專利名稱：一種vdsl2寬帶接入模塊設(shè)計(jì)方案及pcb圖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利屬于寬帶接入網(wǎng)領(lǐng)域，更確切地說(shuō)涉及一種甚高比特率數(shù)字 用戶線路寬帶接入模塊。
背景技術(shù)：
非對(duì)稱數(shù)字用戶線路(ADSL)和甚高比特率數(shù)字用戶線路(VDSL)， 都是xDSL系列的重要組成部分。xDSL還包括速率適應(yīng)數(shù)字用戶線 R-ADSL、 IDSL即是ISDN DSL 、高速數(shù)字用戶線HDSL、單線用戶數(shù)字線 SDSL等幾個(gè)不同種類。
VDSL技術(shù)是xDSL技術(shù)中最快的一種。下行數(shù)據(jù)的速率為13和15M bps,理論上可達(dá)到55.2Mbps;上行數(shù)據(jù)的速率為1.5到2.3Mbps。最高可 達(dá)19.2Mbps。
VDSL采用了先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)，即上行和下行使用不同的頻率范圍。通 常下行速度為0.9-3.4MHz;上行速度為4.0-7.75MHz。由于VDSL提供了 更大的帶寬，所以可以滿足更多的業(yè)務(wù)需求，包括傳送高保真音樂(lè)和高清晰 度電視、多通道純M P E G 2信息流，是真正的全業(yè)務(wù)接入手段。另外， VDSL的速率與以太網(wǎng)速率(10Mbit/s)非常"l妄近，完全可以作為以太網(wǎng)的延 伸，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間距離在l公里以上的"大以太網(wǎng)"。
VDSL2為第二代VDSL技術(shù)，是目前最新、最先進(jìn)的xDSL寬帶接入 技術(shù)。VDSL2使電信運(yùn)營(yíng)商能夠通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)銅纜電話線提供諸如高清晰度電 -見(jiàn)(HDTV )， 一見(jiàn)頻點(diǎn)牙番(video-on-demand ) ， ^L頻會(huì)i義(videoconferencing ), 高速因特網(wǎng)接入等業(yè)務(wù)以及VoIP高級(jí)語(yǔ)音業(yè)務(wù)，從而具備和電纜提供商以 及衛(wèi)星提供商竟?fàn)幍哪芰?。VDSL2標(biāo)準(zhǔn)使業(yè)務(wù)的上載速率和下傳速率都能
4達(dá)到100Mbps，是現(xiàn)有的ADSL業(yè)務(wù)的十倍，同時(shí)能夠提供類似ADSL的 長(zhǎng)距離通信性能。
目前英飛凌、華為等公司均提出了與VDSL2完全兼容的解決方案，英 飛凌的VINAX可以在距離超過(guò)1,150英尺(350米)的銅線上利用高達(dá)30MHz 的完整VDSL2頻譜提供100Mbps的對(duì)稱數(shù)據(jù)速率；VINAX具有20dBm 發(fā)送功率和回波消除、時(shí)域量化和網(wǎng)格/維特比編碼等功能，可以提供優(yōu)秀
的長(zhǎng)距離VDSL2性能，也即在16,000英尺(4-5公里)距離上可以達(dá)到 1 -4Mbps的下行數(shù)據(jù)速率。
VDSL2是一種極具潛力的寬帶接入技術(shù)，能夠提供所謂的"光纖擴(kuò)展 業(yè)務(wù)(fiber-extension)"，即為沒(méi)有和電信公司的網(wǎng)絡(luò)光纖段直接連接的建 筑物提供類似光纖的帶寬。但是目前VDSL2的同類產(chǎn)品還比較少，而且成 本問(wèn)題還沒(méi)有得到有效的控制，未得到大規(guī)模商用。
發(fā)明專利內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明專利的主要目的在于提供一種VDSL2寬帶接入模塊 的設(shè)計(jì)方案及PCB圖，為用戶提供有效的寬帶服務(wù)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明專利的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的局端部分 以8組VDSL2專用芯片為核心，完成數(shù)據(jù)發(fā)送和接收所有必要的模擬功能 以及可編程的離散多載波數(shù)字用戶線調(diào)制解調(diào)功能。模擬側(cè)設(shè)8路電話線路 通過(guò)AFE (Analog Front End,才莫擬前端)與專用芯片組相連，完成下行數(shù) 據(jù)的發(fā)送和接收。數(shù)據(jù)輸入側(cè)設(shè)有一個(gè)千兆以太網(wǎng)接口 ，完成與路由器或交 換機(jī)的連接，從而接入Internet。千兆以太網(wǎng)接口進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)通過(guò)一個(gè)千兆 物理層芯片完成物理層編碼，然后輸入交換芯片。交換芯片通過(guò)RMII (Reduced Media Independent Interface,簡(jiǎn)化i某體獨(dú)立才妄口 )與專用芯片組 相連，完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。采用一個(gè)處理器， 一方面與交換芯片通過(guò)倒轉(zhuǎn)媒體 獨(dú)立接口相連，對(duì)其交換功能進(jìn)行控制；另一方面與一CPLD通過(guò)主機(jī)端口 相連，對(duì)CPLD的設(shè)置以及控制和更新。CPLD保存專用芯片運(yùn)行所需要的固件，上電便可從CPLD直接下載。處理器通過(guò)千兆物理層芯片與一個(gè)RJ45 接口相連，PC可以直接或者通過(guò)Internet與局端才莫塊相連，完成系統(tǒng)管理與 狀態(tài)監(jiān)測(cè)。
