专 题 报 告
项目名称： ADSL 宽带接入技术 课程名称： 计算机网络B
班级： 电G091
姓名： 刘晓飞 朱翠萍
学号： 092017 092027
教师： 张晓明
电气工程及其自动化专业
ADSL宽带网接入技术
摘要：本文就ADSL 宽带网接入技术的特点和原理分析以及应用情况作了简捷的介绍，指出它是一种较为实用的小区宽带网接入方案以及他的未来前景。
关键词：宽带接入
1、ADSL的定义 宽带网 ADSL HFC
就从属关系而言，ADSL 是xDSL 家族的一种。DSL 英文全称是Digital Subscriber Li ne，意即数字用户线路，是以铜芯对绞线作传输介质的传输技术。ADSL（Asymmertrical Digital Subscriber Line）的含义是非对称数字用户线路。高速率的视频、音频、和数据信号借助普通电话线传送，使得普通固定电话用户以较小的投资，实现家庭办公、多媒体通信、视频点播、快速访问Internet 等诸多业务。
2、ADSL的特点
2.1、ADSL的优点
相对于某些地方试点的混合光纤同轴网（HFC）而言，ADSL有着如下的优势：
①技术标准比较统一。前面已经提到，ADSL有两种技术标准——G.dmt和G.lite，并且后者仅仅是对前者的简化，而目前电缆调制解调器（Cable Modem）存在四种不同标准：北美的MCNS 以及IEEE 802.14工作组，欧洲的DVB/DAVIC以及ITU-T。标准的不统一，一定程度上限制了HFC 的发展。
②ADSL不需对现有线路改造。而目前我国小区的共用天线系统（CATV）属于单向有线电视网络，采用HFC 宽带接入技术时，必须对现有线路进行改造，更换原有的同轴电缆，把线路原有的单向放大器换为双向放大器，这样线路上的投资较大。
③ADSL用户独占带宽。从网络拓扑结构的角度讲，由于ADSL 为每位用户提供单独的一条线路，相当于星型的拓扑结构，其带宽为每个用户所独享。而具有带宽优势的HFC 接入方案，采用的是分层树型结构，本质上是一个粗糙的总线型拓扑结构，那意味着用户将和邻近用户共享带宽，当同一时间同一线路上上网人数增多时，网络速度将明显变慢，其带宽优势将大打折扣。并且总线型网络的安全性差是其固有的缺陷。
和普通拨号Modem 和ISDN 相比，ADSL 的速率要高很多，后两者速率分别为56Kbps/128Kbps。除此之外，ADSL的数据信号并不通过电话交换机，不需拨号，专线上网，不需支付电话费。
2.2、ADSL的缺陷
当然，ADSL也有它的缺点：ADSL对线路要求较高。前面已经提到，ADSL是基于铜芯对绞线的传输技术，双绞线能有效的抵抗外界电磁场干扰。但在实践中笔者发现，为了降低工程造价，电气设计人员（或者甲方要求）较多的使用了平行电话线（如HPV-2X0.5），如果还有强弱电的箱体设置和线路敷设不合理、管材选用不当和接地问题等因素引发的电磁干扰，将对ADSL 传输非常不利。ADSL-Modem目前价格还比较昂贵。除此外，电信局还得收取一定的连接费（或者初装费）。ADSL需建立合理的收费制度。
3、ADSL 原理和技术性能
现存的用户环路主要由UTP（非屏蔽双绞线）组成。UTP对信号的衰减主要与传输距离和信号的频率有关，如果信号传输超过一定距离，信号的传输质量将难以保证。此外，线路
上的桥接抽头也将增加对信号的衰减。
因此，线路衰减是影响ADSL 性能的主要因素。ADSL通过不对称传输，利用频分复用技术（或回波抵消技术）使上、下行信道分开来减小串音的影响，从而实现信号的高速传送。 为了可以利用多个信道, ADSL modem采用两种方式划分可以利用的电话线路的带宽:FDM技术(Frequency Division Multiplexing)和回波抵消技术（Echo Cancellation）技术. 如图1-1所示。
FDM方式将频带划分为上行部分和下行部分, 下行通道在被时分复用(Time Division Multiplexing)为一个或多个高速信道和低速信道; 而上行通道也会被复用为相应的低速信道。
回波抵消技术（Echo Cancellation）使上行通道和下行通道在频带上的重叠部分相互抵消，通过本地的回波抵消技术可以有效地分开上、下行信道， 减小串音对信道的影响，从而实现信号的高速传送。这种技术已应用于
V.32和V.34协议的modem 产品中。
