基本介紹
- 中文名：非對稱數字用戶線路
- 外文名：Asymmetric Digital Subscriber Line
- 使用電路：銅製雙絞線
- 套用：提供多媒體服務
- 其他技術：乙太網、光纖、無線等
- 分類：xDSL
簡介,基本原理,主要特點,高速傳輸,上網、打電話互不干擾,獨享頻寬，安全可靠,主要分類,技術標準,綜述,傳輸標準,登錄標準,接入方式,技術對比,ADSL,HDSL,VDSL,RADSL,新發展,ADSL2,特性,套用,ADSL2+,特點,發展,套用前景,
簡介
1989年在貝爾實驗室誕生的ADSL（Asymmet-ricaI DigitaI Subscriber Loop：非對稱數字用戶線環路）是xDSL家族成員中的一員，被譽為“現代信息高速公路上的快車”。它因其下行速率高、頻頻寬、性能優等特點而深受廣大客戶的喜愛，成為繼MODEM、ISDN之後的又一種全新更快捷，更高效的接入方式。它是運行在原有普通電話線上的一種新的高速寬頻技術。
鑒於ADSL的上下行傳輸速度，在ADSL的高速數據通信和互動視頻的功能中，數據通信功能可以為Internet/Intranet的訪問、SOHO（SmaII Office Home Office：家庭辦公室）、遠程教育或專用的網路套用等套用；也可為互動視頻包括需要高速網路視頻通信的VOD（Video On Demand：視頻點播）、電影、遊戲等套用。
基本原理
所謂非對稱主要體現在上行速率和下行速率的非對稱性上。它利用數字編碼技術從現有銅質電話線上獲取最大數據傳輸容量，同時又不干擾在同一條線上進行的常規話音服務。其原因是它用電話語音傳輸以外的頻率傳輸數據。用戶可以在上網的同時打電話或傳送傳真，而這將不會影響通話質量或降低下載Internet內容的速度。
它具有一個高速下行通道（Downstream）到用戶端，一個上行通道（Upstream）和一個POTS通道（4kHz），POTS通道用以保證即使ADSL連線失敗了，語音通信仍能正常運轉。高速和中速信道均可以採用多路復用技術以創建多個低速通道。ADSL的關鍵概念，也是數位訊號與模擬信號能同時在電話線傳輸的關鍵，在於其上行與下行的帶是不對稱的。也就是從ISP以客戶端（下行通道）傳輸的頻寬比較高，客戶端到ISP（上行通道）的傳輸頻寬比較低。這樣的設計一方面是為了與現有的電話網路頻譜相容，一方面也符合使用網際網路的習慣與特性（接受的數據量遠遠大於送出去的數據量）。
主要特點
高速傳輸
提供上、下行不對稱的傳輸頻寬；
上網、打電話互不干擾
獨享頻寬，安全可靠
各結點採用寬頻交換機處理交換信息，信息傳遞快速安全。
主要分類
現比較成熟的ADSL標準有兩種——G.DMT和G.Lite。G.DMT是全速率的ADSL標準，支持8Mbps/1.5Mbps的高速下行/上行速率，但是，G.DMT要求用戶端安裝POTS分離器，
圖3 G.DMT示意圖
比較複雜且價格昂貴；G.Lite標準速率較低，下行/上行速率為1.5Mbps/512Kbps，但省去了複雜的POTS分離器，成本較低且便於安裝。就適用領域而言，G.DMT比較適用於小型家庭或辦公室（SOHO），而G.Lite則更適用於普通家庭用戶。
技術標準
綜述
貝爾實驗室從1989年以來，先後提出了一系列xDSL技術，包括從最早期的SDSL（對稱數字用戶線）到後來的VDSL（超高速數字用戶線）和ADS（非對稱數字用戶線）。ADSL在各種xDSL技術中出現較早，並且美國國家標準化委員會ANSI在1995年為其制訂了相應標準（ANSI TIE1.413），該標準也被國際電信聯盟ITU採納，因此得到了廣泛的套用。
傳輸標準
ADSL設備在傳輸中需要遵循以下標準之一：
ITU-T G.992.1（G.dmt）
ITU-T G.992.2（G.lite）
ITU-T G.994.1（G.hs）
可變比特率（VBR）
ANSI T1.413 Issue #2
下行8Mbps，上行896Kbps
還有一些更快更新的標準，但是還很少有電信服務提供商使用：
ITU G.992.3/4
ADSL2下行12Mbps，上行1.0Mbps
ITU G.992.3/4
Annex J ADSL2下行12Mbps，上行3.5Mbps
ITU G.992.5
ADSL2+下行24Mbps，上行1.0Mbps
ITU G.992.5
Annex M ADSL2+下行24Mbps，上行3.5Mbps
