不对称数字用户线(ADSL,Asymmetric Digital Subscriber Line)是数字用户线(xDSL)技术的一种技术型式,也是应用最早、当初使用较多的一种数字用户线(xDSL)技术。随着人们对ADSL技术的应用需求,ADSL技术在不断的开发演进中,经历了第一代ADSL(通常直接称之为ADSL,也有称之为ADSL1)、第二代ADSL(称之为ADSL2)和频谱扩展的第二代ADSL(称之为ADSL2+或ADSL2plus)。
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一、概述
1、ADSL技术的起源
不对称数字用户线(ADSL)技术源自于20世纪90年代初期,当时的美国开始允许电话公司通过电话线向用户提供一种称为“视像拨号音”的录像节目服务。为了该服务的提供,最初由AT&T贝尔实验开发了一种基于无载波幅相调制技术CAP(Carrier-less Amplitude and Phase)的系统,可以在一对电话线上传输不对称的数字传输速率(下行1.5Mbps和上行64kbps),使其线路传输带宽由原来的4kHz以下提高到达1.1MHz以内。后来有人又开发了一种称为离散多音(DMT,Discrete Multi-Tone)的新调制技术,从而同样在1.1MHz的线路传输频带内,电话线上传输的数字总速率得到了极大的提高。最终,基于DMT调制的ADSL技术在1995年被美国国家标准化协会(ANSI)的T1E1委员会进行了标准化,即T1.413标准;后来在1998年又发布了修订版本T1.413 lssue2。该修订版本被ITU-T所接受,在1999年发布了G.992.1《不对称数字用户线(ADSL)收发器》建议书。下附录1更详细的介绍了ADSL技术起源,供通信人了解。
附录1:ADSL技术起源
2、ADSL技术的定义
在我国通信行业标准YD/T 1034《接入网名词术语》中,对于相关ADSL的技术都有相应的明确的定义。其中对于不对称数字用户线(ADSL)定义的表述较长,即:一种采用DMT调制的用户环路技术,可以经传统市话电缆在一定的服务范围(典型的为4km以内)内有效传输宽带业务。ADSL上行和下行信道是独立配置且速率是非对称的。ADSL包括ADSL1、ADSL2、ADSL2+等不同种类。ADSL技术具有多种频带模板,最为常用的ADSL技术上行使用的频带为25kHz~138kHz,下行为138kHz~1.1MHz(ADSL1和ADSL2)或138kHz~2.2MHz(ADSL2+)。ADSL设备由DSL接入复用器(DSLAM)和用户终端设备组成。
该定义几乎把ADSL的技术特征都进行了表述。不对称数字用户线也成为“非对称数字用户线”。所谓不对称是指数据传输速率的上/下行的不相等性。另外,YD/T 1034还对第二代不对称数字用户线(ADSL2)和频谱扩展的第二代不对称数字用户线(ADSL2+)给出了具体定义,请详见下表1-2中。
表1-2:ADSL2和ADSL2+的定义
3、ADSL技术的标准化
ADSL技术的国际标准应遵循ITU-T的G.992.x(目前x=1~5)系列建议书,该系列建议书的名称详见下表1-3中,它包括第一代、第二代和第2+(2plus)代ADSL及相应的不带分离器的ADSL。该系列建议书描述了金属双绞线上的非对称数字用户线(ADSL)收发器,允许其局端收发器单元(ATU-C)和用户端收发器单元(ATU-R)之间进行高速数据传输。注意,这里所称的ADSL收发器就是我们日常所说的“ADSL调制解调器”或“ADSL猫”。
表1-3:ITU-T的G.992.x系列建议书的名称
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在我国,也编制了大量的相关ADSL技术的标准,包括国家标准和通信行业标准。其中,ADSL的技术要求之我国标准,主要是相应的通信行业标准,它们是参照上述ITU-T G.992.x系列建议书并结合我国网络的具体情况而编制发布的。
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二、ADSL的系统组成
1、设备基本配置
不对称数字用户线(ADSL)系统是由局端收发器单元(ATU-C,ADSL Transceiver Unit-Co side)、用户端收发器单元(ATU-R,ADSL Transceiver Unit-Remote side)、分离器和管理单元及市内电话线线路所组成,具体可详见下图2-1。
图2-1:ADSL系统的设备组成示意图