图1-1 FDM 技术和回波抵消技术原理示意图
衰减和串音是决定ADSL 性能的两项标准损伤。传输速率越高，它们对信号的影响也越大，因此ADSL 的有效传输距离随着传输速率的提高而缩短。VDSL 是甚高速ADSL。虽然VDSL 的有效传输距离比ADSL 更短，但是在VDSL 光纤到路边(FTTC)或光纤到大楼(FTTB)后，VDSL 可用于大楼内部办公室或家庭间的连接。
ADSL 接入网线路长度若为5.5km，则可覆盖80%以上的现有电话用户；线路长度若为
3.7km，则可覆盖50%以上的现有用户，用户小区以外的分散用户可通过基于光纤的集线器节点接入到网络中。串音噪声通常是稳定的，因此比较容易对其进行研究并加以克服；而冲击噪声在频率、周期、相位等方面都是随机的，对期难以建模和研究。
4、ADSL系统的接入方式和接入模型
以下为ADSL 系统连接方式的功能模块图。
图2-1 ADSL系统连接方式的功能模块图
Server: 应用服务器
Internet:IP互联网
CORE Network: 骨干网络(一般为ATM 骨干网)
ADSL: 在局端的部分为ADSL 局端设备, 在用户端的为ADSL 用户端设备
Existing Copper:连接用户端和局端的普通双绞铜线
ADSL 的接入模型主要有中央交换局端模块和远端模块组成。
图2-2 ADSL 的接入模型
中央交换局端模块包括在中心位置的ADSL Modem和接入多路复合系统，处于中心位置的ADSL Modem被称为ATU－C（ADSL Transmission Unit－Central）。接入多路复合系统中心Modem 通常被组合成一个被称作接入节点，也被作"DSLAM"（DSL Access Multiplexer）。 远端模块由用户ADSL Modem 和滤波器组成，用户端ADSL Modem 通常被称为ATU－R（ADSL Transmission Unit－Remote）。
5、ADSL的调制和解调技术
目前被广泛采用的ADSL 调制技术有3种：QAM(quadatureampli-tudemodulation)、CAP(carrierlessamplitude-phasemodulation)、DMT(discretemultitone)，其中ＤＭＴ调制技术被ＡＮＳＩ标准化小组T1E1.4制订的国家标准所采用。但由于此项标准推出时间不长,目前仍有相当数量的ADSL 产品采用QAM 或CAP 调制技术。
5.1、QAM 调制技术
QAM 调制器的原理图是发送数据在比特／符号编码器内被分成两路(速率各为原来的1／2)，分别与一对正交调制分量相乘，求和后输出。与其它调制技术相比,QAM编码具有能充分利用带宽、抗噪声能力强等优点。
图3-1 16-QAM 调制原理图
如图3-1所示在16-QAM 的QAM 调制中, 2 bits被编码表示相位的变化，另外2 bits
被用来表示幅度的变化,所以用了4 bits来表示. QAM用于ADSL 的主要问题是如何适应不同电话线路之间性能较大的差异性。要取得较为理想的工作特性,QAM接收器需要一个和发送端具有相同的频谱和相位特性的输入信号用于解码,QAM接收器利用自适应均衡器来补偿传输过程中信号产生的失真,因此采用QAM 的ADSL 系统的复杂性主要来自于它的自适应均衡器。
5.2、CAP 调制技术
CAP 调制技术是以QAM 调制技术为基础发展而来的,可以说它是QAM 技术的一个变种,其调制器原理如图2所示。输入数据被送入编码器，在编码器内，m位输入比特被映射为ｋ＝２ｍ个不同的复数符号Ａｎ＝ａｎ＋ｊｂｎ由K 个不同的复数符号构成k-CAP 线路编码。编码后ａｎ和ｂｎ被分别送入同相和正交数字整形滤波器，求和后送入Ｄ／Ａ转换器，最后经低通滤波器信号发送出去。CAP技术用于ADSL 的主要技术难点是要克服近端串音对信号的干扰.一般可通过使用近端音串音抵消器或近端串音均衡器来解决这一问题。
5.3、DMT 调制技术
DMT调制技术的主要原理是将频带(0-1.104MHZ)分割为256个由频率指示的正交子信道（每个子信道占用4KHZ 带宽），输入信号经过比特分配和缓存，将输入数据划分为比特块，经TCM 编码后再进行512点离散傅利叶反变换(IDFT)将信号变换到时域，这时比特块将转换成256个QAM 子字符．随后对每个比特块加上循环前缀（用于消除码间干扰），经数据模变换(DA)和发送滤波器将信号送上信道．在接收端则按相反的次序进行接收解码。