登錄標準
ADSL通常提供三種網路登錄方式：
橋接；PPPoA（PPPoverATM，基於ATM的端對端協定）；PPPoE（PPPoverEthernet，基於乙太網的端對端協定）。橋接是直接提供靜態IP，而後兩種通常不提供靜態IP，是動態地給用戶分配網路地址。
接入方式
專線接入和虛擬撥號
技術對比
xDSL是基於銅質電話線路的傳輸技術，也是一種新的傳輸技術，它可在現有的銅質電話線路上採用較高的頻率及相應的調製技術，提高傳輸速率。各種DSL技術區別主要體現在信號傳輸速率、距離，上、下行信道對稱性不同兩個方面。
DSL（數字用戶線路，Digital Subscriber Line）是以銅質電話線為傳輸介質的傳輸技術組合，它包括HDSL、SDSL、VDSL、 ADSL和RADSL等，一般稱之為xDSL。它們主要的區別就是信號傳輸速度和距離的不同以及上行速率和下行速率對稱性的不同這兩個方面。
ADSL
ADSL技術是xDSL技術中最常用的，屬於非對稱數字用戶線路，在兩個方向的傳輸速率是完全不相同的。它以普通電話線作為傳輸媒介，使用的是26Kttz以後的高頻段，傳輸速度較高。其能夠充分利用現有的市話網路，有效降低了安裝和維護成本，但是該技術只適用於下行傳輸速率為1-2Mbits 的套用。電話線在人們生活中具有較高的覆蓋率，而今後相當長的時間裡大多數用戶網仍將繼續使用現有的銅線環路，ADSL在今後幾十年內將占據一定的市場。
關於ADSL 的國際標準主要是ANSI 制定的，1994 年TIE1.4 工作組通過了第一個ADSL 草案標準，決定採用DMT 作為標準接口，關鍵是能支持6.144Mbit/s 甚至更高的速率並能傳較遠的距離。ANSI標準將包含一個附錄具體規定歐洲制式ADSL 標準。因而ANSI 制定的ADSL 標準實際上已經是一個準國際標準。CAP 碼也在爭取成為事實標準。
1997 年中，一些ADSL 的廠商和運營商開始認識到，也許犧牲ADSL 的一些速率可能會加快ADSL 的商業化進程，因為速率下降的同時也就意味著技術複雜度的降低。全速率ADSL 的下行速度是8Mbps，但是在用戶端必須安裝一個分離器（Splitter）。如果把ADSL的下行速率降到1.5Mbps（下行為1.5Mbps，上行為384 Kbps），那么用戶端的分離器就可以取消。這意味著，用戶可以像以往安裝普通模擬Modem 一樣安裝ADSL Modem，沒有任何區別，省略了服務商的現場服務，這對ADSL 的推廣至關重要。
於是，ADSL的一個新版本誕生了，稱作通用ADSL（Universal ADSL）。1998 年1 月，世界上一些知名廠商、運營商和服務商組織起來，成立了通用ADSL 工作小組（Universal ADSL Working Group，UAWG），致力於該版本的標準化工作。
1998 年10 月，ITU 開始進行通用ADSL 標準的討論，並將之命名為G.Lite，經過半年多的等待，1999 年6 月22 日，ITU（國際電信聯盟）最終批准通過了G.Lite（即G.992.2）標準，從而為ADSL 的商業化進程掃清了障礙。
HDSL
HDSL也被稱為高速率數字用戶線路，是xDSL技術中最成熟的一種。它採用的是比較先進的數位訊號自適應均衡以及回波抵消技術，對頻寬的需求較少，也不需要中繼器。HDSL技術是對稱的，即上行通信和下行通信提供同樣的頻寬，可以替代中小型區域網路的Tl/E1，價格便宜，容易安裝。
HDSL與SDSL支持對稱的T1/E1（1.544Mbps/2.048Mbps）傳輸。其中HDSL的有效傳輸距離為3－4公里，且需要兩至四對銅質雙絞電話線；SDSL最大有效傳輸距離為3公里，只需一對銅線。比較而言，對稱DSL更適用於企業點對點連線套用，如檔案傳輸、視頻會議等收發數據量大致相應的工作。同非對稱DSL相比，對稱DSL的市場要少得多。
VDSL
VDSL被稱為高速數字用戶線路，是一種具有極高速率的非對稱數據傳輸技術，可以為住宅用戶和企業客戶提供高速網路連線和匯集業務。VDSL技術的套用主要有兩種方式。一種方法是可以在銅纜網中直接插入VDSL設備，不用變原有網路結構，還有一種方法是將原有銅纜線路中的最後部分換成光纜，網速由最後用戶接入的銅纜部分決定。VDSL比較經濟可行，是網路改革中的一個重要補充方式。
