数据、语音、视频三重播放和网络电视(IPTV)等新兴应用推动着xDSL市场继续向前发展,VoDSL(Voice over DSL)作为一种利用数字用户线(DSL)传输话音的技术,正逐渐得到应用。本文将介绍基于科胜讯Argon系列芯片和Legerity公司的LE880系列芯片的ADSL综合接入设备(IAD)(VoIP或者VoDSL)解决方案,并讨论用数字技术实现的VoDSL和VoIP语音传输技术。
图1:ADSL+路由器+ATA模式。
VoDSL一般有三种模式,分别如图1、图2和图3所示。这三种设计方案可实现的功能和支持的协议大同小异,但以第3种方案的结构最为紧凑。科胜讯的Argon系列产品就是基于第3种架构,配合使用Legerity的LE880系列芯片和科胜讯的Prism无线系列产品,它可支持SOHO的各种应用,例如简单的以太网ADSL、以太网ADSL路由器、ADSL交换以太网路由器、ADSL无线路由器以及ADSL IAD(VoIP或VoDSL)等。
主芯片的结构
图4为基于科胜讯Argon产品的VoDSL方案总体框图。此方案的最大优势是它提供了一个目前很流行的“数据+语音+无线”交钥匙方案。科胜讯的Argon 4x2芯片组是应用于ADSL2+桥接/路由器和网关的SoC,包括416引脚PBGA封装的ADSL通信处理器和64引脚的低功耗AFE芯片。由于软件和硬件的结构非常灵活,所以该芯片组可以满足不同的用户需求。
Argon 4x2单芯片网络处理器/数字信号处理器(NP/DSP)完成以太网桥接和路由器功能。它包含Titanium DSP、双ARM7、RISC处理器等高性能的内核和一系列I/O模块,如10/100Mbps
图2:ADSL+(路由器+ATA)模式。
MII等,支持主从操作PCI(Rev2.2)接口并集成了USB1.1从接口。双ARM7结构还支持科胜讯的ISOS软件,该软件可处理ADSL桥接/路由器以及IAD等的所有2、3层协议。RISC处理器内核则支持包交换、网络协议和高层应用。
NP/DSP具有高灵活性的扩展总线(EPB),可提供PCI和PCMCIA接口,能非常容易地连接其它设备。高性能Titanium DSP支持所有当前和以后的ADSL标准,这让OEM厂能用一种简单的产品来满足非常广泛的应用,并减少产品风险。支持Annexes A和B等多种ADSL标准的嵌入式的Titanium DSP,还可使用成熟的固件来减少产品上市时间。此外,PCI的接口能提供高速的802.11b/g以及带有NitroXM加速器的双频带802.11a/b/g WLAN。通过外围的设备总线(EPB),该方案还支持科胜讯的的多通道语音DSP。
高度综合了多种标准的低功耗AFE则集成了线路驱动、接收放大器、可调Tx/Rx滤波器,仅需要很少的外围器件,就可与NP/DSP一起提供高性能的完整方案。
科胜讯的以太网桥接/路由器解决方案的成功关键是ISOS软件组,用户可利用ISOS的源程序或二进制代码(ISOS Xpress)进行开发。作为一套用于科胜讯Argon、Helium和Nitrogen系列网络处理器的通信软件组,ISOS的模块化结构有助于不断地将新特性集成在ISOS平台上,以帮助用户减少成本,加快新产品上市速度。与传统方式相比,ISOS产品可节省大约50%的开发时间。此外,该ISOS软件不仅包括所有的通信协议栈(ATM、TCP/IP等),还可用来支持满足市场需要的完整应用,例如用于家庭和办公网络连接的UpnP性能、完整的防火墙和NAT解决方案,可保证连接到因特网时不会被黑客侵入。用户还可选择ISOS Xpress软件包来节省开发时间,或者用ISOS源程序包用来实现软件的灵活性和结构化。
语音和无线功能的实现
图3:(ADSL+路由器+VoIP)模式。
Legerity公司的模拟/模数混合芯片广泛应用于语音和数据通信网络设备,利用该公司的芯片组和工具可快捷地实现往宽带接入设备中增添语音功能,包括从IAD到网络接口单元(NIU)等设备。这里采用该公司的LE880系列芯片与Argon系列芯片进行配合。
LE88111是单片单路SLIC/SLAC芯片,即单芯片完成单路SLIC+SLAC的功能。它片上带有DC/DC转换器,其输入电源电压范围为3.3V到35V；能提供振铃信号,并产生CALL-ID信号、DTMF信号等各种信号音；具有反极计费和12kHz/16kHz计费功能；可提供内测和外测功能；具有铃流波形、幅度和频率等软件可编程参数。LE88221是单片双通道SLIC/SLAC芯片,即单芯片完成双路SLIC+SLAC的功能。它除了DC/DC转换器外,其它功能与LE88111相同,其两个通道供用一个DC/DC电路,以进一步降低成本。
处理语音信号除了需要SLIC/SLAC芯片,还需要DSP。DSP的主要工作是实现双音多频(DTMF)和Call-ID的发送、检测以及语音压缩。科胜讯的CX9041X系列(单路DSP)可很好的实现这种功能。
接口部分一般是采用Argon432的GPIO口仿真出所需时序,以实现对LE880系列的控制。而语音部分由于LE880系列芯片能提供标准的TDM接口,所以对接非常容易,可以直接接到科胜讯的CX9041X系列,然后再由此芯片完成DTMF、Call-ID发送、检测以及语音压缩等。
在无线方面,科胜讯的PRISM GT系列可支持802.11b/g,最高速度可达54Mbps；PRISM World Radio系列则可支持802.11a/b/g,最高速度可达140Mbps。它们通过PCI总线与主芯片相连来实现该方案的无线功能。
设计注意事项
图4:基于科胜讯Argon产品的VoDSL方案总体框图。
由于ADSL既有数字信号,又有模拟信号,因此在PCB设计时有许多需要注意的地方,其设计基本原则是:安放器件要使信号尽可能走直线；在电路板上分离模拟信号、数字信号和电源电路,以减少噪声和串扰；旁路电容要尽可能靠近电源管脚；高速信号的路径要尽可能短,路径之间要有适当空间；在涉及AFE的电路中,电阻和电容元件要尽可能靠近AFE的管脚,以使得信号所需的路径最短并减少噪音。
该方案的数字部分包括ADSL的网络处理器、以太网物理层(PHY)器件、闪存、RAM、测试连接以及相关电路等。对于数字部分,终端匹配电阻要尽可能靠近信号源；RXCLK和TXCLK的终端电阻要尽可能靠近以太网PHY器件；保持Tx和Rx的数据总线分开,例如将它们分别布线在顶层和底层；信号最好在相邻的层里行走,例如在第1和第2层或在第3和第4层；最后,特别重要的信号尽可能走在同一层PCB上。
电路的模拟部分包括ADSL的AFE以及用于滤波和混合的感应器、电阻、电感等。AFE包括一个模拟的发射输出和一个模拟的接收输入,AFE的模拟输出是一对微分变压器,接收输入是一个微分混合电路。一般来说,模拟器件在电路板的放置也要满足信号路径最短原则。另外,输入、输出滤波器的放置要使输入、输出走线的长度尽可能短,以减少反射,与AFE有关的电阻和旁路电容也要尽可能靠近芯片管脚以减少走线长度和串扰。
作者:屠立群
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