寬帶通信技術(shù)解決方案
今天的寬帶解決方案非常復(fù)雜,半導(dǎo)體制造商必須整合各種創(chuàng)新技術(shù),才能提供低功率且低成本的系統(tǒng)解決方案,滿足OEM廠商、服務(wù)供貨商和使用者的要求。這篇文章對各種寬帶基礎(chǔ)設(shè)施、接取方式和家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)做綜合性介紹,同時(shí)深入探討在基礎(chǔ)設(shè)施和終端裝置之間提供端對端寬帶聯(lián)機(jī)所須的關(guān)鍵技術(shù)建構(gòu)方塊;最后,這篇文章還會(huì)說明為什么TI最有資格提供完整的端對端寬帶解決方案。
寬帶服務(wù)的演變
寬帶通信包含提供封包數(shù)字語音、視訊和數(shù)據(jù)服務(wù)給使用者的必要技術(shù)和設(shè)備;寬帶不但為使用者帶來高速且永遠(yuǎn)暢通的因特網(wǎng)聯(lián)機(jī),也讓服務(wù)業(yè)者能夠提供各種加值服務(wù),增加自己的營運(yùn)收入。由于因特網(wǎng)的快速成長,廠商正大規(guī)模建置跨城市高速通信干線,把全世界人口集中地區(qū)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)業(yè)者的PoPs(Points of Presence)機(jī)房據(jù)點(diǎn)連接在一起,而干線基礎(chǔ)設(shè)施或核心網(wǎng)絡(luò)的建置主要?jiǎng)t是透過光傳輸技術(shù)。
從家庭或中小企業(yè)辦公室到干線基礎(chǔ)設(shè)施是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的最后一段線路,寬帶聯(lián)機(jī)技術(shù)雖已被用來解決這段線路的頻寬不足問題,但此項(xiàng)技術(shù)目前仍正處于應(yīng)用階段初期;舉例來說,根據(jù)美國洋基集團(tuán)(Yankee Group)最近一份研究報(bào)告,全美住宅因特網(wǎng)聯(lián)機(jī)用戶當(dāng)中,擁有寬帶聯(lián)機(jī)的家庭還不到14%。
隨著家庭使用者開始擁有寬帶線路,人們的生活和工作方式也有了真正轉(zhuǎn)變,過去透過撥接調(diào)制解調(diào)器上網(wǎng)的使用者必須耐著性子,等待從網(wǎng)絡(luò)下載網(wǎng)頁數(shù)據(jù),現(xiàn)在這些使用者紛紛轉(zhuǎn)向?qū)拵?lián)機(jī)服務(wù);他們發(fā)現(xiàn)使用寬帶線路后,由于傳輸速率大幅提升,不但網(wǎng)頁瀏灠速度變得更快,還可以提供多項(xiàng)其它優(yōu)點(diǎn)。舉例來說,更高聯(lián)機(jī)速率使得各種多媒體應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn),例如實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)音訊分流、顯示數(shù)字相片或?qū)⑺鼈魉徒o朋友親人、觀看新聞事件報(bào)導(dǎo)和電影預(yù)告片、以及訂房前先透過虛擬實(shí)境技術(shù)了解旅館飯店和旅游景點(diǎn)的情形。另一方面,由于寬帶線路采用固接技術(shù),使用者隨時(shí)都可以上網(wǎng),這與傳統(tǒng)撥接方式完全不同。也因?yàn)槿绱?,寬帶線路用戶通常都會(huì)讓計(jì)算機(jī)保持在開機(jī)狀態(tài),并利用因特網(wǎng)做一些日常工作,例如查詢電視節(jié)目表或電話號碼;相形之下,傳統(tǒng)撥接線路不但速度慢,還必須先將線路接通才開始工作。寬帶線路的出現(xiàn)也表示用戶上網(wǎng)時(shí),電話線路仍可正常使用;消費(fèi)者不必安裝第二條線路,還可以一邊上網(wǎng)查詢信息,一邊利用電話與他人交談。
