【摘　要】從理論和實(shí)際開發(fā)兩個(gè)角度對(duì)Virata Helium和ST芯片組的功能和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的論述　。　
　　關(guān)鍵詞：接入網(wǎng)　不對(duì)稱數(shù)字用戶環(huán)路　綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)1　引　言
　　網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，在Internet上的各種服務(wù)發(fā)展迅猛。原有的窄帶數(shù)據(jù)接入形式多以56K撥號(hào)上網(wǎng)、DDN和X．25為主，已嚴(yán)重制約了實(shí)際數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求，限制了整個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的進(jìn)一步發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)用戶接入網(wǎng)的數(shù)字化、寬帶化，提高用戶上網(wǎng)速度，今后將發(fā)展光纖到戶。但由于光纖用戶網(wǎng)的成本過(guò)高，在今后的十幾年甚至幾十年內(nèi)大多數(shù)用戶網(wǎng)仍將繼續(xù)使用現(xiàn)有的銅線環(huán)路，于是近年來(lái)人們提出了多項(xiàng)過(guò)渡性的寬帶接入網(wǎng)技術(shù)，包括N－ISDN、Cable Modem、ADSL等等，其中，ADSL技術(shù)是提供寬帶服務(wù)到家庭和小公司的一種利用原有銅質(zhì)雙絞電話用戶線的新型接入技術(shù)。它充分利用現(xiàn)有電話網(wǎng)絡(luò)的雙絞用戶線，利于改造，符合我國(guó)當(dāng)前的國(guó)情，成為目前接入網(wǎng)建設(shè)中的一個(gè)優(yōu)選方案。
　　華聲集團(tuán)是一家有著近二十年歷史、致力于網(wǎng)絡(luò)通信和音像發(fā)行的企業(yè)。截至目前為止已推出了華聲PCI ADSL MODEM、USB ADSL MODEM、帶以太網(wǎng)接口的ADSL MODEM和帶路由功能的ADSL ROUTER共四類六個(gè)系列產(chǎn)品。該公司生產(chǎn)的WS－2x01系列ADSL MODEM采用的就是Virata Helium　STMicroelectronics公司生產(chǎn)的套片組合。該方案的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)CPEADSL參考設(shè)計(jì)。WS－2x01提供全速率（ANSI和G．DMT）和G．Lite支持，通過(guò)以太網(wǎng)接口（RJ45）或者USB連接到PC機(jī)上，能提供上行640kbps、下行8Mbps的非對(duì)稱傳輸。
2　ADSL系統(tǒng)簡(jiǎn)介
　　在開發(fā)ADSL MODEM過(guò)程中，我們選用了Virata公司的Helium（作為主處理機(jī)和接口）和STMicroelectronics公司的ASCOT套片。
　　Virata公司生產(chǎn)的Helium由協(xié)議處理機(jī)、網(wǎng)絡(luò)處理機(jī)以及Utopia和外圍總線接口等幾部分組成。其中的協(xié)議處理機(jī)和網(wǎng)絡(luò)處理機(jī)核心都是ARM7TDMI RISC（Reduced Instruction SetComputer）。協(xié)議處理機(jī)用于一般的處理，在其中運(yùn)行高層協(xié)議　。而網(wǎng)絡(luò)處理機(jī)用于信元、幀和包的處理。Helium能夠運(yùn)行一整套ATMOS（ATMOperation　System）軟件，包括橋、路由、SNMP（Simple Network Management Protocol）管理、UNI（User Network Interface）信令、NDIS（Network Driver Interface Standard）等。Helium是將ATM物理層設(shè)備，如ATM25或者xDSL，連接到其他象以太網(wǎng)或者USB等接口上的強(qiáng)有力的控制器，為高層協(xié)議處理提供了具備32位處理器的各種硬件接口。該MODEM的硬件還基于ASCOT的套片組：ST70134是模擬前端，ST70135A是DMT（Discrete Multi－tone）引擎。ST70134提供一些額外的濾波、模／數(shù)轉(zhuǎn)換以及VCXO控制（用于中心時(shí)鐘恢復(fù)）。ST70135A為DMT引擎，進(jìn)行FFT（Fast Fourier Transform），IFFT（Inverted Fast Fourier Transform）變換，時(shí)域及頻域的量化，reed salomon及trellis編碼。ST70135A通過(guò)Utopia總線和外圍總線連接到Helium上。
　　整個(gè)ADSL MODEM系統(tǒng)的組成如圖1所示。
　　　　　　　　　　　　　
3　各種MODEM的比較
　　珠海華聲公司目前占領(lǐng)市場(chǎng)的四款A(yù)DSL MODEM產(chǎn)品分別是：WS－2301，WS－2601，WS－2801WS－2901。這些ADSL MODEM一方面通過(guò)AFE（Analog Front End），DSP（Digital Signal Processing），UTOPIA接口等模塊完成DMT調(diào)制解調(diào)功能，另一方面通過(guò)裝有嵌入式操作系統(tǒng)的RISC處理器提供與DTE（Data Terminal Equipment）的接口，使用戶設(shè)備可以通過(guò)高速數(shù)據(jù)通道接入寬帶網(wǎng)絡(luò)。由于世界上著名的芯片廠商都推有自己的基于DMT方式的調(diào)制解調(diào)芯片，為使用戶端與局端能互聯(lián)互通，用戶端廠家采取的是根據(jù)局端設(shè)備逐個(gè)配套的產(chǎn)品策略，Alcatel局端在市場(chǎng)上占40以上的份額，所以在硬件上一般選用與之兼容的芯片組。　　
