VDSL2技术发展及芯片解决方案分析

VDSL2技术发展及芯片解决方案分析

通过传统电话线路(POTS)实现数据传输的技术，从1996年以前的模拟调制解调器(V.32,

V.34, 56K)演变成了后来的非对称数字用户线路(ADSL)，真正实现了宽带互联网接入。

ADSL技术最早是ANSI T1.413，历经了ADSL( 和)、ADSL2 ( 和

)、ADSL2+、VDSL，发展到今天的终极版本VDSL2。

DSL技术每次的演进涉及频谱扩展、提高传输速率和距离、增强稳定性和互通性、缩短上

线时间、完善自检功能等等。扩展频谱是利用更宽的频谱使得在同一根电话线上能够传输更

高的速率，由于在等长的电话线上高频部分信号更加容易被衰减，为了使得扩展后的频段(高

频部分)能够被有效地使用，传输距离 – 即从局端(CO)到客户端(CPE)的距离就需要缩短，

十几年来电信基础设施的发展满足了这种需求。

除了上述已被全球运营商广泛使用的ADSL技术外，还有一些特殊应用的DSL技术，例如

HDSL、SDSL、HDSL2和HSDSL。

VDSL2技术

VDSL2的ITU正式编号为G.993.2，它是在ADSL2和VDSL标准的基础上发展而来的。

VDSL2进一步扩展了VDSL的频谱，使得在短距离环路上数据传送速率得到更大提高，300

米内的双向速率和可达到200M；同时VDSL2延续了ADSL2的长距离环路传输的能力，

保持了QoS功能，如双延迟通道、交织与解交织等，满足宽带用户对无干扰视频传输和电

信级VoIP服务的质量要求，从而确保“三网合一”业务的大规模开展。

ITU-T G.993.2 VDSL2标准在附录中(Annex A/B/C)定义了四个频率分配计划，以对应于不

同地区的需求：Annex A – 北美地区；Annex B – 欧洲地区(Annex B里面定义了两个频带

计划997和998，分别提供上下行对称和非对称带宽)；Annex C – 日本。

VDSL2共定义了8个传输模板，分别为8a、8b、8c、8d、12a、12b、17a和30a。每个

传输模板定义了一个参数集合，包括发送功率、子通道带宽、最大频宽、速率等设置。支持

VDSL2标准的产品可以依照本地的规范要求，只支持其中至少一个传输模板，从而简化设

计实现的复杂性。支持VDSL2标准的产品除了支持至少一个传输模板外，VDSL2的收发

器还应该符合至少有一个在附录中(Annex A/B/C)定义的频率分配计划。

VDSL2芯片解决方案

DSL芯片包括数据通道和模拟前后端两部分。数据通道是用来实现DSL的标准和协议，如

ADSL的G.992.1、ADSL2的G.992.3，传统的实现方式都是采用数字信号处理器(DSP)，

因此业内通常将DSL芯片的数据通道部分称做DSP。随着VDSL2的标准将使用频段由

ADSL2+的2.2MHz扩展到30MHz，如果还是沿用传统的DSP方式的话DSP的数据处理

量就提高了16倍，对于DSP的处理能力、芯片的功耗等都是一种极限的挑战。

全球目前主要的VDSL2芯片供应商有Broadcom、Infineon和Ikanos，他们都提供VDSL2

CO和CPE的完整芯片解决方案并且已经在使用。DSL IP供应商Aware拥有各类DSL IP

核，向Centillium、PMC-Sierra提供过VDSL2 IP并已应用在他们的VDSL2芯片中。

图、芯片框图。

1TRI-VSP200 CPE

图创达特科技套片框图

2 VDSL2 CO

创达特科技开发出的Triathlon系列VDSL2 CO套片和CPE芯片，均采用自有的多功能分

享式硬件加速器架构和硬件并行光滑处理专利技术，同时支持VDSL2标准定义的8种频谱

配置，支持每秒各100M的上下行线速，并支持双延时通道。硬件电路密切配合VDSL2物

理层PMD和PMS的需求，承担了大部分数据处理，减轻CPU的负担，降低芯片内部的时

钟主频率，实现高集成度和低功耗。

其中，VDSL2 CPE单芯片TRI-VSP200结合了G.993.2的数据通路和模拟前后端(AFE)，

