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EtherLoop技術
 

【作者: 黃俊達】   2000年04月01日 星期六

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EtherLoop是由Elastic網路公司所發展的一種新技術,它可以透過合於POTS標準的銅材質雙絞線路,把高速傳輸的資料連線功能提供給一般的家庭。EtherLoop採用了HDSL與ADSL等數位用戶迴路(DSL)技術的基本觀念,並且應用了非常出名的封包傳送系統演算法,這套演算法是在TI的可程式規劃數位信號處理器(DSP)平台上執行;這項組合就提供了一套解決方案,它能克服HDSL與ADSL的許多限制,卻不會犧牲速度或是資料的品質。結合了可程式規劃的DSP元件、先進的信號調變技術、爆發傳輸模式(Burst Mode)的資料傳送技術、還有以太網路的封包資料協定,EtherLoop提供了一套解決方案,它的安裝簡單、最大的傳輸距離為21,000英呎、而且又非常省電。


EtherLoop大致具有下列特性:


  • ● 來自用戶端或是送往用戶端的高速界面,它會由線路的通信量來決定。


  • ● 因為線路不良(跨接或是線路變動)所造成的反射雜訊很低,甚至是完全沒有。


  • ● 避免線路使用權的爭奪衝突。


  • ● 智慧型的爆發傳輸模式管理,它可以針對不同的應用系統,將資料頻寬與傳輸方向做最佳的安排。


  • ● 利用以軔體為基礎的頻譜管理功能,即時調整線路的通信頻率,以便提供最大的資料傳輸容量,並且與電信公司的其它數據服務保持頻譜相容性。



DSP所實作的EtherLoop數據機

在(圖一)中所示,就是一個用戶端的EtherLoop數據機,它採用了TI的Digital Thunder DSP元件。EtherLoop晶片組包含了下列的元件:




《圖一 》
《圖一 》

● 可程式規劃的Digital Thunder DSP


● 資料泵(Datapump)演算法(機制)


● 整合了濾波器的編碼/解碼器(CODEC)


● 發射接收器


來自以太網路的資料會直接送到DSP,由它執行本地快閃記憶體中的EtherLoop軔體,然後透過無黏接邏輯的序列界面,把運算所得的資料流送到資料泵。接著,資料泵會送一個樣品資料流到編碼/解碼器,由它來直接推動發射接收器。Digital Thunder DSP元件具有下列特點:


  • ● DSP中已經整合了以太網路與高速序列界面,可降低系統的成本,並減少產品所消耗的電力。


  • ● 廠商可以透過快閃記憶體的資料更新功能,重新規劃系統的工作組態,使EtherLoop軔體與頻譜管理軟體擁有更大的彈性。


  • ● 廠商能夠在基本的數據機功能之外,增加一些額外的特色;舉例來說,除了EtherLoop數據機軔體之外,也可以執行路由或是VoIP軟體。


  • ● TI的EtherLoop編碼解碼器以及發射接收器當中,整合了可程式規劃的濾波與增益控制功能,可以減少系統所佔用的電路板面積,並且降低產品的成本以及所消耗的電力。


  • ● 在支援中央機房的應用系統時,TI的DSP元件和編碼/解碼器可以同時支援多組的發射接收器,這樣廠商就能開發出成本極低、功率消耗極少的系統,並且由一個數據機來管理多條POTS線路的資料。



網路的架構

在發展EtherLoop技術的時候,Elastic網路公司就非常小心,儘可能遵照以太網路IEEE 802.3標準的規格,這種做法的用意有兩種:首先,它讓EtherLoop看起來就像是一個以太網路,這可以降低系統執行通信協定轉換的成本;第二,它讓EtherLoop裝置能夠順利加入現有的網路。基本上,無論是網路上的任何地方,只要以太網路的裝置能夠工作,那麼EtherLoop就能工作。當然,EtherLoop還是有一些限制:


