ADSL MODEM,ADSL MODEM的工作原理是什么?

ADSL MODEM,ADSL MODEM的工作原理是什么?

modem的概念

我们常说的Modem，其实是Modulator（调制器）与Demodulator（解调器）的简称，中文称为调制解调器。也有人跟据Modem的谐音，亲昵地称之为“猫”。我们知道，计算机内的信息是由“0”和“1”组成数字信号，而在电话线上传递的却只能是模拟电信号。于是，当两台计算机要通过电话线进行数据传输时，就需要一个设备负责数模的转换。这个数模转换器就是我们这里要讨论的Modem。计算机在发送数据时，先由Modem把数字信号转换为相应的模拟信号，这个过程称为“调制”。经过调制的信号通过电话载波传送到另一台计算机之前，也要经由接收方的Modem负责把模拟信号还原为计算机能识别的数字信号，这个过程我们称“解调”。正是通过这样一个“调制”与“解调”的数模转换过程，从而实现了两台计算机之间的远程通讯。

modem的分类

一般来说，根据Modem的形态和安装方式，可以大致可以分为以下四类：

1、外置式Modem

外置式Modem放置于机箱外，通过串行通讯口与主机连接。这种Modem方便灵巧、易于安装，闪烁的指示灯便于监视Modem的工作状况。但外置式Modem需要使用额外的电源与电缆。

2、内置式Modem

内置式Modem在安装时需要拆开机箱，并且要对中断和COM口进行设置，安装较为繁琐。这种Modem要占用主板上的扩展槽，但无需额外的电源与电缆，且价格比外置式Modem要便宜一些。

3、PCMCIA插卡式Modem

插卡式Modem主要用于笔记本电脑，体积纤巧。配合移动电话，可方便地实现移动办公。

4、机架式Modem

机架式Modem相当于把一组Modem集中于一个箱体或外壳里，并由统一的电源进行供电。机架式Modem主要用于Internet/Intranet、电信局、校园网、金融机构等网络的中心机房。除以上四种常见的Modem外，现在还有ISDN调制解调器和一种称为Cable Modem的调制解调器，另外还有一种ADSL调制解调器。

另外modem还可分为内置式和外置式，两者各有利弊，选用时可根据各自的需要而定。

modem的工作原理

调制解调器由发送、接收、控制、接口、操纵面板及电源等部分组成。数据终端设备以二进制串行信号形式提供发送的数据，经接口转换为内部逻辑电平送入发送部分，经调制电路调制成线路要求的信号向线路发送。接收部分接收来自线路的信号，经滤波、反调制、电平转换后还原成数字信号送入数字终端设备。

电话线可以使通信的双方在相距几千公里的地方相互通话，是由于在每隔一定距离都设有中继放大设备，保证话音清晰。在这些设备上若再配置Modem，则能通电话的地方就可传输数据。一般电话线路的话音带宽在300～3400Hz 范围，用它传送数字信号，其信号频率也必须在该范围。常用的调制方法有三种:频移键控(FSK)、相移键控(PSK) 、相位幅度调制(PAM)。Modem通常有三种工作方式:挂机方式、通话方式、联机方式。电话线未接通是挂机方式;双方通过电话进行通话是通话方式;Modem已联通，进行数据传输是联机方式。

数模转换的调制方法也有三种:(1)频移键控(FSK)。用特殊的音频范围来区别发送数据和接收数据。如调频ModemBell-103型发送和接收数据的二进制逻辑被指定的专用频率是:发送，信号逻辑0、频率1070Hz，信号逻辑1、频率1270Hz;接收，信号逻辑0、频率20 25Hz，信号逻辑1、频率2225Hz。(2)相移键控(PSK)，高速的Modem常用四相制，八相制，而四相制是用四个不同的相位表示00、01、10、11四个二进制数，如调相ModemBell-212A型。该技术可以使3 00bps的Modem传送600bps的信息，因此在不提高线路调制速率仅提高信号传输速率时很有意义，但控制复杂，成本较高，八相制更复杂。(3)相位幅度调制(PAM)，为了尽量提高传输速率，不提高调制速率，采用相位调制和幅度调制结合的方法。它可用16个不同的相位和幅度电平，使1200bps的Modem传送19200bps的数据信号。该种Modem一般用于高速同步通信中。

