DSL調(diào)制解調(diào)器測(cè)試方法

DSL調(diào)制解調(diào)器測(cè)試方法

    V９０modem（調(diào)制解調(diào)器）已不能滿足Internet對(duì)寬帶連接的需求。相應(yīng)的，不同的用戶線（DSL）技術(shù)被開(kāi)發(fā)出來(lái)。其中，下行速率可達(dá)１.５Mb/S的G.lite非對(duì)稱數(shù)字用戶線路（ASDL）數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)最為引人注目（圖１）。

    雖然DSL可提供所需要的寬帶連接，但其應(yīng)用環(huán)境充滿了挑戰(zhàn)。DSL的實(shí)現(xiàn)基于數(shù)字信號(hào)處理（DSP）技術(shù)，主要依賴于軟件控制，并盡量避免芯片內(nèi)的硬編碼。

    目前，DSL傳輸采用的是電信通道設(shè)備連接到最終用戶家中的銅質(zhì)電話線。中心局（CO）到最終用戶的距離非常不同。DSLModem必須能夠在這種傳輸距離變化很大而且室內(nèi)布線情況復(fù)雜的情況下提供滿意的性能。

    許多數(shù)字用戶線接入復(fù)用器（DSLAM）設(shè)備供應(yīng)商可提供DSL服務(wù)。用戶使用的Modem必須與不同的DSLAM設(shè)備連接，此外，在銅絞線上同時(shí)進(jìn)行的ADSL和POTS（普通電話業(yè)務(wù)）傳輸過(guò)程會(huì)互相產(chǎn)生線路干擾。

    只有解決好這些問(wèn)題才能有效的提供一個(gè)具有互操作性的DSLModem,就象用戶目前使用的V９０ modem一樣方便。這些問(wèn)題的解決有賴于有效的設(shè)計(jì)和模擬方法，當(dāng)然包括互操作性能測(cè)試。

    DSL采用同一條電話線路傳輸POTS語(yǔ)音服務(wù)和壓縮數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)。ADSL是非對(duì)稱數(shù)字用戶線路，其中從Internet到最終用戶傳輸?shù)南滦袛?shù)據(jù)占用較大的帶寬，而上行的數(shù)據(jù)傳輸帶寬則較小。

    DSL技術(shù)的成功得益于技術(shù)的進(jìn)步，半導(dǎo)體器件的發(fā)展使得處理壓縮數(shù)據(jù)信號(hào)所需要的數(shù)學(xué)算法可集成在芯片中。DSL采用離散多音頻（DMT）技術(shù)將數(shù)據(jù)通過(guò)語(yǔ)音帶寬之外的多個(gè)離散信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而獲得更高Internet接入數(shù)據(jù)速率。DMT所使用的頻率范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了當(dāng)初設(shè)計(jì)電話線路時(shí)所希望傳輸?shù)恼Z(yǔ)音信號(hào)的頻率，因此有效的DSL數(shù)據(jù)傳輸更多地依賴于線路的質(zhì)量和距離。

    通道設(shè)備

    DSLAM在中心局提供接入所需要的數(shù)字連接。它通常采用一個(gè)ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口連接至Internet（圖２）

    DSLAM內(nèi)部電路提供了來(lái)自電話線的DMT信號(hào)接口。由于使用的信號(hào)頻帶很寬，還要分離數(shù)據(jù)和電話語(yǔ)音，所以還要有分離語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信號(hào)的分路器。DSLAM設(shè)備通常安裝在電話局內(nèi)，電話交換機(jī)的話路通過(guò)DSLAM內(nèi)的分路器路由到相應(yīng)的端口。

   DSLAM設(shè)備的供應(yīng)商很多，由于G.９９２.１和G.９９２.２標(biāo)準(zhǔn)允許一定程度上的不同解釋，因此具體實(shí)施方案可能不同。如，上行和下行頻率可能重疊，導(dǎo)頻音信號(hào)也可能不同。用戶的Modem要能根據(jù)不同的DSLAM進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，才能保證有效的互操作。

    電話公司在物理布線時(shí)混合使用不同規(guī)格的導(dǎo)線和絕緣材料，橋接抽頭連接和加載線圈也不同，線路總長(zhǎng)度也差別極大。室內(nèi)線路，包括分機(jī)電話數(shù)量，不可預(yù)知的走線方式也使總體布線方案復(fù)雜化。這些因素對(duì)語(yǔ)音傳輸沒(méi)有影響或影響很小，在傳輸語(yǔ)音時(shí)可不考慮。

    但頻率較高的DSL對(duì)這些情況非常敏感。再考慮到其它變數(shù)時(shí)，如DSLAM的不同實(shí)施方案，要保證數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)正確傳輸數(shù)據(jù)的困難就更大了。所以為保證性能和取得最終用戶認(rèn)可，在產(chǎn)品市場(chǎng)前進(jìn)行互操作性測(cè)試和第三方實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證是非常重要的。

