ADSL分離復(fù)用器的設(shè)計(jì)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(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(xiàn)用戶(hù)接入網(wǎng)的數(shù)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(shù)用戶(hù)仍將繼續(xù)使用現(xiàn)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(duì)稱(chēng)數(shù)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(jìng)爭(zhēng)力的一種,在未來(lái)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(tái)灣、韓國(guó)等國(guó)家和地區(qū)率先投入了營(yíng)業(yè)。我國(guó)的中國(guó)網(wǎng)通和中國(guó)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(cè)試和大規(guī)模的試用。但由于目前在電話(huà)小交換機(jī)分機(jī)上尚無(wú)接入ＡＤＳＬ的方法，且ＡＤＳＬ也存在著選線(xiàn)率低的問(wèn)題，因此ＡＤＳＬ在大規(guī)模推廣方面還會(huì)受到一定的阻礙，特別是有些電信運(yùn)營(yíng)商使用了光纖遠(yuǎn)端模塊或無(wú)線(xiàn)直放站，使這些地區(qū)的電話(huà)用戶(hù)無(wú)法接入ＡＤＳＬ，成了ＡＤＳＬ的盲區(qū)。

為此，筆者設(shè)計(jì)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(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(fù)用器的設(shè)計(jì)之前，先來(lái)介紹一下ＡＤＳＬ的工作原理。

當(dāng)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(tǒng)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(dá)３ ｋｍ～５ ｋｍ (具體通信速率依環(huán)路的質(zhì)量和長(zhǎng)度而定)。

ＡＤＳＬ采用高級(jí)數(shù)字信號(hào)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(zhǎng)的銅制雙絞線(xiàn)?穴普通電話(huà)線(xiàn)?雪上傳輸數(shù)據(jù)或在惡劣的環(huán)境下信號(hào)衰減十分嚴(yán)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(yīng)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(hào)，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(lái)實(shí)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(guò)時(shí)分多路復(fù)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(qū)分開(kāi)來(lái)。此項(xiàng)技術(shù)來(lái)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(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(fù)用器的設(shè)計(jì)

３．１ ＡＤＳＬ分離復(fù)用器的工作原理

ＡＤＳＬ可以將數(shù)據(jù)和語(yǔ)音相分離，因此可以利用ＡＤＳＬ中數(shù)據(jù)和語(yǔ)音使用頻率的不同而采用Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ ＩＩ五級(jí)以上濾波原理，將數(shù)據(jù)和語(yǔ)音信號(hào)相分離，然后跨過(guò)小交換機(jī)或跳開(kāi)不良影響的線(xiàn)路將數(shù)據(jù)和語(yǔ)音信號(hào)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(yǔ)音完全分離，其隔離度達(dá)到７０ ｄＢ以上，而信號(hào)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(jì)

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(jì)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(jì)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(shí)模塊的組件可以對(duì)稱(chēng)應(yīng)用，即對(duì)稱(chēng)組合，如圖６所示。也可以非對(duì)稱(chēng)應(yīng)用，特別是為了降低成本，可以按照?qǐng)D７的模式對(duì)組件進(jìn)行簡(jiǎn)化，以減小分離復(fù)用器的體積。

３．４ ＡＤＳＬ分離復(fù)用器的測(cè)試結(jié)果

在分離復(fù)用器的應(yīng)用中，為了驗(yàn)證其效果，對(duì)相關(guān)的指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試的結(jié)果如下：

（１）高通濾波器的測(cè)試結(jié)果

對(duì)高通濾波器的測(cè)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(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。