联系我们基于ADSL技术的校园网的组建
杨梭生 李花
(中国矿业大学)
摘要 本文详细地介绍了ADSL技术的基本原理和一个基于DSL技术的校园网的设计思想、功能特点、实现方法及应用。它为网络设计人员提供了一种组建校园网的新思路和新方法。关键词 非对称数字用户线路，ADSL调制解调器，数字用户线接入复用设备，校园网
随着近年来电信资费的调整，政府上网工程的启动，企业建网热潮的深化，电子商务走向应用，可以预期新的一轮上网热潮正在到来。再加上网络应用的进一步深化，以视频点播(VOD)、电视会议、网上购物等交互式应用为代表的新的业务类型的出现，用户对数据通信的速率提出了更高的要求。接入网作为网络系统中的“最后一公里”正引起人们越来越多的注意。但是由于种种原因，用户的接入速率尚不能满足多媒体应用的需求，正因如此，ADSL、Cable Modem等新一代的高速接入技术被推向了台前，频频曝光。
本文主要介绍ADSL技术。一方面，ADSL技术是基于现有的双绞铜线的基础上，在我国目前的实际情况下更经济也更易于实现，有望成为下一代主流的用户接入方式；另一方面，由于我国绝大部分城市的电信部门尚不支持ADSL技术(只是在我国的深圳以及上海、北京的某些小区作为试点，进行了ADSL技术的试验)，所以我们只提供了一个基于ADSL技术的校园网解决方案。
1.ADSL技术的发展背景
随着网络技术的不断发展，尤其是Internet的迅速发展，使得接入技术日益受到人们的重视。在过去的几年间，基于铜线的接入技术取得了飞速的发展，包括使用V系列调制解调器的接入和xDSL技术。使用调制解调器通过电话线(双绞铜线)来实现网络的接入是最简单、最经济的方法，但是它受到调制解调器速率的限制。虽然经过了人们的努力，调制解调器的速率由最初的2.4kbit/s速率一路攀升，先后经历了9.6kbit/s、14.4kbit/s、28.8kbit/s、33.6kbit/s。但是由于V系列调制解调器所使用频带受到限制(为3400Hz)，所以几乎已经无法继续提高速率。那么，在现有的铜线上，如何进一步提高网络的接入速率呢?各种DSL(Digital Subscriber Line 数字用户线)技术就成为最佳的方案。
在众多的DSL技术中，ADSL技术是比较有代表性的，它对更新Internet访问的应用范围，如视频点播(Videoondemand)和电视会议(Teleconferencing)等，具有实际意义。下面，我们就ADSL技术作一简单的介绍。
2.ADSL的工作原理
ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)，中文名字叫非对称数字用户线路。当在电话线两端分别放置ADSL MODEM时，在这段电话线上便产生了三个信息通道：一个速率为1.5Mbps9Mbps的高速下行通道，用于用户下载信息；一个速率为16kbps1Mbps的中速双工通道；一个普通的老式电话服务通道；而且这三个通道可以同时工作。(当然，具体的通信速率还依赖线路的质量和长度而定。一般来说，有效传输距离在3-5公里范围以内。)你可以在下载文件的同时在网上观赏视频节目，并不影响电话的使用。最重要的是这一切都是在一根电话线上同时进行的。
ADSL靠什么实现这一切呢?说起来，ADSL的内部十分复杂。它采用了高级的数字信号处理技术和新的算法压缩数据，使大量的信息得以在网上高速传输。我们知道，在现有的较长的铜制双绞线(普通电话线)上传送数据，其对信号的衰减是十分严重的，ADSL在如此恶劣的环境下实现了大的动态范围，分离的通道，以及保持低噪声干扰，其难度可想而知，难怪有人说，ADSL是调制解调技术的一个奇迹。
