[技巧] ADSL技术精解

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ADSL技术精解

ADSL技术


随着万维网的日益普及，因特网上的数据流量可谓波涛汹涌。据最近由华尔街杂志主导的一份研究报告显示，仅在美国和加拿大地区的因特网用户数量就高达5800万之众。随着越来越多的人购买PC并在商业、学术和娱乐等领域使用因特网，研究公司纷纷预言因特网的流量负担将变得更加沉重。

除非采取措施改进我们访问因特网的方式，否则用户流量最终会让公共电话交换网络（PSTN）不堪重负，承担的负荷远远超出其最初的设计目标。因特网用户早就对上网速度慢颇有怨言，谁能忍受看个简单文本页面都要花掉大量的时间呢！特别是从早上8点到下午6点这段上班时间，网络拥挤和瓶颈更是常有的事了。当用户试图查看图像站点或者从网上下载新出的视频和音频剪辑、访问其他类型的多媒体服务的时候情况就更糟糕了。

今天的模拟调制解调器和电话交换机技术根本满足不了需要。假定网络的延迟很小或者干脆就没有延迟，一次10兆字节的数据传输（大约等于4分钟长的音频/视频剪辑），在使用14.4Kbps模拟调制解调器的情况下就要花费大约95分钟的时间，如果采用28.8 Kbps调制解调器要花费45分钟，就连使用56K调制解调器也要用掉25分钟的时间。电话系统最初设计为处理较短（大约三分钟左右）的语音通话，电话交换机在高峰时间每线可近似容纳9分钟，面对过长的在线联机，它们如何受得了？谁上网冲浪不想逛个够？10分钟的在线时间都算少的了。好在新兴的ADSL（非对称数字用户线路）技术出现了。

ADSL是一种新型的高速数字交换/路由和信号处理技术。它可以减少网络瓶颈数量并且为因特网用量爆炸提供足够的用户带宽。ADSL技术发端于1994年，可以满足交互式游戏、多媒体服务和视频点播等应用所需要的大量带宽需求。这类应用，连同视频会议、远程教育和家庭购物等等都是目前非常吸引人的网络应用。早在1997年，由NOP研究组发表的一份研究报告就指出，每个月有超过25万人次的英国人进行过网上购物。该研究报告还指出，大约10%的英国人（英国总人口为 4500万人）曾经尝试过因特网而且其中的大约35%还是女性。当全世界越来越多的人在家使用因特网从事电子商务等活动的时候，如何实现高速的网络接入成为首要的现实问题。

ADSL通过普通电话线传输数据的速度几乎比今天的调制解调器快200倍，比ISDN快90倍。全球范围内的早期测试和实验都表明，ADSL是一种大有希望的接入技术。当GTE和其他大型电话公司开始在美国和国外的选定地区部署ADSL 系统的时候，随着基于ADSL标准的系统和调制解调器逐渐上市，其它公司也开始在1999年部署ADSL设备。

由于ADSL在技术上比较复杂，只有某些半导体厂商可以开发ADSL芯片。Analog Devices公司就是其中之一，它早在1997年就率先开发出了ADSL芯片组，并成为ADSL技术领域的领先企业， 最早使用ADSL的用户在认识到ADSL所具有的高速度、长距离传输等优秀性能之后接受了对其提供支持的AD20msp910 芯片组。之后不久，全球最有影响力的工业标准组织，包括ANSI、ETSI和ITU等都纷纷认可了AD20msp910所采用的高级DMT（离散多音频）信号处理技术。现在，Analog Devices公司凭借其业内领先的标准解决方案、最大规模的用户基础和到目前为止半导体厂商中最佳的产品设计而进一步确立了其优势地位。

ADSL受到青睐主要有以下几个原因：

ADSL的接入速度很快。使用普通调制解调器要耗费90分钟才能下载的10 Mb视频剪辑在使用ADSL调制解调器的情况下只需要10秒钟就可以下载完成。Superfast ADSL调制解调器更可以达到8Mbps的数据传输速率。
ADSL易于安装。它采用现有的从本地交换局（中心局）出发到订户住所或者办公室的电话铜缆双绞线。很少或者几乎不需要重新布线。
ADSL成本效益好。它对现有的电话网络的更新很少。
ADSL可行性高。减慢高速光纤网络到户部署速度的问题（比如，高成本和安装）对ADSL都不存在。ADSL采用的是现有的POTS（普通旧式电话服务）。高速数据传输可以和语音电话、传真通讯等同时进行。
ADSL的工作方式

和其他高速数据传输技术不一样，ADSL不要求对网络的“最后一公里”重新布线。“最后一公里”（从中心局到用户住所或办公室的路程）通常部署的是现有的电话铜缆双绞线环路。ADSL需要在本地交换中心局和主要的交换局安装新型设备。然而，为中心局设备开发的技术与PC调制解调器和家用分隔器所采用的技术别无二致，这样就可以保证整个网络具有良好的互操作性。

采用复杂的数字信号处理技术，ADSL调制解调器通过最大限度地利用可用带宽而达到了尽可能高的数据传输速度。许多人以为电话网络的带宽仅有4 kHz，但实际上这4kHz不过是仅仅用于模拟（语音）传输的频带。而在使用ADSL的情况下，在住所和本地交换运营商（ LEC ）之间通过一般铜缆物理链路可以达到1MHz的传输带宽。

