Virata Helium和ST套片实现的ADSL CPE

【摘　要】从理论和实际开发两个角度对Virata Helium和ST芯片组的功能和实现进行了详细的论述　。　
　　关键词：接入网　不对称数字用户环路　综合业务数字网1　引　言
　　网络时代，在Internet上的各种服务发展迅猛。原有的窄带数据接入形式多以56K拨号上网、DDN和X．25为主，已严重制约了实际数据网络应用的需求，限制了整个数据网络业务的进一步发展。为了实现用户接入网的数字化、宽带化，提高用户上网速度，今后将发展光纤到户。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，于是近年来人们提出了多项过渡性的宽带接入网技术，包括N－ISDN、Cable Modem、ADSL等等，其中，ADSL技术是提供宽带服务到家庭和小公司的一种利用原有铜质双绞电话用户线的新型接入技术。它充分利用现有电话网络的双绞用户线，利于改造，符合我国当前的国情，成为目前接入网建设中的一个优选方案。
　　华声集团是一家有着近二十年历史、致力于网络通信和音像发行的企业。截至目前为止已推出了华声PCI ADSL MODEM、USB ADSL MODEM、带以太网接口的ADSL MODEM和带路由功能的ADSL ROUTER共四类六个系列产品。该公司生产的WS－2x01系列ADSL MODEM采用的就是Virata Helium　STMicroelectronics公司生产的套片组合。该方案的主要目标是实现CPEADSL参考设计。WS－2x01提供全速率（ANSI和G．DMT）和G．Lite支持，通过以太网接口（RJ45）或者USB连接到PC机上，能提供上行640kbps、下行8Mbps的非对称传输。
2　ADSL系统简介
　　在开发ADSL MODEM过程中，我们选用了Virata公司的Helium（作为主处理机和接口）和STMicroelectronics公司的ASCOT套片。
　　Virata公司生产的Helium由协议处理机、网络处理机以及Utopia和外围总线接口等几部分组成。其中的协议处理机和网络处理机核心都是ARM7TDMI RISC（Reduced InstrucTIon SetComputer）。协议处理机用于一般的处理，在其中运行高层协议　。而网络处理机用于信元、帧和包的处理。Helium能够运行一整套ATMOS（ATMOperaTIon　System）软件，包括桥、路由、SNMP（Simple Network Management Protocol）管理、UNI（User Network Interface）信令、NDIS（Network Driver Interface Standard）等。Helium是将ATM物理层设备，如ATM25或者xDSL，连接到其他象以太网或者USB等接口上的强有力的控制器，为高层协议处理提供了具备32位处理器的各种硬件接口。该MODEM的硬件还基于ASCOT的套片组：ST70134是模拟前端，ST70135A是DMT（Discrete MulTI－tone）引擎。ST70134提供一些额外的滤波、模／数转换以及VCXO控制（用于中心时钟恢复）。ST70135A为DMT引擎，进行FFT（Fast Fourier Transform），IFFT（Inverted Fast Fourier Transform）变换，时域及频域的量化，reed salomon及trellis编码。ST70135A通过Utopia总线和外围总线连接到Helium上。
　　整个ADSL MODEM系统的组成如图1所示。
　　　　　　　　　　　　　
3　各种MODEM的比较
　　珠海华声公司目前占领市场的四款ADSL MODEM产品分别是：WS－2301，WS－2601，WS－2801WS－2901。这些ADSL MODEM一方面通过AFE（Analog Front End），DSP（Digital Signal Processing），UTOPIA接口等模块完成DMT调制解调功能，另一方面通过装有嵌入式 *** 作系统的RISC处理器提供与DTE（Data Terminal Equipment）的接口，使用户设备可以通过高速数据通道接入宽带网络。由于世界上著名的芯片厂商都推有自己的基于DMT方式的调制解调芯片，为使用户端与局端能互联互通，用户端厂家采取的是根据局端设备逐个配套的产品策略，Alcatel局端在市场上占40以上的份额，所以在硬件上一般选用与之兼容的芯片组。　　