家庭寬帶線路還有另一項(xiàng)重要影響,它為使用者帶來一個(gè)環(huán)境,彷佛身處辦公室內(nèi),可同時(shí)使用電話線路和計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)、高速上網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的電子郵件存取、檔案分享和連接至企業(yè)服務(wù)器,實(shí)現(xiàn)電子通勤(telecommute)的愿望。
擁有家庭寬帶線路后,你會(huì)發(fā)現(xiàn)家中若擁有多部個(gè)人計(jì)算機(jī),就必須與家庭其它成員分享線路。在此因素考慮下,人們開始在家中安裝局域網(wǎng)絡(luò),當(dāng)局域網(wǎng)絡(luò)建置完成后,人們又想利用它來分享檔案、或掃描儀。事實(shí)上,人們早就可在遠(yuǎn)方透過因特網(wǎng)執(zhí)行許多功能,例如監(jiān)控家里情形、看看在托兒所的小孩、了解目前交通狀況以及透過網(wǎng)絡(luò)廣播欣賞高質(zhì)量音樂。
圖一列出了寬帶成長的主要推動(dòng)力量和影響沖擊。TI認(rèn)為在未來的寬帶家庭里,各種多媒體信息將會(huì)透過寬帶線路送至寬帶家庭的個(gè)人終端裝置,也會(huì)在各個(gè)終端裝置之間相互傳送多媒體內(nèi)容,包括視訊、音訊、聲音和數(shù)據(jù)。
推動(dòng)力量
? 高速聯(lián)機(jī)、分流視訊和音訊的需求
?家庭網(wǎng)絡(luò):家中有多部個(gè)人計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)家電
?個(gè)人化:針對個(gè)人需求而規(guī)劃的服務(wù)內(nèi)容
?從個(gè)人計(jì)算機(jī)世界逐漸轉(zhuǎn)變至網(wǎng)絡(luò)裝置世界
?主干線基礎(chǔ)設(shè)施將會(huì)提供更高傳輸容量(和QoS)
影響沖擊
?每個(gè)家庭和辦公司會(huì)使用更多頻寬
?基礎(chǔ)設(shè)施必須提供更高傳輸容量
?端至端聯(lián)機(jī)必須提供QoS
?成熟共存的家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)
?聲音/視訊/音訊遍及家庭和辦公室各個(gè)地點(diǎn)
?分散于家庭網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)家電、末端裝置(End Points)和服務(wù)
?保護(hù)消費(fèi)者、供貨商和內(nèi)容的安全機(jī)制
圖1:寬帶成長的推動(dòng)力量和影響沖擊
寬帶聯(lián)機(jī)
圖二顯示寬帶線路從核心基礎(chǔ)設(shè)施向外延伸至最終使用者裝置,例如個(gè)人計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、電話、電視機(jī)和數(shù)字相機(jī)。基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)關(guān)器把寬帶接取能力提供給封包化基礎(chǔ)設(shè)施,客戶端設(shè)備接取網(wǎng)關(guān)器則透過一種或多種家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù),把寬帶接取線路擴(kuò)及最終使用者裝置。?
?