ADSL充分利用了线路中没在用于语音呼叫的带宽部分。实质上，它把1MHz的带宽分成了3个信息通道：一个高速下行通道，一个中速双工（上行/下行）通道和一个常规的语音通道（下行的意思是指数据从电话网传到用户端；上行则指的是数据从用户端被发送到电话网络）。

除了可以提供高带宽数据传输以外，ADSL保留了所谓的“生命线”服务（即人们日常通讯和紧急情况状况下所依赖的语音网络）。这3条通道可以让订户在发送电子邮件的同时看下载的电影和电话交谈。远程工作人员还可以访问他们的企业局域网，同时和顾客进行视频会议。事实上，使用ADSL所提供的全部带宽能力可以同时运行4个通道的MPEG压缩视频而且不会对正常的电话服务有任何干扰。

通过非对称方式优化带宽

大多数因特网应用程序在上行和下行带宽上的需求并不相等。换句话说，用户在某个方向上传输的数据量比在另一个方向上传输的数据量更大。一般来说，因特网用户访问、接收的信息比他们上传的数据多得多。这就是因特网的天性。用户们阅读的电子邮件比他们发送的电子邮件多；他们下载的视频也比他们产生的视频量大。一个普通用户的上行能力通常也就局限于发送命令或传输数据小文件到服务器。总之，更多信息都属于下行数据。在设计ADSL的时候就充分利用了这种不平衡带宽趋势。它从网络到订户（下行）的传输速率超过8Mbps，而从订户到网络（上行）的速率最高可以达到640Kbps。

ADSL和电话网

对电话公司来说，ADSL是克服因特网爆炸性成长所带来的网络拥塞问题的关键。如果电话公司希望能在因特网数据运营商市场上占据应有地位，他们就不能采用专为较短语音流量设计的设备。通常情况下，语音电话大约平均持续3分钟。

根据Bellcore公司在1997发表的研究报告，普通因特网呼叫的平均时长现在已经超过了20分钟。早在1994年Telephony杂志就报道过将近20%的联机数据服务的网络连接都会持续一个小时。象MediaOne这类有线电视网络公司就针对因特网的使用特点推出了包月式的计费方式。所谓的“宽带”订户可以全天24小时上网，而一个月却只花费大约40美元。

ADSL的设计目标就是充分利用这种带宽需求上的自然不平衡性并且尽量利用可获得的带宽和有限的资源。它可以提供从网络到订户的8Mbps数据传输率，而从订户到网络的数据传输率则最高可以达到640Kbps。

其他某些基于电话的技术也在试图减轻PSTN的负担，不过这些技术的要价都比较高，而且实现起来的时间也比较长。比如，用光纤取代铜缆铺设到路边就是一项代价昂贵的方案。据专家估计，创建一个光纤到路边网络的成本是大约每电话用户1500美元。代替世界范围内现有的5亿6千万根铜缆花掉的钱就会超过7500万美元。

ADSL则相反，它的安装特别容易。要安装一个ADSL线路只需要2个调制解调器就可以了，一根双绞电话线两端各装一个。一个调制解调器位于订户设备端；另一个调制解调器（通常是带线路卡的调制解调器板卡）位于本地电话公司的中心局。图1即表示ADSL的简化连接。


图1

在顾客一端，一个ADSL调制解调器装在PC里（或者连接一台网络计算机）再连上电话和/或者传真机。 电话线则把POTS分隔器连接到中心局。中心局就是放置交换机和调制解调器池（线路卡）的地方，在这里一个POTS分隔器把语音同数据分离开来。语音呼叫被转给中心局电话交换机在公共电话网上中继。数据则被传送给以太网交换机和路由器最终被传给连接Internet服务供应商的高速线路（比如155 Mbps OC-3）。然后建立到Internet骨干网的连接以进入WWW的世界。

Analog Devices的ADSL芯片组产品

ADSL高速数据传输的关键点就是高级数字信号处理（DSP），Analog Devices是全球调制解调器厂商的首要DSP供应商。凭借其先进的模拟技术和高级数字处理能力，Analog Devices开发了AD20msp910芯片组。AD20msp910为调制解调器厂商提供了三个具有高度竞争性的优势：

市场上最具功能性的完整芯片组解决方案。
完全遵守ANSI、ETSI和ITU工业标准。
支持几乎所有的DLC（数字环路运营商）和调制解调器厂商。
使用ADI的芯片组解决方案的制造商在为ADSL市场准备的调制解调器的设计和开发上起了一个良好的开端。不同于市场上的其他芯片组，AD20msp910解决方案既包括硬件也包括软件。它集成了DSP主机处理器、线路驱动程序、控制软件和DMT技术。而其他芯片则通常仅仅提供调制解调器的部分硬件。AD20msp910 加速并且简化了用于高速因特网接入和多媒体服务的ADSL调制解调器的开发工作。AD20msp910于1997年发布。新一代的AD20msp918增加了ATM功能，改进了性能并且支持欧洲市场的ADSL over ISDN方案。这两种芯片组都完全遵守所有的标准（ANSI T1.413 Issue 2、ETSI TR328、ITU G.dmt，ITU G.lite for splitterless），这两种产品都是包括所有微控制器和软件的完整解决方案。

通过提供完整的芯片组，Analog Devices可以让调制解调器制造商减少产品的开发时间和成本。为了加快流线型的设计进度，Analog Devices还提供PC板布局、图表和参考设计。这样，调制解调器制造商就可以把他们的开发工作集中在增加核心ADSL调制解调器技术价值这方面来。

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