　　而在軟件開發(fā)方面，依照不同的主機(jī)控制接口，將有不同的控制方式。PCI／USB占用PC機(jī)的資源及操作系統(tǒng)進(jìn)行上層協(xié)議處理和系統(tǒng)配置。而內(nèi)置的RISC CPU的ADSL MODEM則除了操作系統(tǒng)之外還需要依據(jù)不同的CPU完成相關(guān)通信協(xié)議的軟件程序，圖2是軟件構(gòu)成。
　　　　　　　　　　　　　
　　下面四種ADSL MODEM物理層同時(shí)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）
　　這種ADSL MODEM是內(nèi)置卡，通過(guò)PCI總線與PC機(jī)連接。它的特點(diǎn)是：體積小，軟件在PC機(jī)內(nèi)，開發(fā)環(huán)境較好，但占用PC機(jī)處理資源多，容易產(chǎn)生硬件DMA及I／O沖突等問(wèn)題。對(duì)電信運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，也不便于維護(hù)。這種卡對(duì)操作系統(tǒng)沒(méi)有什么特殊的要求，Windows 95，98，NT4．0，2000均可，它支持的協(xié)議有RFC1577－Classical IPOver ATM，RFC1483－Bridged Ethernet Over ATM PVCs，RFC2364－PPPOver ATM PVCs。
　　（2）USB ADSL MODEM（WS－2601）
　　這種ADSL MODEM通過(guò)用戶PC機(jī)自帶的USB接口相連，不需要打開機(jī)箱，不需要外加電源供電，占用PC資源少，它除了支持上述PCI ADSL MODEM所支持的那些協(xié)議外，還支持PPP Over Ethernet，以及可配置的PAP（Password Authentication Protocol）／CHAP（Chanllenge Handshake Authentication Protocol）認(rèn)證。這種外置式MODEM的特點(diǎn)是開發(fā)環(huán)境要求較高（在通信處理機(jī)上），價(jià)格比較昂貴。
　　（3）帶以太網(wǎng)接口的ADSL MODEM（WS－2801）
　　這種ADSL MODEM只需用戶有一個(gè)普通的網(wǎng)卡，通過(guò)以太網(wǎng)接口（RJ45）連接到PC機(jī)上，它也能支持PPP Over Ethernet，也可配置PAP／CHAP認(rèn)證。這種MODEM是當(dāng)前寬帶接入市場(chǎng)上的主導(dǎo)產(chǎn)品，它的缺點(diǎn)是用戶端必須安裝驅(qū)動(dòng)程序。
　　（4）帶路由功能的ADSL MODEM（WS－2901）
　　這種ADSL MODEM也是通過(guò)網(wǎng)卡的RJ45口與用戶的PC機(jī)相連，它除了支持上述的所有協(xié)議外，還具備路由功能，它能實(shí)現(xiàn)DHCP（Dynamic Host C Protocol），DNS（Domain Name Server），NAT（Net Address Translation），以及包的過(guò)濾等功能。其缺點(diǎn)是價(jià)格偏高　。
4　未來(lái)演進(jìn)
　　ADSL MODEM中的G．Lite由于成本低、安裝方便、即插即用、低功耗、速率是56K Modem的5倍，有望成為標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)，從而取代目前廣為采用的話帶Modem，成為用戶上網(wǎng)的有力工具。
　　從ADSL目前的發(fā)展來(lái)看，ADSL寬帶接入已經(jīng)不僅僅用作一種純粹的接入技術(shù)，它在高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接入方面的應(yīng)用更具有生命力。業(yè)界的許多專家都堅(jiān)信，以ADSL為主的xDSL技術(shù)終將成為銅質(zhì)雙絞線上的贏家，利用DSL線路同時(shí)提供多條分組話音線路的解決方案之一VoDS將是今后幾年最熱門的市場(chǎng)之一。
　　VoDSL就是指在DSL線路上傳送分組話音。目前，VoDSL可以在一條DSL線路上傳送多達(dá)24條分組話音鏈路。VoDSL技術(shù)被評(píng)為2000年“十大熱點(diǎn)技術(shù)”之一，更被一些公司稱為點(diǎn)銅成金的技術(shù) 。隨著產(chǎn)品的成熟，VoDSL業(yè)務(wù)將在今后4～5年內(nèi)高速發(fā)展，不同的運(yùn)營(yíng)公司將以不同的方式進(jìn)入VoDSL市場(chǎng)。一些長(zhǎng)途公司將把它作為進(jìn)入本地市場(chǎng)的一種手段。大的運(yùn)營(yíng)公司將它看作是促進(jìn)寬帶接入的一種應(yīng)用。而最主要的還是為中小企業(yè)提供低價(jià)格的多條電話線。根據(jù)CIR預(yù)測(cè)，到2005年全球?qū)⒂?500萬(wàn)VoDSL線路，其中三分之一在北美 。VoDSL技術(shù)不僅僅是一種新的傳送技術(shù)，它將成為中小型企業(yè)新一代話音業(yè)務(wù)的主要技術(shù)。在今后幾年，VoDSL將成為DSL設(shè)備的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)功能，話音正成為DSL業(yè)務(wù)新的殺手锏應(yīng)用。 1　Warrier，P．，Kumar，B．編著．XDSL體系結(jié)構(gòu)．北京：清華大學(xué)出版社，2000，11
2　Charles K．Summers．ADSL Standard，Implementation and Architecture.CRC Press ，1999
3　Albert Azzam，Niel Ransom．Broadband Access Techn－ologies．McGraw Hill Compaines，Inc.,1999
4　Technical Report DSL Forum TR－032．CPE Architecture Recommendations for Access to Legacy Data Networks．2000，5