宽带上网及DSL技术解析

宽带上网及DSL技术解析The Analysis of the Broad Band and DSL Technology石良武湖南女子大学电教中心 E-mail : 在ISDN逐步取代传统Modem的同时，又一种数字用户线路DSL脱颖而出，宽带网络已是显山露水。文章从认识宽带业务入手，对DSL宽带尤其是新一代的EDSL技术及其应用作了有益探讨。关键词: 网络 宽带 数字用户线 应用1 引言 随着以因特网为代表的信息产业的迅猛发展，人们对信息业务的需求也不断增长，网络规模和上网人数都在迅速扩张。但现有以电话拨号、ISDN上网为代表的窄带上网方式由于速率较慢，费用较高，已不再能满足用户的高速、宽带需求。而宽带上网方案，则能彻底解决用户接入信息高速公路的“最后一公里”问题，可让您以最优惠的价格享受到高速率、多功能的宽带信息服务。从中国国际接入网技术研讨会，到北京的e-talking论坛，从中国电信到各地有线电视台，从上市公司到各个网站，宽带是新世纪里人们谈论最多的一个话题。尤其是在2001年全国人大会上，政府工作报告首次提到了重点支持建设高速宽带信息网络。宽带的发展，正成为中国经济结构战略性调整的重要举措。2 宽带网及其服务项目 从技术上说，所谓宽带（Broad Band）是指在同一传输介质上，可以利用不同的频道进行多重的传输，并且速率在原级（1.54Mbps）以上。因此，基于有线电视的Cable Modem技术、基于普通电话线路的DSL技术及基于卫星通信的DirecPC技术等都是宽带技术的典型。IP协议交换技术的发展，使传统电信业务和网络数据业务的综合统一成为可能。所以近年来世界各大电信公司纷纷进行战略重组，采用高速宽带IP交换路由技术构筑电信业务网络。业内人士对宽带网传输速率约定俗成的定义是至少达到2Gbps。宽带上网比目前的普通拨号上网快几十到几百倍。 宽带网可提供的主要服务项目如下： （1）高速上网：享受一切相关的因特网服务（包括WWW、电子邮件、新闻组、BBS、因特网导航、信息搜索、远程文件传送等），端口速度达到10M。 （2）互动游戏：“互动游戏网”可以让您享受到Internet网上游戏和局域网游戏相结合的全新游戏体验。通过宽带网，即使是相隔一百公里的同城网友，也可以不计流量地相约玩三维联网游戏。 （3）VOD视频点播：让您坐在家里利用Wel浏览器随心所欲地点播自己爱看的节目，包括电影精品、流行的电视剧集，还有视频新闻、体育节目、戏曲歌舞、MTV、卡拉OK等。 （4）网络电视（NET-TV）：突破传统的电视模式，跨越时间和空间的约束，在网上实现无限频道的电视收视。通过WEB浏览器的方式直接从网上收看电视节目，克服了现有电视频道受地区及气候等多种因素约束的弊病，而且有利于进行新型交互式电视剧“网络电视剧”的制作和播放。 （5）远程医疗：采用先进的数字处理技术和宽带通信技术，医务人员为远在几百公里或几千公里之外的病人进行诊断和治疗。远程医疗是随着宽带多媒体通信的兴起而发展起来的一种新的医疗手段。 （6）远程会议：异地开会不用出差，也不用出门，在高速信息网络上的视频会议系统中，“天涯若比邻”的感觉得到了最完美的诠释。 （7）远程教育：从根本上克服了基于电视技术的单向广播式、基于WEB网页的文本查询式和基于昂贵得无法进入家庭的会议电视等三种方式的缺陷，运用宽带网最新产品和技术，将图、文、声等多媒体信息，以交互的方式进入普通家庭、学校和企事业单位，学生可通过宽带网在家收看教学节目并可与老师实时交互；可上Internet查阅资料，以E-mail电子邮件等方式布置作业、交作业、解答提问等；缺课可检索课程数据库以VOD方式播放老师讲课录像等。 （8）远程监控（WEBCAM）：对远程的系统或其他东西进行监控，授权用户通过Wel自由进行镜头的转动、调焦等操作，实现实时的监控管理功能。监控系统采用数字监控方式。数字监控方式很好地与计算机网络结合在一起，充分发挥宽带城域网的带宽优势。这也是未来监控系统发展的流行趋势。