模拟调制解调器(Modem)接入技术
模拟调制解调器是利用电话网模拟交换线路实现远距离数据传输的传统技术。从传输速率为300bps的Bell 103调制解调器到33.6kbps的V.34bis调制解调器,经过了数十年的发展历程。近年来随着internet网的迅猛发展,拨号上网用户要求提高上网速率的呼声日涨,56kbps的调制解调器应运而生。56kbps modem 又称PCM modem,与传统modem在应用上的最大不同,是在拨号用户与iSP之间只经过一次A/D和D/A转换,即仅在用户与电话程控交换机间使用一对modem,交换机与iSP间为数字连接。PCM modem有两个关键技术:一是多电平映射调制技术,二是频谱成型技术。多电平映射调制是采用一组PAM调制,从A律(或μ律)PCM编码256个电平中选择部分电平作调制星座映射,调制符号率为8kHz。使用频谱成型技术,目的是抑制发送信号中的直流分量,减少混合线圈中的非线性失真。早期的56kbps modem主要有两大工业标准:一个是X2标准,另一个是K56flex标准,两者互不兼容。国际电联电信标准局(iTU-T)第16研究组(SG16)1998年9月全会正式通过了V.90建议“用于公用电话网PSTN上的,上行速率为33.6kbps,下行速率为56kbps的数字/模拟调制解调器”。已投入使用的X2或K56flex modem均可以通过软件升级的方法实现与V.90 modem的兼容。
数字用户线(DSL)接入技术
电信网,主要是电话网,多年来追求的理想是实现信息传送的数字化。60年代PCM设备的应用实现了中继线传输的数字化,70年代程控数字交换机的应用开始实现信息交换的数字化。在基本实现中继传输和交换的数字化,建成综合数字网(iDN)以后,着手实现用户线的数字化,攻克“最后一公里”的数字传送难关。1972年CCiTT提出了综合业务数字网(iSDN)的概念,80年代初实现了用户线数字传输技术的实用化。随着需求的发展,iSDN已不能满足用户使用对带宽的要求,1987年Bellcore首先提出了数字用户线(DSL)的概念,并开发了高比特率数字用户线(HDSL)技术;1989年又进一步提出了非对称数字用户线(ADSL)的概念。90年代以来,HDSL和ADSL成为数字用户线研究的热点和主流技术,并衍生出若干分支技术。
目前已提出的数字用户线(xDSL)技术主要还有以下几种:
(1)高比特率数字用户线(High bit-rate Digital Subscriber Line,HDSL)
HDSL是一种对称的高速数字用户环路技术,上行和下行速率相等,通过两对或三对双绞铜线提供全双工1.544/2.048Mbps(T1/E1)的数据信息传输能力。HDSL技术最早由Bellcore提出,近年来国内外已有众多厂家推出了HDSL产品并得到应用。HDSL接入技术的标准化已取得突破性进展,1998年10月iTU-T 第15研究组(SG15)全体会议通过了关于HDSL的新建议G.991.1,对本地金属线路上的高速数字用户线系统做了详细规范,采用2B1Q或CAP两种线路编码方式,可以支持604kbps、1168kbps和2320kbps三种线路传输速率,但不支持POTS电话、模拟数据和iSDN。HDSL的无中继传输距离视线径不等约为4~7公里。
(2)非对称数字用户线(Asymmetrical Digital Subscriber Line,ADSL)
ADSL允许在一对双绞铜线上,在不影响现有POTS电话业务的情况下,进行非对称性高速数据传输。ADSL上行速率为224kbps~640kbps,下行传输速率1.544Mbps~9.2Mbps;传输距离在2.7~5.5公里。ADSL是在电话用户线上采用分离器(splitter)的办法将模拟话音通道与数字调制解调器分开,即使在ADSL连接失败时也不影响话音服务。
