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VDSL2技術(shù)發(fā)展及芯片解決方案分析

閱讀：3621發(fā)布時(shí)間：2011-7-27

　　通過傳統(tǒng)線路（POTS）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)，從1996年以前的模擬調(diào)制解調(diào)器（V.32,V.34,56K）演變成了后來的非對(duì)稱數(shù)字用戶線路（ADSL），真正實(shí)現(xiàn)了寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入。ADSL技術(shù)zui早是ANSIT1.413，歷經(jīng)了ADSL（G.dmt和G.Lite）、ADSL2（G.dmt.bis和G.Lite.bis）、ADSL2+、VDSL，發(fā)展到今天的*版本VDSL2。
　　
　　DSL技術(shù)每次的演進(jìn)涉及頻譜擴(kuò)展、提高傳輸速率和距離、增強(qiáng)穩(wěn)定性和互通性、縮短上線時(shí)間、完[page_break]善自檢功能等等。擴(kuò)展頻譜是利用更寬的頻譜使得在同一根線上能夠傳輸更高的速率，由于在等長(zhǎng)的線上高頻部分信號(hào)更加容易被衰減，為了使得擴(kuò)展后的頻段（高頻部分）能夠被有效地使用，傳輸距離–即從局端（CO）到客戶端（CPE）的距離就需要縮短，十幾年來電信基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展?jié)M足了這種需求。
　　
　　除了上述已被運(yùn)營商廣泛使用的ADSL技術(shù)外，還有一些特殊應(yīng)用的DSL技術(shù)，例如HDSL、SDSL、HDSL2和HSDSL。
　　
　　VDSL2技術(shù)
　　
　　VDSL2的ITU正式編號(hào)為G.993.2，它是在ADSL2和VDSL標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。VDSL2進(jìn)一步擴(kuò)展了VDSL的頻譜，使得在短距離環(huán)路上數(shù)據(jù)傳送速率得到更大提高，300米內(nèi)的雙向速率和可達(dá)到200M；同時(shí)VDSL2延續(xù)了ADSL2的長(zhǎng)距離環(huán)路傳輸?shù)哪芰Γ３至薗oS功能，如雙延遲通道、交織與解交織等，滿足寬帶用戶對(duì)無干擾視頻傳輸和電信級(jí)VoIP服務(wù)的質(zhì)量要求，從而確保“三網(wǎng)合一”業(yè)務(wù)的大規(guī)模開展。
　　
　　ITU-TG.993.2VDSL2標(biāo)準(zhǔn)在附錄中（AnnexA/B/C）定義了四個(gè)頻率分配計(jì)劃，以對(duì)應(yīng)于不同地區(qū)的需求：AnnexA–北美地區(qū)；AnnexB–歐洲地區(qū)（AnnexB里面定義了兩個(gè)頻帶計(jì)劃997和998，分別提供上下行對(duì)稱和非對(duì)稱帶寬）；AnnexC–日本。
　　
　　VDSL2共定義了8個(gè)傳輸模板，分別為8a、8b、8c、8d、12a、12b、17a和30a。每個(gè)傳輸模板定義了一個(gè)參數(shù)集合，包括發(fā)送功率、子通道帶寬、zui大頻寬、速率等設(shè)置。支持VDSL2標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品可以依照本地的規(guī)范要求，只支持其中至少一個(gè)傳輸模板，從而簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性。支持VDSL2標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品除了支持至少一個(gè)傳輸模板外，VDSL2的收發(fā)器還應(yīng)該符合至少有一個(gè)在附錄中（AnnexA/B/C）定義的頻率分配計(jì)劃。
　　
　　VDSL2芯片解決方案
　　
　　DSL芯片包括數(shù)據(jù)通道和模擬前后端兩部分。數(shù)據(jù)通道是用來實(shí)現(xiàn)DSL的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，如ADSL的G.992.1、ADSL2的G.992.3，傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式都是采用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP），因此業(yè)內(nèi)通常將DSL芯片的數(shù)據(jù)通道部分稱做DSP。隨著VDSL2的標(biāo)準(zhǔn)將使用頻段由ADSL2+的2.2MHz擴(kuò)展到30MHz，如果還是沿用傳統(tǒng)的DSP方式的話DSP的數(shù)據(jù)處理量就提高了16倍，對(duì)于DSP的處理能力、芯片的功耗等都是一種極限的挑戰(zhàn)。
　　
　　目前主要的VDSL2芯片供應(yīng)商有Broadcom、Infineon和Ikanos，他們都提供VDSL2CO和CPE的完整芯片解決方案并且已經(jīng)在使用。DSLIP供應(yīng)商Aware擁有各類DSLIP核，向Centillium、PMC-Sierra提供過VDSL2IP并已應(yīng)用在他們的VDSL2芯片中。
　　　　
　　創(chuàng)達(dá)特科技開發(fā)出的Triathlon系列VDSL2CO套片和CPE芯片，均采用自有的多功能分享式硬件加速器架構(gòu)和硬件并行光滑處理技術(shù)，同時(shí)支持VDSL2標(biāo)準(zhǔn)定義的8種頻譜配置，支持每秒各100M的上下行線速，并支持雙延時(shí)通道。硬件電路密切配合VDSL2物理層PMD和PMS的需求，承擔(dān)了大部分?jǐn)?shù)據(jù)處理，減輕CPU的負(fù)擔(dān)，降低芯片內(nèi)部的時(shí)鐘主頻率，實(shí)現(xiàn)高集成度和低功耗。
　　
