ADSL MODEM,ADSL MODEM的工作原理是什么?

modem的概念

我們常說的Modem，其實是Modulator（調制器）與Demodulator（解調器）的簡稱，中文稱為調制解調器。也有人跟據Modem的諧音，親昵地稱之為“貓”。我們知道，計算機內的信息是由“0”和“1”組成數字信號，而在電話線上傳遞的卻只能是模擬電信號。于是，當兩臺計算機要通過電話線進行數據傳輸時，就需要一個設備負責數模的轉換。這個數模轉換器就是我們這里要討論的Modem。計算機在發送數據時，先由Modem把數字信號轉換為相應的模擬信號，這個過程稱為“調制”。經過調制的信號通過電話載波傳送到另一臺計算機之前，也要經由接收方的Modem負責把模擬信號還原為計算機能識別的數字信號，這個過程我們稱“解調”。正是通過這樣一個“調制”與“解調”的數模轉換過程，從而實現了兩臺計算機之間的遠程通訊。

modem的分類

一般來說，根據Modem的形態和安裝方式，可以大致可以分為以下四類：

1、外置式Modem

外置式Modem放置于機箱外，通過串行通訊口與主機連接。這種Modem方便靈巧、易于安裝，閃爍的指示燈便于監視Modem的工作狀況。但外置式Modem需要使用額外的電源與電纜。

2、內置式Modem

內置式Modem在安裝時需要拆開機箱，并且要對中斷和COM口進行設置，安裝較為繁瑣。這種Modem要占用主板上的擴展槽，但無需額外的電源與電纜，且價格比外置式Modem要便宜一些。

3、PCMCIA插卡式Modem

插卡式Modem主要用于筆記本電腦，體積纖巧。配合移動電話，可方便地實現移動辦公。

4、機架式Modem

機架式Modem相當于把一組Modem集中于一個箱體或外殼里，并由統一的電源進行供電。機架式Modem主要用于Internet/Intranet、電信局、校園網、金融機構等網絡的中心機房。除以上四種常見的Modem外，現在還有ISDN調制解調器和一種稱為Cable Modem的調制解調器，另外還有一種ADSL調制解調器。

另外modem還可分為內置式和外置式，兩者各有利弊，選用時可根據各自的需要而定。

modem的工作原理

調制解調器由發送、接收、控制、接口、操縱面板及電源等部分組成。數據終端設備以二進制串行信號形式提供發送的數據，經接口轉換為內部邏輯電平送入發送部分，經調制電路調制成線路要求的信號向線路發送。接收部分接收來自線路的信號，經濾波、反調制、電平轉換后還原成數字信號送入數字終端設備。

電話線可以使通信的雙方在相距幾千公里的地方相互通話，是由于在每隔一定距離都設有中繼放大設備，保證話音清晰。在這些設備上若再配置Modem，則能通電話的地方就可傳輸數據。一般電話線路的話音帶寬在300～3400Hz 范圍，用它傳送數字信號，其信號頻率也必須在該范圍。常用的調制方法有三種:頻移鍵控(FSK)、相移鍵控(PSK) 、相位幅度調制(PAM)。Modem通常有三種工作方式:掛機方式、通話方式、聯機方式。電話線未接通是掛機方式;雙方通過電話進行通話是通話方式;Modem已聯通，進行數據傳輸是聯機方式。

數模轉換的調制方法也有三種:(1)頻移鍵控(FSK)。用特殊的音頻范圍來區別發送數據和接收數據。如調頻ModemBell-103型發送和接收數據的二進制邏輯被指定的專用頻率是:發送，信號邏輯0、頻率1070Hz，信號邏輯1、頻率1270Hz;接收，信號邏輯0、頻率20 25Hz，信號邏輯1、頻率2225Hz。(2)相移鍵控(PSK)，高速的Modem常用四相制，八相制，而四相制是用四個不同的相位表示00、01、10、11四個二進制數，如調相ModemBell-212A型。該技術可以使3 00bps的Modem傳送600bps的信息，因此在不提高線路調制速率僅提高信號傳輸速率時很有意義，但控制復雜，成本較高，八相制更復雜。(3)相位幅度調制(PAM)，為了盡量提高傳輸速率，不提高調制速率，采用相位調制和幅度調制結合的方法。它可用16個不同的相位和幅度電平，使1200bps的Modem傳送19200bps的數據信號。該種Modem一般用于高速同步通信中。

