ADSL分离复用器的设计与应用研究

１ 引言

随着Ｉｎｔｅｒｎｅｔ爆炸式地发展，在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上所进行的商业应用和多媒体服务等也都得到了迅猛的推广。当然，要享受Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上的各种服务，用户还必须以某种方式接入网络，其中采用光纤到户（ＦＴＴＨ）的方式来实现用户接入网的数字化和宽带化，是用户接入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ必然发展的方向。但是由于光纤用户网络的成本过高，目前大多数用户仍将继续使用现有的铜线环路来接入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ，于是便提出了一些过渡性的接入网技术，如Ｎ－ＩＳＤＮ、Ｃａｂｌｅ Ｍｏｄｅｍ、不对称数字用户环路（ＡＤＳＬ：Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ）等等，特别是ＡＤＳＬ是最具发展前途和竞争力的一种,在未来几年甚至十几年内将占有主导地位。目前ＰＣ业界领袖ＭＩＣ,Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ、Ｉｎｔｅｌ、Ｃｏｍｐａｑ?雪以及世界范围内各大网络公司，如３ＣＯＭ、ＣＩＳＣＯ、Ｓｉｅｍｅｎｓ、Ａｌｃａｔｅｌ、Ｐａｒａｄｙｎｅ等都相继推出了ＡＤＳＬ产品，许多电信公司、ＩＳＰ也都推出了各自的ＡＤＳＬ服务，在北美、新加坡、日本、台湾、韩国等国家和地区率先投入了营业。我国的中国网通和中国电信也在北京、上海、广东、福建等地进行了相关网络的测试和大规模的试用。但由于目前在电话小交换机分机上尚无接入ＡＤＳＬ的方法，且ＡＤＳＬ也存在着选线率低的问题，因此ＡＤＳＬ在大规模推广方面还会受到一定的阻碍，特别是有些电信运营商使用了光纤远端模块或无线直放站，使这些地区的电话用户无法接入ＡＤＳＬ，成了ＡＤＳＬ的盲区。

为此，笔者设计了ＡＤＳＬ分离复用器，解决了酒店、宾馆或写字楼中的虚拟小交换机用户采用ＡＤＳＬ的方式宽带上网的问题。

２ ＡＤＳＬ的工作原理

在介绍ＡＤＳＬ分离复用器的设计之前，先来介绍一下ＡＤＳＬ的工作原理。

当在电话线端放置ＡＤＳＬ Ｍｏｄｅｍ的时候，在电话线上便产生了三个信息通道：

（１）速率为 １．５ Ｍｂｉｔ／ｓ～９ Ｍｂｉｔ／ｓ的高速下行通道，用于用户下载信息；

（２）速率为 １６ ｋｂｉｔ／ｓ～１ Ｍｂｉｔ／ｓ的中速双工通道，用于用户传输上行信息；

（３）传统的电话服务通道，用于普通电话服务。

ＡＤＳＬ的频谱分割如图１所示。

这三个通道可以同时工作?熏传输距离达３ ｋｍ～５ ｋｍ (具体通信速率依环路的质量和长度而定)。

ＡＤＳＬ采用高级数字信号处理技术和新的算法压缩数据，使大量的信息能在网络上高速传输。特别是在现有较长的铜制双绞线?穴普通电话线?雪上传输数据或在恶劣的环境下信号衰减十分严重的情况下，ＡＤＳＬ依靠它较大的动态范围和分离的通道能够保持低噪声干扰的传输，为人们提供了一个奇迹般的应用技术。

为了在电话线上有效地分隔带宽，产生多路信号，ＡＤＳＬ的调制解调器一般采用频分多路复用(ＦＤＭ)或回波消除(Ｅｃｈｏ Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ)两种技术来实现。其中ＦＤＭ技术是在现有带宽中分配一段频带作为数据下行通道和另一段频带作为数据上行通道。下行通道通过时分多路复用 (ＴＤＭ)分出多个高速信道和低速信道，上行通道也由多路低速信道所组成。而回波消除技术则使上行频带与下行频带相叠加，再通过本地回波抵消器将两频带区分开来。此项技术来源于 Ｖ．３２和 Ｖ．３４调制解调技术，可以充分利用有限的带宽，但其性能价格比比较高，所付出的代价比较大。目前，使用最多的还是ＦＤＭ技术。

３ ＡＤＳＬ分离复用器的设计

３．１ ＡＤＳＬ分离复用器的工作原理

ＡＤＳＬ可以将数据和语音相分离，因此可以利用ＡＤＳＬ中数据和语音使用频率的不同而采用Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ ＩＩ五级以上滤波原理，将数据和语音信号相分离，然后跨过小交换机或跳开不良影响的线路将数据和语音信号混合在一起。这里的关键在于：需在很窄的带宽内将数据和语音完全分离，其隔离度达到７０ ｄＢ以上，而信号衰减却不能大于０．５ ｄＢ。

３．２ ＡＤＳＬ分离复用器的结构设计

根据产品的一致性和便于组合使用，可以采用标准封装模块的形式设计分离复用器，使其体积缩小，易于维护和使用。模块的插脚规定如图２所示。模块及模块的组件如图３、图４所示。

３．３ ＡＤＳＬ分离复用器的应用原理

ＡＤＳＬ分离复用器按上述设计的结构组装和制作，应用原理如图５所示。在应用时模块的组件可以对称应用，即对称组合，如图６所示。也可以非对称应用，特别是为了降低成本，可以按照图７的模式对组件进行简化，以减小分离复用