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(mǎn)足Internet對寬帶連接的需求。相應的，不同的用戶(hù)線(xiàn)（DSL）技術(shù)被開(kāi)發(fā)出來(lái)。其中，下行速率可達１.５Mb/S的G.lite非對稱(chēng)數字用戶(hù)線(xiàn)路（ASDL）數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(mǎn)了挑戰。DSL的實(shí)現基于數字信號處理（DSP）技術(shù)，主要依賴(lài)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(hù)家中的銅質(zhì)電話(huà)線(xiàn)。中心局（CO）到最終用戶(hù)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(xiàn)情況復雜的情況下提供滿(mǎn)意的性能。

    許多數字用戶(hù)線(xiàn)接入復用器（DSLAM）設備供應商可提供DSL服務(wù)。用戶(hù)使用的Modem必須與不同的DSLAM設備連接，此外，在銅絞線(xiàn)上同時(shí)進(jìn)行的ADSL和POTS（普通電話(huà)業(yè)務(wù)）傳輸過(guò)程會(huì )互相產(chǎn)生線(xiàn)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(hù)目前使用的V９０ modem一樣方便。這些問(wèn)題的解決有賴(lài)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(huà)線(xiàn)路傳輸POTS語(yǔ)音服務(wù)和壓縮數字數據服務(wù)。ADSL是非對稱(chēng)數字用戶(hù)線(xiàn)路，其中從Internet到最終用戶(hù)傳輸的下行數據占用較大的帶寬，而上行的數據傳輸帶寬則較小。

    DSL技術(shù)的成功得益于技術(shù)的進(jìn)步，半導體器件的發(fā)展使得處理壓縮數據信號所需要的數學(xué)算法可集成在芯片中。DSL采用離散多音頻（DMT）技術(shù)將數據通過(guò)語(yǔ)音帶寬之外的多個(gè)離散信道進(jìn)行數據傳輸，從而獲得更高Internet接入數據速率。DMT所使用的頻率范圍遠遠超出了當初設計電話(huà)線(xiàn)路時(shí)所希望傳輸的語(yǔ)音信號的頻率，因此有效的DSL數據傳輸更多地依賴(lài)于線(xiàn)路的質(zhì)量和距離。

    通道設備

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

    DSLAM內部電路提供了來(lái)自電話(huà)線(xiàn)的DMT信號接口。由于使用的信號頻帶很寬，還要分離數據和電話(huà)語(yǔ)音，所以還要有分離語(yǔ)音和數據信號的分路器。DSLAM設備通常安裝在電話(huà)局內，電話(huà)交換機的話(huà)路通過(guò)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?zhuān)虼司唧w實(shí)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(hù)的Modem要能根據不同的DSLAM進(jìn)行相應調整，才能保證有效的互操作。

    電話(huà)公司在物理布線(xiàn)時(shí)混合使用不同規格的導線(xiàn)和絕緣材料，橋接抽頭連接和加載線(xiàn)圈也不同，線(xiàn)路總長(cháng)度也差別極大。室內線(xiàn)路，包括分機電話(huà)數量，不可預知的走線(xiàn)方式也使總體布線(xiàn)方案復雜化。這些因素對語(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對這些情況非常敏感。再考慮到其它變數時(shí)，如DSLAM的不同實(shí)施方案，要保證數據網(wǎng)絡(luò )正確傳輸數據的困難就更大了。所以為保證性能和取得最終用戶(hù)認可，在產(chǎn)品市場(chǎng)前進(jìn)行互操作性測試和第三方實(shí)驗室認證是非常重要的。

設計策略

  要滿(mǎn)足DSL系統的復雜需求，需要開(kāi)發(fā)可適應這些系統要求的集成電路（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(jìn)行設計驗證和互操作性測試，需要訪(fǎng)問(wèn)中間數據，監測電路內任意點(diǎn)數據信號的能力，以及在關(guān)鍵點(diǎn)引入模擬數據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(chǎn)品出廠(chǎng)前驗證成為可能。模塊化設計，與物理硬件相匹配的動(dòng)態(tài)軟件操作，為實(shí)現復雜系統提供了足夠的靈活性，同時(shí)為最終用戶(hù)提供了無(wú)縫和透明的解決方案。

  互操作性以及系統性能的模擬和測試必須由DSL Modem供應商來(lái)完成。模塊化設計有助于系統開(kāi)發(fā)和測試。這些芯片內模塊連接到內部測試總線(xiàn)，各個(gè)模塊可獨立隔離并通過(guò)可配置的I/O端口進(jìn)行外部監測。這樣，大大縮短了錯誤隔離所需要的模擬時(shí)間和生產(chǎn)測試時(shí)間，也為設計和驗證過(guò)程進(jìn)行改動(dòng)提供了足夠靈活性。