对于ATU-C,其局端设备也称之为DSL接入复用器(DSLAM,DSL Access Multiplexer)。它通过DSLAM的相应接口(如ATM接口、Ethernet接口)与城域网相连;对于ATU-R可以构成独立设备(俗称“ADSL猫”)与CPE/CPN相连;ATU-C与ATU-R间通过市内电话线线路相连。分离器可隔离POTS/ISDN低频带信号和ADSL高频带信号。局端的管理单元可以带内方式或带外方式对ADSL设备进行管理。
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2、参考模型配置
不对称数字用户线(ADSL)系统参考模型配置如下图2-2所示,它事实上给出了ADSL系统的功能模块。
图2-2:ADSL系统的参考模型配置
三、ADSL的技术演进
不对称数字用户线(ADSL)系统的技术演进,主要目的是提高在市话铜缆线路上的总的数据传输速率,演进过程重点是通过DMT调制方式、ATU-C/R线路物理层特性的改进。依据ITU-T的G.992.x建议,ADSL、ADSL2和ADSL2+等各自的特征将汇总于下表3-0中。
表3-0:不对称数字用户线(ADSL)系统的技术特征
1、ADSL1
第一代ADSL是由ITU-T在1999年7月发布的建议书G.992.1所规范。它定义了局端和远端(用户端)一对收发器单元(ATU),并对ATU进行了详细的规定,使ATU-C和ATU-R由不同厂家提供时也能正常工作。一对ATU间提供多种承载信道并结合其环境可以支持下表3-1所示的三种服务型式的任一种。其传输单元可以同时传送的内容包括:下行单工承载、双工承载、基带模拟双工信道以及用于成帧、错误控制、操作和维护的 ADSL 线路开销。其可选的传输能力与传输特性包括:ATM与STM传输;网络定时参考的传输;回声消除;网格编码调制、双时延、减小开销成帧模式等。ADSL系统可支持的最低净数据传输速率具体详见表3-0。
表3-1:各代际ADSL所支持的服务型式
另外,我国通信行业标准YD/T 1323《接入网技术要求-不对称数字用户线(ADSL)》,对于ADSL的收发器单元(ATU)的技术要求是等同采用(IDT)了G.992.1建议,而对于ADSL设备的相关部分技术要求则结合我国网络的实际情况而制定。因此,我国的ADSL1不但可以支撑ATM模式传输,也可以支撑PTM模式(IP包)的传输。
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2、ADSL2
由于第一代ADSL存在着如下表3-2所示的不足,进而在第一代的技术上开发了第二代ADSL系统。ITU-T在2002年对其进行了标准化,即ITU-T G.992.3,目前已经过了多次修订,称为ADSL2。ADSL2根据环境定义了与其它两种业务(POTS和ISDN)之一结合或不使用底层服务的各种帧承载也汇总于表3-1中。ADSL2在 ATM与STM传输模式的基础上增加了分组包的传输模式(PTM)。ADSL2系统可支持的最低净数据传输速率得到了进一步的提高(具体详见表3-0)。为此,ADSL2采取了更为有效的调制、减少帧的开销、采取更高的编码增益、提高初始化状态机的性能、采取增强性的信号处理算法等。
表3-2:第一代ADSL存在的不足
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3、ADSL2+
紧接着在2003年5月ITU-T 又发布了G.992.5建议,即ADSL2plus(我国称为ADSL2+),它是在ADSL2的技术上将线路传输频谱由1.104MHz扩至2.208MHz,扩大了一倍,此时可将DMT调制的子载波数由原来的256增加为516,以进一步扩大ADSL系统的数据下行传输速率,因此称为频谱扩展的第二代ADSL。ADSL2+是在ADSL2的基础上开发的,它继承了ADSL2的一切特性并有所提高,其传输能力和传输特性详见下表3-3。ADSL2+根据环境定义了与其它两种业务(POTS和ISDN)之一结合或不使用底层服务的各种帧承载也汇总在表3-1中。
表3-3:各代际ADSL的传输能力和传输特性
另外,我国修改采用(MOD)了G.992.5建议,而编制发布了通信行业标准YD/T 1530《接入网技术要求-频谱扩展的第二代不对称数字用户线(ADSL2+)》
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4、关于ADSL分离器
ITU-T G.992.1、G.992.3和G.992.5所规范的都是带分离器的ADSL收发器。ADSL收发器可以实现POTS/ISDN话音频带与ADSL数据业务的传输频带在同一条铜缆线对上同时传输,因此在线路两端需要将其分离,这就是分离器的作用。
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