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利用新一代住宅網(wǎng)關(guān)克服三重/四重服務(wù)的挑戰

Alick Einav 2007/03/14

圖1：住宅網(wǎng)關(guān)在家庭中扮演關(guān)鍵角色

新住宅網(wǎng)關(guān)的性能要求

　　下一代住宅網(wǎng)關(guān)提供領(lǐng)先的數據能力，且還可擔當家庭語(yǔ)音和數字通信的中樞。某些住宅網(wǎng)關(guān)將支持用VoIP替換標準普通老式電話(huà)服務(wù)(POTS)，而其它網(wǎng)關(guān)將提供用于固定移動(dòng)融合(FMC)的平臺，從而更進(jìn)一步。這就允許消費者在室外時(shí)，利用與常規移動(dòng)電話(huà)一樣工作、支持Wi-Fi的移動(dòng)電話(huà)通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò )接打電話(huà)和接入互聯(lián)網(wǎng)。當消費者回屋后，電話(huà)會(huì )感知這一變化并與無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(WLAN)連通，然后可將其當無(wú)繩VoIP電話(huà)使用。市場(chǎng)研究公司iSupply預計，2006年售出了2,200萬(wàn)部具有Wi-Fi功能的移動(dòng)電話(huà)，到2010年，該數字將達2.85億部。

　　許多電信運營(yíng)商也將IPTV作為其所提供產(chǎn)品的一個(gè)關(guān)鍵部分。路由、管理和確保多個(gè)IPTV流帶寬的要求將可測試下一代住宅網(wǎng)關(guān)的性能。將需要住宅網(wǎng)關(guān)控制多個(gè)工作在9Mbps或更快速率的HDTV流。雖然類(lèi)似MPEG2這樣的早期視頻CODEC(編解碼器)已很穩固，但諸如MPEG4和H.264等效率更高的新型CODEC仍處在精益求精的過(guò)程中。必須考慮開(kāi)發(fā)過(guò)程中可能產(chǎn)生的變化及未來(lái)的升級因素。

　　在家中傳送廣播質(zhì)量的視頻將需要住宅網(wǎng)關(guān)整合多種有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)技術(shù)、安全特性和服務(wù)質(zhì)量(QoS)能力。住宅網(wǎng)關(guān)需要支持最新的無(wú)線(xiàn)連網(wǎng)技術(shù)，例如目前的802.11g以及暫露頭角的802.11n、802.11d/e和802.11r標準。多種有線(xiàn)家庭連網(wǎng)技術(shù)也在考慮之內，所以住宅網(wǎng)關(guān)應能支持以太網(wǎng)、同軸電纜多媒體聯(lián)盟(MOCA)、家用電話(huà)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )聯(lián)盟(HPNA)、家庭插電聯(lián)盟(HPPA)和通用電力線(xiàn)協(xié)會(huì )(UPA)等機構推出的有線(xiàn)家庭聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

圖2：UR8架構可以處理數據、IPTV和VoIP業(yè)務(wù)

　　在任何消費產(chǎn)品中，易于使用和可靠都是考慮的要點(diǎn)。下一代住宅網(wǎng)關(guān)必須便于安裝和設置，且其操作必須對消費者相對透明。為實(shí)現快速的故障修復和問(wèn)題解決，住宅網(wǎng)關(guān)應裝備支持遠程管理和調度的軟件子系統。除網(wǎng)關(guān)盒本身外，住宅網(wǎng)關(guān)還應包括可見(jiàn)性，即使連至住宅網(wǎng)關(guān)的許多設備并非服務(wù)提供商的管束范圍，只要可能也要將這種可見(jiàn)性延伸至相連接的這些設備。因服務(wù)提供商有可能引導消費者求助適當的機構，所以可節省時(shí)間。

圖3：無(wú)線(xiàn)-有線(xiàn)融會(huì )

強大平臺現身

　　半導體制造商通過(guò)開(kāi)發(fā)能從性能、靈活性和適用性等方面滿(mǎn)足這些要求的強有力平臺來(lái)滿(mǎn)足這些需要。典型特性集包括多處理器以及豐富的本地局域網(wǎng)(LAN)接口。專(zhuān)門(mén)用于特定服務(wù)的多處理器確保為最終用戶(hù)提供高的系統性能和服務(wù)質(zhì)量。