調制解調器通電后，通常先進入掛機方式，通過電話撥號撥通線路后進入通話方式，最后通過Modem的"握手" 過程進入聯機方式。正常使用時，由使用者通過控制電話機或Modem前面板的按鍵、內部開關實現三種方式間的轉換。

調制解調器與計算機連接是數據電路通信設備DCEDataCircutterminatingEquipme nt)與數據終端設備DTE(DataTerminalEquipment)之間的接口問題。DCE與DTE之間的接口是計算機網絡使用上的一個重要問題。任何一個通信站總要包括DCE與DTE，因此確定一個統一的標準接口，特別是對公用數據網有重要的意義。數據終端設備DTE是產生數字信號的數據源或接收數字信號的數據宿，或者是兩者的結合，像計算機終端、打印機、傳真機等就是DTE。將數據終端設備DTE與模擬信道連接起來的設備就叫數據電路通信設備DCE，像Modem就是DCE。DTE與DCE之間的連接標準有CCITTV.10/X.26，與EIARS-423-A兼容，是一種半平衡電氣特性接口普通的Modem通常都是通過RS-232C串行口信號線與計算機連接。

ADSL的概念

隨著Internet的爆炸式發展，在Internet上的商業應用和多媒體等服務也得以迅猛推廣。要享受Internet上的各種服務，用戶必須以某種方式接入網絡。為了實現用戶接入網的數字化、寬帶化，提高用戶上網速度，光纖到戶（FTTH）是用戶網今后發展的必然方向，但由于光纖用戶網的成本過高，在今后的十幾年甚至幾十年內大多數用戶網仍將繼續使用現有的銅線環路，這就需要一個過度方案，而ADSL（非對稱數字用戶環路）是近年來人們提出了多項過渡性的寬帶接入網技術中的一種，是最具前景及競爭力的一種,將在未來十幾年甚至幾十年內占主導地位。目前,ADSL的熱潮席卷世界各地，PC業界領袖MIC(Microsoft、Intel、Compaq)等以及世界范圍內各大網絡公司Nokia、3COM、CISCO、Siemens、Alcatel、Paradyne等相繼推出ADSL的產品并致力于ADSL的發展；全球許多電信公司、ISP也紛紛推廣各自的ADSL服務，北美、新加坡等率先正式投入營業，日本、韓國等等國家也已進入試驗階段，中國電信在北京、上海、廣東、福建等地已進行相關的網絡測試并開始試驗性推廣，湛江也已進入了使用階段。

ADSL的原理和特點

ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)，非對稱數字用戶線路，在電話線上產生三個信息通道：一個速率為1.5Mbps-9Mbps的高速下行通道，用于用戶下載信息；一個速率為16Kbps-1Mbps的中速雙工通道；一個普通的老式電話服務通道；且這三個通道可以同時工作。 (當然，具體的通信速率還依賴環路的質量和長度而定。) ADSL采用高級的數字信號處理技術和新的算法壓縮數據，使大量的信息得以在網上高速傳輸。我們知道，在現有的較長的銅制雙絞線(普通電話線)上傳送數據，其對信號的衰減是十分嚴重 的，ADSL在如此惡劣的環境下實現了大的動態范圍，分離的通道，以及保持低噪聲干擾，其難度可想而知，難怪有人說，ADSL 是調制解調技術的一個奇跡。

為了在電話線上分隔有效帶寬，產生多路信道，ADSL調制解調器一般采用兩種方法實現，頻分多路復用(FDM)或回波消除(Echo Cancellation)技術。FDM在現有帶寬中分配一段頻帶作為數據下行通道，同時分配另一段頻帶作為數據上行通道。下行通道通過時分多路復用(TDM)技術再分為多個高速信道和低速信道。同樣，上行通道也由多路低速信道組成。而回波消除技術則使上行頻帶與下行頻帶疊加， 通過本地回波抵消來區分兩頻帶。此技術來源于 V.32和 V.34調制解調器中，它非常有效的使用了有限的帶寬，但從復雜性和價格來說，其代價較大。當然，無論使用兩種技術中的哪一種，ADSL都會分離出4KHz的頻帶用于老式電話服務(POTS)。

