宽带通信技术解决方案

网络标准  说明  种类  建置需求  最大数据速率Mbps
802.3以太网络  容量太大；硬设备已经商品化  有线  新线路  10/100
802.11以太网络  无线以太网络  无线  不必接线  11/22/54
HPNA  使用现有电话线路的家庭网络  有线  部份新线路  1/10/32
蓝芽  取代短距离缆线  无线  不必接线  1
HomePlug  使用现有交流电源线路的家庭网络  交流电源线路  无须新线路  10

图2：家庭网络技术
宽带建构方块
本节将讨论发展宽带解决方案所须的技术建构方块。半导体制造商需要从完整解决方案的角度来设计芯片和软件，而不仅是芯片或芯片组；如同图4所示，半导体制造商必须拥有多种核心竞争力，才能满足客户的许多要求。首先，客户需要d性解决方案，它必须有能力支持不同规模的应用需求，范围从末端装置向上延展至客户端设备，再向上延展至电信厂商设备。可程序架构就是为了满足d性应用要求，这种架构可简单快速完成软件升级，以便提供新功能特色、解决 *** 作互通性问题、增加工作效能和支持新标准。
客户需求  竞争力
d性、速度、延展性以便容纳未来新技术、快速的新产品上市时间  可程序DSP
效能最高
功率消耗最低
软件工具
完整垂直解决方案  系统层级设计：DSP、RISC、模拟混合信号、网络、软件
软件重复使用  软件兼容性
最低功率消耗、最小使用面积、最低成本  最高系统整合度
迅速进入量产、合于成本效益、库存控制  生产制造能力
新产品上市时间  参考设计
更短时间内开始获利  技术支持
智能财的使用（专利）  担保（Indemnification）庞大的专利数目

图3：客户需求和所须的核心竞争力
为执行调变、语音压缩和视讯处理等功能，宽带技术需要高效能DSP来实作各种信号处理算法，业者目前已跨出通用DSP的局限，开始采用为特定垂直应用而最佳化的芯片与软件解决方案，包括：
• DSP核心
• RISC处理器核心
• 网络界面，包括以太网络、Utopia、PCI、USB、1394¼等
• 应用程序界面定义完整良好的软件，包括信号处理算法、协议堆栈（Protocol Stack）、装置驱动程序、实时 *** 作系统的预先移植版本（pre-ports）、网络管理和应用软件
• 高效能模拟零件，包括数据转换器和放大器电源管理解决方案，包括电源控制和电池管
• 宽带通信的数字调制解调器技术
• 无线装置的射频无线技术
• VoP（Voice over Packet）技术，包括语音压缩，回音消除、拨号音处理、拨接式调制解调器、Group 3传真和电话信令
• 网络技术，包括路由、交换、封包过滤、加密和QoS网络服务质量
这些解决方案的功率消耗必须很低，让末端装置可以使用电池或交流电源，或是让设备具有更佳延展性，满足基础设施环境对电力消耗和散热能力的限制。
成本向来都是重要考虑因素，客户希望半导体厂商提供最低成本的解决方案，这是指整个客户解决方案，而不仅是半导体制造商的部份。因此半导体制造商必须了解设备的总零件成本，例如把更多功能整合至芯片解决方案，让解决方案不再需要「黏接」逻辑。厂商也可以简化解决方案的制造过程，以降低生产成本，例如把印刷电路板层数减至最少，选择适当的组件封装，让芯片在电路板上更容易安装，信号的绕线也更简单。
为让产品进入大众消费市场，客户必须不断降低成本，因此他们希望制造商规划组件发展蓝图时，也能让客户后续产品的更新成本大幅降低。要让成本不断下降，关键之一是拥有量产制造能力的设施、先进的制程技术和强大的系统整合能力。
为加快客户新产品上市时间，半导体制造商必须提供客户硬件参考平台与整合软件、整套系统必须通过业界标准兼容性测试、与其它厂商产品的 *** 作互通性以及通过实际工作条件考验的产品。
下面各小节会讨论如何把这些建构方块组合在一起，提供基础设施设备、局端接取网关器设备（premise access gateway equipment）和宽带末端装置。