（9）家庭证券交易系统：可在家里交互式地进行证券大户室形式的网上炒股，不但可以实时查阅深、沪股市行情，获取全面及时的金融信息，还可以通过多种分析工具进行即时分析，并可进行网上实时下单交易，参考专家股评。3 DSL宽带技术解析 在ISDN逐步取代传统Modem的同时，又一种数字用户线路DSL脱颖而出。DSL（数字用户线，Digital Subscriber Line）是以铜质电话线为传输介质的传输技术组合，它包括HDSL、SDSL、VDSL、ADSL、RADSL 和EDSL等，一般称之为xDSL。它们主要的区别体现在信号传输速度和距离的不同以及上行速率和下行速率对称性的不同等方面。3.1 HDSL和SDSL HDSL与SDSL支持对称的TlE1（1.544Mbps2.048Mbps）传输。其中HDSL有效传输距离为34公里，且需要两至四对铜质双绞电话线；SDSL最大有效传输距离为3公里，只需一对铜线。比较而言，对称DSL更适合于企业点对点连接应用，如文件传输，视频会议等收发数据量大致相应的工作。3.2 VDSL、ADSL和RADSL VDSL、ADSL和RADSL属于非对称式传输。其中VDSL技术是xDSL技术中较快的一种，在一对铜质双绞电话线上，分为上行数据和下行数据进行传输，两者的速率有很大差异，称为非对称式传输。VDSL可以成为光纤到家庭的具有高性价比的替代方案，目前深圳的VOD（Video on demand）就是采用这种接入技术实现的。 ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line，非对称数字用户线）是一种通过现有普通电话线为家庭、办公室提供宽带数据传输服务的技术。它是美国贝尔通信研究所于1989年为推动视频点播（VOD）业务开发出的用户线高速传输技术，后因（VOD）业务受挫而被搁浅。近年来Internet和Intranet迅速发展，对固定连接的高速用户线需求日益高涨，基于双绞铜线的ADSL技术因以较低的成本实现用户线路的高速接入而重新崛起，打破了高速通信由光纤独揽的局面。 ADSL能够在现有的普通电话线上提供高达10Mbit/s的高速下行（从交换机到用户）速率，远高于ISDN的速率；而上行（从用户到交换机）速率也有1Mbit/s，传输距离可达3km5km。ADSL技术的主要特点是可以充分利用现有的电话线网络，在线路两端加装ADSL设备即可为用户提供宽带服务。ADSL技术的另外一个优点在于它可以与普通电话共存于一条电话线上，在一条普通电话线上接听、拨打电话的同时进行信息传输而又互不影响。用户通过ADSL接入宽带多媒体信息网与Internet，同时可以收看影视节目，举行视频会议，还可以很高的速率下载数据文件。 安装ADSL极其方便快捷。在现有的电话线上安装ADSL，除了在用户端安装ADSL通讯终端外，不用对现有线路作任何改动。ADSL安装包括局端线路调整和用户端设备安装。在局端方面，由服务商将用户原有的电话线接入ADSL局端设备，只需几分钟。用户端的ADSL安装也非常方便，只要将电话线连上滤波器，滤波器与ADSL MODEM之间用一条两芯电话线连上，ADSL MODEM与计算机的网卡之间用一条交叉网线连通即可完成硬件安装。再将TCP/IP协议中的IP、DNS和网关参数项设置好，便完成了ADSL的全部安装工作。 RADSL能够提供的速度范围与ADSL基本相同，但它可以根据双绞铜线质量的优劣和传输距离的远近动态地调整用户的访问速度。正是RADSL的这些特点使RADSL成为用于网上高速冲浪、视频点播（IAV）、远程局域网络（LAN）访问的理想技术，因为在这些应用中用户下载的信息往往比上载的信息（发送指令）要多得多。3.3 新一代DSL技术EDSL3.3.1 EDSL及其技术特点 EDSL是Ethernet Digital Subscriber Line（以太数字用户线）的缩写。它结合了目前广为使用的两类通信技术（DSL技术和Home PNA技术）的精华，首次在接入网范畴内（5公里）实现IP包的直接发送。