　　其中，VDSL2CPE單芯片TRI-VSP200結(jié)合了G.993.2的數(shù)據(jù)通路和模擬前后端（AFE），簡(jiǎn)化了設(shè)備廠商的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。TRI-VSP200*實(shí)現(xiàn)了VDSL2的標(biāo)準(zhǔn)和功能，支持8個(gè)傳輸模板，與主流VDSL2CO廠家如Broadcom、Infineon、Ikanos的CO芯片實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)互通。TRI-VSP200的應(yīng)用軟件支持TR-069、DHCP、PPPoE、net以及WebServer和WebClient。TRI-VSP200主要應(yīng)用在VDSL2CPE設(shè)備，可以直接工作在VDSL2橋接模式（BridgeMode），也可以和第三方家庭網(wǎng)關(guān)方案組合成VDSL2家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備。
　　
　　8端口VDSL2CO套片由一顆8端口數(shù)字芯片TRI-VMPD1600和兩顆各4端口的模擬前后端芯片TRI-VMPA800構(gòu)成，它們可以同時(shí)支持包括30a在內(nèi)的VDSL2所有8個(gè)傳輸模板，并且和主流VDSL2CPE芯片以及ADSL2、ADSL2+芯片實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)互通和反向兼容。
　　
　　TRI-VMPD1600物理層實(shí)現(xiàn)了TPS-TCPTM和TPS-TCATM工作模式，支持雙延遲通道和可編程深度的交織解交織，并提供UTOPIAL2、POS-PHYL2或S/S3MII網(wǎng)絡(luò)接口；它的CPU配備有內(nèi)置I-RAM和D-RAM，*不需要外部存儲(chǔ)器；系統(tǒng)設(shè)計(jì)可利用TRI-VMPD1600的同步/異步模式8/16位主控CPU接口對(duì)它進(jìn)行配置和控制，還可以選用外部串口FLASH實(shí)現(xiàn)無主控CPU的工作模式。
　　
　　TRI-VMPA800高性能4端口VDSL2模擬前后端芯片的30MHz頻率范圍，支持VDSL2所有頻段和所有ADSL頻段。在芯片的發(fā)送和接收端分別實(shí)現(xiàn)了高精度的數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換，并且集成了支持所有8個(gè)傳輸模板的發(fā)送和接收濾波器；芯片內(nèi)置的數(shù)控晶體振蕩器支持多種時(shí)鐘源，并且可以提供整組CO套片的時(shí)鐘，從而簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)；每個(gè)VDSL2端口可以獨(dú)立被設(shè)置成低功耗的睡眠模式。
　　
　　TRI-VMPD1600和TRI-VMPA800都支持JTAG（IEEE1149.1）邊界掃描，支持工業(yè)級(jí)溫度范圍（-40?C~+85?C）。
　　
　　Triathlon系列VDSL2CO套片主要應(yīng)用在數(shù)字用戶線路接入復(fù)用器（DSLAM）、遠(yuǎn)程終端（RT）和復(fù)合式建筑多用戶接入設(shè)備（MDU）中。
　　
　　Triathlon系列VDSL2芯片的另一類應(yīng)用是解決IP數(shù)據(jù)在各類銅線上的傳輸。TRI-VSP200VDSL2用戶端單芯片可應(yīng)用在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)專線設(shè)備。采用TRI-VSP200設(shè)計(jì)的VDSL2專線設(shè)備將兩端產(chǎn)品定義為“A端設(shè)備”（局端）和“B端設(shè)備”（用戶端），僅通過一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)就能選擇設(shè)備的工作模式，從而簡(jiǎn)化了產(chǎn)品類型并且便于設(shè)備的安裝使用。
　　
　　我們也可以采用VDSL2MDU集中接入和管理多個(gè)B端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)專線。VDSL2MDU的設(shè)計(jì)可以采用Triathlon系列VDSL2局端套片解決方案，可支持8路B端設(shè)備。套片和上行千兆網(wǎng)口之間可選用8xS3MII或POS-PHY加千兆網(wǎng)口類型的網(wǎng)絡(luò)處理芯片。
　　
　　本文小結(jié)
　　
　　VDSL2專線的應(yīng)用場(chǎng)景很多，涉及面也很廣，運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)我們可以把任何銅線資源變成百兆以太網(wǎng)線用來承載各種IP業(yè)務(wù)，例如視頻（IPTV）、（VoIP）和數(shù)據(jù)（IPData），提供影視娛樂、語音通話、數(shù)據(jù)傳送等服務(wù)。VDSL2專線可以廣泛應(yīng)用在大眾傳媒、鐵路及城市交通、冶金礦山、安防監(jiān)控、野戰(zhàn)通信等眾多領(lǐng)域。
　　
　　雖然現(xiàn)有的大部分銅線資源是符合電信規(guī)格的線，但還是有些銅線在線徑、雙絞程度、絕緣層上和標(biāo)準(zhǔn)線有差別，這會(huì)造成在某些VDSL2傳送頻段內(nèi)信號(hào)對(duì)頻率響應(yīng)的異變，直接影響傳輸速率甚至?xí)?dǎo)致兩端設(shè)備不能正常連接。還有些線路在使用過程中會(huì)經(jīng)常移動(dòng)并且容易受到外部環(huán)境的干擾，如礦井里的線，這同樣會(huì)對(duì)VDSL2的信道產(chǎn)生影響。Triathlon系列VDSL2芯片具有信道重估以及雙延遲、交織與解交織等功能，能夠很好地應(yīng)對(duì)上述這些專線實(shí)際應(yīng)用中可能面臨到的實(shí)際情況。

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