寬帶接取技術(shù)
為解決最后一段線路的連接問題,廠商已推出多種寬帶接取技術(shù),包括:
??纜線調(diào)制解調(diào)器
??數(shù)字用戶回路(DSL)
??光纖
??2.5G和3G行動(dòng)電話
??無線以太網(wǎng)絡(luò)
有線電視纜線
有線電視業(yè)者正在更新他們的線路,使其除了傳統(tǒng)視訊服務(wù)之外,還能支持?jǐn)?shù)據(jù)和語音服務(wù),提供寬帶接取能力,進(jìn)而取代既有電話線路。纜線調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng)(Cable Modem Terminal System)會(huì)連接至客戶端纜線調(diào)制解調(diào)器,并提供寬帶接取服務(wù)。纜線調(diào)制解調(diào)器大都提供一個(gè)以太網(wǎng)絡(luò)界面,可連接至一部個(gè)人計(jì)算機(jī)或透過小型路由器與多部個(gè)人計(jì)算機(jī)連接,今天的有線電視線路通常提供500 kbps至2 mbps數(shù)據(jù)下載速率和128 kbps上傳速率,新一代纜線調(diào)制解調(diào)器技術(shù)還會(huì)大幅增加可用頻寬,支持各種互動(dòng)應(yīng)用,例如視訊會(huì)議和高階在線視訊。
IP電話是同軸纜線可以提供的多種服務(wù)之一。對于有線電視業(yè)者而言,IP電話使他們也能支持語音服務(wù),這種服務(wù)目前仍只有電話公司才能提供。
數(shù)字用戶回路(DSL)
DSL是一種銅線回路傳輸技術(shù),只要在客戶端和局端都安裝一部DSL調(diào)制解調(diào)器,即可透過普通電話線高速傳送數(shù)據(jù)。DSL線路可以分成許多種,分別滿足不同環(huán)境和應(yīng)用的不同技術(shù)需求,例如客戶端與局端距離(稱為聯(lián)機(jī)距離)以及數(shù)據(jù)速率就是很重要的技術(shù)取舍項(xiàng)目。非對稱數(shù)字用戶回路ADSL主要用于住宅服務(wù),這項(xiàng)技術(shù)利用一項(xiàng)事實(shí):進(jìn)入局端機(jī)房的纜線非常多,因此銅線路在局端的串訊干擾會(huì)比客戶端嚴(yán)重。ADLS最高可以提供8 Mbps的局端至客戶端下行速率和1 Mbps的客戶端至局端上傳速率,這已能充份滿足今日家庭應(yīng)用的需求,因?yàn)樵谶@類應(yīng)用中,大部份頻寬都是用于將資料從局端送至客戶端。
對稱數(shù)字用戶回路SDSL是中小企業(yè)的低成本解決方案,可做為T1和E1線路的競爭替代方案。ITU-T標(biāo)準(zhǔn)G.991.2又稱為g.shdsl,是國際電信聯(lián)盟新推出的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),用來取代廠商專屬的SDSL標(biāo)準(zhǔn);G.shdsl的數(shù)據(jù)速率可從192 Kbps至2.3 Mbps,聯(lián)機(jī)距離則比SDSL多出30%。
VDSL(Very-high-bit-rate DSL)可同時(shí)支持對稱或非對稱服務(wù),其中非對稱VDSL最高可將52 Mbps數(shù)據(jù)速率提供給使用者,因此非常適合高數(shù)據(jù)速率應(yīng)用,例如實(shí)時(shí)視訊分流傳送。但為了提供這么高數(shù)據(jù)速率,非對稱VDSL的聯(lián)機(jī)距離也受到限制,客戶位置必須很靠近局端機(jī)房,或是將基礎(chǔ)設(shè)施接取網(wǎng)關(guān)器安裝至靠近客戶的遠(yuǎn)距終端裝置。
光纖
建置新基礎(chǔ)設(shè)施時(shí),若無任何現(xiàn)成銅線路可用,廠商就會(huì)選擇架設(shè)光纖線路;透過各種區(qū)域接取網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),例如FTTH/B(光纖到家庭/大樓)、FTTCab(光纖到機(jī)柜)以及FTTC(光纖到小區(qū)),光纖技術(shù)為網(wǎng)絡(luò)帶來充份頻寬,支持各種新服務(wù)和應(yīng)用。廠商會(huì)從局端連接一條光纜至用戶附近,然后利用被動(dòng)式分光器(passive optical splitters)提供點(diǎn)對多點(diǎn)的寬帶聯(lián)機(jī)能力,這種方法又稱為被動(dòng)式光網(wǎng)絡(luò)(Passive Optical Network);若廠商采用FTTCab或FTTC架構(gòu),信號還會(huì)經(jīng)過轉(zhuǎn)換處理,再透過銅線路連接至用戶。由于這些機(jī)柜位于用戶附近,銅線路長度大都不會(huì)超過三千英呎,故可提供高數(shù)據(jù)速率的xDSL接取能力。
