热点宽带接入技术——DSL面面谈

2019-11-04 22:54:56

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供稿：网友

　　在介绍DSL技术之前，我们有必要先了解一下电话系统的基本架构。电话系统是一个高度冗余、多层次的分层结构。每一部电话通过两根铜线直接连到电话公司的中心局CO(Central Office，它是最近的电话交换站，可提供交换服务、拨号音服务、专用线路和用户交换功能。电话用户先连接到CO，进而再连接到电信系统的其它部分。)，用户到中心局的距离通常为1公里--10公里。客户电话和中心局之间的双线连接被称为本地回路(Local Loop)。每个中心局有大量的外线引至四周的一个或多个交换中心，即长途局和汇接局，长途局之间通过高带宽的长途干线交换信息。电信系统中使用各种类型的传输介质，目前本地回路通常由双绞线构成，而在交换局之间，同轴电缆、微波，非凡是光纤已得到广泛应用。
　　
　　概括起来，电话系统主要由三个部分组成：本地回路(双绞线介质，模拟信号)、干线(光纤或微波，多为数字信号)、交换局。电话系统最初是用来传递话音的，因此其上的信息以模拟信号为主，随着INTERNET的迅猛发展，电话系统也开始应用于数字信号的传输，最典型的应用实例就是本地回路上使用调制解调器来传输数字信息。
　　
　　网络速度受到了多种条件的限制，而本地回路上的传输问题却是整个传输系统中的速度瓶颈。调制解调器的极限速度为56K，即使稍后出现的ISDN最高也不过128K，为解决这一瓶颈，人们已经开发出各种各样的宽带接入技术以提高本地回路速度。在众多的宽带接入技术中，DSL以其独特的优势脱颖而出。
　　
　　DSL技术概述
　　DSL是英文Digital Subscriber Line的缩写。从字面上看，DSL是个很笼统的概念。我们经常可以看到xDSLP这个述语，它实际上是许多基于DSL技术服务的统称，比如ADSL、SDSL、RADSL等。我们不必深究DSL技术到底是如何实现了，先看看DSL的真正吸引人之处。
　　
　　DSL利用了全世界最普遍的介质--电话线来得到宽带的速度(7Mbps)，这意味着我们无须更换现有的基本介质就能获得曾经梦寐以求的高速度。全世界有7亿条电话线，假如把它们拉直并首尾相连的话，其长度是地球到月球往返距离的1000倍。设想一下，假如改换介质，那将消耗掉巨大数量的时间与金钱，因而也没人愿意那样做。除此之外，DSL还可以让网络服务提供者和用户使用现有的技术实现不同的服务，如帧中继、ATM等，而且是在同一个平台上支持这些服务，这一点已吸引了越来越多的投资者。
　　
　　DSL技术的基础
　　普通老式电话业务POTS(Plain Old Telephone Service)是利用 PSDN(Public Switched Telephone Network)来进行的。POTS设计用于传输语音，为了获得良好的语音质量，被设定为只处理0--3400赫兹范围内的信息。这种窄频带的服务假如用于通过调制解调器传输数据，则速率范围为里(0.44mm)。随着线路编码调制技术的快速发展，出现了在一个波特中发送两个比特的技术，这种编码调制技术被称之为2BIQ。ISDN BRI使用的就是2BIQ技术，同样在本地回路距离5.4公里的情况下，频率只需要到80kHz就够了。
　　
　　HDSL的出现
　　90年代初期，一些厂商将2BIQ调制技术应用于T1/E1服务中，线路中不使用中继器，数据在4线(4根铜线)的线路中传输，其中铜线两两成对。每一对铜线的线路速率是784，000bps，整个线路速度为1,544,000bps。这样一来，在使用频率较小的情况下，也得获得所要求的本地回路距离，这项技术被称为HDSL(High Bit Rate Digital Subsoriber Line)。基于该技术，可以使本地回路在不需要中继器的情况下，回路距离达到3.6公里(0.5mm线径)。
　　
　　在众多的编码调制技术中，还有一个叫做CAP(Carrierless Amplitude and Phase)编码技术。它与2BIQ相似，也是在一个波特中传输多个比特，不同的是，CAP能在每一波特中传输2--9个不等的比特。这使得在相同本地回路距离的条件下，CAP比2BIQ所需的频率要小得多，从另一角度看，在同样的频带下，CAP比2BIQ能传输更远。目前，CAP调制技术已经应用于HDSL中。
　　
　　串音对传输的影响
　　当电信号被调制传输到铜导线中时，它会向与它相邻的其他铜导线辐射能量，这种现象就叫做串音(Crosstalk)。在电信网络中，许多铜导线都用绝缘材料隔开并集中放在电缆内，电缆中的铜导线各自传送接收信息，当相邻近的铜导线传输信号频率相近时，就会产生严重的串音，使波形变形。串音可分成两类，一种叫做近端串音，这是不同线路发送的信号在线路发送端的干扰；另一种叫做远端串音，它是不同线路发送的信号在线路接收端的干扰。近端串音要比远端串音明显一些，而经过线路传输后，会由于衰减而变得较弱。另外，在同一回路中传送和接受信息时，相同频率的信号间也会产生干扰，但这种干扰不同于串音，它检测原信号的延迟复制，然后在接受信息的信道上加上一反向信号的传输，它可以使已变形的波形得到有效的复原。这种方法被称作回波消除(echo cancellation).
　　
　　在一些DSL系统中，传送和接受信号使用的是不同的频率范围，我们把它称作FDM(Frequency Division Multiplexing).这种基于FDM系统的好处在于它能消除近端串音，因为在这个系统中，一条线路中不会接收到与邻近线路发送频率相同的信号。因此可以说，基于FDM系统的工作性能比前面所提到的回波消除系统更好。FDM系统在应用上把上传(Upstream)与下传(Downstream)分为两个不同的频带，这就会比回波消除系统使用的频率更多一些。在某些情况下，衰减可能是影响性能最要害的因素，而在另一些情况下，最要害的因素又是串音。因此，什么是最佳的选择要依实际情况而定。有时衰减现象比串音现象严重的多，因此频率不能很高，则选择回波消除系统；而在另一些情况下，串音的影响会很重要，FDM将是最好的选择。
　　
　　SDSL的出现
　　现在的接收发送系统已经可以在相同的本地回路距离情况下，仅用两线就达到甚至超过T1/E1 HDSL所能达到的速度，这种只使用两线就可以实现T1/E1 HDSL的技术称之为SDSL(Symmetric Digital Subsoriber line)。由于还没有在业界正式命名，术语SDSL也用来泛指那些只用一对线的不同速率，一般是9.6kbps--33.6kbps，采用某些调制技术也可以使速率达到56kbps，但56K对于像这样的窄频带来说，几乎已经到了极限。DSL技术所要解决的问题就是如何能在同样的电话线上将数据传输速率提高。

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