VDSL 工作原理

作者:Jeff Tyson
VDSL Port in Back of Modem
您可能听说过 DSL,但您听说过它的更快版本 VDSL 吗? deepblue4you / Getty Images

在过去几年中,高速互联网连接的使用迅速增长。随着越来越多的人购买家用电脑并创建家庭网络,对宽带(高速)连接的需求稳步增加。目前,有线调制解调器有线调制解调器非对称数字用户线路 (ADSL) 这两项技术主导着该行业。

尽管这两种技术提供的互联网连接速度比 56K 调制解调器快很多倍,但它们仍不足以支持数字电视和视频点播等家庭服务的集成。

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然而,另一种称为超高速数字用户线路 (VDSL) 的 DSL 技术被许多人视为提供完整家庭通信/娱乐套餐的下一步。已经有一些公司,例如 U.S. West(现属 Qwest),在选定区域提供 VDSL 服务。VDSL 提供惊人的带宽,速度高达约每秒 52 兆比特 (Mbps)。与 ADSL 或有线调制解调器最大 8 到 10 Mbps 的速度相比,很明显,从当前宽带技术转向 VDSL 的意义可能与从 56K 调制解调器迁移到宽带一样重大。随着 VDSL 变得更普及,您可以预期集成套餐将比当前各项独立服务的总费用更便宜。

本文中,您将了解 VDSL 技术,它的重要性以及它与其他 DSL 技术的比较。但首先,让我们看看 DSL 的基础知识。

美国标准电话安装由电话公司安装在您家中的一对铜线组成。一对铜线除了语音通话外,还拥有足够的带宽来传输数据。语音信号只使用了电线可用容量的一小部分。DSL 利用这部分剩余容量在不干扰线路通话能力的情况下传输信息。

标准电话服务限制了交换机、电话及其他设备所能承载的频率。人声在正常通话音调下,可以在 400 到 3,400 赫兹(每秒周期)的频率范围内传输。在大多数情况下,电线本身有能力处理高达数百万赫兹的频率。发送数字(而非模拟)数据的现代设备可以安全地利用电话线路的更多容量,而 DSL 正是如此。

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下一节,我们将讨论 ADSL。

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ADSL

ASDL 网络布局

ADSL 使用两套设备:一套在客户端,一套在服务提供商端

  • 收发器 - 在客户所在地,有一个 DSL 收发器,它也可以提供其他服务。
  • DSL 接入复用器 (DSLAM) - DSL 服务提供商拥有一个 DSLAM 来接收客户连接。

大多数住宅客户称其 DSL 收发器为 DSL 调制解调器。电话公司或 ISP 的工程师将其称为 ATU-R,即非对称数字用户线路收发单元 - 远程。无论称呼为何,收发器都是用户计算机或网络数据连接到 DSL 线路的节点。收发器可以通过多种方式连接到客户设备,尽管大多数住宅安装使用通用串行总线 (USB) 或 10BaseT 以太网连接。ISP 和电话公司销售的大多数 ADSL 收发器只是简单的收发器,但企业使用的设备可能会将网络路由器、网络交换机或其他网络设备集成在同一设备中。

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接入提供商处的 DSLAM 是真正实现 DSL 的设备。DSLAM 接收来自许多客户的连接,并将它们聚合到单个大容量的互联网连接上。DSLAM 通常很灵活,能够支持多种类型的 DSL,并提供额外的功能,例如为客户进行路由和动态 IP 地址分配。有关 ADSL 的更多信息,请查阅DSL 工作原理

DSL 是一种对距离敏感的技术:随着连接长度的增加,信号质量和连接速度会下降。ADSL 服务在 DSL 调制解调器和 DSLAM 之间的最大距离为 18,000 英尺(5,460 米),尽管出于速度和服务质量的原因,许多 ADSL 提供商甚至对距离设定了更低的限制。在距离限制的上限,ADSL 客户可能会遇到远低于承诺最大值的速度,而靠近中心局或 DSL 终端点的客户可能会体验到接近最大值甚至未来超出当前限制的速度。

您可能想知道,如果距离是 DSL 的限制因素,为什么它对语音电话通话却不是限制因素。答案在于电话公司用来增强语音信号的小型放大器,称为加载线圈。这些加载线圈与 DSL 信号不兼容,因为放大器会破坏数据的完整性。这意味着,如果在您的电话和电话公司中心局之间的线路上有语音线圈,您将无法获得 DSL 服务。其他几个因素也可能使您无法获得 ADSL 服务

  • 桥式分线器 - 它们是您与中心局之间的延伸线,为其他客户提供服务。
  • 光纤电缆 - 如果您的电话线路的一部分通过光纤电缆传输,ADSL 信号无法通过模拟到数字再到模拟的转换。
  • 距离 - 即使您知道您的中心局在哪里(如果您不知道也别惊讶——电话公司不公布他们的位置),查看地图也无法指示信号在您家和中心局之间必须传播的距离。电线在这两点之间可能遵循非常复杂的路径。

