基于VDSL的以太网的设计与实现
出处:ttp://www.ic37.com 发布于:2007-09-25 09:29:55
除xDSL宽带接入方式外,其它几类接入网的建设需要重新布线或建立无线基站。在宽带建设中,布线工程或无线基站建设工程的成本占总成本的比重非常大,这些方案无疑增加了网络运营商的运营成本,影响了其竞争力。
xDSL是几类DSL(数字用户环路)的总称,包括ADSL(非对称数字用户环路)、VDSL(甚高比特率数字用户环路)、SHDSL(对称型高比特率数字用户环路)和IDSL(ISDN数字用户环路)等。xDSL是为了避免重新布线的弊端,充分利用已有的铜质电话线路开发的宽带接入技术,其中ADSL已有多年的发展,已成为一种较成熟的DSL技术。根据用户到电话中心局的距离和电话线质量,ADSL可提供1.5Mbps~8Mbps的下行速率和64kbps~2Mbps的上行速率,现已成为各国电信公司主推的宽带接入技术之一。
1 基于VDSL的以太网(Ethernet)
基于VDSL的以太网的构思是由Savan公司提出的,Infineon、BroadCom和国内一家科技公司实现这一构思。该技术采用VDSL作为物理层,在芯片组内置媒体访问控制器,集成VDSL,实现了长距离传输,速度可达10Mbps以上的全双工标准以太网功能。
1.1 VDSL技术
CAP的DMT是ADSL和VDSL等数字用户环路中采用的两大相互竞争的调制技术。CAP(无载波调幅和调相)基于QAM,而QAM(正交调幅调制)是一个久经考验的MODEM调制技术,它采用振幅和相位的变化来代表数据符号。产生一个QAM波是非常复杂的过程。DSL通常采用的方法是以数字形式存储波形的一部分,然后把这些存储的部分组成适当的波形变成终的调制波,不带任何信息的载波,在传输前立即压缩以提高效率。为了获得了佳的信号质量,CAP调制在选择相应条件下的QAM方法前,有一个启动过程以测试线路质量。DMT(离散多频)把数据带宽分为4kHz的频带,给下行方向载波数百个,上行方向载波几十个。DMT还包括一个先进的测试算法,它连续测试每个频带的SNR,适当调整数据负载,使DMT能够连续检测和调整传输特性,以适应电话线路状况的变化。由于DMT的复杂性,只有采用先进的DSP技术才能实现这一调制方式;相比之下,CAP技术较为简单成熟、成本低廉,已为很多厂商采用。由于不同厂商对采用哪一种调制技术存在着分歧,ADSL论坛组织(也是国际上协调VDSL的论坛组织)在选择调制技术上采取了中立态度,将调制技术的决策留给每个厂商自己。表1对CAP和DMT进行了对比。
表1 CAP和DMT调制技术的比较
项 目 | CAP | DMT |
下行方向载波数 上行方向载波数 时延 增量 自适应均衡量 已有经验 |
1个 1wh 4~10ms 320kb/s 需要 有很多成功经验 |
数百个 几十个 15~25ms 32kb/s 不需要 相对较少 |
1.2 以太网(Ethernet)技术
构成Ethernet网有四个要素:1、帧(frame),这是一系列标准化的数据位,用在系统中传输数据;2、介质访问控制协议(media access control protocol),它由一整套内嵌于各个Ethernet接口中的规则组成;3、信号部件(signal component),即用在Ethernet信道中发送和接收信号的部件,如:网卡、接收器等;4、物理介质(physical mdedium),由电缆和其它用来联网的计算机之间传输数字式Ethernet信号的硬件部件组成。
Ethernet的技术是CSMA/CD(载波侦听多路访问/冲突检测)协议。IEEE 802.3标准中将Ethernet分为四层:LLC逻辑链路控制子层次;MAC介质访问控制子层次;物理信号子层和介质规范。其中前两者位于OSI网络参考模型的第二层(数据链路层),后两者位于OSI网络参考模型的层(物理层)。
2 设计与实现
10BaseS是infineon公司提出的一种基于VDSL的以太网解决方案,该方案可以在现有铜质电话线上实现10Mbps全双工Ethernet通信,距离可达1.6公里。可以在不相互干扰的情况下,同时支持高速数据通信与POTS、ISDN或PBX电话话音信号传输。基于VDSL的Ethernet系统的设计分为用户端设备(CPE)和局端设备(Ethernet交换机或DSLAM)。目前推出的10BaseS套片由三睡构成:PEF 22810(VDSL线驱动芯片)、PEB22811(VDSL模拟芯片)、PEF 22822(数字芯片)。
Infineon公司的10BaseS套片个具有如下重要特性:
用户端设备(CPE)的功能框图如图2所示。设计用户端设备时,应将10BaseS套片配置为Ethernet MAC模式。从功能框图中可以看出,在PEF22822一端要加入以太网物理层(Ethernet PHY)芯片和变压器(Transformer)。在设计中选择了NS公司的10/100Mbps的DP83846AVHG以太网物理层芯片,NETCON公司的单端口10Base-T隔离变压器。将变压器输出线直接引到RJ45插座上,这样通过三类或五类双绞线即可将CPE联到PC机的以太网卡或其它具有以太网接口功能的设备上。在PEF 22810一端设备有滤波器(Fliters)以便尽可能消去电话线上的干扰。为同时支持VDSL数据通信和电话话音通信,在CPE在输出端设计有分离器(Splitter),这样用户可以在使用VDSL数据传输的同时不妨碍打电话。设计分离器(Splitter)时,应注意当CPE掉电时,电话仍能打通,这个功能可以采用继电器来实现。
2.4 局端设备的设计与实现
在局端设备(Ethernet交换机或DSLAM)中,应将10BaseS套片配置为标准Ethernet PHY模式。
参考文献:
[1]. frame datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/frame_2528858.html.
[2]. DP83846AVHG datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/DP83846AVHG_265616.html.
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