1  xDSL技術(shù)的導(dǎo)入

     數(shù)字用戶線（xDSL：Digital Subscriber Line）是美國貝爾通信研究所于1989年為推動視頻點(diǎn)播（VOD）業(yè)務(wù)開發(fā)出的用戶線高速傳輸技術(shù)，后因VOD業(yè)務(wù)受挫而被擱置了很長一段時(shí)間。近年來Internet和Intranet迅速發(fā)展，對固定連接的高速用戶線需求日益高漲，基于雙絞銅線的xDSL技術(shù)因其以低成本實(shí)現(xiàn)用戶線高速化而重新崛起，打破了高速通信由光纖獨(dú)攬的局面。

     1996年起xDSL技術(shù)在歐美得到迅速推廣主要緣于以下兩個(gè)因素：

     （1）電信企業(yè)的主干網(wǎng)已采用2．5 Gbit/s和10 Gbit/s的超高速光纖，但連接用戶和交換局的用戶線絕大多數(shù)仍是電話用的雙絞線，以現(xiàn)有的調(diào)制技術(shù)不能滿足用戶高速接入的需求。導(dǎo)入xDSL技術(shù)后，即可在雙絞線上傳送高達(dá)數(shù)Mbit/s的數(shù)字信號，如配置了分離音頻頻帶和高頻帶的分離器，則可同時(shí)提供電話和高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

圖1  傳統(tǒng)Modem與xDSL技術(shù)的比較

    圖2  ADSL應(yīng)用中的分離器

  （2）美國1996年通過的新的通信法案“Telecommuni-cations Act of 1996”規(guī)定，地方電話公司的通信設(shè)備可租借給其他通信企業(yè)使用。ISP業(yè)主租用用戶電話線，在其兩端設(shè)置xDSL Modem即可向用戶提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 

    2  xDSL技術(shù)的分類

     xDSL技術(shù)按上行（用戶到交換局）和下行（交換局到用戶）的速率是否相同可分為速率對稱型和速率非對稱型兩種。

     速率對稱型的xDSL有HDSL、SDSL (Single line DSL)等多種形式，HDSL采用2對雙絞銅線實(shí)現(xiàn)雙向速率對稱通信。SDSL的功能與HDSL相同，但僅用一對銅線即可提供速率對稱型通信。IDSL（ISDN DSL）提供128 kbit/s雙向速率對稱型通信業(yè)務(wù)。非對稱型的xDSL有ADSL（Asymmetric DSL）和VDSL（Very high bit rate DSL）等數(shù)種。因其下行速率很高，適用于下行數(shù)據(jù)量很大的Internet業(yè)務(wù)。近又出現(xiàn)了速率自適應(yīng)的ADSL（RADSL：Rate adaptive ADSL），它克服了ADSL在強(qiáng)噪聲條件下中斷通信的缺點(diǎn)，能自適應(yīng)地降低速率保持通信連接。

     3  分離器的功能

     SDSL、ADSL和VDSL等xDSL技術(shù)能同時(shí)提供電話和高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，為此應(yīng)在已有的雙絞線的兩端接入分離器，分離承載音頻信號的4 kHz以下的低頻帶和xDSL Modem調(diào)制用的高頻帶。分離器實(shí)際上是由低通濾波器和高通濾波器合成的設(shè)備，為簡化設(shè)計(jì)和避免饋電的麻煩，通常采用無源器件構(gòu)成。圖2示出了ADSL Modem的應(yīng)用實(shí)例。

    xDSL Modem內(nèi)部結(jié)構(gòu)與V．34等模擬Modem幾乎相同。主要由處理D/A變換的模擬前端（analog front end）、進(jìn)行調(diào)制/解調(diào)處理的數(shù)字信號處理器（DSP）以及減小數(shù)字信號發(fā)送功率和傳輸誤差，利用“網(wǎng)格編碼”和“交織處理”實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)校正的數(shù)字接口構(gòu)成。

     交換局側(cè)的xDSL Modem產(chǎn)品大多具有多路復(fù)用功能（DSLAM：DSL Access Multiplexer）。各條xDSL線路傳來的信號在DSLAM中進(jìn)行復(fù)用，通過高速接口向主干網(wǎng)側(cè)的路由器等設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)，這種配置可節(jié)省路由器的端口，布線也得到簡化。目前已有將數(shù)條xDSL線路集束成一條10BASE-T的產(chǎn)品和將交換機(jī)架上全部數(shù)據(jù)綜合成155 Mbit/s ATM端口的產(chǎn)品。

