ADSL分離復用器的設計與應用研究

１ 引言

隨著(zhù)Ｉｎｔｅｒｎｅｔ爆炸式地發(fā)展，在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上所進(jìn)行的商業(yè)應用和多媒體服務(wù)等也都得到了迅猛的推廣。當然，要享受Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上的各種服務(wù)，用戶(hù)還必須以某種方式接入網(wǎng)絡(luò )，其中采用光纖到戶(hù)（ＦＴＴＨ）的方式來(lái)實(shí)現用戶(hù)接入網(wǎng)的數字化和寬帶化，是用戶(hù)接入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ必然發(fā)展的方向。但是由于光纖用戶(hù)網(wǎng)絡(luò )的成本過(guò)高，目前大多數用戶(hù)仍將繼續使用現有的銅線(xiàn)環(huán)路來(lái)接入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ，于是便提出了一些過(guò)渡性的接入網(wǎng)技術(shù)，如Ｎ－ＩＳＤＮ、Ｃａｂｌｅ Ｍｏｄｅｍ、不對稱(chēng)數字用戶(hù)環(huán)路（ＡＤＳＬ：Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ）等等，特別是ＡＤＳＬ是最具發(fā)展前途和競爭力的一種,在未來(lái)幾年甚至十幾年內將占有主導地位。目前ＰＣ業(yè)界領(lǐng)袖ＭＩＣ,Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ、Ｉｎｔｅｌ、Ｃｏｍｐａｑ?雪以及世界范圍內各大網(wǎng)絡(luò )公司，如３ＣＯＭ、ＣＩＳＣＯ、Ｓｉｅｍｅｎｓ、Ａｌｃａｔｅｌ、Ｐａｒａｄｙｎｅ等都相繼推出了ＡＤＳＬ產(chǎn)品，許多電信公司、ＩＳＰ也都推出了各自的ＡＤＳＬ服務(wù)，在北美、新加坡、日本、臺灣、韓國等國家和地區率先投入了營(yíng)業(yè)。我國的中國網(wǎng)通和中國電信也在北京、上海、廣東、福建等地進(jìn)行了相關(guān)網(wǎng)絡(luò )的測試和大規模的試用。但由于目前在電話(huà)小交換機分機上尚無(wú)接入ＡＤＳＬ的方法，且ＡＤＳＬ也存在著(zhù)選線(xiàn)率低的問(wèn)題，因此ＡＤＳＬ在大規模推廣方面還會(huì )受到一定的阻礙，特別是有些電信運營(yíng)商使用了光纖遠端模塊或無(wú)線(xiàn)直放站，使這些地區的電話(huà)用戶(hù)無(wú)法接入ＡＤＳＬ，成了ＡＤＳＬ的盲區。

為此，筆者設計了ＡＤＳＬ分離復用器，解決了酒店、賓館或寫(xiě)字樓中的虛擬小交換機用戶(hù)采用ＡＤＳＬ的方式寬帶上網(wǎng)的問(wèn)題。

２ ＡＤＳＬ的工作原理

在介紹ＡＤＳＬ分離復用器的設計之前，先來(lái)介紹一下ＡＤＳＬ的工作原理。

當在電話(huà)線(xiàn)端放置ＡＤＳＬ Ｍｏｄｅｍ的時(shí)候，在電話(huà)線(xiàn)上便產(chǎn)生了三個(gè)信息通道：

（１）速率為 １．５ Ｍｂｉｔ／ｓ～９ Ｍｂｉｔ／ｓ的高速下行通道，用于用戶(hù)下載信息；

（２）速率為 １６ ｋｂｉｔ／ｓ～１ Ｍｂｉｔ／ｓ的中速雙工通道，用于用戶(hù)傳輸上行信息；

（３）傳統的電話(huà)服務(wù)通道，用于普通電話(huà)服務(wù)。

ＡＤＳＬ的頻譜分割如圖１所示。

　　這三個(gè)通道可以同時(shí)工作?熏傳輸距離達３ ｋｍ～５ ｋｍ (具體通信速率依環(huán)路的質(zhì)量和長(cháng)度而定)。

ＡＤＳＬ采用高級數字信號處理技術(shù)和新的算法壓縮數據，使大量的信息能在網(wǎng)絡(luò )上高速傳輸。特別是在現有較長(cháng)的銅制雙絞線(xiàn)?穴普通電話(huà)線(xiàn)?雪上傳輸數據或在惡劣的環(huán)境下信號衰減十分嚴重的情況下，ＡＤＳＬ依靠它較大的動(dòng)態(tài)范圍和分離的通道能夠保持低噪聲干擾的傳輸，為人們提供了一個(gè)奇跡般的應用技術(shù)。

為了在電話(huà)線(xiàn)上有效地分隔帶寬，產(chǎn)生多路信號，ＡＤＳＬ的調制解調器一般采用頻分多路復用(ＦＤＭ)或回波消除(Ｅｃｈｏ Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ)兩種技術(shù)來(lái)實(shí)現。其中ＦＤＭ技術(shù)是在現有帶寬中分配一段頻帶作為數據下行通道和另一段頻帶作為數據上行通道。下行通道通過(guò)時(shí)分多路復用 (ＴＤＭ)分出多個(gè)高速信道和低速信道，上行通道也由多路低速信道所組成。而回波消除技術(shù)則使上行頻帶與下行頻帶相疊加，再通過(guò)本地回波抵消器將兩頻帶區分開(kāi)來(lái)。此項技術(shù)來(lái)源于 Ｖ．３２和 Ｖ．３４調制解調技術(shù)，可以充分利用有限的帶寬，但其性能價(jià)格比比較高，所付出的代價(jià)比較大。目前，使用最多的還是ＦＤＭ技術(shù)。

３ ＡＤＳＬ分離復用器的設計

３．１ ＡＤＳＬ分離復用器的工作原理

ＡＤＳＬ可以將數據和語(yǔ)音相分離，因此可以利用ＡＤＳＬ中數據和語(yǔ)音使用頻率的不同而采用Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ ＩＩ五級以上濾波原理，將數據和語(yǔ)音信號相分離，然后跨過(guò)小交換機或跳開(kāi)不良影響的線(xiàn)路將數據和語(yǔ)音信號混合在一起。這里的關(guān)鍵在于：需在很窄的帶寬內將數據和語(yǔ)音完全分離，其隔離度達到７０ ｄＢ以上，而信號衰減卻不能大于０．５ ｄＢ。

３．２ ＡＤＳＬ分離復用器的結構設計

根據產(chǎn)品的一致性和便于組合使用，可以采用標準封裝模塊的形式設計分離復用器，使其體積縮小，易于維護和使用。模塊的插腳規定如圖２所示。模塊及模塊的組件如圖３、圖４所示。

　?。常?ＡＤＳＬ分離復用器的應用原理

ＡＤＳＬ分離復用器按上述設計的結構組裝和制作，應用原理如圖５所示。在應用時(shí)模塊的組件可以對稱(chēng)應用，即對稱(chēng)組合，如圖６所示。也可以非對稱(chēng)應用，特別是為了降低成本，可以按照圖７的模式對組件進(jìn)行簡(jiǎn)化，以減小分離復用器的體積。

３．４ ＡＤＳＬ分離復用器的測試結果

在分離復用器的應用中，為了驗證其效果，對相關(guān)的指標進(jìn)行了測試，測試的結果如下：

（１）高通濾波器的測試結果

對高通濾波器的測試結果如圖８所示。

　　下截止頻率為２０ ｋＨｚ，在４ ｋＨｚ處的衰減為－７５ ｄＢ，完全滿(mǎn)足設計要求。