　　而在软件开发方面，依照不同的主机控制接口，将有不同的控制方式。PCI／USB占用PC机的资源及 *** 作系统进行上层协议处理和系统配置。而内置的RISC CPU的ADSL MODEM则除了 *** 作系统之外还需要依据不同的CPU完成相关通信协议的软件程序，图2是软件构成。
　　　　　　　　　　　　　
　　下面四种ADSL MODEM物理层同时支持ANSI TI．413 Issue2，ITU－TG．992．1（G．DMT）和G．992．2（G．Lite），并支持UNI3．0和3．1信令。
　　（1）PCI ADSL MODEM（WS－2301）
　　这种ADSL MODEM是内置卡，通过PCI总线与PC机连接。它的特点是：体积小，软件在PC机内，开发环境较好，但占用PC机处理资源多，容易产生硬件DMA及I／O冲突等问题。对电信运营商来说，也不便于维护。这种卡对 *** 作系统没有什么特殊的要求，Windows 95，98，NT4．0，2000均可，它支持的协议有RFC1577－Classical IPOver ATM，RFC1483－Bridged Ethernet Over ATM PVCs，RFC2364－PPPOver ATM PVCs。
　　（2）USB ADSL MODEM（WS－2601）
　　这种ADSL MODEM通过用户PC机自带的USB接口相连，不需要打开机箱，不需要外加电源供电，占用PC资源少，它除了支持上述PCI ADSL MODEM所支持的那些协议外，还支持PPP Over Ethernet，以及可配置的PAP（Password Authentication Protocol）／CHAP（Chanllenge Handshake Authentication Protocol）认证。这种外置式MODEM的特点是开发环境要求较高（在通信处理机上），价格比较昂贵。
　　（3）带以太网接口的ADSL MODEM（WS－2801）
　　这种ADSL MODEM只需用户有一个普通的网卡，通过以太网接口（RJ45）连接到PC机上，它也能支持PPP Over Ethernet，也可配置PAP／CHAP认证。这种MODEM是当前宽带接入市场上的主导产品，它的缺点是用户端必须安装驱动程序。
　　（4）带路由功能的ADSL MODEM（WS－2901）
　　这种ADSL MODEM也是通过网卡的RJ45口与用户的PC机相连，它除了支持上述的所有协议外，还具备路由功能，它能实现DHCP（Dynamic Host C Protocol），DNS（Domain Name Server），NAT（Net Address Translation），以及包的过滤等功能。其缺点是价格偏高　。
4　未来演进
　　ADSL MODEM中的G．Lite由于成本低、安装方便、即插即用、低功耗、速率是56K Modem的5倍，有望成为标准外设，从而取代目前广为采用的话带Modem，成为用户上网的有力工具。
　　从ADSL目前的发展来看，ADSL宽带接入已经不仅仅用作一种纯粹的接入技术，它在高速数据网络接入方面的应用更具有生命力。业界的许多专家都坚信，以ADSL为主的xDSL技术终将成为铜质双绞线上的赢家，利用DSL线路同时提供多条分组话音线路的解决方案之一VoDS将是今后几年最热门的市场之一。
　　VoDSL就是指在DSL线路上传送分组话音。目前，VoDSL可以在一条DSL线路上传送多达24条分组话音链路。VoDSL技术被评为2000年“十大热点技术”之一，更被一些公司称为点铜成金的技术 。随着产品的成熟，VoDSL业务将在今后4～5年内高速发展，不同的运营公司将以不同的方式进入VoDSL市场。一些长途公司将把它作为进入本地市场的一种手段。大的运营公司将它看作是促进宽带接入的一种应用。而最主要的还是为中小企业提供低价格的多条电话线。根据CIR预测，到2005年全球将有2500万VoDSL线路，其中三分之一在北美 。VoDSL技术不仅仅是一种新的传送技术，它将成为中小型企业新一代话音业务的主要技术。在今后几年，VoDSL将成为DSL设备的一项标准功能，话音正成为DSL业务新的杀手锏应用。 　　参考文献