  • ● EtherLoop只適於支援點對點的通信連線


  • ● 對於距離較長或是品質較差的線路,EtherLoop的峰值頻寬較小


  • ● EtherLoop的成本總是高於以太網路



乍看之下,這些限制似乎很嚴重,但其實並非如此。現有的以太網路多半採用10BaseT的標準,而它會要求在網路裝置與集線器之間採用點對點的連線方式。峰值頻寬雖然也很重要,但是除了傳輸距離和線路品質等基本因素之外,它還會受到技術進步的影響;就算是對EtherLoop功能所做的保守估計,我們也發現在絕大多數的既有線路上,它都可以在三千英呎的範圍內,提供每秒一千萬個位元(10 Mbps)的資料傳輸速率,同時還支援一個類比語音頻道。最後,以太網路的正常工作範圍大約是100~150公尺,只有當實際網路完全在這個範圍內的時候,我們才須將EtherLoop的成本列入考慮。


在這些限制下,我們可以清楚的看出,EtherLoop的市場利基就是長距離的加強型以太網路。以下我們就中央機房的組態、住宅的網際網路連線、SOHO族與一般企業的網際網路連線加以說明:


局端的組態

EtherLoop的局端組態非常簡單,用戶的線路會連接到一個EtherLoop多工器,再由這個多工器將語音和資料分開;語音通道會連接到PSTN開關,資料通道則是送到TI的ThunderSWITCH以太網路開關,然後再連接到其它標準的TCP/IP或是ATM網路。隨著客戶需求的不同,系統也可以同時連接多個網路。


(圖二)當中,最終使用者就架設了一套非常簡單的網路,其中有一條線路是連接到局端的網際網路連線端點。這個局端連線端點提供了半智慧型的連線管理功能,它可以把不同的線路閘道提供給不同服務的用戶,例如彼此競爭的網路服務供應商、企業網路或是其它...;至於服務內容的分辨,則是由TI的ThunderSWITCH以太網路開關來執行,它會根據目的地的不同,把資料送給最適當的遠端資源,例如網際網路或是多組私人網路中的一個。在這張圖片中,多工器除了提供EtherLoop主數據機的管理功能之外,它也是以太網路封包多工的第一個執行階段。



《圖二 局端的基本連線模型》
《圖二 局端的基本連線模型》

住宅的連線

一般家庭的連線方式最簡單,使用者通常只有一部裝置連接到EtherLoop線路,這就簡化了整個網路的架構。局端的連線端則提供了乙太網路開關,它會把資料送到多組路由資源中的一個,這些資源可能是一些線路,它們可以連接到網際網路,也可以連接到ATM/Frame Relay的傳送網路(圖三)。


《圖三 住宅的網際網路連線》
《圖三 住宅的網際網路連線》

家庭用戶通常會被分配一個或是多個的靜態IP位址(每次使用者連接到網路的時候,這個位址都不會改變);另一方面,使用者也可以在每次電腦開機的時候,透過「動態主機規劃協定」(DHCP)取得新的IP位址。


SOHO族與企業的網路連線


與一般住宅的連線方式相比,SOHO族的連線模型就有很大不同(圖四);一般說來,在這類用戶的住家和辦公室中,都會有一套更複雜的區域網路,因此局端與用戶端的數據機都必須執行更多的工作,例如橋接乙太網路兩端的資料傳送,並且把本地的資料限制在線路的用戶設備端,而EtherLoop的用戶端和局端數據機就內建了這些功能。在這類的應用環境中,用戶最好使用外接式的數據機。


《圖四 SOHO族與企業的網路連線》
《圖四 SOHO族與企業的網路連線》

這種模型需要一些額外的資源,通常是TI的ThunderSWITCH乙太網路開關,它們可以支援VLAN或是PVC網路,這樣才能提供適當的路由機制,並且把正確的通信內容送往正確的企業網路;另一方面,如果用戶必須透過公用數據網路,把資料傳送到企業的連線端點,那麼他們就需要「通道協定」(Tunneling Protocol)軟體來將資料加密(圖五)。



《圖五 》
《圖五 》

結論

這篇文章証明了EtherLoop技術「不只是另一種DSL」,而是一種全新的通信架構,它可以利用TI可程式規劃DSP的優點,讓任何的銅材質雙絞線路都能發揮出最大的頻寬;不但如此,它還採用了很有彈性的方式來做到這點,讓系統可以滿足各種不同的資料網路需求。雖然目前已經有了一些標準方法,可以讓廠商透過銅材質雙絞線路來傳送封包資料,但是長期來看,以DSP元件為基礎的EtherLoop技術必會對它們造成相當的衝擊。


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