2.5和3G行動(dòng)電話
除了傳統(tǒng)語音功能之外,新世代行動(dòng)電話也開始提供高速數(shù)據(jù)能力。目前的2G行動(dòng)電話只能達(dá)到9.6 kbps數(shù)據(jù)傳輸速率,新的2.5G服務(wù)不但為使用者帶來更高頻寬,還可以提供固接式資料服務(wù)。2.5G網(wǎng)絡(luò)目前主要采用兩種技術(shù),分別是GPRS(General Packet Radio Service)以及EDGE(Enhanced Data Rates for GSM and TDMA/136 Evolution),第三代無線通信技術(shù)則能支持更高數(shù)據(jù)速率。封包交換過程是以IP為基礎(chǔ),讓因特網(wǎng)數(shù)據(jù)以更高效率通過電信廠商網(wǎng)關(guān)器,更大的頻寬則能提供更好的語音、數(shù)據(jù)和視訊信號整合。透過行動(dòng)電話提供數(shù)據(jù)服務(wù),那么無論使用者在任何地點(diǎn),例如坐在行駛中的汽車內(nèi),他們都可以享受高速數(shù)據(jù)接取服務(wù)。
無線以太網(wǎng)絡(luò)
除了透過行動(dòng)電話提供無線數(shù)據(jù)服務(wù)外,業(yè)者也開始利用無線以太網(wǎng)絡(luò),在公共場所提供寬帶接取服務(wù),例如機(jī)場、旅館、運(yùn)動(dòng)場、會(huì)議中心和咖啡館,這讓使用者得以利用隨身攜帶的攜上型計(jì)算機(jī)或個(gè)人數(shù)字助理,然后透過一種通用接取技術(shù)享受各種高速上網(wǎng)服務(wù),無論是在辦公室、家中或路上。
家庭和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
今天,雖然絕大多數(shù)企業(yè)為滿足他們的網(wǎng)絡(luò)需求,已經(jīng)開始采用某種形式的有線以太局域網(wǎng)絡(luò),但大多數(shù)家庭尚未安裝任何網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。目前主要的家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括:
??以太網(wǎng)絡(luò)
??HPNA
??HomePlug
??藍(lán)芽
??無線以太網(wǎng)絡(luò)
以太網(wǎng)絡(luò)是應(yīng)用最廣泛的局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù),因此市場上已有許多成本極低的以太網(wǎng)絡(luò)配接卡,可用于個(gè)人計(jì)算機(jī)或其它裝置。但目前在家中架設(shè)以太網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)仍然非常昂貴,安裝步驟相當(dāng)繁瑣,例如將電纜穿過墻壁內(nèi)部的管線、安裝連接座和干墻修復(fù)等工作。因此,以太網(wǎng)絡(luò)纜線架設(shè)通常會(huì)等到新建筑時(shí)才進(jìn)行,但業(yè)者也另外發(fā)展其它替代技術(shù),以便利用既有電話線路同時(shí)傳送局域網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和聲音訊號,家庭電話網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟(HPNA;Home Phone Networking Alliance)還為這種技術(shù)定義操作互通性標(biāo)準(zhǔn);但是,大多數(shù)家庭中,可用來連接以太網(wǎng)絡(luò)的電話插座有限,因此架設(shè)新線路的成本問題也必須解決。目前業(yè)者已發(fā)展出新技術(shù),可利用家里的交流電源線路來傳送局域網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),因此使用者幾乎可從任何房間連至局域網(wǎng)絡(luò);另一方面,應(yīng)用裝置連接至局域網(wǎng)絡(luò)時(shí),仍必須插在電源插座,使它仍然受到電線的牽絆。