    4  xDSL的調(diào)制方式

     xDSL采用的調(diào)制/解調(diào)方式有2B1Q（2 Binary 1 Quarterary）、CAP（Carrierless Amplitude/Phase modulation）和DMT（Discrete Multi-Tone）三種。它們都要利用高頻頻帶。高頻信號損耗大并易受噪聲干擾，因此速率越高，傳輸距離越近，此外傳輸速率還與雙絞線的線徑和質(zhì)量有關(guān)。

     （1）2B1Q方式

     2B1Q是通過改變矩形波振幅來傳送數(shù)據(jù)的調(diào)制方式。其幅值分成4級，能傳送2比特的數(shù)據(jù)。IDSL、HDSL和SDSL等速率對稱型的xDSL采用此種調(diào)制方式。

     （2）CAP方式

     CAP是基于正交幅度調(diào)制（QAM）的調(diào)制方式。上、下行信號調(diào)制在不同的載波上，速率對稱型和非對稱型的xDSL均可采用。

     V．34等模擬Modem也采用QAM，它和CAP的差別在于其所利用的頻帶。V．34 Modem只用到4 kHz，而ADSL方式中的CAP要利用30 kHz～1 MHz的頻帶。頻率越高，其波形周期越小，故可提高調(diào)制信號的速率（即數(shù)據(jù)傳輸速率）。

     CAP中的“Carrierless（無載波）”是指生成載波（Carrier）的部分（電路和DSP的固件模塊）不獨(dú)立，它與調(diào)制/解調(diào)部分合為一體，使結(jié)構(gòu)更加精煉。 

    （3）DMT方式

     DMT采用256 QAM調(diào)制，通常用于ADSL等速率非對稱型的Modem。在ADSL中一個(gè)載波調(diào)制占用4 kHz帶寬，對256個(gè)載波進(jìn)行QAM調(diào)制需作付里葉變換。DMT對各4 kHz帶寬分配調(diào)制的數(shù)據(jù)量，因能減少分配到有噪頻帶內(nèi)的數(shù)據(jù)量，所以DMT方式具有很強(qiáng)的抗噪聲性能。

     DMT又可分為頻分復(fù)用方式（FDM）和回波抵消方式（echo canceller）。FDM按上、下行信道劃分頻帶。回波抵消方式的上、下行頻帶重疊，其效率比FDM高，但處理復(fù)雜。

     （4）CAP與DMT的比較

     CAP的優(yōu)點(diǎn)是處理較DMT簡單，故時(shí)延小，芯片功耗低、其商品化也走在DMT方式之前。

    DMT的優(yōu)點(diǎn)是抗噪聲性能比CAP好。摩托羅拉公司已開發(fā)出DMT方式的ADSL芯片，該芯片采用了回波抵消技術(shù)。

     5  xDSL的應(yīng)用范圍

     （1）用作專線網(wǎng)的接入線

     專線提供上、下行速率對稱的通信業(yè)務(wù)，因此可采用IDSL、SDSL和HDSL型Modem，終端通過V．35或X．21等串口與其相連，其雙向傳輸速率為128 kbit/s～2 Mbit/s。

     （2）用作Internet的接入線

     在Internet中，瀏覽Web等客戶/服務(wù)器業(yè)務(wù)的下行數(shù)據(jù)量要大得多，因此可采用下行高速化的ADSL Modem。

     （3）用作ATM的接入線

    主干線路ATM化已成為通信發(fā)展的趨勢，因此如何使xDSL用作ATM業(yè)務(wù)的接入線已成為當(dāng)前研究與開發(fā)的熱點(diǎn)。ANSI、ETSI、ITU-T、ADSL論壇和ATM論壇等機(jī)構(gòu)也正在對ATM over ADSL技術(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

