DSL調制解調器測試方法

DSL調制解調器測試方法

    V９０modem（調制解調器）已不能滿足Internet對寬帶連接的需求。相應的，不同的用戶線（DSL）技術被開發(fā)出來。其中，下行速率可達１.５Mb/S的G.lite非對稱數(shù)字用戶線路（ASDL）數(shù)字標準最為引人注目（圖１）。

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

    目前，DSL傳輸采用的是電信通道設備連接到最終用戶家中的銅質電話線。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布線情況復雜的情況下提供滿意的性能。

    許多數(shù)字用戶線接入復用器（DSLAM）設備供應商可提供DSL服務。用戶使用的Modem必須與不同的DSLAM設備連接，此外，在銅絞線上同時進行的ADSL和POTS（普通電話業(yè)務）傳輸過程會互相產生線路干擾。

    只有解決好這些問題才能有效的提供一個具有互操作性的DSLModem,就象用戶目前使用的V９０ modem一樣方便。這些問題的解決有賴于有效的設計和模擬方法，當然包括互操作性能測試。

    DSL采用同一條電話線路傳輸POTS語音服務和壓縮數(shù)字數(shù)據(jù)服務。ADSL是非對稱數(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技術的成功得益于技術的進步，半導體器件的發(fā)展使得處理壓縮數(shù)據(jù)信號所需要的數(shù)學算法可集成在芯片中。DSL采用離散多音頻（DMT）技術將數(shù)據(jù)通過語音帶寬之外的多個離散信道進行數(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遠超出了當初設計電話線路時所希望傳輸?shù)恼Z音信號的頻率，因此有效的DSL數(shù)據(jù)傳輸更多地依賴于線路的質量和距離。

    通道設備

    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ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)絡接口連接至Internet（圖２）

    DSLAM內部電路提供了來自電話線的DMT信號接口。由于使用的信號頻帶很寬，還要分離數(shù)據(jù)和電話語音，所以還要有分離語音和數(shù)據(jù)信號的分路器。DSLAM設備通常安裝在電話局內，電話交換機的話路通過DSLAM內的分路器路由到相應的端口。

   DSLAM設備的供應商很多，由于G.９９２.１和G.９９２.２標準允許一定程度上的不同解釋，因此具體實施方案可能不同。如，上行和下行頻率可能重疊，導頻音信號也可能不同。用戶的Modem要能根據(jù)不同的DSLAM進行相應調整，才能保證有效的互操作。

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

    但頻率較高的DSL對這些情況非常敏感。再考慮到其它變數(shù)時，如DSLAM的不同實施方案，要保證數(shù)據(jù)網(wǎng)絡正確傳輸數(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可，在產品市場前進行互操作性測試和第三方實驗室認證是非常重要的。

設計策略

  要滿足DSL系統(tǒng)的復雜需求，需要開發(fā)可適應這些系統(tǒng)要求的集成電路（IC）。這些IC內部分割成不同功能塊以保證信號流的隔離。為進行設計驗證和互操作性測試，需要訪問中間數(shù)據(jù)，監(jiān)測電路內任意點數(shù)據(jù)信號的能力，以及在關鍵點引入模擬數(shù)據(jù)信號的能力變得非常重要。此外硬件和軟件并行模擬使得產品出廠前驗證成為可能。模塊化設計，與物理硬件相匹配的動態(tài)軟件操作，為實現(xiàn)復雜系統(tǒng)提供了足夠的靈活性，同時為最終用戶提供了無縫和透明的解決方案。

  互操作性以及系統(tǒng)性能的模擬和測試必須由DSL Modem供應商來完成。模塊化設計有助于系統(tǒng)開發(fā)和測試。這些芯片內模塊連接到內部測試總線，各個模塊可獨立隔離并通過可配置的I/O端口進行外部監(jiān)測。這樣，大大縮短了錯誤隔離所需要的模擬時間和生產測試時間，也為設計和驗證過程進行改動提供了足夠靈活性。

  采用模塊化設計方法，在中心局出現(xiàn)變化時，可容易地從外部對IC模塊進行重新配置，可減少或消除設備改造的需要。這在使用固件時是不容易作到的。此方法也減少了對主機的要求，還允許內部測試，以及I/O端口重新配置，從而方便測試和系統(tǒng)擴展。DSP通過獨立協(xié)議控制信息和掃描鏈可測試自己的存儲器，而測試儀則測試模擬和周邊模塊，因此減少了生產測試工作量。模塊化結構與可通過測試端口監(jiān)測內部信號的能力結合起來，既提供了單芯片設計的高集成度，也有分立解決方案的調試優(yōu)點。

