对于家庭、小型企业来说,部署WLAN网络需要一种不仅能提供最佳性价比,而且还能支持具有高吞吐量安全无线连接的解决方案,而且网络设备还要易设置、配置及使用。因此,从软硬件两个角度来考虑集成并能提供更佳覆盖率、吞吐量、用户体验及安全性的芯片组将成为下一代WLAN路由器或网关开发平台。
WLAN或Wi-Fi(可互操作WLAN产品的同义词)使“连接”及“可移动”的优势可以兼得。除了提供快速及方便的网络接入之外,今天的Wi-Fi产品还具有鲁棒的安全特性,这些特性可减少人们对空中数据保护问题的担心。最新的Wi-Fi设备拥有与有线设备一样的功能及成本效益,从而使Wi-Fi节点数继续快速增长。事实上,据Forward Concepts估计,到2006年,Wi-Fi节点数预计将超过1.8亿。
当今两个最大的Wi-Fi市场分别是用于PC及路由器产品的客户端卡。随着这些市场的继续增长,设计人员在设计经济、高效的路由器方面将继续面临各种新的挑战。
Wi-Fi在家庭、小型企业/办公室的采用率提高
宽带与无线连接的结合—曾一度被认为是家庭及办公室中的奢侈品,如今正变成家庭及办公室的一个组成部分。WLAN可使各种消费类应用实现“移动接入”,譬如在保留宽带连接的同时还能带着笔记本电脑到处移动,在中央服务器上打印大量文件、传动媒体流(包括音乐、图片、新闻及电影等)以及从家庭任何地点访问游戏服务器来玩游戏等。
在5至10个用户间无线共享同一个宽带连接的能力,亦使WLAN成为一种扩展小型办公室数据网络的日益流行而廉价的方式。Wi-Fi连接可部署至各种办公设备中,例如笔记本电脑与台式机、打印机、存储设备、IP电话、数码相机、投影仪、媒体播放器及服务器等。
由于许多家庭及小型办公室用户不具有很高的技术且没有IT部门可咨询,故他们要求网络设备安全、易设置、配置及使用。此外,这些用户通常还是一些预算有限以及对成本敏感的消费者与小型企业。除考虑这些限制以外,SOHO网络还必须提供足够的CPU处理能力来支持防火墙、网络地址转换(NAT)、双亲控制及管理功能等,且至少还应拥有5个10/100以太网端口,并能支持以下一些管理特性,如用于支持多个子网的VLAN(IEEE802.1q)、非军事区(DMZ)实施与网络隔离以及用于带宽可保证应用的QoS(IEEE802.1p)等。所有这些都必须达到,且还不能牺牲线速路由性能。
按照上述要求,部署SOHO网络需要一种不仅能提供最佳性价比,而且还能支持具有高吞吐量安全无线连接的解决方案。这将意味着需采用54Mbps(802.11g)或支持硬件加速的Wi-Fi被保护接入(WPA和WPA2),并能提供长达70-80米长距离覆盖的更高连接速度。
用于SOHO的最新WLAN解决方案
WLAN已经变得更加普遍,许多路由器或网关在默认状态下都包括802.11及以太网路由/交换能力。IEEE 802.11g标准已成为主流WLAN技术,而且今天市场上销售的大多数路由器均支持802.11g。
不到一年以前,市场上出现了一种由5片IC——CPU、5端口交换器、以太网PHY、802.11g无线电、802.11g MAC/基带和PHY,加上闪存、DRAM及其他辅助器件所组成的基本Wi-Fi路由器。WLAN功能支持采用微型PCI、或通过PCI或类似PCI的总线与CPU接口的Cardbus卡。几家公司继续在开发其采用802.11g 迷你PCI 或cardbus卡的解决方案。
但今天大多数领先的IC 厂商已经至少集成了以上某些功能。第一代基于SoC的解决方案将CPU、MAC、基带与PHY集成到一块芯片中。这能有效地将功能性IC的数量减少为4,如系统方框图1所示。一些更新的路由器设计甚至支持在母板上级实现无线,以取代原有系统中所采用的迷你PCI或Cardbus解决方案。
