模擬調制解調器(Modem)接入技術
模擬調制解調器是利用電話網模擬交換線路實現遠距離數據傳輸的傳統技術。從傳輸速率為300bps的Bell 103調制解調器到33.6kbps的V.34bis調制解調器,經過了數十年的發展歷程。近年來隨著internet網的迅猛發展,撥號上網用戶要求提高上網速率的呼聲日漲,56kbps的調制解調器應運而生。56kbps modem 又稱PCM modem,與傳統modem在應用上的最大不同,是在撥號用戶與iSP之間只經過一次A/D和D/A轉換,即僅在用戶與電話程控交換機間使用一對modem,交換機與iSP間為數字連接。PCM modem有兩個關鍵技術:一是多電平映射調制技術,二是頻譜成型技術。多電平映射調制是采用一組PAM調制,從A律(或μ律)PCM編碼256個電平中選擇部分電平作調制星座映射,調制符號率為8kHz。使用頻譜成型技術,目的是抑制發送信號中的直流分量,減少混合線圈中的非線性失真。早期的56kbps modem主要有兩大工業標準:一個是X2標準,另一個是K56flex標準,兩者互不兼容。國際電聯電信標準局(iTU-T)第16研究組(SG16)1998年9月全會正式通過了V.90建議“用于公用電話網PSTN上的,上行速率為33.6kbps,下行速率為56kbps的數字/模擬調制解調器”。已投入使用的X2或K56flex modem均可以通過軟件升級的方法實現與V.90 modem的兼容。
數字用戶線(DSL)接入技術
電信網,主要是電話網,多年來追求的理想是實現信息傳送的數字化。60年代PCM設備的應用實現了中繼線傳輸的數字化,70年代程控數字交換機的應用開始實現信息交換的數字化。在基本實現中繼傳輸和交換的數字化,建成綜合數字網(iDN)以后,著手實現用戶線的數字化,攻克“最后一公里”的數字傳送難關。1972年CCiTT提出了綜合業務數字網(iSDN)的概念,80年代初實現了用戶線數字傳輸技術的實用化。隨著需求的發展,iSDN已不能滿足用戶使用對帶寬的要求,1987年Bellcore首先提出了數字用戶線(DSL)的概念,并開發了高比特率數字用戶線(HDSL)技術;1989年又進一步提出了非對稱數字用戶線(ADSL)的概念。90年代以來,HDSL和ADSL成為數字用戶線研究的熱點和主流技術,并衍生出若干分支技術。
目前已提出的數字用戶線(xDSL)技術主要還有以下幾種:
(1)高比特率數字用戶線(High bit-rate Digital Subscriber Line,HDSL)
HDSL是一種對稱的高速數字用戶環路技術,上行和下行速率相等,通過兩對或三對雙絞銅線提供全雙工1.544/2.048Mbps(T1/E1)的數據信息傳輸能力。HDSL技術最早由Bellcore提出,近年來國內外已有眾多廠家推出了HDSL產品并得到應用。HDSL接入技術的標準化已取得突破性進展,1998年10月iTU-T 第15研究組(SG15)全體會議通過了關于HDSL的新建議G.991.1,對本地金屬線路上的高速數字用戶線系統做了詳細規范,采用2B1Q或CAP兩種線路編碼方式,可以支持604kbps、1168kbps和2320kbps三種線路傳輸速率,但不支持POTS電話、模擬數據和iSDN。HDSL的無中繼傳輸距離視線徑不等約為4~7公里。
(2)非對稱數字用戶線(Asymmetrical Digital Subscriber Line,ADSL)
ADSL允許在一對雙絞銅線上,在不影響現有POTS電話業務的情況下,進行非對稱性高速數據傳輸。ADSL上行速率為224kbps~640kbps,下行傳輸速率1.544Mbps~9.2Mbps;傳輸距離在2.7~5.5公里。ADSL是在電話用戶線上采用分離器(splitter)的辦法將模擬話音通道與數字調制解調器分開,即使在ADSL連接失敗時也不影響話音服務。