設(shè)計(jì)策略

  要滿足DSL系統(tǒng)的復(fù)雜需求，需要開(kāi)發(fā)可適應(yīng)這些系統(tǒng)要求的集成電路（IC）。這些IC內(nèi)部分割成不同功能塊以保證信號(hào)流的隔離。為進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證和互操作性測(cè)試，需要訪問(wèn)中間數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)電路內(nèi)任意點(diǎn)數(shù)據(jù)信號(hào)的能力，以及在關(guān)鍵點(diǎn)引入模擬數(shù)據(jù)信號(hào)的能力變得非常重要。此外硬件和軟件并行模擬使得產(chǎn)品出廠前驗(yàn)證成為可能。模塊化設(shè)計(jì)，與物理硬件相匹配的動(dòng)態(tài)軟件操作，為實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)提供了足夠的靈活性，同時(shí)為最終用戶提供了無(wú)縫和透明的解決方案。

  互操作性以及系統(tǒng)性能的模擬和測(cè)試必須由DSL Modem供應(yīng)商來(lái)完成。模塊化設(shè)計(jì)有助于系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和測(cè)試。這些芯片內(nèi)模塊連接到內(nèi)部測(cè)試總線，各個(gè)模塊可獨(dú)立隔離并通過(guò)可配置的I/O端口進(jìn)行外部監(jiān)測(cè)。這樣，大大縮短了錯(cuò)誤隔離所需要的模擬時(shí)間和生產(chǎn)測(cè)試時(shí)間，也為設(shè)計(jì)和驗(yàn)證過(guò)程進(jìn)行改動(dòng)提供了足夠靈活性。

  采用模塊化設(shè)計(jì)方法，在中心局出現(xiàn)變化時(shí)，可容易地從外部對(duì)IC模塊進(jìn)行重新配置，可減少或消除設(shè)備改造的需要。這在使用固件時(shí)是不容易作到的。此方法也減少了對(duì)主機(jī)的要求，還允許內(nèi)部測(cè)試，以及I/O端口重新配置，從而方便測(cè)試和系統(tǒng)擴(kuò)展。DSP通過(guò)獨(dú)立協(xié)議控制信息和掃描鏈可測(cè)試自己的存儲(chǔ)器，而測(cè)試儀則測(cè)試模擬和周邊模塊，因此減少了生產(chǎn)測(cè)試工作量。模塊化結(jié)構(gòu)與可通過(guò)測(cè)試端口監(jiān)測(cè)內(nèi)部信號(hào)的能力結(jié)合起來(lái)，既提供了單芯片設(shè)計(jì)的高集成度，也有分立解決方案的調(diào)試優(yōu)點(diǎn)。

  設(shè)備初始測(cè)試方法

  設(shè)備初始驗(yàn)證時(shí)，首先用來(lái)自模擬測(cè)試基準(zhǔn)的數(shù)據(jù)對(duì)每一模塊獨(dú)立進(jìn)行功能驗(yàn)證。每一模塊的功能在模擬驗(yàn)證時(shí)可不受系統(tǒng)內(nèi)其它模塊影響。

  工程評(píng)估板是進(jìn)行功能驗(yàn)證和可行性驗(yàn)證的主要工具。評(píng)估板使用芯片的所有測(cè)試接口進(jìn)行對(duì)所有內(nèi)部模塊的訪問(wèn)。板本身也是模塊化的，模擬模塊和數(shù)字模塊是相對(duì)獨(dú)立的。板級(jí)處理能力提供了與主機(jī)模擬環(huán)境的無(wú)縫接口，遠(yuǎn)程主機(jī)上的GUI接口方便了使用。數(shù)據(jù)可以在評(píng)估板和模擬環(huán)境間進(jìn)行雙向流動(dòng)。測(cè)試端口主要由評(píng)估板上的嵌入處理器控制，因而產(chǎn)品評(píng)估時(shí)主機(jī)并不是必需的。

  通過(guò)評(píng)估板上可選的幾個(gè)接口，可看到DSP數(shù)據(jù)、地址、指令指針以及狀態(tài)信息。結(jié)合芯片上的調(diào)試功能，方便了DSP代碼的開(kāi)發(fā)?？稍O(shè)置斷點(diǎn)、可監(jiān)視和修改存儲(chǔ)器以及寄存器以及寄存器的值，調(diào)試代碼也可從主機(jī)下載。除軟件調(diào)試外，還可下載并執(zhí)行測(cè)試腳本，以進(jìn)行硬件模塊測(cè)試和模擬。