為取代有線網(wǎng)絡(luò),業(yè)界已制定數(shù)種無線連接標(biāo)準(zhǔn),包括藍(lán)芽和無線以太網(wǎng)絡(luò)(無線局域網(wǎng)絡(luò))。藍(lán)芽主要用來取代短距離低數(shù)據(jù)速率裝置之間的連接纜線,無線以太網(wǎng)絡(luò)則是由IEEE 802.11發(fā)展的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),它保持了以太網(wǎng)絡(luò)的兼容性和數(shù)據(jù)速率,并已應(yīng)用于家庭、企業(yè)和公眾接取網(wǎng)絡(luò)。
802.11b是目前的無線以太網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn),它采用直接序列展頻技術(shù)(Direct Sequence Spread Spectrum),最高可以提供11 Mbps數(shù)據(jù)速率。這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)又稱為Wi-Fi?,使用2.4 GHz頻帶傳送數(shù)據(jù),目前已廣泛用于辦公室、園區(qū)和家庭。802.11a則是此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的另一種版本,它采用正交分頻多任務(wù)技術(shù)(Orthogonal Frequency Division Multiplexing),應(yīng)用裝置可選擇一組彼此互不干擾的頻率,對這些頻率進(jìn)行多任務(wù)存取,然后同時(shí)使用這些頻率以提供更高頻寬;802.11a是透過5 GHz頻帶傳送數(shù)據(jù),速率最高54 Mbps。802.11g是最近加入802.11系列的新標(biāo)準(zhǔn),它將直接序列展頻技術(shù)的數(shù)據(jù)速率增為22 Mbps,并支持2.4 GHz頻帶的正交分頻多任務(wù)作業(yè)。
無線標(biāo)準(zhǔn)必須解決傳輸過程中其它裝置的可能干擾,包括微波、無線電話和使用相同頻帶的其它無線標(biāo)準(zhǔn);此外,由于數(shù)據(jù)是透過無線方式傳送,為了安全考慮,還需要強(qiáng)健可靠的加密技術(shù)。
網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn) ?說明 ?種類 ?建置需求 ?最大數(shù)據(jù)速率Mbps
802.3以太網(wǎng)絡(luò) ?容量太大;硬設(shè)備已經(jīng)商品化 ?有線 ?新線路 ?10/100
802.11以太網(wǎng)絡(luò) ?無線以太網(wǎng)絡(luò) ?無線 ?不必接線 ?11/22/54
HPNA ?使用現(xiàn)有電話線路的家庭網(wǎng)絡(luò) ?有線 ?部份新線路 ?1/10/32
藍(lán)芽 ?取代短距離纜線 ?無線 ?不必接線 ?1
HomePlug ?使用現(xiàn)有交流電源線路的家庭網(wǎng)絡(luò) ?交流電源線路 ?無須新線路 ?10
圖2:家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
寬帶建構(gòu)方塊
本節(jié)將討論發(fā)展寬帶解決方案所須的技術(shù)建構(gòu)方塊。半導(dǎo)體制造商需要從完整解決方案的角度來設(shè)計(jì)芯片和軟件,而不僅是芯片或芯片組;如同圖4所示,半導(dǎo)體制造商必須擁有多種核心競爭力,才能滿足客戶的許多要求。首先,客戶需要彈性解決方案,它必須有能力支持不同規(guī)模的應(yīng)用需求,范圍從末端裝置向上延展至客戶端設(shè)備,再向上延展至電信廠商設(shè)備??沙绦蚣軜?gòu)就是為了滿足彈性應(yīng)用要求,這種架構(gòu)可簡單快速完成軟件升級,以便提供新功能特色、解決操作互通性問題、增加工作效能和支持新標(biāo)準(zhǔn)。
客戶需求 ?競爭力
彈性、速度、延展性以便容納未來新技術(shù)、快速的新產(chǎn)品上市時(shí)間 ?可程序DSP
效能最高
功率消耗最低
軟件工具
完整垂直解決方案 ?系統(tǒng)層級設(shè)計(jì):DSP、RISC、模擬混合信號、網(wǎng)絡(luò)、軟件
軟件重復(fù)使用 ?軟件兼容性
最低功率消耗、最小使用面積、最低成本 ?最高系統(tǒng)整合度
