ADSL可以向用户提供6Mbps以上的数据传输带宽,这一条件已经足以实现Internet接入、视频点播和访问局域网。在交互模式下ADSL能够达到640 kbps的双向传输速率。ADSL技术把现有公共电话网络的数据传输带宽提高了50倍。语音、文本和低解像度图象的传输不再受到带宽的限制。
ADSL技术能够通过个统一的网络向整个国家提供多媒体(包括全帧视频节目)服务。ADSL性能参数如表1所示。
表1. ADSL性能参数
传输速率(Mbps) | 线号规格 (AWG) | 距离(ft) | 线宽(mm) | 距离(km) |
1.5.2.0 | 24 | 18,000 | 0.5 | 5.5 |
1.5.2.0 | 26 | 15,000 | 0.4 | 4.6 |
6.1 | 24 | 12,000 | 0.5 | 3.7 |
6.1 | 26 | 9,000 | 0.4 | 2.7 |
1. 模拟调制解调器简史
术语modem(调制解调器)实际上是MOdulation/DEModulation(调制/解调)一词的缩略词。调制解调器可以让两台计算机使用公共交换电话网相互通信。公共交换电话网只能传输语音信号,因此调制解调器需要把计算机的数字信息转换成能通过电话线传输的一系列高频语音信号。当语音信号到达目的地时再被解调,也就是再转变为可以被计算机接收的数字信息(参看图1)。
P2 图1 .
所有的调制解调器都会使用某种格式的压缩算法和错误纠正算法。压缩算法可以把正常情况下的数据传输速率提高2到4倍。错误纠正算法则负责检查引入数据的完整性,当它检测到数据有问题的时候就会请求信源重新发送数据包。
2. 模拟调制解调器市场
模拟调制解调器市场的发端可追溯到1968年的7月。当时,在具有里程碑意义的Carterfone决议中,美国通讯委员规定:“禁止用户使用自备的互联设备是不合理的。”
1969年1月1日,AT&T修订了它的规程,允许用户自备设备(例如调制解调器)可以连接公共交换网,但是必须遵守以下三个重要的条件:
- 用户自备设备在输出功率等性能指标上必须有所限制,以便它们不至于干扰或以任何方式损害电话网。
- 只能通过电话公司提供的保护设备才能和公共交换网络互联,有时这种保护设备就是指数据接入装置(DAA)。
- 所有的网络控制信令,比如拨号音、忙信号等等都必须由位于设备互联点的电话公司的设备处理。
1976年,美国通讯委员会提出了一个建议方案,根据该方案,当前的保护设备应当逐步废止以便支持所谓的登记方案。登记方案准许使用直接和交换网络电气连接的设备,只要这些设备接受了美国通讯委员等独立机构的检查和登记即可,这些独立机构负责对这些设备进行技术测试,检验它们能否安全地用于交换网。
二战之后,对信息科学重要性的强烈关注促使Claude Shannon于1948年发表了一篇划时代的论文,通过这篇重要论文所阐述的科学原理,使人们对通信信道功率容量和受到高斯噪音局限的信道(也就是我们日常生活中的模拟电话信道)加深了了解:
C = Bw * Log2(1+S/N)
上面这个简单的公式清晰地说明了决定信道容量的各个因素之间的关系,在这个公式中,C等于可用的信道带宽,Bw是带宽信噪比加1然后取以2为底对数之后的倍数。这个公式并没有解释如何在工程上实现这个信道的带宽,它只是说明信道容量可以通过采取恰当的技术措施实现。
随着越来越多的用户开始购买和使用调制解调器,调制解调器的速度和可靠性等问题也变得更为重要了。产品供应商们都在尽力让自己的产品能达到Shannon定律所确定的带宽上限。直到V.32建议出台之前,所有的调制解调器标准似乎都达不到9到10分贝信噪比的带宽容量。信道容量的估计建立在以下假设的基础之上:带宽2400到2800Hz,信噪比从24分贝到30分贝,通常传输速率大约是24,000bps。很清楚,在这一差距减少以前,必须开发出实用的纠错技术。
20世纪50年代的调制解调器都采用了专有的FSK(300到600bps)和残留边带(1200到2400 bps)技术。这些设备或者采用或者直接建立在二战期间开发的无线频率技术之上,然后把无线频率技术应用到有线通讯领域。
调制解调器的国际标准化开始于20世纪60年代。1964首先通过了第一个CCITT调制解调器建议V.21(1964),这是一种速率为200 bps的FSK调制解调器(现在是300 bps),直到今天都还在V.34/V.8握手协议中采用。1984年,性能更好的4相(或者2X2 QAM)调制方式以及4X4 QAM V.22bis出现了。另外,同年还推出了新一代调制解调器建议V.32和回声抑制、trellis编码技术。最早由GottfredUngerboeck博士确立的Trellis编码是一项具有重大意义的技术突破,它可以使得调制解调器获得前向纠错能力,同时还实现了3.5分贝编码增益,几乎接近实现Shannon信道容量上限的3分之1。V.32bis建议就建立在以上技术之上并对一般连接信噪比进行了提升,传输速率则增加到了14,400bps。
人们认识到世界上许多地区的电话网络还需要进一步地改进,于是1989/90年V.34标准的制定工作开始了。随后,新标准最初的19,200bps设计目标很快被修改为24,000bps,随后又更正为28,800bps。更新的V.34(1996)调制解调器则支持33,600bps速率。这样的调制解调器的带宽达到了每赫兹10比特,几乎达到了理论极限。最近,很多公司又引入了连接标准电话线的56.6kbps模拟调制解调器。然而,这种调制解调器的工作模式是不对称的(它以正常调制解调器的速度工作在上行端),需要专门的T1/E1线路连接到ISP才能达到其理论上限。据报道,对那些没有这类线路的用户来说,这种调制解调器所提供的性能表现不一。然而,语音频带的带宽限制并不是用户线本身固有的,而是受到了核心网络的功能限制。核心网络边缘的过滤器把语音级带宽限制为近似3.3kHz。如果不是因为这种过滤器的限制,铜质电话线可通过的频率可以达到MHz数量级。首先是信号的的衰减决定了双绞线上的传输速率,而这又是由电线的长度和频率所决定的。表1就显示了不同线长情况下单向数据传输率的实际限制。