调制解调器通电后，通常先进入挂机方式，通过电话拨号拨通线路后进入通话方式，最后通过Modem的"握手" 过程进入联机方式。正常使用时，由使用者通过控制电话机或Modem前面板的按键、内部开关实现三种方式间的转换。

调制解调器与计算机连接是数据电路通信设备DCEDataCircutterminatingEquipme nt)与数据终端设备DTE(DataTerminalEquipment)之间的接口问题。DCE与DTE之间的接口是计算机网络使用上的一个重要问题。任何一个通信站总要包括DCE与DTE，因此确定一个统一的标准接口，特别是对公用数据网有重要的意义。数据终端设备DTE是产生数字信号的数据源或接收数字信号的数据宿，或者是两者的结合，像计算机终端、打印机、传真机等就是DTE。将数据终端设备DTE与模拟信道连接起来的设备就叫数据电路通信设备DCE，像Modem就是DCE。DTE与DCE之间的连接标准有CCITTV.10/X.26，与EIARS-423-A兼容，是一种半平衡电气特性接口普通的Modem通常都是通过RS-232C串行口信号线与计算机连接。

ADSL的概念

随着Internet的爆炸式发展，在Internet上的商业应用和多媒体等服务也得以迅猛推广。要享受Internet上的各种服务，用户必须以某种方式接入网络。为了实现用户接入网的数字化、宽带化，提高用户上网速度，光纤到户（FTTH）是用户网今后发展的必然方向，但由于光纤用户网的成本过高，在今后的十几年甚至几十年内大多数用户网仍将继续使用现有的铜线环路，这就需要一个过度方案，而ADSL（非对称数字用户环路）是近年来人们提出了多项过渡性的宽带接入网技术中的一种，是最具前景及竞争力的一种,将在未来十几年甚至几十年内占主导地位。目前,ADSL的热潮席卷世界各地，PC业界领袖MIC(Microsoft、Intel、Compaq)等以及世界范围内各大网络公司Nokia、3COM、CISCO、Siemens、Alcatel、Paradyne等相继推出ADSL的产品并致力于ADSL的发展；全球许多电信公司、ISP也纷纷推广各自的ADSL服务，北美、新加坡等率先正式投入营业，日本、韩国等等国家也已进入试验阶段，中国电信在北京、上海、广东、福建等地已进行相关的网络测试并开始试验性推广，湛江也已进入了使用阶段。

ADSL的原理和特点

ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)，非对称数字用户线路，在电话线上产生三个信息通道：一个速率为1.5Mbps-9Mbps的高速下行通道，用于用户下载信息；一个速率为16Kbps-1Mbps的中速双工通道；一个普通的老式电话服务通道；且这三个通道可以同时工作。 (当然，具体的通信速率还依赖环路的质量和长度而定。) ADSL采用高级的数字信号处理技术和新的算法压缩数据，使大量的信息得以在网上高速传输。我们知道，在现有的较长的铜制双绞线(普通电话线)上传送数据，其对信号的衰减是十分严重 的，ADSL在如此恶劣的环境下实现了大的动态范围，分离的通道，以及保持低噪声干扰，其难度可想而知，难怪有人说，ADSL 是调制解调技术的一个奇迹。

为了在电话线上分隔有效带宽，产生多路信道，ADSL调制解调器一般采用两种方法实现，频分多路复用(FDM)或回波消除(Echo Cancellation)技术。FDM在现有带宽中分配一段频带作为数据下行通道，同时分配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)技术再分为多个高速信道和低速信道。同样，上行通道也由多路低速信道组成。而回波消除技术则使上行频带与下行频带叠加， 通过本地回波抵消来区分两频带。此技术来源于 V.32和 V.34调制解调器中，它非常有效的使用了有限的带宽，但从复杂性和价格来说，其代价较大。当然，无论使用两种技术中的哪一种，ADSL都会分离出4KHz的频带用于老式电话服务(POTS)。