迅速進(jìn)入量產(chǎn)、合于成本效益、庫存控制 ?生產(chǎn)制造能力
新產(chǎn)品上市時(shí)間 ?參考設(shè)計(jì)
更短時(shí)間內(nèi)開始獲利 ?技術(shù)支持
智能財(cái)?shù)氖褂茫▽@??擔(dān)保(Indemnification)龐大的專利數(shù)目
圖3:客戶需求和所須的核心競爭力
為執(zhí)行調(diào)變、語音壓縮和視訊處理等功能,寬帶技術(shù)需要高效能DSP來實(shí)作各種信號處理算法,業(yè)者目前已跨出通用DSP的局限,開始采用為特定垂直應(yīng)用而最佳化的芯片與軟件解決方案,包括:
??DSP核心
??RISC處理器核心
??網(wǎng)絡(luò)界面,包括以太網(wǎng)絡(luò)、Utopia、PCI、USB、1394?等
??應(yīng)用程序界面定義完整良好的軟件,包括信號處理算法、協(xié)議堆棧(Protocol Stack)、裝置驅(qū)動(dòng)程序、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的預(yù)先移植版本(pre-ports)、網(wǎng)絡(luò)管理和應(yīng)用軟件
??高效能模擬零件,包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和放大器電源管理解決方案,包括電源控制和電池管
??寬帶通信的數(shù)字調(diào)制解調(diào)器技術(shù)
??無線裝置的射頻無線技術(shù)
??VoP(Voice over Packet)技術(shù),包括語音壓縮,回音消除、撥號音處理、撥接式調(diào)制解調(diào)器、Group 3傳真和電話信令
??網(wǎng)絡(luò)技術(shù),包括路由、交換、封包過濾、加密和QoS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量
這些解決方案的功率消耗必須很低,讓末端裝置可以使用電池或交流電源,或是讓設(shè)備具有更佳延展性,滿足基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境對電力消耗和散熱能力的限制。
成本向來都是重要考慮因素,客戶希望半導(dǎo)體廠商提供最低成本的解決方案,這是指整個(gè)客戶解決方案,而不僅是半導(dǎo)體制造商的部份。因此半導(dǎo)體制造商必須了解設(shè)備的總零件成本,例如把更多功能整合至芯片解決方案,讓解決方案不再需要「黏接」邏輯。廠商也可以簡化解決方案的制造過程,以降低生產(chǎn)成本,例如把印刷電路板層數(shù)減至最少,選擇適當(dāng)?shù)慕M件封裝,讓芯片在電路板上更容易安裝,信號的繞線也更簡單。
為讓產(chǎn)品進(jìn)入大眾消費(fèi)市場,客戶必須不斷降低成本,因此他們希望制造商規(guī)劃組件發(fā)展藍(lán)圖時(shí),也能讓客戶后續(xù)產(chǎn)品的更新成本大幅降低。要讓成本不斷下降,關(guān)鍵之一是擁有量產(chǎn)制造能力的設(shè)施、先進(jìn)的制程技術(shù)和強(qiáng)大的系統(tǒng)整合能力。
為加快客戶新產(chǎn)品上市時(shí)間,半導(dǎo)體制造商必須提供客戶硬件參考平臺與整合軟件、整套系統(tǒng)必須通過業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)兼容性測試、與其它廠商產(chǎn)品的操作互通性以及通過實(shí)際工作條件考驗(yàn)的產(chǎn)品。
下面各小節(jié)會(huì)討論如何把這些建構(gòu)方塊組合在一起,提供基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備、局端接取網(wǎng)關(guān)器設(shè)備(premise access gateway equipment)和寬帶末端裝置。
基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備
如同圖5所示,寬帶基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)關(guān)器設(shè)備負(fù)責(zé)把寬帶接取服務(wù)連接至光核心網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施(optical core network infrastructure;對于提供多種服務(wù)的網(wǎng)關(guān)器,多核心DSP平臺可以協(xié)助支持多種寬帶接取技術(shù)和傳統(tǒng)的語音等級服務(wù),包含高速處理引擎和網(wǎng)絡(luò)界面的通信處理器將負(fù)責(zé)執(zhí)行通訊協(xié)議處理與網(wǎng)絡(luò)管理功能,另外它還需要高速的匯集邏輯電路(aggregation logic),以便在提供QoS功能時(shí)執(zhí)行封包處理作業(yè)。