VDSL、ADSL和RADSL屬於非對稱式傳輸。其中VDSL技術是xDSL技術中最快的一種，在一對銅質雙絞電話線上，下行數據的速率為13到52Mbps，上行數據的速率為1.5到2.3Mbps，但是VDSL的傳輸距離只在幾百米以內，VDSL可以成為光纖到家庭的具有高性價比的替代方案，深圳的VOD就是採用這種接入技術實現的；ADSL在一對銅線上支持上行速率640Kbps到1Mbps，下行速率1Mbps到8Mbps，有效傳輸距離在3－5公里範圍以內。
RADSL
RADSL能夠提供的速度範圍與ADSL基本相同，但它可以根據雙絞銅線質量的優劣和傳輸距離的遠近動態地調整用戶的訪問速度。正是RADSL的這些特點使RADSL成為用於網上高速衝浪、視頻點播（IAV）、遠程區域網路（LAN）訪問的理想技術，因為在這些套用中用戶下載的信息往往比上載的信息（傳送指令）要多得多。
新發展
在ADSL市場蓬勃發展的同時，由於受其本身技術的制約，它仍是一種過渡型技術，速率、距離和出線率等問題在很大程度上困擾著ADSL的發展。為解決ADSL的這些問題，其本身也在不斷改進。ADSL2技術就是在第一代ADSL的基礎上，在相關運營商、設備廠商的支持推動下，由ITU定義的新一代ADSL標準（G.992.3/G.992.4）。與ADSL相比，ADSL2增加了一些新功能，主要是提高傳輸性能、網路互操作性和管理功能，同時，在對新業務、新套用的支持上也大大改善。而ADSL2+（G.992.5）是在ADSL2的基礎上進一步發展起來的，ADSL2+擁有ADSL2所具有的一切特性，並在此基礎上，對可用頻帶、上下行傳輸速率又做了進一步擴展，同時能後向兼容ADSL2。
協定類型 | 協定描述 | 發布時間 |
ADSL | G.992.1 G.dmt | 1999 |
ADSL | G.992.2 G.1ite | 1999 |
ADSL | 2G.992.3 G.dmt.bis | 2002 |
ADSL2 | G.992.4 G.1ite.bis | 2002 |
ADSL2+ | G.992.5 ADSL two plus | 2003 |
ADSL2 | G.992.3 Annex L Reach Extended | 2003 |
ADSL2
特性
⑴速率提高、覆蓋範圍擴大
ADSL2在速率、覆蓋範圍上擁有比第一代ADSL更優的性能。ADSL2下行最高速率可達12 Mbit/s，上行最高速率可達1 Mbit/s。ADSL2是通過減少幀的開銷，提高初始化狀態機的性能，採用了更有效的調製方式、更高的編碼增益以及增強性的信號處理算法的來實現的。
與第一代ADSL相比，在長距離電話線路上，ADSL2將在上行和下行線路上提供比第一代ADSL多50 kbit/s的速率增量。而在相同速率的條件下，ADSL2增加了傳輸距離約為180 m，相當於增加了覆蓋面積6%。
⑵線路診斷技術
對於ADSL業務，如何實現故障的快速定位是一個巨大的挑戰。為解決這個問題，ADSL2+傳送器增強了診斷工具，這些工具提供了安裝階段解決問題的手段、服務階段的監聽手段和工具的更新升級。
為了能夠診斷和定位故障，ADSL2傳送器線上路的兩端提供了測量線路噪聲、環路衰減和SNR（信噪比）的手段，這些測量手段可以通過一種特殊的診斷測試模組來完成數據的採集。這種測試線上路質量很差（甚至在ADSL無法完成連線）的情況下也能夠完成。此外，ADSL2提供了實時的性能監測，能夠檢測線路兩端質量和噪聲狀況的信息，運營商可以利用這些通過軟體處理後的信息來診斷ADSL2連線的質量，預防進一步服務的失敗，也可以用來確定是否可以提供給用戶一個更高速率的服務。
⑶增強的電源管理技術
第一代ADSL傳送器在沒有數據傳送時也處於全能量工作模式。如果ADSL Modem能工作於待機/睡眠狀態，那么對於數百萬台的Modem而言，就能節省很可觀的電量。為了達到上述目的，ADSL2提出了兩種電源管理模式，低能模式L2和低能模式L3，這樣，在保持ADSL“一直線上”的同時，能減少設備總的能量消耗。
低能模式L2使得中心局數據機ATU-C端可以根據Internet上流過ADSL的流量來快速地進入和退出低能模式。當下載大量檔案時，ADSL2工作於全能模式，以保證最快的下載速度；當數據流量下降時，ADSL2系統進入L2低能模式，此時數據傳輸速率大大降低，總的能量消耗就減少了。當系統處於L2模式時，如果用戶開始增加數據流量，系統可以立即進入L0模式，以達到最大的下載速率。L2狀態的進入和退出的完成，不影響服務，不會造成服務的中斷，甚至一個比特的錯誤。