用戶端通過(guò)RJll與局端模塊相連，通過(guò)電話線通信。下行側(cè)設(shè)有RJ45 接口，完成以太網(wǎng)業(yè)務(wù)接入。中間通過(guò)模擬前端、VDSL2專用芯片、物理 層芯片完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，信號(hào)的解調(diào)和編解碼。
由上述技術(shù)方案可見(jiàn)，用戶可以利用簡(jiǎn)易的用戶端模塊，通過(guò)電話線， 既可以完成高速靈活的寬帶接入。而局端部分由于通過(guò)處理器和CPLD完成 軟件的升級(jí)和更新，所以具有良好的擴(kuò)展性，并且可以基于PC開(kāi)發(fā)友好的 管理和監(jiān)測(cè)軟件。


圖1為甚高比特率寬帶接入模塊整體設(shè)計(jì)方案，包括局端和用戶端部 分。局端部分包含模擬側(cè)模塊，數(shù)據(jù)側(cè)模塊，專用芯片模塊，交換芯片模塊， 處理器模塊。用戶端部分包含模擬側(cè)模塊，數(shù)據(jù)側(cè)模塊和專用芯片模塊。
圖2為局端部分信號(hào)流程圖，信號(hào)由模擬端到數(shù)字端經(jīng)歷了模數(shù)轉(zhuǎn)換， 調(diào)制與解調(diào)，數(shù)據(jù)交換、匯聚和物理層編碼，然后轉(zhuǎn)換成千兆以太網(wǎng)信號(hào)。
圖3為用戶端部分信號(hào)流程圖，信號(hào)由模擬端到數(shù)字端經(jīng)歷了模數(shù)轉(zhuǎn) 換，調(diào)制與解調(diào)，和物理層編碼，然后轉(zhuǎn)換成千兆以太網(wǎng)信號(hào)。
圖4為局端模塊設(shè)計(jì)方案的PCB圖，PCB分為6層，對(duì)外設(shè)有8個(gè)RJ11 接口， 2個(gè)RJ45^妄口， 一個(gè)RS232接口和一個(gè)電源接口 。
圖5為用戶端部分設(shè)計(jì)方案的PCB圖，PCB分為4層，對(duì)外設(shè)有1個(gè) RJ11接口， 一個(gè)RJ45接口， 一個(gè)電源接口和一個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明專利的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖 并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明專利作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明專利的甚高頻數(shù)字用戶線路(VDSL2)模塊設(shè)計(jì)方案主要采用 MT3201和MT2201作為VDSL2核心元件。
MT3201和MT2201配套使用，作為VDSL2模塊專用芯片，其功能強(qiáng) 大，性能卓越，可支持長(zhǎng)距離、高帶寬數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)透?jìng)?。MT3201根據(jù)ETSI 和ANSI標(biāo)準(zhǔn)，為VDSL2數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收提供了所有必要的模擬功能。 發(fā)送側(cè)包括一個(gè)14比特的數(shù)模轉(zhuǎn)換器完成14比特?cái)?shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn) 換和一個(gè)高度集成的線路驅(qū)動(dòng)完成驅(qū)動(dòng)輸出；接收側(cè)包括一個(gè)集成線圈以降 低接收信號(hào)的回波干擾，增益高達(dá)35dB的可變?cè)鲆娣糯笃骱鸵粋€(gè)14比特的 模數(shù)轉(zhuǎn)換器完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。MT2201是一種可編程的離散 多載波數(shù)字用戶線調(diào)制解調(diào)器，能夠支持基于ITU-T SG15Q4離散多載波和 IEEE 802.3 10PASS-TS的規(guī)范，可支持下行/上行速率100Mbps/60Mbps，上 下行最多可承載2048個(gè)載波，總的載波可達(dá)4096個(gè)，內(nèi)部有RAM用于下 載外部flash中存儲(chǔ)的軟件或者通過(guò)MAC 口進(jìn)行管理。
本發(fā)明專利的VDSL2寬帶接入模塊設(shè)計(jì)方案包括局端和客戶端部分。
