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嵌入式ADSL网关物理层技术的研究与实现

钟晓建  
【摘要】: ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)不对称数字用户环路是一种在现有电话线传输高速数字信号的一种宽带接入技术。ADSL可以为许多应用提供必要的带宽,如快速接入INTERNET,视频会议,交互式多媒体技术以及视频点播等,可以解决在局端和用户端之间接入网络速率让人难以忍受的速率瓶颈问题。它具有传统模拟MODEM和ISDN无可比拟的速率优越性,其接入速率是ISDN的60倍,是现有模拟modem(V.34)速率的300倍,最大8Mbps的下行传输速率和最大1Mbps的上行传输速率,其原因是因为它使用了超过了传统modem的频带范围(25.875K到1.1MHz的频带),采用了先进的编码和调制解调技术。随着超大规模集成电路(VLSI)和数字信号处理(DSP)技术的不断进步,DSL技术也逐渐趋于成熟。ADSL完成A/D,D/A变换,CRC编码,扰码,FEC前向纠错编码,交织,子带排序及卷积编码和离散多音频调制,既提高了带宽的利用率,又保证了传输的低误码特性。我们结合ADSL Modem的实现和ITEX公司的局端仿真工具IADT对ADSL Modem的各项性能参数做了测试,对各个模块的性能进行了详细的分析,并给出了实现算法。在接入骨干网的策略上,由于ATM组网的灵活性,方便性,所以在ADSL接入网的局端采用ATM的UNI(用户—网络接口),利用ATM在高速交换网络中的优势以及以往在电信运营中方便的用户认证机制,ADSL在用户认证关联上采用PPP over ATM(RFC2364)的方案,总体上说,ADSL接入网的协议栈可以表述为TCP/IP over PPP over ATM。ADSL一般用于小型办公室和家庭(SOHO)上网,针对SOHO上网的特性,我们设计了基于ATM的ADSL SOHO网关,并说明了其各部分的功能,整体上采用嵌入式设计方案,硬件和软件都采用紧缩的设计,以使成本和体积最小化。我们采用AMD公司的ELANSC520做网关的CPU,2M的FLASH,16M的SDRAM,RS-232接口,这些可以看作是嵌入式系统的典型配置,采用Itex的Apollo 3 ADSL PCI解决方案作Internet的接入部分,即上行端口uplink,另一侧为以太网或无线局域网接多用户,接口为RJ-45 ——O 和无线访问点(AP)天线,提供了灵活方便的组网方式,可以广泛应用于家庭, 小型办公室的接入,如 PC机、笔记本、打印设备的互联。在软件上,考虑到 Lnux源代码的开放性和免费性,我们采用根据硬件结构来定制内核的方法, 整合了必要的驱动模块来作网关的操作系统,不仅完成对ADSL接入模块、以 太网模块以及无线局域网(WLAN)无线接入点AP模块的驱动,还提供 DHCP动态主机IP地址分配协议厂SNMP(简单网络管理协议)以及IP防火 墙(主要是IP地址过滤)等应用功能。


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