与ADSL相比，它没有ATM与IP之间的转换，直接采用IP端到端的设计，因此传输效率大大提高，同时网络结构更加简洁；与Home PNA比较，EDSL的最大优势在于其传输距离远远大于Home PNA的几百米传输距离，因此EDSL产品完全是接入网产品，而非仅仅局域网产品！EDSL的技术特点如下：（1）应用范围广。无论是网上冲浪、IP视频会议还是普通商业（个人）网站，EDSL都能满足它们对上下行带宽的要求。 （2）频谱兼容性好。EDSL在握手过程中会主动探测线缆中的各种应用，并选用适当的铜线频谱进行数据传输，选线率高达95以上，基本避免了ADSL产品对线路挑剔的缺陷。 （3）即插即用。安装简单容易，只要物理线路通畅，设备就能正常工作，不用考虑桥接、线径等因素。 （4）可以同时打电话。与ADSL技术一样，话音与数据业务可以共存。 （5）本征IP结构。端到端的IP解决方案，简单、高效、易懂。 （6）适用范围广。宾馆饭店、居民小区、工厂学校以及电信运营商。 （7）调制方式：QPSK、16QAM、64QAM自适应。 （8）频谱范围：21KHz2.8MHz；传输距离：大于5公里。 （9）有效带宽：根据业务类型的需求，128KN10M双向自适应。 （10）兼容性好：可以避免与线缆中其他高速数据业务的彼此干扰，如E1、ISDNIDSL、HDSL、HDSL2、SHDSL、SDSL、ADSL和G.Lite等。3.3.2 EDSL技术的典型应用 （1）远程局域网的互联 这是EDSL用户端设备（CPE）的一种典型应用（如图1）。通过两个Modem，可以将相距数公里的两个局域网用一对普通电话线连接起来，以便使两个局域网实现资源共享。在这里，Modem只起到网桥的作用，对两个LAN的数据透明传输。特殊情况下，LAN可以是一台计算机，这样可以实现远端两台计算机的互联，或者将一台计算机连入远端局域网。该方案特别适合于距离较远、没有光纤资源又需要联网的地方，与其他解决方案（网桥、HDSL等）对比，该方案安装简单，无需维护，成本低廉。图1 远程局域网的互联 （2）小规模组网对于那些目前仅有少量用户，但以后可能会有大量用户的应用来说，如果先期就安装体积庞大、价格昂贵的局端设备，那么对运营商而言，资金的占用非常巨大，投资的风险同样巨大。如果采用EDSL技术，则完全可以回避这些问题，真正做到量体裁衣。在用户较少时，可设计用MODEM代替局端设备用户接入进来，而当用户数量足够多以后，又可以用EDSL的局端设备替换MODEM，并且用替换下来的MODEM发展新的用户（如图2）。这样既避免了巨大的先期投入，而且不会放弃每一个商机，设备投资又一点不浪费。该方案适合于电信运营商和有配线设备的单位。图2 小规模组网 （3）环状网 上一种应用方案与ADSL的标准应用是一致的。但是，在某些情况下，应用对象可能分散在几个不同的物理位置，不可能有集中的配线架。这时可以利用自己的电话线资源或向电信部门租用电话线路（不是租用电路，仅仅租用电话线路），根据需要构建自己的网络，如环状网（如图3）或网状网。该方案的优点是具有线路备份和设备备份双作用，如果某一个Modem或某一段线路发生故障，不会影响到正常通信，并且只要有一点可以连入Internet，整个网络就可以共享这个连接。但要注意的是，由于整个网络共处一个局域网，需要避免网络风暴的发生。图3 环状网4 结论 宽带通信网络技术正在迅速发展之中，且在商业应用和技术上也日趋成熟。毫无疑问，宽带通信技术的发展加速了社会的信息化。在信息的收集、存储、使用已与人们的日常生活息息相关的今天，DSL宽带上网会让世界离我们更近。参考文献1 美嘉格伦著. 万小器. 程文浩译. 网络教育21世纪的教育革命. 高等教育出版社，2000.2.2 现代远程教育及校园网建设全书M北京：清华大学出版社，19983 荷兰Andrew S. Tanenbaum著. 熊桂喜，王小虎 译计算机网络清华大学出版社，1999As the ISDN substitutes for the traditional Modem gradually， another kind of Digital Subscribe