浅谈语音分离器和分离器板的发展与应用

作者：巴谋兵

语音分离器的基本应用框图

语音分离器，简称分离器（Splitter），应用于xDSL（xDSL是各种DSL的统称，即数字用户线路，是以传统电话铜线为传输介质的传输技术，其中x代表不同种类的DSL技术，包括ADSL++、HDSL、VDSL等）的宽带通信中。我们常说的分离器只是指ADSL（Asymmetrical Digital Subscriber Line非对称用户线路）分离器，即基于传统语音电话线路上共线传输宽带数字信号的语音分离器（即ADSL over POTS Splitter），现在ADSL已升级到新版本更高速率的ADSL++和VDSL（Very High Speed Digital Subscriber Line甚高速数字用户线）。

语音分离器将线路上的低频音频信号（300～3400Hz）和传输数据的高频数字调制信号（20KHz～4.4MHz/12MHz）有效分离，然后将音频信号送入PSTN（Public Switched Telephone Network）交换机或POTS（Plain Old Telephone Service）电话机传真机等，将高频数字调制信号送入DSLAM（DSL Access Multiplexer）/DSL MODEM调制解调器。DSL技术实现用户方多个电话分机、传真机和ADSL调制解调器使用时互不影响，即隔绝宽带上网在POTS电话机中产生的电流噪声，保证优质的通话效果，也避免由于电话振铃导致的宽带上网掉线，保证了一定传输距离下的宽带网上下载的速率等等。图１是DSL分离器的应用框图。


图１ DSL语音分离器应用框图

可以看出在CO(Central Office局端或LE，Local Exchange)和CPE(Customer Premise用户端)都需要使用语音分离器。用户端分离器一般是盒式分离器且根据实际需要采取分离器单体设备外接。局端分离器大都32/48/64路汇集在一块分离器板上，多块分离器板又安装在局端机柜上，和控制交换板、背板、线路接口板和上联板等共同实现语音与数字信号的分离和传输、语音的交换和管理以及宽带的汇聚等。另外，分离器板上有过流过压保护电路，实现雷击、电力线碰触和感应等方面的防护功能。

语音分离器的主要指标

随着DSL技术在全球的普及和推广，语音分离器也得到了广泛的应用。按照全球的分离器标准来分，有ETSI(European Telecommunications Standards Institute欧洲电信标准协会)、ANSI(American National Standards Institute美国国家标准协会)、BT(British Telecom英国电信)、ITU-T G.992（国际电联G.992系列）和中国MII(Ministry of Industry and Information Technology of the People’s Republic of China中国工业和信息化部)等。按照分离器应用分主要有ADSL over POTS、ADSL over ISDN和VDSL over POTS、VDSL over ISDN等。

现有语音分离器都是由电感、电容和电阻被动器件构成的多阶滤波器电路，其主要指标有POTS插入损耗、POTS反射损耗、群延时、纵向平衡、频带隔离、DSL频带插入损耗等。

插入损耗反映语音分离器的低通滤波和高通滤波分别在各自的通带内信号衰减程度，决定了分离器对通过信号的影响程度，损耗越小则通过信号衰减越小。

反射损耗反映出分离器各个端口对接口阻抗的匹配程度，匹配程度越好反射损耗越小，源信号绝大部分得以被传递到负载。

群延时是指由于分离器的LC滤波电路导致传输的语音信号产生延时。延时越小越好。

纵向平衡是指分离器会因为Tip和Ring线路上的不对称性导致分离器对差分信号产生一定的影响，影响信号传输的完整性。纵向平衡度越大越好。

频带隔离反映分离器在分离低频语音信号和高频数字信号时，对两种信号的隔离程度。频带隔离越大越好。

由于分离器分离低频语音信号到电话机或传真机，这些设备是远程供电，所以分离器必须在指定的馈电流下不至产品特性下降。国标ADSL分离器馈电流能力上限为100mA，欧标分离器为80mA的上限的馈电流。

语音分离器的演进和发展

从开始的传统的语音程控交换机，到调制解调器拨号上网，再发展到利用铜线共缆传输语音信号和高频数字信号的DSL技术。世界各地的工程技术人员对现有铜双绞线实现了利用利用再利用，接入在已有的铜线上展现出前所未有的活力。随着ADSL技术的应用，ADSL语音分离器相伴而生，分离器也伴同DSL接入技术经历着低速到高速的演进和发展。

接入技术主要分为有线接入和无线接入，虽然新的接入技术如FTTx和WiMAX等接入方式发展迅猛，但有线接入中的DSL接入，随着ADSL到ADSL++和VDSL/VDSL2的发展，DSL接入无论在稳定性、互通性、传输速度、传输距离和节省运营商的投资(投入产出比)等各个方面，都体现出其他接入技术无法相比拟的竞争力，DSL仍然是接入技术的重要力量。特别是光进铜退过程中，铜线在最后的几百米距离传输中的主要方式。

近几年全球有线接入网络技术发展迅速，已呈现出宽带化、IP化及业务融合化的趋势。DSL接入也逐渐发展成为IPTV、Triple-Play等流媒体的接入平台。DSL接入与家庭网络技术发展结合紧密，逐步实现DSL终端的远程管理，维护成本持续降低。

由于DSL接入网络需要有效分离传统的低频语音信号和高频DSL数据信号，就必须使用分离器，DSL分离器应用框图参考下图2。通常DSL分离器局端设备会通过电话线对用户终端供电，馈电压为48V；馈电流流过局端、用户端分离器，按照国标YD/T-1187，馈电流不小于100mA。

从ADSL到ADSL++、再扩展到VDSL/VDSL2，DSL接入技术的频带分布和频带扩展如图2。按照我国国家标准，ADSL到ADSL++时频带从30K-1104KHz扩展30K-4.4MHz；发展到VDSL/VDSL2，频带分别扩展到20K-12MHz扩展20K-30MHz。按照欧洲ETSI系列标准，ADSL到ADSL++时频带从32K-1104KHz扩展32K-4.4MHz；发展到VDSL/VDSL2，频带分别扩展到25K-12MHz扩展25K-30MHz。中国MII标准为YD/T-1187-2006，欧洲标准有ETSI TS 101 952-1(2)-1/2/3/4等等。


图２ DSL频带分布和发展

发展到VDSL/VDSL2的应用，分离器应用的频带分布已高达12MHz/30MHz。对分离器的要求更高。由于现代分离器板的集成密度越来越高，对分离器的尺寸也越来越小。