廠商希望在有限空間(局端機(jī)房或小區(qū)的遠(yuǎn)距終端設(shè)備)架設(shè)大量最終用戶線路,同時(shí)把總功率或總熱量散逸限制在一定水平以下,這項(xiàng)需求帶動(dòng)了提供寬帶接取能力的基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)關(guān)器設(shè)備。
為協(xié)助服務(wù)供貨商和OEM廠商更了解高密度產(chǎn)品實(shí)作的技術(shù)需求,TI率先提出「解決方案密度」(solution density)的概念。從系統(tǒng)工程角度來看,評估解決方案時(shí),必須了解它如何把系統(tǒng)零件組合在一起,提供功率消耗最低且使用面積最小的解決方案,而又不會(huì)影響系統(tǒng)質(zhì)量與功能。解決方案密度是指整體系統(tǒng)架構(gòu)的最佳化,但須把下列重要因素列入考慮:
??解決方案的功率消耗,以每個(gè)最終用戶信道所消耗的毫瓦數(shù)(mW)來表示
??解決方案密度,以每平方英吋的最終用戶信道數(shù)目來表示
??解決方案成本,包括芯片、硬件、軟件和任何智能財(cái)授權(quán)費(fèi)用
??系統(tǒng)分割,包括封包的匯集和路由(aggregation and routing)
??軟件特色,產(chǎn)品功能就由它們定義
??網(wǎng)絡(luò)管理能力,提供更高的可用性和可靠性(availability and accountability)
要發(fā)展一套最佳解決方案,成本、功率消耗和使用空間的評估必須以全系統(tǒng)為基礎(chǔ),而且必須是系統(tǒng)特色和支持功能的函數(shù)。舉例來說,設(shè)計(jì)工程師必須將外部邏輯的需求列入考慮,例如外部內(nèi)存、匯集邏輯( aggregation logic)、布局和繞線問題等等。在許多系統(tǒng)中,功率消耗(熱量散逸)是關(guān)鍵考慮因素,這在高密度解決方案更明顯;換言之,絕大多數(shù)解決方案在用盡電路板面積之前,就會(huì)先將機(jī)架的電源用盡。要避免整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)算以及/或是頻寬瓶頸,同時(shí)提供良好的延展擴(kuò)充能力,以支持?jǐn)?shù)目龐大的最終用戶連接端口,適當(dāng)?shù)墓δ芊指钜彩顷P(guān)鍵要素。
局端接取網(wǎng)關(guān)器設(shè)備(Premise Access Gateway Equipment)
如圖6所示,來自服務(wù)供貨商的寬帶線路會(huì)連接至局端接取網(wǎng)關(guān)器設(shè)備,由它擔(dān)任這組線路的終端點(diǎn),同時(shí)將這組線路轉(zhuǎn)而提供給家庭或辦公室家庭網(wǎng)絡(luò)。包含高速處理引擎和網(wǎng)絡(luò)界面的通信處理器會(huì)執(zhí)行通信協(xié)議運(yùn)算,例如橋接、路由、封包過濾和防火墻作業(yè)。一般說來,一部局端接取網(wǎng)關(guān)器可以連接至一種寬帶線路,例如有線電視纜線或數(shù)字用戶回路,或是固定寬帶無線,但也可以支持多個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)界面,例如有線以太網(wǎng)絡(luò)、無線以太網(wǎng)絡(luò)和藍(lán)芽。
寬帶末端裝置(Broadband End-Points)
如圖7所示,寬帶末端裝置可分成許多種,例如個(gè)人數(shù)字助理、數(shù)字相機(jī)、MP3播放機(jī)、數(shù)字電視和IP電話;DSP負(fù)責(zé)執(zhí)行各種多媒體運(yùn)算,例如MP3音訊、MPEG4以及JPEG影像處理;高質(zhì)量模擬零件則對數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換非常重要。消費(fèi)性裝置的成本必須非常低,可攜式掌上型裝置的功率消耗也必須很少,確保電池?fù)碛凶銐蜷L的供電時(shí)間。此外,對于使用外部電源的裝置,例如電源來自基礎(chǔ)設(shè)施、以太網(wǎng)絡(luò)或是USB界面,它們也必須遵守該界面的功率消耗限制,因此低功率裝置和低電源管理技術(shù)的搭配就非常重要。