低能模式L3是一個休眠模式，當用戶不線上及ADSL線路上沒有流量時，進入此模式。當用戶回到線上狀態時，ADSL收發器大約需要3 s的時間重新初始化，然後進入穩定的通信模式。通過這種方式，L3模式使得在收發兩端的總功率得到節省。
總之，根據線路連線的實際數據流量，傳送功率可在L0、L2、L3之間靈活切換，其切換時間可在3 s之內完成，以保證業務不受影響。
⑷速率自適應技術
電話線之間串話會嚴重影響ADSL的數據速率，且串話電平的變化會導致ADSL掉線。AM無線電干擾、溫度變化、潮濕等因素也會導致ADSL掉線。ADSL2通過採用SRA（Seamless Rate Adaptation）技術來解決這些問題，使ADSL2系統可以在工作時在沒有任何服務中斷和比特錯誤的情況下改變連線的速率。ADSL2通過檢測信道條件的變化來改變連線的數據速率，以符合新的信道條件，根據線路質量動態調整速率，以32kbps為單位，變化速率以適用線路實際傳輸質量來減少數據掉包和改善卡頓現象，此改變對用戶是透明的。
⑸多線對捆綁技術
運營商通常需要為不同的用戶提供不同的服務等級。通過把多路電話線捆綁在一起，可以提高用戶的接入速率。為了達到捆綁的目的，ADSL2支持ATM論壇的IMA標準，通過IMA、ADSL2晶片集可以把兩根或更多的電話線捆綁到一條ADSL鏈路上，這樣使線路的下行數據速率具有更大的靈活性。
⑹信道化技術
ADSL2可以將頻寬劃分到具有不同鏈路特性的信道中，從而為不同的套用提供服務。這一能力使它可以支持CVoDSL（Channelized Voice over DSL），並可以在DSL鏈路內透明地傳輸TDM語音。CVoDSL技術為從DSL modem傳輸TDM到遠端局或中心局保留了64 kbit/s的信道，局端接入設備通過PCM直接把語音64 kbit/s信號傳送到電路交換網中。
⑺其它優點
快速啟動:ADSL2提供了快速啟動模式，初始化時間從ADSL的10 s減少到3 s。
全數位化模式：ADSL2提供一個可選模式，它使得ADSL2能夠利用語音頻段進行數據傳輸，可以增加256 kbit/s的數據速率。
套用
ADSL2利用現有電話銅纜資源，可在開通話音業務（POTS、ISDN）的同時，利用高頻段提供寬頻數據業務。ADSL2的套用參考模型如圖1所示。其中ATU-C、ATU-R分別為局端和用戶端的ADSL2收發單元，話音和數據業務通過分離器（Splitter）隔開。根據提供業務的不同，ADSL2包括以下四種具體套用形式：
圖4 ADSL2的套用參考模型
⑴Data，即只提供數據業務。
⑵Data+POTS，即同時提供數據和普通電話業務。
⑶Data+ISDN，即同時提供數據和ISDN業務。
ADSL2+
特點
使用ADSL2+可以有效地減少串話干擾。當ADSL2+與ADSL混用時，為避免線對間的串話干擾，可以將其下行工作頻段設定在1.1～ 2.2 MHz之間，避免與ADSL的1.1 MHz下行頻段產生干擾，從而達到降低串擾、提高服務質量的目的。
發展
不管是在覆蓋距離、出線率、下行頻寬方面還是在電源管理、故障檢測等方面，ADSL2、ADSL2+相對ADSL技術都有了很大的改善，擁有許多新的特性與功能。這些新的特性和功能將進一步提高網路的性能和協同工作能力，這樣運營商可以通過對現有設備的升級來實現新技術套用部署，而不是淘汰現有設備，同時更好地支持新的套用和服務。因此，在有條件的地方可以逐步套用ADSL/ADSL2+技術，通過對現有ADSL設備的升級，使其具有ADSL/ADSL2+的能力。例如：在一些用戶線距離較遠的地區可以利用ADSL2/ADSL2+對用戶進行覆蓋；而對部分頻寬需求高於ADSL提供能力的地方，也可以部署ADSL2+；對於出線率較低的地區，ADSL2+也可以作為一種解決方法進行部署，以減少線束之間的干擾，提高出線率。
新一代ADSL技術固然好，但畢竟標準推出時間不長，且晶片和設備都不成熟，所以還不宜大規模套用。另外，由於ADSL2、ADSL2+對第一代ADSL技術進行了較大改變，尤其是幀結構，因此在大規模部署前，運營商應密切關注這些技術之間的互通問題。作為ADSL的發展方向，ADSL2/ADSL2+應作為ADSL技術的有益補充，先重點研究，充分進行網路試驗，然後逐步部署到網路中去，為ADSL網路的升級換代打好基礎。