iTU-T SG15 1998年10月已原则通过了关于ADSL的G.992.1和G.992.1建议草案,将提交1999年6月SG15全会通过。G.992.1规范了带分离器的非对称数字用户线(ADSL)系统,利用该系统可在同一对金属双绞线对上传输高速数据和模拟信号,采用的线路编码为DMT,下行速率为6.144Mbps,上行速率为640kbps。G.992.2规范了不带分离器(splitterless)的非对称高速数字用户线系统,它是一种简化的ADSL(lite ADSL),具有成本低、安装简便的优点,也采用DMT线路编码,下行速率为1.536Mbps,上行速率为512kbps。
(3)对称数字用户线(Symmetrical Digital Subscriber Line,SDSL)
使用一对铜双绞线对在上、下行方向上实现E1/T1传输速率的技术。也称单线对数字用户线(Single-pair Digital Subscriber Line,SDSL),是HDSL的一个分支,有时也称作中等比特率数字用户线(Middle bit-rate Digital Subscriber Line,MDSL)。SDSL采用2B1Q线路编码,上行与下行速率相同,传输速率由几百kbps到2Mbps,传输距离可达3公里左右。SDSL的发展趋势主要有两个:一是开发在单线对上同时传送话音和数据的HDSL,用于小型办公室/家庭办公室(SOHO);二是开发具有更高传输比特率的单线对数字用户线技术,iTU-T已就起草新的建议G.shdsl“单线对高比特率数字用户线(VDSL)”开展研究。
(4)速率自适应数字用户线(Rate-Adapted Digital Subscriber Line,RADSL)
RADSL能够自动地、动态地根据所要求的线路质量调整自己的速率,为远距离用户提供质量可靠的数据网络接入手段。RADSL是在ADSL基础上发展起来的新一代接入技术,其下行速率从384kbps到9.2 Mbps,上行速率从128kbps到768kbps,传输距离可达5.5公里左右。
(5)甚高比特率数字用户线(Very high bit-rate Digital Subscriber Line,VDSL)
VDSL是ADSL的发展方向,是目前最先进的数字用户线技术。VDSL通常采用DMT调制方式,在一对铜双绞线上实现双向数字传输,其下行速率可达13~52Mbps,上行速率可达1.5~7Mbps,传输距离约为300米~1.3公里。以色列的Metalink公司的VDSL芯片,能够以下行50Mbps、上行7Mbps速率进行传输。瑞典Telia公司的VDSL实验产品演示,能够在一个联接上同时提供8个数字电视信道。它将一路10MHz的信道分割成1024个子信道,根据线路情况自动调整达到最佳传送状态,每个载波传送20kbps~120kbps的信息,传输距离达500米。VDSL系统的标准化是iTU-T SG15下一阶段的主要研究目标之一。
(6)超高比特率数字用户线(Super high bit-rate Digital Subscriber Line,SDSL)
VDSL是目前仍处在实验研究中的传输速率高达155Mbps的数字用户线技术。其传输距离只能达到几十米,实用前景不大。
电缆调制解调器(Cable modem)接入技术
电缆调制解调器是基于CATV网HFC混合光缆/同轴电缆基础设施的网络接入技术。HFC将数字信号调制为QAM(正交调幅调相)信号,以频分复用方式将话音、数据和CATV模拟信号复接后调制到激光器上,并以模拟方式在光缆和同轴电缆系统中传输,在接收端解调还原为数字信号。HFC适合于已有大量用户同轴电缆的情况,优点是安装简便、初期投资省,便于电信业务与电视业务的相互渗透;缺点是将数字信号转换为模拟信号后传输质量有所下降。
电缆调制解调器是利用HFC网络传输数据信息的设备,包括一个覆盖范围为45MHz~855MHz的射频调谐器。数据是在物理层上被插入到视频信号中去的。电缆调制解调器通常采用幅移键控(ASK)突发型调制方式,利用视频格式来传送internet或其它数据信息,在电视同步脉冲信号之间插入视频扫描线的数字数据信号数据流在被调制之前先按交织方式进行排列和经过扰码处理。