为了在电话线上分隔有效带宽，产生多路信道，ADSL调制解调器一般采用两种方法实现，频分多路复用(FDM)或回波消除(Echo Cancellation)技术。FDM在现有带宽中分配一段频带作为数据下行通道，同时分配另一段频带作为数据上行通道。下行通道通过时分多路复用(TDM)技术再分为多个高速信道和低速信道。同样，上行通道也由多路低速信道组成。而回波消除技术则使上行频带与下行频带叠加，通过本地回波抵消来区分两频带。此技术来源于V.32和V.34调制解调器中，它非常有效地使用了有限的带宽，但从复杂性和价格来说，其代价较大。当然，无论使用两种技术中的哪一种，ADSL都会分离出4kHz的频带用于老式电话服务(POTS)。
当前，ADSL调制解调设备多采用3种线路编码技术，分别称为抑制载波幅度和相位(carrierless amplitude and phase,CAP),离散多音复用(discrete multitone,DMT)，以及离散小波多音复用(discrete wavelet multitone,DWMT)。其中CAP的基础是正交幅度调制(QAM)，在CAP中，数据被调制到单一载波之上；而在DMT中，数据被调制到多个载波之上，每个载波上的数据使用QAM进行调制。DMT中使用为大家熟知的快速傅里叶变换算法做数字信号处理，而在DWMT中，则用近年来新兴的小波变换算法代替快速傅里叶变换。一个ADSL调制解调器将多路下行通道中，双工通道中以及维护信道中的数据流组合成数据块(block)，并在每一数据块中附加纠错代码，接收端则通过此纠错代码对在传输过程中产生的误码进行纠错。实验表明，此纠错编码技术完全可以达到MPEG2和其他数字图像压缩方法的要求。
非对称数字用户线路(ADSL)与以往调制解调技术的主要区别在于其上下行速率是非对称的，即上下行速率不相等，ADSL技术的高下行速率和相对而言较慢的上行速率非常适于做Internet/Intranet浏览使用。
3. ADSL的特点
1)ADSL具有V系列调制解调器无法比拟的数据速率。
2)ADSL技术是基于双绞铜线的，因此ADSL有着广阔的应用基础。在全球范围内，有7亿门电话铜线。在我国，电话网的规模已经跃居到全球第二位，其中，程控化的比重高达99.7%，这为ADSL技术在我国的应用提供了良好的基础。
3)ADSL技术具有高性能价格比。ADSL技术利用传统电话网的双绞铜线，并且在同一条双绞铜线上可以实现语音传输和数据传输的共存，因此不需要另外铺设传输线，从而大大节约了成本。
4)ADSL与Cable Modem相比，具有独占带宽的特点。利用有线电视网进行多媒体的传输，虽然可以取得较高的带宽，但当上网用户的数目增加时，因其是共享带宽，所以每个用户拥有的带宽将急剧下降；而ADSL是基于电话铜线的，每个用户独占带宽，不会因上网的用户数目的增加而影响带宽。
5)ADSL的上下行速率是非对称的。ADSL技术的高下行速率和相对而言较慢的上行速率非常适于做Internet/Intranet浏览使用。
4. ADSL所需设备
在用户端，需要安装ADSL调制解调器。用户的计算机通过调制解调器连接到普通的电话线上。在ADSL调制解调器中有一个用于信号分离的芯片，叫做POTS Filter。从电话线传来的信号通过它被分成两路，一路用于传送语音，另一路用于传送数据。传送数据的信号会在经过一个信道分离器(Channel Separator)，分成上行和下行两个信道。
在交换局端的设备是DSLAM(Digital Subscriber Line Access Multiplexer：数字用户线接入复用设备)，它的作用是将ADSL用户连接到高速骨干网上。在交换局的DSLAM设备之前也有一个ADSL调制解调器，其中也有POTS Filter，所以从用户端传来的信号通过ADSL调制解调器后被分成两路，一路是语音信号，它被送往交换局的PSTN(Public Switched Telephone Network：公用电话网)设备，另一路用来传送数据，则送往DSLAM设备，通过DSLAM设备传送到骨干网上。一般情况下，DSLAM设备都与ATM网络相连。
5. ADSL应用范围
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