     1997年6月阿爾卡特、微軟等公司聯(lián)合發(fā)表了ADSL系統(tǒng)規(guī)范，給出了利用xDSL設(shè)備設(shè)計(jì)ATM網(wǎng)絡(luò)的基本方法。圖3示出了ATM終端利用ADSL線路建立虛電路（PVC）的實(shí)例。通常對各個(gè)ATM終端獨(dú)立地設(shè)定VPI（虛路徑標(biāo)識符）和VCI（虛通道標(biāo)識符），如果在ATM over ADSL中原封不動地沿用這種規(guī)范，因?qū)肓藥в袕?fù)用功能的綜合型ADSLModem（DSLAM：Digital Subscriber Line Access Multiplexer）不能保持VPI/VCI的性。因此，聯(lián)合建議中規(guī)定ATM終端只設(shè)定VCI，VPI作為DSLAM識別各ATM終端（ADSL線路）的標(biāo)志。

    6  xDSL的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景

     xDSL技術(shù)引起各國電信部門和各大公司的關(guān)注，但對xDSL能否成為高速用戶接入線的主流和提供資費(fèi)低廉的服務(wù)認(rèn)識上存在很大差異。

     6．1  美國ioNET提供低資費(fèi)高速ADSL服務(wù)

     美國俄克拉何馬（Oklahoma）市的ioNET公司于1997年7月開始向用戶提供以性連接方式接入Internet的高速業(yè)務(wù)“ioNET ADSL”。其上下行速率分別為384 kbit/s和1．5 Mbit/s，月租費(fèi)固定為95美元（含電話線月租費(fèi)和Internet使用費(fèi)），僅為1．5 Mbit/s專線的1/10，比64 kbit/s的專線還便宜2/3（見表1）。

 表1  ioNET的Internet接入資費(fèi)

 業(yè)務(wù)速率 用租費(fèi)（美元）

ADSL 95

33.6 kbit/s/56 kbit/s 195
56 kbit/s/64 kbit/s 295
128 kbit/s 395
256 kbit/s 495
384 kbit/s 595
512 kbit/s 695
786 kbit/s 795
1.5 Mbit/s 995

 圖3  ATM over ADSL的應(yīng)用實(shí)例

    追加投資少是ioNET ADSL資費(fèi)低廉的根本原因。在開始提供此項(xiàng)業(yè)務(wù)時(shí)，新增設(shè)的硬件不過是在位于服務(wù)中心的接入服務(wù)器中插入ADSL Modem卡。用戶側(cè)的ADSL Modem每個(gè)約500美元，幾乎不需要其他的投入。

    美國的IDS、Interaccess、Bell和加拿大的CAD Vision等公司也提供了與ioNET近乎相同的服務(wù)。

     另一個(gè)原因是基于光纖同軸電纜混合網(wǎng)（HFC）的Cable Modem作為接入線路高速化的計(jì)劃受阻。雖然采用CableModem能夠使CATV用戶線路提供數(shù)Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸能力，但因多個(gè)用戶共享帶寬和安全等因素使能夠利用此項(xiàng)業(yè)務(wù)的用戶受到很大限制。實(shí)驗(yàn)和調(diào)查表明，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施上，能夠利用Cable Modem的用戶僅約占15％左右。

     減輕電話網(wǎng)的負(fù)荷是導(dǎo)入xDSL的第三個(gè)原因。在美國有相當(dāng)多的地區(qū)其市內(nèi)電話采取定額月租計(jì)費(fèi)，因此不少撥號用戶24小時(shí)一直與Internet相連，占用ISP服務(wù)器端口，使用戶交換機(jī)過負(fù)荷運(yùn)行。采用xDSL技術(shù)則可通過分離器將話音和數(shù)據(jù)分別送入電話交換機(jī)和Internet，從而抑制了Internet的業(yè)務(wù)量流入電話網(wǎng)。

     雖然xDSL具有上述優(yōu)勢，但電話公司和ISP都不認(rèn)為它是實(shí)現(xiàn)接入線高速化的手段，還應(yīng)導(dǎo)入Cable Modem和衛(wèi)星等高速接入Internet的新技術(shù)。一種意見認(rèn)為能夠利用xDSL的用戶約為65％～80％。

    6．2  日本NTT采取用戶線光纖化優(yōu)先的方針

     日本NTT的π計(jì)劃中制定了優(yōu)先發(fā)展接入網(wǎng)光纖化的方針。光纖化的高速接入線的速率和資費(fèi)與xDSL接入線的相同或更高速更廉價(jià)。