基于SOPC的EDSL Modem的研制

1 引言
目前，xDSL寬帶接入技術(shù)充分利用現(xiàn)有雙絞線資源，為用戶提供非對稱高速通道，尤其是ADSL技術(shù)已被人們廣為接受而成為寬帶接入技術(shù)的主流。然而隨著IP交換技術(shù)的成熟與發(fā)展，主干網(wǎng)中交換方式將由 ATM逐步向IP交換方式轉(zhuǎn)換，因此基于 ATM的ADSL技術(shù)也日益表現(xiàn)出其本身的局限性。基于此，中國信息產(chǎn)業(yè)部與2003年1月提出了基于IP交換網(wǎng)的EDSL技術(shù)，全稱為基于時分雙工的以太數(shù)字用戶線系統(tǒng)（TDD based Ethernet Digital Subscriber Line System（TDD-EDSL））,它結(jié)合了目前廣為應(yīng)用的兩大通信技術(shù) xDSL和Ethernet 的精華，首次在接入網(wǎng)范疇內(nèi)實現(xiàn)了IP包的直接傳送,中間無ATM信令轉(zhuǎn)換；采用數(shù)據(jù)突發(fā)技術(shù)，應(yīng)用以太網(wǎng)碰撞檢測機(jī)制，帶寬動態(tài)分配,速率高達(dá) 10Mbit/s，第二代EDSL技術(shù)能實現(xiàn)智能頻譜管理，最高速率可達(dá)100Mbit/s；TDD-EDSL實現(xiàn)IP端到端傳送，傳輸距離長，標(biāo)準(zhǔn)距離可到8km，環(huán)路質(zhì)量較好時可到 9km；傳輸效率高，功耗低；完善的網(wǎng)管系統(tǒng)、流量控制和服務(wù)質(zhì)量控制；完全符合 IEEE802.3 Ethernet、YD/T1254-2003 以及ANSI TI 417 頻譜管理標(biāo)準(zhǔn)；安裝簡便，用戶端即插即用，使用10/100/1000Mbit/s以太網(wǎng)接口。
獨特的智能頻譜管理技術(shù)和時分雙工模式，大大簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同時也順應(yīng)了主干網(wǎng)IP化的趨勢。與傳統(tǒng) xDSL技術(shù)比較，它不僅克服了 xDSL技術(shù)的許多局限性（如對線路的挑、串?dāng)_等），并且增大了傳輸距離，提高了傳輸效率，EDSL系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與ADSL類似，其核心部分是EDSL Modem.
在EDSL實現(xiàn)中，本文提出了可剝奪實時內(nèi)核的實時操作系統(tǒng)µC/OS-II[1]和32位精簡指令集軟核處理器 Nios核相結(jié)合的方法,構(gòu)成一種基于可配置的軟核處理器的嵌入式開發(fā)平臺。該平臺軟、硬件均可按照用戶需求進(jìn)行剪裁配置，最大程度地提供了系統(tǒng)設(shè)計的靈活性，具有重要的應(yīng)用價值，本文重點講述基于SOPC的EDSL Modem的實現(xiàn)。
2 EDSL系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和協(xié)議棧
EDSL的主要技術(shù)特點：(1)IP端到端網(wǎng)絡(luò)；(2)采用時分復(fù)用技術(shù)，雙向帶寬動態(tài)分配；
(3)客戶服務(wù)器模式，I P 包無碰撞機(jī)制；(4)數(shù)據(jù)突發(fā)技術(shù)。正是由于以上技術(shù)的采用，使得EDSL技術(shù)不僅克服了xDSL技術(shù)的許多局限性，并且增大了傳輸距離，提高了傳輸效率。EDSL的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與ADSL類似，由位于用戶端的EDSL Modem 和 局端的高密度接入復(fù)用設(shè)備DSLAM(DSL Access Multiplexer)構(gòu)成，其結(jié)構(gòu) [2]如圖1。

EDSL技術(shù)是基于 IP交換的新型寬帶接入技術(shù)，它結(jié)合了以太網(wǎng)技術(shù)和 xDSL技術(shù)的優(yōu)點， 為了充分降低用戶端設(shè)備的復(fù)雜性，使系統(tǒng)易于統(tǒng)一管理，該系統(tǒng)采用了客戶服務(wù)器模式，即用戶端工作在客戶端模式，局端設(shè)備處于服務(wù)器模式，由局端設(shè)備進(jìn)行線路的頻譜管理以及速率自適應(yīng)調(diào)試，得到雙絞線中當(dāng)前所能承受的最大速率以及最佳調(diào)制頻率等參數(shù)，當(dāng)用戶端得 EDSL設(shè)備接收到包含此類信息的信息幀時，根據(jù)接收到的參數(shù)更改自身的參數(shù)，從而達(dá)到最佳工作狀態(tài)。這種模式下無需用戶進(jìn)行設(shè)置即可方便使用，從而大大增強(qiáng)了用戶的易用性。
與基于ATM的ADSL技術(shù)相比，EDSL技術(shù)擁有更為簡單的協(xié)議結(jié)構(gòu) [3]。如圖2。