ADSL#
宽带接入 · 第二讲 视频讲解:https://www.bilibili.com/video/BV1NCso6qEdu/
一句话#
一根电话线,本来只能传 4 kHz 的话音,剩下的频率全空着——ADSL 干的事就是把这些空着的频率切出来,按频段分给上行和下行,于是打电话和上网能同时进行。
一、从拨号到光纤#
| 年代 | 技术 | 典型速率 | 特点 |
|---|---|---|---|
| 1990s | 拨号(PSTN + Modem) | 56 kbit/s | 占着电话线,上网时不能打电话 |
| 2000s | ADSL | 下行几 Mbit/s | 电话线不用换,上网通话两不误,一直在线 |
| 2010s 起 | 光纤接入(FTTx) | 百 M ~ G bit/s | 铜线换成光纤,速率和距离同时解放 |
接入网(access network)指的就是用户家到运营商网络这一段,也叫"最后一公里"。它一直是整个互联网的瓶颈——骨干网早就跑几百 G,接入段还卡在几兆。
二、问题:一根线,两件事#
电话线本来只服务于话音:
- 话音频带 300 ~ 3400 Hz(工程上按 0 ~ 4 kHz 算)
- 但一对铜线实际能通的频带,一直到 1.1 MHz 甚至更高
中间那一大段全是浪费的。 ADSL 的全部思想就建立在这一点上。
频分复用(FDM)#
把一根线的可用频率范围按频率切成几段,每段各跑一路信号,互不干扰。
频率 ──────────────────────────────────────────────▶
0 4k 138k 1.1M
├─────┼──────────┼───────────────────────────────┤
│电话 │ 上行 │ 下行 │
└─────┴──────────┴───────────────────────────────┘
↑ ↑
隔离带 隔离带(防止相邻频段串扰)
类比:一条马路划出几条车道,各走各的车;路还是那条路,通行量翻了几倍。
复用不止频分一种。切换维度就得到别的方法:时分(轮流占用整条线的一小段时间)、码分(各用一套正交码,同时同频也不打架)、波分(光纤上的频分)。这一集只用到频分,另外几种后面单独讲。
三、ADSL 的频谱怎么切#
ADSL 全称 Asymmetric Digital Subscriber Line,非对称数字用户线。
教科书上最常见的划分(也是本片画法):
| 频段 | 用途 | 说明 |
|---|---|---|
| 0 ~ 4 kHz | 传统电话(POTS) | 和原来一模一样,老电话机照用 |
| 4 ~ 138 kHz | 上行(用户 → 网络) | 窄 |
| 138 kHz ~ 1.1 MHz | 下行(网络 → 用户) | 宽,将近 1 MHz |
| 上行与下行之间 | 隔离带 | 一小段不用的频率,防止两边串扰 |
严格说:ADSL 靠的是 DMT,不是"三段硬切"#
教材的表述更细:ADSL 采用 DMT(离散多音调,Discrete Multi-Tone) 调制,把 40 kHz 以上一直到 1.1 MHz 的高端频谱划分成许多子信道(每个子信道约 4 kHz 宽),其中:
- 25 个子信道用于上行
- 249 个子信道用于下行
每个子信道各自用 QAM 调制,能承载多少比特取决于该频段的信噪比——噪声大的子信道少装或不装。
DMT 的真实样子(示意):
0 4k 40k 1.1M
├─────┼─────┼──┬─┬─┬─┬─┬─┬─────────────────────┤
│电话 │保护 │ │ │ │ │ │ │ …… 249 个下行子信道
└─────┴─────┴──┴─┴─┴─┴─┴─┴─────────────────────┘
└──┘
25 个上行子信道
所以:片子里画的"三段",是把 DMT 几百个子信道归并成三块来讲的教学示意,不是物理上真的切三刀。理解成"低频给电话、中频给上行、高频给下行"没错,但要知道中间是细分成很多子信道的。
本质仍然是频分复用——DMT 就是"频分复用 + 每个子信道独立调制"。
四、为什么叫"非对称"#
| 带宽 | 典型最高速率 | |
|---|---|---|
| 下行(网络 → 用户) | ≈ 1.1 MHz | 8 Mbit/s |
| 上行(用户 → 网络) | ≈ 138 kHz | 640 kbit/s |
差了十几倍。