简化了设备厂商的系统设计。TRI-VSP200完全实现了VDSL2的标准和功能，支持8个传

输模板，与主流VDSL2 CO厂家如Broadcom、Infineon、Ikanos的CO芯片实现了互联互

通。TRI-VSP200的应用软件支持TR-069、DHCP、PPPoE、Telnet以及Web Server和

Web Client。TRI-VSP200主要应用在VDSL2 CPE设备，可以直接工作在VDSL2桥接模

式(Bridge Mode)，也可以和第三方家庭网关方案组合成VDSL2家庭网关设备。

8端口VDSL2 CO套片由一颗8端口数字芯片TRI-VMPD1600和两颗各4端口的模拟前后

端芯片TRI-VMPA800构成，它们可以同时支持包括30a在内的VDSL2所有8个传输模板，

并且和主流VDSL2 CPE芯片以及ADSL2、ADSL2+芯片实现了互联互通和反向兼容。

TRI-VMPD1600物理层实现了TPS-TC PTM和TPS-TC ATM工作模式，支持双延迟通道

和可编程深度的交织解交织，并提供UTOPIA L2、POS-PHY L2或S/S3MII网络接口；它

的CPU配备有内置I-RAM和D-RAM，完全不需要外部存储器；系统设计可利用

TRI-VMPD1600的同步/异步模式8/16位主控CPU接口对它进行配置和控制，还可以选用

外部串口FLASH实现无主控CPU的工作模式。

TRI-VMPA800高性能4端口VDSL2模拟前后端芯片的30MHz频率范围，支持VDSL2所

有频段和所有ADSL频段。在芯片的发送和接收端分别实现了高精度的数模和模数转换，

并且集成了支持所有8个传输模板的发送和接收滤波器；芯片内置的数控晶体振荡器支持

多种时钟源，并且可以提供整组CO套片的时钟，从而简化了系统设计；每个VDSL2端口

可以独立被设置成低功耗的睡眠模式。

图系列芯片的专线应用。

3 TriathlonVDSL2

TRI-VMPD1600和TRI-VMPA800都支持JTAG(IEEE 1149.1)边界扫描，支持工业级温度

范围(-40?C ~ +85?C)。

Triathlon系列VDSL2 CO套片主要应用在数字用户线路接入复用器(DSLAM)、远程终端(RT)

和复合式建筑多用户接入设备(MDU)中。

Triathlon系列VDSL2芯片的另一类应用是解决IP数据在各类铜线上的传输。TRI-VSP200

VDSL2用户端单芯片可应用在点对点专线设备。采用TRI-VSP200设计的VDSL2专线设

备将两端产品定义为“A端设备”(局端)和“B端设备”(用户端)，仅通过一个转换开关就能选择

设备的工作模式，从而简化了产品类型并且便于设备的安装使用。

我们也可以采用VDSL2 MDU集中接入和管理多个B端设备，实现点对多点专线。VDSL2

MDU的设计可以采用Triathlon系列VDSL2局端套片解决方案，可支持8路B端设备。套

片和上行千兆网口之间可选用8xS3MII或POS-PHY加千兆网口类型的网络处理芯片。

本文小结

VDSL2专线的应用场景很多，涉及面也很广，运用这项技术我们可以把任何铜线资源变成

百兆以太网线用来承载各种IP业务，例如视频(IPTV)、电话(VoIP)和数据(IP Data)，提供

影视娱乐、语音通话、数据传送等服务。VDSL2专线可以广泛应用在大众传媒、铁路及城

市交通、冶金矿山、安防监控、野战通信等众多领域。

虽然现有的大部分铜线资源是符合电信规格的电话线，但还是有些铜线在线径、双绞程度、

绝缘层上和标准电话线有差别，这会造成在某些VDSL2传送频段内信号对频率响应的异变，

直接影响传输速率甚至会导致两端设备不能正常连接。还有些线路在使用过程中会经常移动

并且容易受到外部环境的干扰，如矿井里的电话线，这同样会对VDSL2的信道产生影响。

Triathlon系列VDSL2芯片具有信道重估以及双延迟、交织与解交织等功能，能够很好地应

对上述这些专线实际应用中可能面临到的实际情况。