  設備初始測試方法

  設備初始驗證時，首先用來自模擬測試基準的數(shù)據(jù)對每一模塊獨立進行功能驗證。每一模塊的功能在模擬驗證時可不受系統(tǒng)內其它模塊影響。

  工程評估板是進行功能驗證和可行性驗證的主要工具。評估板使用芯片的所有測試接口進行對所有內部模塊的訪問。板本身也是模塊化的，模擬模塊和數(shù)字模塊是相對獨立的。板級處理能力提供了與主機模擬環(huán)境的無縫接口，遠程主機上的GUI接口方便了使用。數(shù)據(jù)可以在評估板和模擬環(huán)境間進行雙向流動。測試端口主要由評估板上的嵌入處理器控制，因而產品評估時主機并不是必需的。

  通過評估板上可選的幾個接口，可看到DSP數(shù)據(jù)、地址、指令指針以及狀態(tài)信息。結合芯片上的調試功能，方便了DSP代碼的開發(fā)。可設置斷點、可監(jiān)視和修改存儲器以及寄存器以及寄存器的值，調試代碼也可從主機下載。除軟件調試外，還可下載并執(zhí)行測試腳本，以進行硬件模塊測試和模擬。

  采用可編程邏輯將嵌入式處理器與高速、多輸出引腳的測試端端口隔離。可編程邏輯不需要復制整個結構就可協(xié)助或模擬芯片上的許多數(shù)字模塊，在測試時實現(xiàn)接受測試的產品中所沒有實現(xiàn)的測試或功能模塊。因此，未來產品可采用目前產品進行原型測試。

  評估平臺的其它部分提供了一個帶附加電路的基本參考設計，可用來研究另一種線路接口技術。模擬部分附加的射頻連接器允許標準測試設備監(jiān)視正在測試中系統(tǒng)的性能。多種時鐘源進一步加強了評估平臺的能力。

  互操作性測試

  內部所有模塊皆可監(jiān)測到，這一設計理非常有利于互操作性測試和評估。器件功能可以通過軟件改變，因此可在設計和驗證的最終階段快速地進行調整和優(yōu)化。

  實現(xiàn)業(yè)界標準所定義的基本DSLAM操作需要互操作性測試。為找出各個DSLAM供應商產品的不同，包括數(shù)據(jù)速率、錯誤率、引導／初始化順序或協(xié)議的差別等，則需進行附加測試。

  通過運行在網(wǎng)絡堆棧級的軟件，可容易地確定和改正數(shù)據(jù)包一級的問題，但物理層更為微妙的問題則需要不同的方法。通過結合評估平臺和將芯片配置到適當?shù)臏y試模式，設計人員可以捕捉大塊數(shù)據(jù)來進行引導和數(shù)據(jù)傳輸順序分析。

  為測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度、線規(guī)、絕緣類型和本地干擾情況下進行測試和評估。ITU-TG.996.1標準建議的DSL收發(fā)器測試步驟包括的互操作性問題有：來自回路上其它服務的串擾（TCM-IDSN）,背景噪聲、脈沖噪聲、POTS干擾以及POTS信號質量。還要考慮到不同POTS設備的影響，因為摘機和掛機的切換會引起線路瞬態(tài)效應和阻抗變化，并對ADSL產生干擾。

  在有低級異常(low-level anomalies)的情況下，通過芯片模塊化設計，以及評估平臺監(jiān)視和提供中間數(shù)據(jù)的能力，可得到所需要的細節(jié)數(shù)據(jù)，有效地評估ADSL Modem 的性能?？梢暂斎雽嶋H線路特性，每一模塊的實際結果可以與模擬結果相比較。

  在不同系統(tǒng)的情況下快速確定性能的衰減，對每一模塊進行隔離和分析的能力非常重要。針對每一個性能問題，可通過軟件完成芯片配置調整，對特定的DSLAM還可能需要多種調整結合進行。

  對設計小組和最終用戶的好處

  設計小組需要滿足各種DSLAM設備的要求。因此，進行快速隔離和調整的能力對加快上市時間是非常重要的。

  為滿足互操作性要求，Modem性能可通過軟件調整。相互影響的基于硬件的調整不能滿足在DSLAM間實現(xiàn)廣泛的互操作的要求。軟件配置Modem降低了支持成本、簡化了現(xiàn)場升級過程，允許DSLAM和標準有所改變，產并延長了最終用戶所購買產品的生命周期。

  本文所描述的DSL Modem結構設計方法，增加了產品的透明度，這也使全面的互操作性所要求的配置簡化了。事實上，這一方法也可以適用于其它產品，如射頻網(wǎng)絡設備，這將使新技術的成功實現(xiàn)變得更容易。（鐘燦濤）