iTU-T SG15 1998年10月已原則通過了關于ADSL的G.992.1和G.992.1建議草案,將提交1999年6月SG15全會通過。G.992.1規范了帶分離器的非對稱數字用戶線(ADSL)系統,利用該系統可在同一對金屬雙絞線對上傳輸高速數據和模擬信號,采用的線路編碼為DMT,下行速率為6.144Mbps,上行速率為640kbps。G.992.2規范了不帶分離器(splitterless)的非對稱高速數字用戶線系統,它是一種簡化的ADSL(lite ADSL),具有成本低、安裝簡便的優點,也采用DMT線路編碼,下行速率為1.536Mbps,上行速率為512kbps。
(3)對稱數字用戶線(Symmetrical Digital Subscriber Line,SDSL)
使用一對銅雙絞線對在上、下行方向上實現E1/T1傳輸速率的技術。也稱單線對數字用戶線(Single-pair Digital Subscriber Line,SDSL),是HDSL的一個分支,有時也稱作中等比特率數字用戶線(Middle bit-rate Digital Subscriber Line,MDSL)。SDSL采用2B1Q線路編碼,上行與下行速率相同,傳輸速率由幾百kbps到2Mbps,傳輸距離可達3公里左右。SDSL的發展趨勢主要有兩個:一是開發在單線對上同時傳送話音和數據的HDSL,用于小型辦公室/家庭辦公室(SOHO);二是開發具有更高傳輸比特率的單線對數字用戶線技術,iTU-T已就起草新的建議G.shdsl“單線對高比特率數字用戶線(VDSL)”開展研究。
(4)速率自適應數字用戶線(Rate-Adapted Digital Subscriber Line,RADSL)
RADSL能夠自動地、動態地根據所要求的線路質量調整自己的速率,為遠距離用戶提供質量可靠的數據網絡接入手段。RADSL是在ADSL基礎上發展起來的新一代接入技術,其下行速率從384kbps到9.2 Mbps,上行速率從128kbps到768kbps,傳輸距離可達5.5公里左右。
(5)甚高比特率數字用戶線(Very high bit-rate Digital Subscriber Line,VDSL)
VDSL是ADSL的發展方向,是目前最先進的數字用戶線技術。VDSL通常采用DMT調制方式,在一對銅雙絞線上實現雙向數字傳輸,其下行速率可達13~52Mbps,上行速率可達1.5~7Mbps,傳輸距離約為300米~1.3公里。以色列的Metalink公司的VDSL芯片,能夠以下行50Mbps、上行7Mbps速率進行傳輸。瑞典Telia公司的VDSL實驗產品演示,能夠在一個聯接上同時提供8個數字電視信道。它將一路10MHz的信道分割成1024個子信道,根據線路情況自動調整達到最佳傳送狀態,每個載波傳送20kbps~120kbps的信息,傳輸距離達500米。VDSL系統的標準化是iTU-T SG15下一階段的主要研究目標之一。
(6)超高比特率數字用戶線(Super high bit-rate Digital Subscriber Line,SDSL)
VDSL是目前仍處在實驗研究中的傳輸速率高達155Mbps的數字用戶線技術。其傳輸距離只能達到幾十米,實用前景不大。
電纜調制解調器(Cable modem)接入技術
電纜調制解調器是基于CATV網HFC混合光纜/同軸電纜基礎設施的網絡接入技術。HFC將數字信號調制為QAM(正交調幅調相)信號,以頻分復用方式將話音、數據和CATV模擬信號復接后調制到激光器上,并以模擬方式在光纜和同軸電纜系統中傳輸,在接收端解調還原為數字信號。HFC適合于已有大量用戶同軸電纜的情況,優點是安裝簡便、初期投資省,便于電信業務與電視業務的相互滲透;缺點是將數字信號轉換為模擬信號后傳輸質量有所下降。
電纜調制解調器是利用HFC網絡傳輸數據信息的設備,包括一個覆蓋范圍為45MHz~855MHz的射頻調諧器。數據是在物理層上被插入到視頻信號中去的。電纜調制解調器通常采用幅移鍵控(ASK)突發型調制方式,利用視頻格式來傳送internet或其它數據信息,在電視同步脈沖信號之間插入視頻掃描線的數字數據信號數據流在被調制之前先按交織方式進行排列和經過擾碼處理。