理由:普通用户的流量本来就不对称#
下载网页、看视频、收邮件、装更新包——这些都是下行;上行只有点击、请求、发条消息。
按需求分配带宽,比平均分更划算。这也是 ADSL 名字里那个 A(Asymmetric)。
但这是面向家庭用户的假设。企业专线、视频会议、直播、云备份这些上行吃重的场景,ADSL 就明显不合适——后来出现的 SDSL(对称)以及光纤接入,正是冲着这个短板去的。
五、家里怎么接:分离器#
┌──────────┐
电话线入户 ──────▶│ 分离器 │─── 低频(0~4 kHz)───▶ 电话机
│ Splitter │
└──────────┘─── 高频(数据)────▶ ADSL Modem ──▶ 电脑
分离器(splitter)就是一个无源滤波器组:
- 低通那路 → 电话机(只让 4 kHz 以下过)
- 高通那路 → ADSL Modem(只让 4 kHz 以上过)
要点:
- 无源——不需要供电,停电了电话照样能打(这条很重要,紧急呼叫靠它)。
- 不贵——本质就是几个电容电感。
- 必须装在入户第一个分岔点,否则电话机产生的杂音会串进数据频段。
- 有些运营商做局端分离,家里不用装;但线路质量差时还是建议装。
分离器让两路"各走各的频段",所以打电话和上网能同时进行。这一点是 ADSL 相对拨号最直观的进步——拨号时上网,电话就是忙音。
六、硬伤:铜线的衰减#
频率越高,在铜线上的衰减越快。所以 ADSL 的射程有限:
| 距离 | 大致可达速率 |
|---|---|
| 1 km | 8 Mbit/s(接近上限) |
| 3 km | 2 Mbit/s 左右 |
| 5 km | 几百 kbit/s,甚至更差 |
实际数字受线径、线龄、接头数量、桥接抽头、串扰影响很大,上表只是量级示意。教材给的范围是 0.5 ~ 5.5 km。
这不是能靠算法解决的——是铜介质本身的物理属性。想再快,只有两条路:
- 缩短铜线:光纤拉到离用户更近的地方(FTTC / FTTB / FTTH)
- 换介质:直接光纤入户
这就是后面 HFC 和 FTTx 要讲的内容。
七、本集结论#
起点:一根只能传 4 kHz 话音的铜线
↓ 频分复用(DMT:几百个子信道)
0~4 kHz 电话 │ 上行 25 个子信道 │ 下行 249 个子信道
↓ 按需分配,下行远宽于上行
A = Asymmetric,非对称
↓ 家里靠分离器把两路分开
打电话 + 上网 同时进行
↓ 但铜线高频衰减快,射程只有几公里
下一步:换成光纤
一句话:
ADSL = 在原有电话线上做频分复用,把空着的频率分给数据,下行宽、上行窄,所以叫非对称;铜线的衰减决定了它的射程,也就决定了它必然被光纤取代。
依据表#
| 片中表述 | 依据 | 备注 |
|---|---|---|
| ADSL 全称非对称数字用户线,A = Asymmetric | §2.6.1 | 原文 |
| 拨号 56 kbit/s、上网时不能打电话 | 通用事实 | 教材未给具体数字,用的是通行的 V.90 上限 |
| 话音频带 300~3400 Hz,工程按 0~4 kHz 算 | §2.6.1 | 原文"0~4 kHz 低端频谱留给传统电话" |
| 把高端频谱留给用户上网使用 | §2.6.1 | 原文表述 |
| DMT 把 40 kHz 以上到 1.1 MHz 划成子信道,25 个上行、249 个下行 | §2.6.1 | 原文;片中"三段"是其归并示意 |
| 下行最高 8 Mbit/s、上行最高 640 kbit/s | §2.6.1 | 原文给的上限值 |
| 覆盖范围 0.5~5.5 km | §2.6.1 | 原文给的数字 |
| 分离器由低通 + 高通滤波器组成 | §2.6.1 | 原文"无源滤波器" |
| 打电话和上网可同时进行 | §2.6.1 | 原文强调的 ADSL 主要优点 |
| 片中频谱轴「三段 + 隔离带」的画法 | 教学示意 | 未按真实频率比例;电话段真实占比不到千分之四 |
| 「4~138 kHz 上行」这个具体边界 | 简化表述 | 教材按 DMT 子信道描述,未直接给这条分界线;不同资料给的边界有 25 kHz / 4 kHz 两种起点 |
| 距离 - 速率表(1/3/5 km) | 量级示意 | 真实值强依赖线径与线路状况;教材只给 0.5~5.5 km 的总范围 |
| HFC / FTTx 的引出 | 后续内容 | 本集只做预告 |