　　圖2演示了這種架構的一個(gè)例子，即一款帶集成ADSL和VDSL2寬帶連接功能的SoC。該SoC具有一個(gè)工作在400MHz頻率的多媒體網(wǎng)關(guān)處理器，性能比以前產(chǎn)品提升了一倍。附加的硬件加速器和32位寬的存儲器接口進(jìn)一步提升了該網(wǎng)關(guān)的聯(lián)網(wǎng)能力。

　　VoIP子系統基于一個(gè)專(zhuān)門(mén)的高性能DSP，它能處理最多4路電話(huà)而不會(huì )對該網(wǎng)關(guān)內的其它功能造成任何影響。每路電話(huà)可運行許多可能的有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)語(yǔ)音CODEC中的一種。可確證這樣一種架構以后能支持類(lèi)似FMC等新興技術(shù)。其中的Unified DSL PHY支持高達60Mbps(在VDSL2模式)的數據速率，可向家中傳送多套HDTV流。該DSL PHY也支持所有現存的ADSL模式(ADSL、ADSL2和ADSL2+)。

寬帶連接

　　為支持類(lèi)似IPTV這樣的新型實(shí)時(shí)服務(wù)，需要更穩固的DSL連接。但糾錯技術(shù)增加了網(wǎng)關(guān)的延遲，而不同應用能容忍的延遲又各不相同。例如，IPTV能容忍的延遲是幾百毫秒，而游戲要求最短的延遲。DSL線(xiàn)上的主要噪聲源之一是脈沖噪聲。脈動(dòng)噪聲破壞DSL線(xiàn)上接續的數據傳輸。

　　在DSL住宅網(wǎng)關(guān)中采用的脈沖噪聲保護(INP)糾錯策略涉及Reed-Solomon編碼與卷積交錯技術(shù)的組合。在發(fā)射側，Reed-Solomon編碼為每個(gè)數據字節塊添加冗余字節，生成一個(gè)Reed-Solomon碼字(codeword)。然后，光梳狀分波器在時(shí)間域內混合連續的數據字節。

　　在接收器側，首先由光梳狀合波器恢復正確的字節順序，然后對每個(gè)Reed-Solomon碼字進(jìn)行解碼，解碼時(shí)可能修復受損的數據字節。其結果是每個(gè)Reed-Solomon碼字內的受損數據字節的數量被降至Reed-Solomon碼字的糾錯能力范圍內。

　　下一代住宅網(wǎng)關(guān)將可以實(shí)現最少16個(gè)DMT符號(INP=16)的可選INP能力，它能消弭最長(cháng)4ms的脈沖噪聲。但，增加INP同時(shí)也增加了數據到達最終用戶(hù)的延遲。下一代平臺將在DSL PHY內提供多條數據通路。因此，可將一條數據通路配置為具有最強的魯棒性(INP=16)，而另一條數據通路配置為具有最短延遲(INP=0)。因而，可通過(guò)強大的數據通路處理IPTV(具有可接受的一定延遲)，而語(yǔ)音和游戲包可由快速數據通路(INP=0)處理。

　　通過(guò)在DSL PHY內實(shí)現兩條或更多的數據通路，而每條通路又都可由不同的Reed-Solomon編碼和內插器配置進(jìn)行編程，則下一代住宅網(wǎng)關(guān)可確保各種類(lèi)型的服務(wù)在堅固性和低延遲間做出最佳權衡。

應對VoIP服務(wù)升級

　　公共交換電話(huà)網(wǎng)(PSTN)具有內置的機制確保端到端間的短延遲和魯棒性。PSTN還包括一系列工具，使得服務(wù)提供商可以監測網(wǎng)絡(luò )及測試每條電話(huà)線(xiàn)。當用戶(hù)呼叫客服時(shí)，客服支持技術(shù)人員可實(shí)時(shí)測試連至特定客戶(hù)的線(xiàn)路。這些工具使服務(wù)提供商能早期確診PSTN網(wǎng)絡(luò )中的任何問(wèn)題，積極主動(dòng)地解決發(fā)現的問(wèn)題，增加客戶(hù)的滿(mǎn)意度，減少客戶(hù)的不便，并極大削減了對往返現場(chǎng)維護的高昂開(kāi)銷(xiāo)。

　　這些機制并不存在于互聯(lián)網(wǎng)或目前的IP網(wǎng)絡(luò )中，從而為服務(wù)供應商提供及升級高質(zhì)量VoIP服務(wù)帶來(lái)了新挑戰。