  采用可編程邏輯將嵌入式處理器與高速、多輸出引腳的測(cè)試端端口隔離。可編程邏輯不需要復(fù)制整個(gè)結(jié)構(gòu)就可協(xié)助或模擬芯片上的許多數(shù)字模塊，在測(cè)試時(shí)實(shí)現(xiàn)接受測(cè)試的產(chǎn)品中所沒(méi)有實(shí)現(xiàn)的測(cè)試或功能模塊。因此，未來(lái)產(chǎn)品可采用目前產(chǎn)品進(jìn)行原型測(cè)試。

  評(píng)估平臺(tái)的其它部分提供了一個(gè)帶附加電路的基本參考設(shè)計(jì)，可用來(lái)研究另一種線路接口技術(shù)。模擬部分附加的射頻連接器允許標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試設(shè)備監(jiān)視正在測(cè)試中系統(tǒng)的性能。多種時(shí)鐘源進(jìn)一步加強(qiáng)了評(píng)估平臺(tái)的能力。

  互操作性測(cè)試

  內(nèi)部所有模塊皆可監(jiān)測(cè)到，這一設(shè)計(jì)理非常有利于互操作性測(cè)試和評(píng)估。器件功能可以通過(guò)軟件改變，因此可在設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的最終階段快速地進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。

  實(shí)現(xiàn)業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)所定義的基本DSLAM操作需要互操作性測(cè)試。為找出各個(gè)DSLAM供應(yīng)商產(chǎn)品的不同，包括數(shù)據(jù)速率、錯(cuò)誤率、引導(dǎo)／初始化順序或協(xié)議的差別等，則需進(jìn)行附加測(cè)試。

  通過(guò)運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)堆棧級(jí)的軟件，可容易地確定和改正數(shù)據(jù)包一級(jí)的問(wèn)題，但物理層更為微妙的問(wèn)題則需要不同的方法。通過(guò)結(jié)合評(píng)估平臺(tái)和將芯片配置到適當(dāng)?shù)臏y(cè)試模式，設(shè)計(jì)人員可以捕捉大塊數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行引導(dǎo)和數(shù)據(jù)傳輸順序分析。

  為測(cè)試各種不同通信系統(tǒng)下的互操作性，必須在不同的回路長(zhǎng)度、線規(guī)、絕緣類型和本地干擾情況下進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估。ITU-TG.996.1標(biāo)準(zhǔn)建議的DSL收發(fā)器測(cè)試步驟包括的互操作性問(wèn)題有：來(lái)自回路上其它服務(wù)的串?dāng)_（TCM-IDSN）,背景噪聲、脈沖噪聲、POTS干擾以及POTS信號(hào)質(zhì)量。還要考慮到不同POTS設(shè)備的影響，因?yàn)檎獧C(jī)和掛機(jī)的切換會(huì)引起線路瞬態(tài)效應(yīng)和阻抗變化，并對(duì)ADSL產(chǎn)生干擾。

  在有低級(jí)異常(low-level anomalies)的情況下，通過(guò)芯片模塊化設(shè)計(jì)，以及評(píng)估平臺(tái)監(jiān)視和提供中間數(shù)據(jù)的能力，可得到所需要的細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)，有效地評(píng)估ADSL Modem 的性能?？梢暂斎雽?shí)際線路特性，每一模塊的實(shí)際結(jié)果可以與模擬結(jié)果相比較。

  在不同系統(tǒng)的情況下快速確定性能的衰減，對(duì)每一模塊進(jìn)行隔離和分析的能力非常重要。針對(duì)每一個(gè)性能問(wèn)題，可通過(guò)軟件完成芯片配置調(diào)整，對(duì)特定的DSLAM還可能需要多種調(diào)整結(jié)合進(jìn)行。

  對(duì)設(shè)計(jì)小組和最終用戶的好處

  設(shè)計(jì)小組需要滿足各種DSLAM設(shè)備的要求。因此，進(jìn)行快速隔離和調(diào)整的能力對(duì)加快上市時(shí)間是非常重要的。

  為滿足互操作性要求，Modem性能可通過(guò)軟件調(diào)整。相互影響的基于硬件的調(diào)整不能滿足在DSLAM間實(shí)現(xiàn)廣泛的互操作的要求。軟件配置Modem降低了支持成本、簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)過(guò)程，允許DSLAM和標(biāo)準(zhǔn)有所改變，產(chǎn)并延長(zhǎng)了最終用戶所購(gòu)買(mǎi)產(chǎn)品的生命周期。

  本文所描述的DSL Modem結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，增加了產(chǎn)品的透明度，這也使全面的互操作性所要求的配置簡(jiǎn)化了。事實(shí)上，這一方法也可以適用于其它產(chǎn)品，如射頻網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，這將使新技術(shù)的成功實(shí)現(xiàn)變得更容易。（鐘燦濤）