如圖1所示，局端部分為一個(gè)可以將以太網(wǎng)業(yè)務(wù)在長(zhǎng)距離下延伸擴(kuò)展的 模塊，在連接的端口方面分別設(shè)有八個(gè)RJll的VDSL2接口 ，通過(guò)電話線與 用戶端相連，和兩個(gè)RJ45的以太網(wǎng)絡(luò)接口 ， 一個(gè)用于Internet業(yè)務(wù)的接入， 另 一個(gè)勇于用戶系統(tǒng)的管理和監(jiān)測(cè)。本模塊綜合VDSL2專用芯片的調(diào)制與 解調(diào)功能，交換芯片的靈活交換能力，處理器強(qiáng)大的處理能力以及輔助電路 的設(shè)計(jì)，將VDSL2技術(shù)應(yīng)用在以太網(wǎng)絡(luò)上，即可藉由本模塊簡(jiǎn)單的透過(guò)一 對(duì)雙絞線達(dá)成延伸以太網(wǎng)絡(luò)的需求。由于充分發(fā)揮了 VDSL2專用芯片的核 心能力，整個(gè)局端系統(tǒng)在使用標(biāo)準(zhǔn)的電話線傳輸時(shí)，在300米以內(nèi)使用本模 塊可以達(dá)到雙向高頻寬的傳輸速率下傳100Mbps和上傳60Mbps，在距離 達(dá)到一公里時(shí)仍然能夠保有下傳40Mbps和上傳10Mbps的速率。局端模塊 對(duì)外提供了一個(gè)Gigabit以太網(wǎng)絡(luò)，上傳至路由器或是以太網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)以作 為因特網(wǎng)的連接端口，對(duì)內(nèi)提供了八組的VDSL2接口 。局端部分信號(hào)變換 流程如圖2所示。如圖l所示，用戶端模塊為一個(gè)長(zhǎng)距離的以太網(wǎng)絡(luò)延伸模塊，在連接的
端口方面分別帶有一個(gè)Rjii的VDSL2接口 ，用于通過(guò)電話線與局端模塊相 連，和一個(gè)RJ45的以太網(wǎng)絡(luò)接口，用于以太網(wǎng)業(yè)務(wù)接入。本模塊將VDSL2 技術(shù)應(yīng)用在以太網(wǎng)絡(luò)上，即可藉由本模塊簡(jiǎn)單的透過(guò)一對(duì)雙絞線達(dá)成延伸以 太網(wǎng)絡(luò)的需求。使用標(biāo)準(zhǔn)的電話線傳輸時(shí)，在300米以內(nèi)使用本模塊可以達(dá) 到雙向高頻寬的傳輸速率下傳100Mbps和上傳60Mbps,在距離達(dá)到一公 里時(shí)仍然能夠保有下傳40Mbps和上傳10Mbps的速率。用戶模塊中專用芯 片的固件可以隨時(shí)通過(guò)JTAG 口下載更新。用戶端部分信號(hào)變換流程如圖3 所示。
如圖4所示，局端模塊PCB的設(shè)計(jì)采用了矩形，尺寸為330mmx 208mm, 總共設(shè)計(jì)為6層，分別為頂層，電源層，中間信號(hào)層，中間信號(hào)層，地層和 底層。供用戶使用的接口集中在用戶面板側(cè)，包括8個(gè)RJ11接口接用戶端 模塊，1個(gè)RJ45接口接上行路由器或者交換機(jī)，以及5組指示燈分別指示 局端模塊系統(tǒng)的工作狀態(tài)。背面設(shè)有 一 個(gè)RJ45接口和RS232接口對(duì)系統(tǒng)進(jìn) 行配置和管理。側(cè)面設(shè)有電源接口，供電為3.3V直流電源。
如圖5所示，用戶端模塊PCB的設(shè)計(jì)采用了矩形，尺寸為U0mmx 77mm,總共設(shè)計(jì)為4層，分別為頂層，電源層，地層和底層。供用戶使用 的接口集中在用戶面板側(cè)，包括1個(gè)RJ11接口接局端模塊，1個(gè)RJ45接口
接下行交換機(jī)，HUB或者PC, —組撥碼開(kāi)關(guān)用于控制該模塊的工作模式以 及2組指示燈分別指示局端模塊系統(tǒng)的工作狀態(tài)。背面設(shè)有電源接口，供電 為9~ 12V直流電源。
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權(quán)利要求
1、一種寬帶接入網(wǎng)中甚高比特率接入的模塊設(shè)計(jì)方案，包括局端模塊和用戶端模塊以及PCB圖。用戶端模塊通過(guò)RJ11與局端模塊相連，通過(guò)電話線通信。局端模塊支持基于端口的QoS，支持流量策略，支持基于硬件的組播功能，支持廣播速率限制，支持802.1g VLAN，支持IGMP snooping，具有1個(gè)Gigabit Ethernet Combo端口，兼容100/1000Based-Tx；用戶端模塊符合支持Ethernet over VDSL橋接；802.11d透明橋接，支持300米下行100Mbps；上行60Mbps；1000米下行40Mbps；上行10Mbps。支持自動(dòng)10/100Mbps測(cè)速，MDI/MDI-X交叉檢測(cè)和糾錯(cuò)，支持全雙工模式流控功能。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的局端模塊，其特征在于，以8組VDSL2專用 芯片為核心，完成數(shù)據(jù)發(fā)送和接收所有必要的模擬功能以及可編程的離散多 載波數(shù)字用戶線調(diào)制解調(diào)功能。