基于ATM的ADSL网关的研究与实现

　　引言

　　随着互联网上的内容越来越丰富多彩，人们对传输带宽的需求也逐渐增大，传统Modem的56K带宽日益显得不堪重负。如何充分有效利用现有的电话线资源来获得足够的带宽呢? ADSL(不对称数字用户环路)是一个很好的答案。ADSL技术利用电话线上高于话音频带的带宽(4K～1.1MHz)，采用离散多音频调制技术来调制高速数字信号(传统的Modem是用话音频带来调制数字信号),下行速率可达8Mbit/s，上行可达1.5Mbit/s。随着超大规模集成电路(VLSI)和数字信号处理(DSP)技术的不断进步,DSL技术也不断趋于成熟。ADSL完成A/D、D/A变换，采用FFT/IFFT作DMT和卷积编码调制，既实现了高带宽利用率，又保证了传输的低误码特性。我们所设计的ADSL网关采用Itex的Apollo 3 ADSL PCI解决方案作Internet的接入部分，另一侧用以太网或无线局域网接多用户，接口为RJ-45和无线访问点(AP)天线，提供了灵活方便的组网方式，可以广泛应用于家庭、小型办公室的接入。在软件上，我们采用根据硬件结构来定制Linux内核的方法，整合了必要的驱动模块来作网关的操作系统，不仅完成对ADSL接入模块、以太网模块以及无线局域网(WLAN)无线接入点AP模块的驱动，还提供DHCP、SNMP以及IP防火墙等应用功能。

　　一、 硬件体系结构

　　1.AMD微控制器总体构架

　　AMD公司推出的ElanSC520功能强大，适用于在嵌入式环境下用作协议处理器和网络处理器，兼容PC/AT，支持32位PCI外部总线，而且其传输的低延迟和低价位使其获得了广泛的应用。ElanSC520集成了一个工业级的X86处理器，从而为与X86结构适配的软件提供了良好的接口和易移植性，支持包括Linux和Windows在内的多种操作系统，内建的高速PCI总线接口符合PCI V2.2规范，可扩展1～5个PCI总线设备，通过其内部的PCI总线仲裁机制来决定与哪一个PCI设备进行相互通信。PCI总线的最高传输速率可达132MB/s。在ADSL网关设备的设计中，我们使用了三个PCI总线设备，这三个总线设备共享PCI总线与ElanSC520进行通信。ElanSC520微控制器还带有高性能的SDRAM和ROM/FLASH接口，同时还有用于配置和调试的UART串行接口,可以接模拟终端。基于ATM的ADSL网关的硬件体系结构如图1所示：

　　图1：ADSL硬件体系结构

　　2. ADSL接入设备

　　ADSL接入端采用Itex的Apollo 3的PCI解决方案，其芯片组包括线路驱动、模拟前端和数字收发器，完成对电话线路上信号的发送和接收滤波、放大、A/D和D/A转换、FFT/IFFT等数字信号处理，并通过PCI总线与ElanSC520进行通信。该组芯片将PCI到UTOPIA(标准信元接口)的转换功能集成到DMT收发器和ATM的成帧器中，将线路接收器集成到模拟前端中。由于控制由主处理器完成，Apollo3不需要额外的存储设备和控制器，使板上的控制需求减少到最小，从而大大降低了功耗。该芯片组符合以下协议标准：G.992.1(G.DMT), G.992.2(G.LITE), G.994(G.HS), T1.413 Issue 2(1998)