TI寬帶解決方案
TI是最有資格的廠商,因?yàn)槲覀円颜莆账斜匾夹g(shù)和系統(tǒng)知識,可將完整創(chuàng)新的解決方案提供給OEM制造商。如圖8所示,TI提供下列的寬帶和家庭網(wǎng)絡(luò)解決方案:
??ADSL:基礎(chǔ)設(shè)施、住宅網(wǎng)關(guān)器和客戶端設(shè)備(個(gè)人計(jì)算機(jī)和嵌入式)
??有線電視纜線:基礎(chǔ)設(shè)施(纜線調(diào)制解調(diào)器終端系統(tǒng))和客戶端設(shè)備(纜線調(diào)制解調(diào)器)
??支持POTS服務(wù)的通用連接埠遠(yuǎn)距存取服務(wù)器(RAS):撥接調(diào)制解調(diào)器(V.90、V.92、V.34…)、Group 3傳真和VoP
??VoP解決方案:基礎(chǔ)設(shè)施(高連接端口密度)、客戶端設(shè)備(整合接取裝置)和末端裝置(IP電話)
??家庭網(wǎng)絡(luò):以太網(wǎng)絡(luò)、802.11a/b/g無線以太網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)芽
??整合數(shù)字音訊與視訊:MP3、MPEG4和其它
只有TI提供端對端解決方案的所有建構(gòu)方塊。因?yàn)門I可以支持從末端裝置到基礎(chǔ)設(shè)施的每一種系統(tǒng)組件,因此非常了解如何以及在何處解決端對端問題,例如安全性、服務(wù)質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)管理和遠(yuǎn)距維修能力。
DSP和模擬技術(shù)是量產(chǎn)市場的推動(dòng)力量,例如數(shù)字無線電話和寬帶網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。TI正利用它在這些市場的優(yōu)勢積極進(jìn)入新產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域,包括網(wǎng)絡(luò)音訊、VoP、數(shù)字相機(jī)、生物醫(yī)療裝置、電子郵件終端裝置、因特網(wǎng)終端機(jī)、具有上網(wǎng)能力的電視機(jī)、影像電話和其它掌上型信息家電及更多產(chǎn)品。根據(jù)愛迪西公司(IDC)今年初的分析,個(gè)人計(jì)算機(jī)以外的信息家電產(chǎn)品銷售量在1999年約為1,100萬部或24億美元,預(yù)估2004年將成長為9,000萬部左右或180億美元。隨然這些產(chǎn)品間的差異會(huì)很大,但它們?nèi)杂行┲匾墓餐厣菏褂煤唵?、可移植性和高度個(gè)人化;此外,其中許多產(chǎn)品還會(huì)透過固接式寬帶線路連接在一起。
TI寬帶解決方案充份利用公司的所有優(yōu)勢,為客戶帶來高功能整合度的技術(shù)創(chuàng)新解決方案,包括:
??可程序DSP平臺的領(lǐng)導(dǎo)者-最少成本、最低功率消耗和最高效能
??模擬技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者-功率信號調(diào)節(jié)和混合信號
??系統(tǒng)、軟件和模擬整合能力-最好的系統(tǒng)層級整合
??世界水平的軟件工具和DSP加值網(wǎng)絡(luò)-開放式系統(tǒng)為客戶減少新產(chǎn)品上市時(shí)間與發(fā)展成本
??芯片/SLI/ASIC技術(shù)-客戶規(guī)格系統(tǒng)解決方案
??世界水平生產(chǎn)設(shè)施-支持量產(chǎn)和快速?zèng)_量(ramp up)
??智慧財(cái)(專利)-創(chuàng)新技術(shù),可提供擔(dān)保(indemnification)
結(jié)論
我們已掌握所有必要技術(shù)和系統(tǒng)知識,可將完整創(chuàng)新的解決方案提供給OEM廠商,范圍從基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備到末端裝置。??
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