光纤电缆是 ADSL 的主要干扰因素之一,但实际上正是它促成了 VDSL 技术。在下一节中,您将了解原因。

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VDSL 速度

一根光纤
图片由康宁公司提供

VDSL 在您的电话线铜线上运行的方式与 ADSL 大致相同,但存在一些区别。VDSL 可以达到惊人的速度,下行(到您家)高达 52 Mbps,上行(从您家)高达 16 Mbps。这比 ADSL 快得多,ADSL 提供高达 8 Mbps 的下行速度和 800 Kbps(千比特每秒)的上行速度。但 VDSL 惊人的性能也伴随着代价:它只能在铜线上短距离运行,大约 4,000 英尺(1,200 米)。

VDSL 的关键在于电话公司正在用光纤电缆替换其许多主干线路。事实上,许多电话公司正计划光纤到路边 (FTTC),这意味着它们将把所有现有铜线替换到您家电话线分支出口的位置。至少,大多数公司预计会实施光纤到小区 (FTTN)。FTTN 并非沿每条街道安装光纤电缆,而是将光纤连接到特定小区的主要接线盒。

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通过在您的家中放置 VDSL 收发器并在接线盒中放置 VDSL 网关,距离限制就可以巧妙地克服。网关解决了光纤线路上 ADSL 无法工作的模拟-数字-模拟转换问题。它将从收发器接收到的数据转换为光脉冲,通过光纤系统传输到中心局,数据在那里被路由到适当的网络以到达其最终目的地。当数据发送回您的计算机时,VDSL 网关将光纤电缆中的信号转换并发送给收发器。所有这些都每秒发生数百万次!

ADSL 和 VDSL 只是 DSL 系列中的两个代表。在下一页,您将找到一个图表,列出了各种变体及其相互比较。

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比较 DSL 类型

十万个为什么.com

DSL 技术有几种变体。种类繁多,以至于当讨论 DSL 时,您经常会看到术语xDSL,其中 x 是一个变量。

  • 非对称 DSL (ADSL) - 之所以称为“非对称”,是因为下载速度大于上传速度。ADSL 之所以如此,是因为大多数互联网用户查看或下载的信息量远远大于他们发送或上传的信息量。
  • 高比特率 DSL (HDSL) - 提供与 T1 线路(约 1.5 Mbps)相当的传输速率,HDSL 以相同的速度接收和发送数据,但它需要两条独立于您普通电话线的线路。
  • ISDN DSL (ISDL) - 主要面向综合业务数字网 (ISDN) 的现有用户,ISDL 比大多数其他形式的 DSL 慢,双向以 144 Kbps 的固定速率运行。对于 ISDN 客户而言,优势在于他们可以使用现有设备,但实际速度增益通常仅为 16 Kbps(ISDN 运行速度为 128 Kbps)。
  • 多速率对称 DSL (MSDSL) - 这是一种对称 DSL,能够支持多种传输速率。传输速率由服务提供商设定,通常基于服务(价格)级别。
  • 速率自适应 DSL (RADSL) - 这是 ADSL 的一个流行变体,它允许调制解调器根据线路的长度和质量调整连接速度。
  • 对称 DSL (SDSL) - 与 HDSL 类似,此版本以相同的速度接收和发送数据。虽然 SDSL 也需要独立于电话线的单独线路,但它只使用一条线路,而不是 HDSL 使用的两条线路。
  • 超高速数字用户线路 (VDSL) - VDSL 是一种极快的连接,它是非对称的,但只能在短距离内使用标准铜制电话线进行工作。
  • 基于 DSL 的语音 (VoDSL) - 一种 IP 电话,VoDSL 允许多个电话线合并到一条电话线中,该电话线也包含数据传输功能。

下表提供了各种 DSL 技术的比较

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正如您所见,VDSL 相较于其他任何版本都提供了显著的性能提升。但要使 VDSL 广泛普及,它必须标准化。

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VDSL 标准:DMT

离散多音(DMT)将可用载波频带划分为 247 个独立的 4 KHz 信道。

在 VDSL 联盟(阿尔卡特、德州仪器等公司的合作组织,支持使用称为离散多音(DMT)的载波系统来实现 VDSL)与 VDSL 联盟(由朗讯和博通领导,提议使用称为正交幅度调制(QAM)和无载波幅度相位(CAP)两种技术的载波系统)之间经过漫长的标准之争后,DMT 胜出。根据设备制造商的说法,目前大多数 ADSL 设备都使用 DMT 技术。

DMT 将信号分成 247 个独立的信道,每个信道宽 4 千赫兹(KHz,即每秒 1,000 次循环)。一种理解方式是想象电话公司将您的铜线分成 247 条不同的 4 KHz 线路,并为每条线路连接一个调制解调器。您将获得相当于 247 个调制解调器同时连接到您的计算机!

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每个信道都会受到监控,如果质量受损严重,信号就会被转移到另一个信道。该系统不断切换信号,寻找最佳的传输和接收信道。此外,一些较低的信道(从约 8 KHz 开始)被用作双向信道,用于上行和下行信息。监控和整理双向信道上的信息,并保持所有 247 个信道的质量,使得 DMT 比其他载波技术更复杂,但同时也使其在不同质量的线路上具有更大的灵活性。

有关 VDSL 和相关主题的更多信息,请查看下一页的链接。

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常见问题

ADSL 比 VDSL 更好吗?
VDSL 更好,因为它能够达到比 ADSL 快得多的速度。

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