　　下一代住宅網(wǎng)關(guān)需整合將在IP網(wǎng)絡(luò )中解決此問(wèn)題的工具。眼下，產(chǎn)品公司與服務(wù)提供商、第三方及其它廠(chǎng)商攜手打造一個(gè)將為最終用戶(hù)提供優(yōu)于目前PSTN網(wǎng)絡(luò )所能提供的通話(huà)體驗的回聲(echo)系統，且同時(shí)減少運營(yíng)商的運營(yíng)性支出(OPEX)和資本支出(CAPEX)。VoIP產(chǎn)品(用于基礎設施構和客戶(hù)端設備)將集成用于幫助調試和管理IP網(wǎng)絡(luò )的質(zhì)量管理工具。這些質(zhì)量管理工具支持服務(wù)、設備和網(wǎng)絡(luò )的發(fā)現、監測和修復，允許服務(wù)供應商積極主動(dòng)地管理類(lèi)似回聲、掉包和線(xiàn)延遲等因素。住宅網(wǎng)關(guān)每秒都向網(wǎng)絡(luò )管理員發(fā)送關(guān)于連接質(zhì)量的信息，通過(guò)實(shí)時(shí)計算立即評估與用戶(hù)體驗相關(guān)的質(zhì)量參數，從而允許服務(wù)供應商適應變化的條件并在IP網(wǎng)絡(luò )中做出實(shí)時(shí)調整。

集成語(yǔ)音功能

　　下一代住宅網(wǎng)關(guān)將包括對多達4條帶三方會(huì )議功能的語(yǔ)音線(xiàn)路的支持。每條線(xiàn)路可同時(shí)支持與DECT、保密(black)、寬帶或無(wú)線(xiàn)電話(huà)的連接并支持不同的CODEC。基于DSP的實(shí)現與基于需2到3倍DSP周期的通用處理器核的實(shí)現相比，能提供更優(yōu)異的語(yǔ)音處理能力。高性能可編程語(yǔ)音子系統使其可支持各種低位速率CODEC、無(wú)線(xiàn)CODEC、寬帶CODEC以及類(lèi)似傳真和調制解調器中繼、包丟失最小化和噪聲削減算法等先進(jìn)特性。

　　現今可用的固定移動(dòng)融合方案使有線(xiàn)運營(yíng)商通過(guò)將移動(dòng)性帶至運營(yíng)業(yè)務(wù)且令有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )擔當無(wú)線(xiàn)工作的努力來(lái)彌補收入損失、重新拉回流失的客戶(hù)。這些方案采用雙模手機在Wi-Fi和蜂窩網(wǎng)絡(luò )中無(wú)縫漫游，它還為用戶(hù)帶來(lái)一套電話(huà)特性、一個(gè)電話(huà)號碼、一張話(huà)費單和一個(gè)用戶(hù)接口的便利。在新一代住宅網(wǎng)關(guān)中對諸如GSM-FT/EFR/ARM等無(wú)線(xiàn)CODEC的支持省去了從移動(dòng)到本地電話(huà)轉換的需要。另外，在移動(dòng)通話(huà)中，移動(dòng)電話(huà)處在活躍模式中的時(shí)間需盡可能地短。住宅網(wǎng)關(guān)中WLAN子系統內對與FMC友好模式的高妙實(shí)現使移動(dòng)電話(huà)的活躍時(shí)間不足通話(huà)時(shí)間的5%，從而延長(cháng)了手機電池壽命。

　　新技術(shù)平臺將為新一代住宅網(wǎng)關(guān)方案打下基礎，這些方案將以其使產(chǎn)品具有新的先進(jìn)特性從而獨樹(shù)一幟的靈活性使能下一代服務(wù)。能迅速且以具成本效益的方式采用這些新的高度靈活的架構以提供超越消費者、服務(wù)供應商和設備制造商預期的多種產(chǎn)品。它們將使設備制造商能夠靈活地開(kāi)發(fā)帶多種家庭聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、可傳送多條HDTV流且同時(shí)支持多路語(yǔ)音通話(huà)及其它增值服務(wù)的住宅網(wǎng)關(guān)。可容易交互的軟硬件配屬選項將縮短設備制造商的開(kāi)發(fā)時(shí)間，并為服務(wù)提供商提供一個(gè)能借此啟動(dòng)增加收入的新服務(wù)的強有力平臺。

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