当前 ADSL调制解调设备多采用 3种线路编码技术，分别称为抑制载波幅度和相位 (carrier-less amplitude and phase,CAP),离散多音复用(discrete multitone,DMT)，以及离散小波多音复用 (discrete wavelet multitone,DWMT)。其中 CAP的基础是正交幅度调制(QAM)，在 CAP中，数据被调制到单一载波之上；而在 DMT中，数据被调制到多个载波之上，每个载波上的数据使用 QAM进行调制。DMT中使用为大家熟知的快速傅里叶变换算法做数字信号处理，而在 DWMT中，则用近年来新兴的小波变换算法代替快速傅里叶变换。 一个 ADSL调制解调器将多路下行通道中，双工通道中以及维护信道中的数据流组合成数据块 (block)，并在每一数据块中附加纠错代码，接受端则通过此纠错代码对在传输过程中产生的误码进行纠错。实验表明，此纠错编码技术完全可以达到 MPEG-2 和其他数字图像压缩方法的要求。

衰减和串音是决定ADSL性能的两项标准损伤。传输速率越高，它们对信号的影响也越大，因此ADSL的有效传输距离随着传输速率的提高而缩短。附表列出了正常情况下24号线规UTP的下行速率和有效传输距离的关系。表中的VDSL是甚高速ADSL。虽然VDSL的有效传输距离比ADSL更短，但是在VDSL光纤到路边(FTTC)或光纤到大楼(FTTB)后， VDSL可用于大楼内部办公室或家庭间的连接。 ADSL接入网线路长度若为5.5km，则可覆盖80%以上的现有电话用户；线路长度若为3.7km，则可覆盖50%以上的现有用户，用户小区以外的分散用户可通过基于光纤的集线器节点接入到网络中。 串音噪声通常是稳定的，因此比较容易对其进行研究并加以克服；而冲击噪声在频率、周期、相位等方面都是随机的，对期难以建模和研究。

ADSL MODEM的概念

有了上面的解释，不难理解所谓ADSL MODEM就是专门用于ADSL技术应用的MODEM，负责对ADSL信号进行调制解调，发送和接受ADSL信号，是实现ADSL不可缺少的一部分。比起普通拨号 Modem的最高56K速率，以及N-ISDN 128K的速率，ADSL的速率优势是不言而喻的，ADSL更为吸引人的地方是：它在同一铜线上分别传送数据和语音信号，数据信号并不通过电话交换机设备，减轻了电话交换机的负载。这意味着使用ADSL上网并不需要缴付另外的电话费。与Cable Mode相比，ADSL技术具有着相当大的优势。Cable Modem的HFC接入方案采用分层树型结构，其优势是带宽比较高（10M），但这种技术本身是一个较粗糙的总线型网络，这就意味者用户要和邻近用户分享有限的带宽，当一条线路上用户激增时，其速度将会减慢。再者，有关资料表明，大部分情况下，HFC方案必需兼顾现有的有线电视节目，而占用了部分带宽，只剩余了一部分可供传送其它数据信号，所以Cable Modem的理论传输速率只能达到一小半。国外公司实验表明，其速率减为 1M-2Mbps，更常见的是 400K-500Kbps。综合来看，即使在理想状态下，HFC只相当于一个10Mbps的共享式总线型以太网，而ADSL接入方案在网络拓扑结构上较为先进，因为每个用户都有单独的一条线路与ADSL局端相连，它的结构可以看作是星型结构，它的数据传输带宽是由每一用户独享的。

几种ADSL MODEM接入示意图

（1）以太网接口外置式ADSL MODEM 接入示意图

湛江电信提供的以太网接口外置式 ADSL MODEM有：Bridge MP5121（桥式）、Router M1122(路由式） 型号

（2）USB接口外置式ADSL MODEM接入示意图

湛江电信提供的USB接口外置式 ADSL MODEM有：Efficient Network USB 型号

（3）PCI接口内置式ADSL MODEM接入示意图

湛江电信提供的PCI接口内置式 ADSL MODEM有：Efficient Network PCI 型号