在電話線上,VDSL采用的頻段范圍為1.1MHz～12MHz,而電話話音占用的頻段為300Hz～3400Hz,因此VDSL和話音傳輸可以同時(shí)進(jìn)行。話音、ISDN、VDSL和其它DSL的頻段分布如圖1所示。
1.2 以太網(wǎng)（Ethernet）技術(shù)
以太網(wǎng)是目前使用最廣泛的局域網(wǎng)技術(shù),它具有擴(kuò)展性強(qiáng)、可靠性好、成本低廉等特點(diǎn),并擁有大量的網(wǎng)絡(luò)管理工具。Ethernet標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.3經(jīng)歷了10Mbps、100Mbps、1000Mbps的發(fā)展歷程,其中10Mbps和100Mbps Ethernet技術(shù)技術(shù)成熟,成本已經(jīng)很低廉。10Mbsp交換式Ethernet網(wǎng)絡(luò)足以滿足Internet寬帶接入（≥2Mbps）的要求。
構(gòu)成Ethernet網(wǎng)有四個(gè)要素：1、幀（frame）,這是一系列標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)位,用在系統(tǒng)中傳輸數(shù)據(jù);2、介質(zhì)訪問控制協(xié)議（media access control protocol）,它由一整套內(nèi)嵌于各個(gè)Ethernet接口中的規(guī)則組成;3、信號(hào)部件（signal component）,即用在Ethernet信道中發(fā)送和接收信號(hào)的部件,如：網(wǎng)卡、接收器等;4、物理介質(zhì)（physical mdedium）,由電纜和其它用來聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)之間傳輸數(shù)字式Ethernet信號(hào)的硬件部件組成。
Ethernet的核心技術(shù)是CSMA/CD（載波偵聽多路訪問/沖突檢測(cè)）協(xié)議。IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)中將Ethernet分為四層：LLC邏輯鏈路控制子層次;MAC介質(zhì)訪問控制子層次;物理信號(hào)子層和介質(zhì)規(guī)范。其中前兩者位于OSI網(wǎng)絡(luò)參考模型的第二層（數(shù)據(jù)鏈路層）,后兩者位于OSI網(wǎng)絡(luò)參考模型的第一層（物理層）。
2 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
2.1 設(shè)計(jì)方案概述
10BaseS是infineon公司提出的一種基于VDSL的以太網(wǎng)解決方案,該方案可以在現(xiàn)有銅質(zhì)電話線上實(shí)現(xiàn)10Mbps全雙工Ethernet通信,距離可達(dá)1.6公里�？梢栽诓幌嗷ジ蓴_的情況下,同時(shí)支持高速數(shù)據(jù)通信與POTS、ISDN或PBX電話話音信號(hào)傳輸�；赩DSL的Ethernet系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為用戶端設(shè)備（CPE）和局端設(shè)備（Ethernet交換機(jī)或DSLAM）。目前推出的10BaseS套片由三睡構(gòu)成：PEF 22810（VDSL線驅(qū)動(dòng)芯片）、PEB22811（VDSL模擬芯片）、PEF 22822（數(shù)字芯片）。
2.2 10BaseS套片的特性
Infineon公司的10BaseS套片個(gè)具有如下重要特性：
·對(duì)稱10/100Mbps Ethernet速度,全雙工模式;
·兼容IEEE802.3 Ethernet MII、RMII、SMII和七線接口;
·可配置為標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)物理層（Ethernet PHY）芯片,這種配置應(yīng)用于Ethernet交換機(jī)或DSL接入復(fù)用器（DSLAM）;
·可配置為以太網(wǎng)媒體訪問控制層（Ethernet MAC）芯片,直接與用戶設(shè)備上標(biāo)準(zhǔn)Ethernet PHY芯片接口,這種配置應(yīng)用于用戶端;
·MII串口管理接口支持對(duì)所有內(nèi)部寄存器訪問;
·具有地址濾波、自學(xué)習(xí)的功能;
·支持Ethernet SNMP MIB計(jì)數(shù)器功能;
·支持QAM（正交調(diào)幅調(diào)制）調(diào)制技術(shù)：QAM4～QAM256;