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬功能，其特征在于，設(shè)8路電話線路通 過(guò)AFE (Analog Front End,才莫擬前端)與專用芯片組相連，完成下行數(shù)據(jù) 的發(fā)送和接收。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的下行數(shù)據(jù)的接收，其特征在于，數(shù)據(jù)輸入端 設(shè)有一個(gè)千兆以太網(wǎng)接口，完成上行與路由器或交換機(jī)的相連，從而接入 Internet,該千兆以太網(wǎng)接口進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)通過(guò)一個(gè)千兆物理層芯片完成物理層 編碼，然后輸入交換芯片。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的下行數(shù)據(jù)的發(fā)送，其特征在于，交換芯片通 過(guò)RMII ( Reduced Media Independent Interface,簡(jiǎn)化士某體獨(dú)立接口 )與專用 芯片組相連，完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的局端模塊，其特征在于，采用一個(gè)處理器模塊 一 方面與交換芯片通過(guò)倒轉(zhuǎn)媒體獨(dú)立接口相連，對(duì)其交換功能進(jìn)行控制； 另一方面與一 CPLD通過(guò)主機(jī)端口相連，對(duì)CPLD的設(shè)置以固件進(jìn)行控制和 更新。CPLD保存專用芯片運(yùn)行所需要的固件，上電便可從CPLD直接下載。 處理器通過(guò)千兆物理層芯片與一個(gè)RJ45接口相連，PC可以直接或者通過(guò) Internet與局端才莫塊相連，完成系統(tǒng)管理與狀態(tài)監(jiān)測(cè)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的處理器模塊，其特征在于具有RS232串行口 以及10/100以太網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)管理接口 ，基于Web的GUI管理，SNMPvl和 v2c管理，可選擇fast mode或是interleave mode,可調(diào)整SNR margin,支持 VDSL MIB RFC-3728標(biāo)準(zhǔn)，支持VDSL MCM MIB RFC-4070標(biāo)準(zhǔn)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶端模塊，其特征在于，通過(guò)模擬前端、 VDSL2專用芯片、物理層芯片完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，信號(hào)的解調(diào)和編解碼。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用戶端模塊，其特征在于，可選擇局端或是 客戶端模式，可選擇fast mode或是interleave mode,可選擇限速于 50Mbps/20Mbps,可調(diào)整SNR margin,可通過(guò)TFTP進(jìn)行固件的升級(jí)和更新。
10、 按照權(quán)利要求1所述的局端和用戶端模塊PCB圖，其特征在于， 分別采用6層布線和4層布線，尺寸分別為330mn^208mm和110mm*77mm(長(zhǎng)*寬)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種VDSL2寬帶接入模塊設(shè)計(jì)方案及PCB圖，包括局端和用戶端。局端是一種針對(duì)接入網(wǎng)絡(luò)端設(shè)計(jì)的高效率、可擴(kuò)充、易安裝的袖珍型模塊，能夠以一種先進(jìn)平臺(tái)構(gòu)架的特殊方式，在IP網(wǎng)絡(luò)上支持ITU-TG.993.2 VDSL2的服務(wù)。用戶端為VDSL2長(zhǎng)距離以太網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊。本模塊將VDSL2技術(shù)應(yīng)用在以太網(wǎng)絡(luò)上，即可由本模塊簡(jiǎn)單的通過(guò)一對(duì)雙絞線達(dá)到傳輸以太網(wǎng)絡(luò)的需求。使用標(biāo)準(zhǔn)的電話線傳輸時(shí)，在300米以內(nèi)可以達(dá)到雙向高帶寬傳輸速率100Mbps/60Mbps，在距離達(dá)到1000米時(shí)仍能達(dá)到40Mbps/10Mbps的速率。
文檔編號(hào)H04Q11/04GK101540939SQ200810239129
公開(kāi)日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2008年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月10日
發(fā)明者張會(huì)彬, 李良璨, 趙永利, 韓大海 申請(qǐng)人:北京四通智能建筑系統(tǒng)集成工程有限公司