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利用新一代住宅網關克服三重/四重服務的挑戰(zhàn)

Alick Einav 2007/03/14

圖1：住宅網關在家庭中扮演關鍵角色

新住宅網關的性能要求

　　下一代住宅網關提供領先的數據能力，且還可擔當家庭語音和數字通信的中樞。某些住宅網關將支持用VoIP替換標準普通老式電話服務(POTS)，而其它網關將提供用于固定移動融合(FMC)的平臺，從而更進一步。這就允許消費者在室外時，利用與常規(guī)移動電話一樣工作、支持Wi-Fi的移動電話通過蜂窩網絡接打電話和接入互聯網。當消費者回屋后，電話會感知這一變化并與無線局域網(WLAN)連通，然后可將其當無繩VoIP電話使用。市場研究公司iSupply預計，2006年售出了2,200萬部具有Wi-Fi功能的移動電話，到2010年，該數字將達2.85億部。

　　許多電信運營商也將IPTV作為其所提供產品的一個關鍵部分。路由、管理和確保多個IPTV流帶寬的要求將可測試下一代住宅網關的性能。將需要住宅網關控制多個工作在9Mbps或更快速率的HDTV流。雖然類似MPEG2這樣的早期視頻CODEC(編解碼器)已很穩(wěn)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程中。必須考慮開發(fā)過程中可能產生的變化及未來的升級因素。

　　在家中傳送廣播質量的視頻將需要住宅網關整合多種有線和無線技術、安全特性和服務質量(QoS)能力。住宅網關需要支持最新的無線連網技術，例如目前的802.11g以及暫露頭角的802.11n、802.11d/e和802.11r標準。多種有線家庭連網技術也在考慮之內，所以住宅網關應能支持以太網、同軸電纜多媒體聯盟(MOCA)、家用電話線網絡聯盟(HPNA)、家庭插電聯盟(HPPA)和通用電力線協會(UPA)等機構推出的有線家庭聯網技術。

圖2：UR8架構可以處理數據、IPTV和VoIP業(yè)務

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

圖3：無線-有線融會

強大平臺現身

　　半導體制造商通過開發(fā)能從性能、靈活性和適用性等方面滿足這些要求的強有力平臺來滿足這些需要。典型特性集包括多處理器以及豐富的本地局域網(LAN)接口。專門用于特定服務的多處理器確保為最終用戶提供高的系統性能和服務質量。

　　圖2演示了這種架構的一個例子，即一款帶集成ADSL和VDSL2寬帶連接功能的SoC。該SoC具有一個工作在400MHz頻率的多媒體網關處理器，性能比以前產品提升了一倍。附加的硬件加速器和32位寬的存儲器接口進一步提升了該網關的聯網能力。

　　VoIP子系統基于一個專門的高性能DSP，它能處理最多4路電話而不會對該網關內的其它功能造成任何影響。每路電話可運行許多可能的有線或無線語音CODEC中的一種。可確證這樣一種架構以后能支持類似FMC等新興技術。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

　　為支持類似IPTV這樣的新型實時服務，需要更穩(wěn)固的DSL連接。但糾錯技術增加了網關的延遲，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線上的主要噪聲源之一是脈沖噪聲。脈動噪聲破壞DSL線上接續(xù)的數據傳輸。

　　在DSL住宅網關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的組合。在發(fā)射側，Reed-Solomon編碼為每個數據字節(jié)塊添加冗余字節(jié)，生成一個Reed-Solomon碼字(codeword)。然后，光梳狀分波器在時間域內混合連續(xù)的數據字節(jié)。

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

　　下一代住宅網關將可以實現最少16個DMT符號(INP=16)的可選INP能力，它能消弭最長4ms的脈沖噪聲。但，增加INP同時也增加了數據到達最終用戶的延遲。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，可通過強大的數據通路處理IPTV(具有可接受的一定延遲)，而語音和游戲包可由快速數據通路(INP=0)處理。

　　通過在DSL PHY內實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行編程，則下一代住宅網關可確保各種類型的服務在堅固性和低延遲間做出最佳權衡。

應對VoIP服務升級

　　公共交換電話網(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，使得服務提供商可以監(jiān)測網絡及測試每條電話線。當用戶呼叫客服時，客服支持技術人員可實時測試連至特定客戶的線路。這些工具使服務提供商能早期確診PSTN網絡中的任何問題，積極主動地解決發(fā)現的問題，增加客戶的滿意度，減少客戶的不便，并極大削減了對往返現場維護的高昂開銷。

　　這些機制并不存在于互聯網或目前的IP網絡中，從而為服務供應商提供及升級高質量VoIP服務帶來了新挑戰(zhàn)。

　　下一代住宅網關需整合將在IP網絡中解決此問題的工具。眼下，產品公司與服務提供商、第三方及其它廠商攜手打造一個將為最終用戶提供優(yōu)于目前PSTN網絡所能提供的通話體驗的回聲(echo)系統，且同時減少運營商的運營性支出(OPEX)和資本支出(CAPEX)。VoIP產品(用于基礎設施構和客戶端設備)將集成用于幫助調試和管理IP網絡的質量管理工具。這些質量管理工具支持服務、設備和網絡的發(fā)現、監(jiān)測和修復，允許服務供應商積極主動地管理類似回聲、掉包和線延遲等因素。住宅網關每秒都向網絡管理員發(fā)送關于連接質量的信息，通過實時計算立即評估與用戶體驗相關的質量參數，從而允許服務供應商適應變化的條件并在IP網絡中做出實時調整。

集成語音功能

　　下一代住宅網關將包括對多達4條帶三方會議功能的語音線路的支持。每條線路可同時支持與DECT、保密(black)、寬帶或無線電話的連接并支持不同的CODEC�；贒SP的實現與基于需2到3倍DSP周期的通用處理器核的實現相比，能提供更優(yōu)異的語音處理能力。高性能可編程語音子系統使其可支持各種低位速率CODEC、無線CODEC、寬帶CODEC以及類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特性。

　　現今可用的固定移動融合方案使有線運營商通過將移動性帶至運營業(yè)務且令有線網絡擔當無線工作的努力來彌補收入損失、重新拉回流失的客戶。這些方案采用雙模手機在Wi-Fi和蜂窩網絡中無縫漫游，它還為用戶帶來一套電話特性、一個電話號碼、一張話費單和一個用戶接口的便利。在新一代住宅網關中對諸如GSM-FT/EFR/ARM等無線CODEC的支持省去了從移動到本地電話轉換的需要。另外，在移動通話中，移動電話處在活躍模式中的時間需盡可能地短。住宅網關中WLAN子系統內對與FMC友好模式的高妙實現使移動電話的活躍時間不足通話時間的5%，從而延長了手機電池壽命。

　　新技術平臺將為新一代住宅網關方案打下基礎，這些方案將以其使產品具有新的先進特性從而獨樹一幟的靈活性使能下一代服務。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、服務供應商和設備制造商預期的多種產品。它們將使設備制造商能夠靈活地開發(fā)帶多種家庭聯網技術、可傳送多條HDTV流且同時支持多路語音通話及其它增值服務的住宅網關�？扇菀捉换サ能浻布鋵龠x項將縮短設備制造商的開發(fā)時間，并為服務提供商提供一個能借此啟動增加收入的新服務的強有力平臺。

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