當前 ADSL調制解調設備多采用 3種線路編碼技術，分別稱為抑制載波幅度和相位 (carrier-less amplitude and phase,CAP),離散多音復用(discrete multitone,DMT)，以及離散小波多音復用 (discrete wavelet multitone,DWMT)。其中 CAP的基礎是正交幅度調制(QAM)，在 CAP中，數據被調制到單一載波之上；而在 DMT中，數據被調制到多個載波之上，每個載波上的數據使用 QAM進行調制。DMT中使用為大家熟知的快速傅里葉變換算法做數字信號處理，而在 DWMT中，則用近年來新興的小波變換算法代替快速傅里葉變換。 一個 ADSL調制解調器將多路下行通道中，雙工通道中以及維護信道中的數據流組合成數據塊 (block)，并在每一數據塊中附加糾錯代碼，接受端則通過此糾錯代碼對在傳輸過程中產生的誤碼進行糾錯。實驗表明，此糾錯編碼技術完全可以達到 MPEG-2 和其他數字圖像壓縮方法的要求。

衰減和串音是決定ADSL性能的兩項標準損傷。傳輸速率越高，它們對信號的影響也越大，因此ADSL的有效傳輸距離隨著傳輸速率的提高而縮短。附表列出了正常情況下24號線規UTP的下行速率和有效傳輸距離的關系。表中的VDSL是甚高速ADSL。雖然VDSL的有效傳輸距離比ADSL更短，但是在VDSL光纖到路邊(FTTC)或光纖到大樓(FTTB)后， VDSL可用于大樓內部辦公室或家庭間的連接。 ADSL接入網線路長度若為5.5km，則可覆蓋80%以上的現有電話用戶；線路長度若為3.7km，則可覆蓋50%以上的現有用戶，用戶小區以外的分散用戶可通過基于光纖的集線器節點接入到網絡中。 串音噪聲通常是穩定的，因此比較容易對其進行研究并加以克服；而沖擊噪聲在頻率、周期、相位等方面都是隨機的，對期難以建模和研究。

ADSL MODEM的概念

有了上面的解釋，不難理解所謂ADSL MODEM就是專門用于ADSL技術應用的MODEM，負責對ADSL信號進行調制解調，發送和接受ADSL信號，是實現ADSL不可缺少的一部分。比起普通撥號 Modem的最高56K速率，以及N-ISDN 128K的速率，ADSL的速率優勢是不言而喻的，ADSL更為吸引人的地方是：它在同一銅線上分別傳送數據和語音信號，數據信號并不通過電話交換機設備，減輕了電話交換機的負載。這意味著使用ADSL上網并不需要繳付另外的電話費。與Cable Mode相比，ADSL技術具有著相當大的優勢。Cable Modem的HFC接入方案采用分層樹型結構，其優勢是帶寬比較高（10M），但這種技術本身是一個較粗糙的總線型網絡，這就意味者用戶要和鄰近用戶分享有限的帶寬，當一條線路上用戶激增時，其速度將會減慢。再者，有關資料表明，大部分情況下，HFC方案必需兼顧現有的有線電視節目，而占用了部分帶寬，只剩余了一部分可供傳送其它數據信號，所以Cable Modem的理論傳輸速率只能達到一小半。國外公司實驗表明，其速率減為 1M-2Mbps，更常見的是 400K-500Kbps。綜合來看，即使在理想狀態下，HFC只相當于一個10Mbps的共享式總線型以太網，而ADSL接入方案在網絡拓撲結構上較為先進，因為每個用戶都有單獨的一條線路與ADSL局端相連，它的結構可以看作是星型結構，它的數據傳輸帶寬是由每一用戶獨享的。

幾種ADSL MODEM接入示意圖

（1）以太網接口外置式ADSL MODEM 接入示意圖

湛江電信提供的以太網接口外置式 ADSL MODEM有：Bridge MP5121（橋式）、Router M1122(路由式） 型號

（2）USB接口外置式ADSL MODEM接入示意圖

湛江電信提供的USB接口外置式 ADSL MODEM有：Efficient Network USB 型號

（3）PCI接口內置式ADSL MODEM接入示意圖

湛江電信提供的PCI接口內置式 ADSL MODEM有：Efficient Network PCI 型號