基础设施设备
如同图5所示，宽带基础设施网关器设备负责把宽带接取服务连接至光核心网络基础设施（optical core network infrastructure；对于提供多种服务的网关器，多核心DSP平台可以协助支持多种宽带接取技术和传统的语音等级服务，包含高速处理引擎和网络界面的通信处理器将负责执行通讯协议处理与网络管理功能，另外它还需要高速的汇集逻辑电路（aggregation logic），以便在提供QoS功能时执行封包处理作业。
厂商希望在有限空间（局端机房或小区的远距终端设备）架设大量最终用户线路，同时把总功率或总热量散逸限制在一定水平以下，这项需求带动了提供宽带接取能力的基础设施网关器设备。
为协助服务供货商和OEM厂商更了解高密度产品实作的技术需求，TI率先提出「解决方案密度」（solution density）的概念。从系统工程角度来看，评估解决方案时，必须了解它如何把系统零件组合在一起，提供功率消耗最低且使用面积最小的解决方案，而又不会影响系统质量与功能。解决方案密度是指整体系统架构的最佳化，但须把下列重要因素列入考虑：
• 解决方案的功率消耗，以每个最终用户信道所消耗的毫瓦数（mW）来表示
• 解决方案密度，以每平方英吋的最终用户信道数目来表示
• 解决方案成本，包括芯片、硬件、软件和任何智能财授权费用
• 系统分割，包括封包的汇集和路由（aggregation and routing）
• 软件特色，产品功能就由它们定义
• 网络管理能力，提供更高的可用性和可靠性（availability and accountability）
要发展一套最佳解决方案，成本、功率消耗和使用空间的评估必须以全系统为基础，而且必须是系统特色和支持功能的函数。举例来说，设计工程师必须将外部逻辑的需求列入考虑，例如外部内存、汇集逻辑（ aggregation logic）、布局和绕线问题等等。在许多系统中，功率消耗（热量散逸）是关键考虑因素，这在高密度解决方案更明显；换言之，绝大多数解决方案在用尽电路板面积之前，就会先将机架的电源用尽。要避免整个系统的运算以及／或是频宽瓶颈，同时提供良好的延展扩充能力，以支持数目庞大的最终用户连接端口，适当的功能分割也是关键要素。
局端接取网关器设备（Premise Access Gateway Equipment）
如图6所示，来自服务供货商的宽带线路会连接至局端接取网关器设备，由它担任这组线路的终端点，同时将这组线路转而提供给家庭或办公室家庭网络。包含高速处理引擎和网络界面的通信处理器会执行通信协议运算，例如桥接、路由、封包过滤和防火墙作业。一般说来，一部局端接取网关器可以连接至一种宽带线路，例如有线电视缆线或数字用户回路，或是固定宽带无线，但也可以支持多个局域网络界面，例如有线以太网络、无线以太网络和蓝芽。

宽带末端装置（Broadband End-Points）
如图7所示，宽带末端装置可分成许多种，例如个人数字助理、数字相机、MP3播放机、数字电视和IP电话；DSP负责执行各种多媒体运算，例如MP3音讯、MPEG4以及JPEG影像处理；高质量模拟零件则对数字模拟转换和模拟数字转换非常重要。消费性装置的成本必须非常低，可携式掌上型装置的功率消耗也必须很少，确保电池拥有足够长的供电时间。此外，对于使用外部电源的装置，例如电源来自基础设施、以太网络或是USB界面，它们也必须遵守该界面的功率消耗限制，因此低功率装置和低电源管理技术的搭配就非常重要。
TI宽带解决方案
TI是最有资格的厂商，因为我们已掌握所有必要技术和系统知识，可将完整创新的解决方案提供给OEM制造商。如图8所示，TI提供下列的宽带和家庭网络解决方案：
• ADSL：基础设施、住宅网关器和客户端设备（个人计算机和嵌入式）
• 有线电视缆线：基础设施（缆线调制解调器终端系统）和客户端设备（缆线调制解调器）
• 支持POTS服务的通用连接埠远距存取服务器（RAS）：拨接调制解调器（V.90、V.92、V.34…）、Group 3传真和VoP
• VoP解决方案：基础设施（高连接端口密度）、客户端设备（整合接取装置）和末端装置（IP电话）
• 家庭网络：以太网络、802.11a/b/g无线以太网络、蓝芽
• 整合数字音讯与视讯：MP3、MPEG4和其它

只有TI提供端对端解决方案的所有建构方块。因为TI可以支持从末端装置到基础设施的每一种系统组件，因此非常了解如何以及在何处解决端对端问题，例如安全性、服务质量、网络管理和远距维修能力。

DSP和模拟技术是量产市场的推动力量，例如数字无线电话和宽带网络设备。TI正利用它在这些市场的优势积极进入新产品应用领域，包括网络音讯、VoP、数字相机、生物医疗装置、电子邮件终端装置、因特网终端机、具有上网能力的电视机、影像电话和其它掌上型信息家电及更多产品。根据爱迪西公司（IDC）今年初的分析，个人计算机以外的信息家电产品销售量在1999年约为1,100万部或24亿美元，预估2004年将成长为9,000万部左右或180亿美元。随然这些产品间的差异会很大，但它们仍有些重要的共同特色：使用简单、可移植性和高度个人化；此外，其中许多产品还会透过固接式宽带线路连接在一起。