰恰能够满足当前市场的需求。根据Cahners In-Stat公司的市场分析，预计到2000年末，DSL用户将达到4.4百万线，而2001年底，用户将达到10.2百万线。由此可见，未来几年内，在世界范围内，在中国地区，用户解决“最后一英里”的高速数据传输的问题上，xDSL将会有很大市场，将会有一个大展宏图的明天。

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