·對(duì)稱/非對(duì)稱線速可從低于1Mbps升至25Mbps（根據(jù)距離和線路狀況）;在遠(yuǎn)至1.6公里距離的情況下,可實(shí)現(xiàn)10Mbps的對(duì)稱速率;
·支持Reed-Solomon前向糾錯(cuò)功能（RSFEC）。
2.3 用戶端設(shè)備（CPE）的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
用戶端設(shè)備（CPE）的功能框圖如圖2所示。設(shè)計(jì)用戶端設(shè)備時(shí),應(yīng)將10BaseS套片配置為Ethernet MAC模式。從功能框圖中可以看出,在PEF22822一端要加入以太網(wǎng)物理層（Ethernet PHY）芯片和變壓器（Transformer）。在設(shè)計(jì)中選擇了NS公司的10/100Mbps的DP83846AVHG以太網(wǎng)物理層芯片,NETCON公司的單端口10Base-T隔離變壓器。將變壓器輸出線直接引到RJ45插座上,這樣通過三類或五類雙絞線即可將CPE聯(lián)到PC機(jī)的以太網(wǎng)卡或其它具有以太網(wǎng)接口功能的設(shè)備上。在PEF 22810一端設(shè)備有濾波器（Fliters）以便盡可能消去電話線上的干擾。為同時(shí)支持VDSL數(shù)據(jù)通信和電話話音通信,在CPE在輸出端設(shè)計(jì)有分離器（Splitter）,這樣用戶可以在使用VDSL數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)不妨礙打電話。設(shè)計(jì)分離器（Splitter）時(shí),應(yīng)注意當(dāng)CPE掉電時(shí),電話仍能打通,這個(gè)功能可以采用繼電器來實(shí)現(xiàn)。
2.4 局端設(shè)備的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
在局端設(shè)備（Ethernet交換機(jī)或DSLAM）中,應(yīng)將10BaseS套片配置為標(biāo)準(zhǔn)Ethernet PHY模式。
本文以基于VDSL的十二端口Ethernet交換機(jī)為例來說明,其功能框圖如圖3。該交換機(jī)的端口分為一個(gè)上連端口和11個(gè)下連端口,圖3中只畫出了1個(gè)下連端口,其它10個(gè)下連端與該端口是一樣的。上連端口設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)Ethernet方式,速率設(shè)置為100Mbps,接口采用RJ45,通過五類雙絞線與服務(wù)器相聯(lián);下連端口設(shè)計(jì)為基于VDSL的方式,用來接電話線,為了避免個(gè)別用戶占用過多的帶寬,下連端口通信速率設(shè)置為10Mbps。在設(shè)計(jì)這款交換機(jī)過程中,筆者對(duì)多款Ethernet MAC交換控制芯片作了詳細(xì)的分析和對(duì)比,最后選擇了Advanced Communication Devices公司的ADC82112。該芯片支持十二端口10/100Mbps Ethernet交換功能,它與PEF22822之間通過IEEE 802.3 Ethernet MII接口相連。由于10BaseS套片只支持一個(gè)端口的通信通道,因此在一塊交換機(jī)電路板上需設(shè)計(jì)有十一組10BaseS套片。上連端口的物理層芯片選用用戶端設(shè)備中采用的DP83846AVHG,變壓器采用NETCOM公司的單端口10/100 Base-T隔離變壓器,以支持100Mbps的通信速率。10BaseS套片與電話線之間的電路設(shè)計(jì)思路與CPE相應(yīng)部分的設(shè)計(jì)思路是一致的,可以直接借用。
VDSL的特色在于其高速性,這使它在很多其它DSL無法滿足要求的寬帶應(yīng)用領(lǐng)域中極具吸引力;而VDSL與成熟、穩(wěn)定的Ethernet技術(shù)的結(jié)合無疑是一大創(chuàng)舉。關(guān)于VDSL的ITU標(biāo)準(zhǔn)正在加緊制訂,預(yù)計(jì)近期將會(huì)形成決議,屆時(shí)會(huì)有更多的知名公司提供種類更豐富、成本更低廉、互操作性更好的基于VDSL的Ethernet產(chǎn)品。一旦基于VDSL的Ethernet的傳輸距離突破5公里（即ITU標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的用戶端到電話中心局的最遠(yuǎn)距離）,那些以“光纖到小區(qū)、雙絞線到家庭”的以太網(wǎng)寬帶接入為運(yùn)營模式的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商將不得不調(diào)整其經(jīng)營策略,以應(yīng)付這一新技術(shù)帶來的挑戰(zhàn)。