  采用模塊化設計方法，在中心局出現變化時(shí)，可容易地從外部對IC模塊進(jìn)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(shí)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擴展。DSP通過(guò)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(chǎn)測試工作量。模塊化結構與可通過(guò)測試端口監測內部信號的能力結合起來(lái)，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(diǎn)。

  設備初始測試方法

  設備初始驗證時(shí)，首先用來(lái)自模擬測試基準的數據對每一模塊獨立進(jìn)行功能驗證。每一模塊的功能在模擬驗證時(shí)可不受系統內其它模塊影響。

  工程評估板是進(jìn)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(jìn)行對所有內部模塊的訪(fǎng)問(wèn)。板本身也是模塊化的，模擬模塊和數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(wú)縫接口，遠程主機上的GUI接口方便了使用。數據可以在評估板和模擬環(huán)境間進(jìn)行雙向流動(dòng)。測試端口主要由評估板上的嵌入處理器控制，因而產(chǎn)品評估時(shí)主機并不是必需的。

  通過(guò)評估板上可選的幾個(gè)接口，可看到DSP數據、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(kāi)發(fā)?？稍O置斷點(diǎn)、可監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，還可下載并執行測試腳本，以進(jìn)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?？删幊踢壿嫴恍枰獜椭普麄€(gè)結構就可協(xié)助或模擬芯片上的許多數字模塊，在測試時(shí)實(shí)現接受測試的產(chǎn)品中所沒(méi)有實(shí)現的測試或功能模塊。因此，未來(lái)產(chǎn)品可采用目前產(chǎn)品進(jìn)行原型測試。

  評估平臺的其它部分提供了一個(gè)帶附加電路的基本參考設計，可用來(lái)研究另一種線(xiàn)路接口技術(shù)。模擬部分附加的射頻連接器允許標準測試設備監視正在測試中系統的性能。多種時(shí)鐘源進(jìn)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(guò)軟件改變，因此可在設計和驗證的最終階段快速地進(jìn)行調整和優(yōu)化。

  實(shí)現業(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(gè)DSLAM供應商產(chǎn)品的不同，包括數據速率、錯誤率、引導／初始化順序或協(xié)議的差別等，則需進(jìn)行附加測試。

  通過(guò)運行在網(wǎng)絡(luò )堆棧級的軟件，可容易地確定和改正數據包一級的問(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)結合評估平臺和將芯片配置到適當的測試模式，設計人員可以捕捉大塊數據來(lái)進(jìn)行引導和數據傳輸順序分析。

  為測試各種不同通信系統下的互操作性，必須在不同的回路長(cháng)度、線(xiàn)規、絕緣類(lèi)型和本地干擾情況下進(jìn)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(wèn)題有：來(lái)自回路上其它服務(wù)的串擾（TCM-IDSN）,背景噪聲、脈沖噪聲、POTS干擾以及POTS信號質(zhì)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(huì )引起線(xiàn)路瞬態(tài)效應和阻抗變化，并對ADSL產(chǎn)生干擾。

  在有低級異常(low-level anomalies)的情況下，通過(guò)芯片模塊化設計，以及評估平臺監視和提供中間數據的能力，可得到所需要的細節數據，有效地評估ADSL Modem 的性能?？梢暂斎雽?shí)際線(xiàn)路特性，每一模塊的實(shí)際結果可以與模擬結果相比較。

  在不同系統的情況下快速確定性能的衰減，對每一模塊進(jìn)行隔離和分析的能力非常重要。針對每一個(gè)性能問(wèn)題，可通過(guò)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(jìn)行。

  對設計小組和最終用戶(hù)的好處

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

  為滿(mǎn)足互操作性要求，Modem性能可通過(guò)軟件調整。相互影響的基于硬件的調整不能滿(mǎn)足在DSLAM間實(shí)現廣泛的互操作的要求。軟件配置Modem降低了支持成本、簡(jiǎn)化了現場(chǎng)升級過(guò)程，允許DSLAM和標準有所改變，產(chǎn)并延長(cháng)了最終用戶(hù)所購買(mǎi)產(chǎn)品的生命周期。

  本文所描述的DSL Modem結構設計方法，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 )設備，這將使新技術(shù)的成功實(shí)現變得更容易。（鐘燦濤）