第一代SoC解决方案具有优于原有解决方案的明显优势——包括更低的材料费(BoM)、更小的外型尺寸、更低的功耗以及系统层次上更少的分立功能集成等。总之,集成解决方案比原有系统更加紧凑而且更加便宜。
随着对无线及有线网络安全要求的提高,更多路由器开始支持安全特性,包括WPA、WPA2、802.11i及VPN等。此外,随着USB成为用来连接打印机以、存储及媒体设备事实上的接口,对支持USB宿主功能及接口的更新路由器的需求正在增长。这些额外的硬件功能需要2片以上的IC。如果第一代“SoC”路由器整合了这些额外的芯片,结果将会出现一种日趋复杂及昂贵的解决方案。系统集成的任务在硬件设计及软件实现方面甚至可能变得更为复杂,特别是当这些额外芯片出自不同供应商的时候。
解决这一难题的方法之一是从同一供应商处购买所有芯片,但这又可能会太费时间且会引起系统集成挑战。比这更好的一种方法是采用从软硬件两个角度来考虑集成的解决方案,这能在很大程度上减少系统集成成本及时间。一种可满足上述所有要求的全集成解决方案例子是Broadcom公司最新的AirForce系列产品——BCM5350。该芯片组将高性能MIPS32处理器与片上存储器管理单元(MMU)、32位处理器总线、VPN协处理器、IEEE 802.11g MAC/基带控制器、带集成PHY的5端口10/100以太网交换器、USB宿主控制器以及可同时支持SDRAM及DDRAM的DRAM控制器集成在一起。MIPS32处理器可与高级防火墙保护进行线速桥接及路由。集成以太网交换器则是从Broadcom迄今已付运1亿片以上的第6代流行ROBOswitch系列芯片衍生出来的。BCM5350内置的WLAN功能支持IEEE 802.11g及802.11a/g实现。
如系统框图2所示,高速集成并基于SoC的路由器可将整个路由器芯片组减少至两片IC,包括无线电芯片。这在很大程度上有利于减少系统BOM、外形尺寸及功耗,并使整个系统更加便宜。此高度集成的芯片组中所嵌入的丰富特性,可使同一解决方案能同时适应家庭及小型办公室两种应用。
Wi-Fi路由器技术趋势
在今天的Wi-Fi路由器市场中将出现以下三种主要趋势:
1． 新特性面临的快速上市压力；
2． 存在持续的成本压力；
3． 强调易用性及安全性。
如果要使WLAN在家庭及小型办公室中变得普及,那么设备设计必须简单容易。而这将促使芯片供应商提供系统级IP以及更低成本上的可制造参考设计。设计将必须采用更少的外部BOM,包括更小的闪存及DRAM等。
除了向更简单设计方法方向发展的趋势之外,对于使一般用户易于安装及启用安全特性的无线产品的需求也在提高。安全性的设置常使一般家庭用户感到混乱,因为他们以前没有关于网络术语及协议等方面的知识。结果,今天有超过80%的家庭Wi-Fi网络是不安全的。为解决这一问题,Broadcom开发出SecureEZSetup——一种可从根本上简化WLAN配置及WPA安全设置的智能设置向导。Broadcom同时也支持原有WEP协议、下一代WPA2协议以及与IEEE802.11i兼容。
随着高速应用(例如通过无线网络传送多媒体流等)在家庭中更加流行,对高速无线连接及带宽可保证的需求也在不断提高。Broadcom支持与802.11g相兼容的高速性能模式(125Mbps)。这能保证服务质量(QoS)所需的带宽,并将进一步被IEEE即将出台的标准802.11e所支持。
系统开发商期待SOHO市场中出现新的WLAN实现技术,以便能在更低成本上提供更高的性能、安全性及易用性。Wi-Fi正日益成为家庭及企业中的必需要素,而能提供更佳覆盖率、吞吐量、用户体验及安全性的高集成度路由器芯片组(如BCM5350)预计将成为下一代逻辑平台。
作者:Rahul G. Patel
无线联网业务部资深产品线经理
Email: Rahul@
Broadcom公司
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