VDSL和以太网交换及以太网宽带接入( 三 )


放大芯片PEB22810起线路驱动作用,是在双绞线上实现高速数据传送所需的放大电路 。以上这三颗芯片相互配合,构成10BaseS 芯片组 。10BaseS PHY的另一部分是混合线圈无源模块 。模块中分离滤波器的作用是抑制电话等低频业务中的高频谐波,混合线圈实现2线和4线的转换 。混合线圈和传输线之间一般还有用于抑制上下行频带相互间谐波干扰的高通和低通滤波器 。从用户端来看,因为上行数据使用高频频带而下行数据使用低频频带,所以发送上行数据加高通滤波器,接收下行数据则加低通滤波器 。而局端则正相反,发送接口加低通滤波器,接收接口加高滤波器 。
10BaseS PHY是通信设备的核心,它既可以用于局端,为以太网交换芯片增加VDSL接口从而扩展以太网范围,也可以用于用户端,设计以以太网接口作为终端接口的VDSL调制解调器,使用非常灵活 。
2.基于AR2224的以太网交换机
AR2224的全称是Ardent2224,是支持网络治理功能的高端交换芯片,它共有24个10M/100M自适应以太网端口,可以和各种多通道以太网物理层芯片或PEB22822这样支持以太网终端接口的芯片通过MII相连接 。此外另有2个1000M端口,可用于连接上级高速数据通道,也可连接其它的交换芯片以实现交换机的堆叠 。芯片带有一个32位的通用CPU接口和一个串行接口,分别用来连接作为治理平台的32位嵌入式精简指令集计算机(RISC)CPU或普通的8051单片机,在它们之上运行或复杂或简单的软件,从而实现特定的治理要求 。AR2224还带有符合PC100规范的同步DRAM接口和同步SRAM接口,通过这两个接口扩展外部存储器可以缓存信息包和MAC地址表 。另外对于第三节中所提及的治理功能,AR2224基本上都给予支持 。
3.整体系统参考设计
在智能小区中设计一个采用以太网和VDSL技术的宽带接入系统是很复杂的,往往要根据不同的业务和环境在技术上做不同的处理 。图2是一个整体系统参考设计方案,实际设计中还需对它进行裁减 。
 
可以看出,交换芯片的24个10M/100M自适应以太网端口有8个和8路10BaseS PHY芯片组相连,每个端口都可通过VDSL技术在双绞线上与远程用户终端通信 。另外16个与2个8通道物理层芯片相连,支持16个10M/100M自适应以太网端口 。这样就形成了包括16个本地以太网终端和8个远程用户终端的交换式以太网络 。
五、系统设计中的几点说明
1.前端混合线圈与滤波器
双绞电话线在一个频段上只能传送一个方向的信号 。为了双向通信,上下行信号只能在双绞线上分处不同的频段 。但调制解调器内部通常只用1个频率源来提供载波,这使得上下行信号工作在一个频段,从而必须要2对线(即4线)才行 。2/4线转换的功能要依靠前端混合线圈实现,它和分离器、滤波器一样都是无源器件,理论上它们都可以由绕制电感线圈或用电容电阻的相应电路来完成 。不过,由于VDSL的频率较高,设计性能理想的电路不是一件轻易的事 。一般建议使用第三方厂商专为特定的VDSL芯片组设计的专用模块,比如英国APC公司为10BaseS 定做的APC77101(分离器)和APC77112,APC77110(高通低通滤波器 混合线圈) 。这种方法集成度比较高,性能也有保障,但成稍高 。
2.交换机治理软件平台及其结构
全功能以太网交换机的网络治理软件需要在32位嵌入式RISC CPU上运行,这种CPU目前有很多种选择,比如摩托罗拉的MPC860或ARM系列,都是很成熟的产品 。比较麻烦的是操作系统,以太网交换机的操作系统不仅要求支持TCP/IP协议栈和各种网管功能,而且还要有很强的实时性,并且嵌入式的硬件平台决定了它不能占用太大的空间,所以自己从零开始研制开发是不现实的 。尽管有人提出使用自由软件Linux的实时版,但这种方法的可靠性和安全性都得不到保证,市场上几乎看不到真正用它做的商业产品 。可行的办法是选用一个商业化的成熟产品,图3以Windriver公司的实时网络操作系统VxWorks和网管平台TMS为例介绍用这种办法开发治理软件的流程 。

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