ADSL分離復(fù)用器的設(shè)計與應(yīng)用研究

１ 引言

隨著Ｉｎｔｅｒｎｅｔ爆炸式地發(fā)展，在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上所進(jìn)行的商業(yè)應(yīng)用和多媒體服務(wù)等也都得到了迅猛的推廣。當(dāng)然，要享受Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上的各種服務(wù)，用戶還必須以某種方式接入網(wǎng)絡(luò)，其中采用光纖到戶（ＦＴＴＨ）的方式來實現(xiàn)用戶接入網(wǎng)的數(shù)字化和寬帶化，是用戶接入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ必然發(fā)展的方向。但是由于光纖用戶網(wǎng)絡(luò)的成本過高，目前大多數(shù)用戶仍將繼續(xù)使用現(xiàn)有的銅線環(huán)路來接入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ，于是便提出了一些過渡性的接入網(wǎng)技術(shù)，如Ｎ－ＩＳＤＮ、Ｃａｂｌｅ Ｍｏｄｅｍ、不對稱數(shù)字用戶環(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,在未來幾年甚至十幾年內(nèi)將占有主導(dǎo)地位。目前ＰＣ業(yè)界領(lǐng)袖ＭＩＣ,Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ、Ｉｎｔｅｌ、Ｃｏｍｐａｑ?雪以及世界范圍內(nèi)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(qū)率先投入了營業(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(guī)模的試用。但由于目前在電話小交換機(jī)分機(jī)上尚無接入ＡＤＳＬ的方法，且ＡＤＳＬ也存在著選線率低的問題，因此ＡＤＳＬ在大規(guī)模推廣方面還會受到一定的阻礙，特別是有些電信運營商使用了光纖遠(yuǎn)端模塊或無線直放站，使這些地區(qū)的電話用戶無法接入ＡＤＳＬ，成了ＡＤＳＬ的盲區(qū)。

為此，筆者設(shè)計了ＡＤＳＬ分離復(fù)用器，解決了酒店、賓館或?qū)懽謽侵械奶摂M小交換機(jī)用戶采用ＡＤＳＬ的方式寬帶上網(wǎng)的問題。

２ ＡＤＳＬ的工作原理

在介紹ＡＤＳＬ分離復(fù)用器的設(shè)計之前，先來介紹一下ＡＤＳＬ的工作原理。

當(dāng)在電話線端放置ＡＤＳＬ Ｍｏｄｅｍ的時候，在電話線上便產(chǎn)生了三個信息通道：

（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，用于用戶傳輸上行信息；

（３）傳統(tǒng)的電話服務(wù)通道，用于普通電話服務(wù)。

ＡＤＳＬ的頻譜分割如圖１所示。

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

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

為了在電話線上有效地分隔帶寬，產(chǎn)生多路信號，ＡＤＳＬ的調(diào)制解調(diào)器一般采用頻分多路復(fù)用(ＦＤＭ)或回波消除(Ｅｃｈｏ Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ)兩種技術(shù)來實現(xiàn)。其中ＦＤＭ技術(shù)是在現(xiàn)有帶寬中分配一段頻帶作為數(shù)據(jù)下行通道和另一段頻帶作為數(shù)據(jù)上行通道。下行通道通過時分多路復(fù)用 (ＴＤＭ)分出多個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，再通過本地回波抵消器將兩頻帶區(qū)分開來。此項技術(shù)來源于 Ｖ．３２和 Ｖ．３４調(diào)制解調(diào)技術(shù)，可以充分利用有限的帶寬，但其性能價格比比較高，所付出的代價比較大。目前，使用最多的還是ＦＤＭ技術(shù)。

３ ＡＤＳＬ分離復(fù)用器的設(shè)計

３．１ ＡＤＳＬ分離復(fù)用器的工作原理

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

３．２ ＡＤＳＬ分離復(fù)用器的結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)產(chǎn)品的一致性和便于組合使用，可以采用標(biāo)準(zhǔn)封裝模塊的形式設(shè)計分離復(fù)用器，使其體積縮小，易于維護(hù)和使用。模塊的插腳規(guī)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(fù)用器的應(yīng)用原理

ＡＤＳＬ分離復(fù)用器按上述設(shè)計的結(jié)構(gòu)組裝和制作，應(yīng)用原理如圖５所示。在應(yīng)用時模塊的組件可以對稱應(yīng)用，即對稱組合，如圖６所示。也可以非對稱應(yīng)用，特別是為了降低成本，可以按照圖７的模式對組件進(jìn)行簡化，以減小分離復(fù)用器的體積。

３．４ ＡＤＳＬ分離復(fù)用器的測試結(jié)果

在分離復(fù)用器的應(yīng)用中，為了驗證其效果，對相關(guān)的指標(biāo)進(jìn)行了測試，測試的結(jié)果如下：

（１）高通濾波器的測試結(jié)果

對高通濾波器的測試結(jié)果如圖８所示。

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