图3-2 DMT 调制技术的实例
上图中，1 MHz的带宽被分段为256个4 KHz的子频带.每个子频带在发送端用single-carrier 调制技术调制，在接收端则接收各子频带并将其256路载波整合解调制。由于美国的ADSL 国家标准(T1.413)推荐使用DMT 技术,所以在今后几年中，将会有越越多ADSL 调制解调器采用DMT 技术。
业界许多专家都坚信，以ADSL 为主的xDSL 技术终将成为铜双绞线上的赢家，目前采用普通拨号Modem 及N-ISDN 技术接入的用户将逐步过渡到ADSL 等宽带接入方式，并最终实现光纤接入。
6、ADSL设备的安装
ADSL 安装包括局端线路调整和用户端设备安装。在局端方面，由服务商将用户原有的电话线中串接入ADSL 局端设备，只需2~3分钟；用户端的ADSL 安装也非常简易方便，只要将电话线连上滤波器，滤波器与ADSL MODEM之间用一条两芯电话线连上，ADSL MODEM与计算机的网卡之间用一条交叉网线连通即可完成硬件安装，再将TCP/IP协议中的IP、DNS和网关参数项设置好，便完成了安装工作。ADSL的使用就更加简易了，由于ADSL 不需要拨号，一直在线，用户只需接上ADSL 电源便可以享受高速网上冲浪的服务了，而且可以同时打电话。
图4-1 ADSL的局端线路调整和用户端设备安装
局域网用户的ADSL 安装与单机用户没有很大区别，只需再加多一个集线器，用直连网线将集线器与ADSL MODEM 连起来就可以了，如下图所示：
图4-2 局域网用户的ADSL 设备安装
由于ADSL 系统技术较为复杂，目前制作成本仍然较高，但按目前的发展状况，预计到2001年即可实现ADSL 的单片化，芯片价格也会大大降低，加上ADSL 接入网投资小、易实现，届时ADSL 定将成为主要的宽带接入网技术。
7、ADSL接入技术的应用
近几年来, 用户接入的广阔市场越来越成为各ISP 争夺的阵地,用户接入网（从本地电
话局到用户之间的部分）是电信网的重要组成部分，是电信网的窗口，也是信息高速公路的"最后一英里"(the last mile)。为实现用户接入网的数字化、宽带化，用光纤作为用户线是用户网今后发展的必然方向，但由于光纤用户网的成本过高，在今后的十几年甚至几十年内大多数用户网仍将继续使用现有的铜线环路，近年来人们提出了多项过渡性的宽带接入网技术，其中ADSL （不对称数字用户环路）和 HFC (光纤同轴混合网)是最具有竞争力的两种。
图5-1 ADSL方式的用户接入
ADSL 技术能利用现有的市话铜线进行信号传输，其最高速率：下行信号（从端局到用户）为9Mbps，上行信号（从用户到端局）为1Mbps。现有的市话铜线网的用户数目十分庞大，而ADSL 能对现有的市话铜线进行充分的利用，可以有效地保护原有的网络资源。 近年来，Internet以惊人的速度发展，Internet的用户众多，分布广泛，但现有的用户网所能提供的用户接入速率太低，难以满足Internet 飞速发展的需要，这正为ADSL 的发展提供了一个机遇。由于市话铜线现在已与所有的Internet 用户相连接，一旦ADSL 技术发展成熟，必将成为各电话公司和Internet 用户的首选方案。
8、结 语
ADSL接入方案在网络拓扑结构上较为先进，因为每个用户都有单独的一条线路与ADSL 局端相连，他的结构可以看作是星型结构，他的数据传输带宽由每一用户独享。ADSL接入服务具有独特的技术优势和较高的性能价格比，他无需另铺电缆，节省投资；渗入能力强，接人快，适合于集中与分散的用户；能为用户提供上、下行不对称的传输带宽；采用点对点的拓扑结构，用户可独享高带宽；可广泛用于视频业务及高速Internet 等数据的接人。
9、参考文献
（1）中国建筑标准设计研究所出版. 住宅智能化电气设计施工图集99X601.1999.10
（2）肖寒春吕翔. 智能建筑中的通信技术. 建筑电气.2001.4
（3）北京蓝波万维系统工程公司. 胜德花园别墅ADSL 宽带接入方案. 智能建筑资讯.2001.4
（4）刘勇, 周炯槃ADSL DSLAM局端设备的性能分析[J]电子学报2002年04期
（5）戴礼森, 束永安, 洪佩琳, 李津生ADSL 与宽带接入网[J]数据通信1998年01期