硬件总体规划(部分完成).doc

目录一、项目背景21、宽带网络发展现状22、为什么要选择802.11n23、选择2.4G还是5G24、外置型AP的需求分析3二、硬件总体描述31、接口及指示灯32、电源53、工作环境54、认证5三、硬件总体框图5四、硬件总体技术指标61、WIFI技术指标62、LAN口技术指标93、无线传输能力104、管理配置列表10五、各主要硬件模块功能说明及主要器件的选择10九、需要遵循、符合的相关标准及规范12十、 硬件测试要求12十一、 结构要求12十二、 进度及人员安排12一、 项目背景1、宽带网络发展现状随着FTTx的快速发展，“城市光网”已经越来越接近我们的生活，当前全国FTTx容量线路已经有3000多万线，而未来目标则是全部实现FTTH。中国电信已经启动“宽带中国 光网城市”工程，以下是这个工程在十二五期间的规划：城市地区，2011年计划新增光纤入户（FTTH，即接入带宽达到100M以上），达到3000万个家庭，是“十一五”期间的3倍，累计覆盖4000万家庭；南方城市（含县城）实现 8M接入带宽全覆盖，20M覆盖率达到70%；东部发达城市和中西部省会城市20M覆盖率达到80%以上。2013年对南方城市（含县城）的所有家庭客户均可提供20M接入，光纤入户（FTTH，即接入带宽达到100M以上），覆盖达到8000万户。“十二五”末，南方城市地区实现家庭和政企用户光网全覆盖，光纤入户（FTTH，即接入带宽达到100M以上）超过1亿，位居世界领先。同时，实现3G网络全网覆盖，热点区域WiFi覆盖，建成有线无线一体化的高速宽带网络，提供无处不在、无缝覆盖的宽带服务。基于光网的宽带网络将给家庭客户提供更加优质的服务，数字家庭消费者对于高清IPTV、Wireless DLNA影音内容、视频通信（如视频互通、可视对讲）等数字内容的接受度越来越高，这样就对通信质量提出了更严格的需求，需要我们提供一个简易、稳定、可靠的无线高画质多媒体影音传输方式。2、为什么要选择802.11n对基于IEEE 802.11a/b/g标准的家庭网络在家庭环境中传播高品质(特别是HD)视频的能力，人们一直持怀疑态度。担忧的主要原因在于：多种干扰、可用数据带宽以及来自其它采用相同频谱的设备的干扰。此外，由于现有的802.11 a/b/g无线网络标准主要被创建用来实现PC与PC之间的通信，往往对数据率的要求不是特别高，并且对断断续续的干扰完全能够容忍。但是对于实时性要求很高的视频传输，这是完全不能容忍的。发展中的IEEE 802.11n标准将改变这种状况，在适当地实现的802.11n Wi-Fi网络中，基于仍然在演变中的标准的原型系统，毫无疑问实现了视频传输所需要的数据吞吐量、频谱可用性、对多径干扰的免疫性和品质要求。3、选择2.4G还是5G原因一：2.4GHz频段已经被严重地利用(滥用)。如果把全世界的蓝牙、无绳电话和现有的802.11 a/b/g/设备都计算在内，可能有超过10亿台设备在使用该频段，并且绝大多数是移动设备。这种设备之间的干扰在以数据为中心的应用中是可以容忍的，因为用户对于花上几百毫秒载入网页可能不在乎，但是，在视频应用中这么长的下载时间将会导致看得见的图像干扰，这是无法接受的。而全球大约只有5,000万台设备工作在5GHz频段，并且其中大多数是在日本使用的802.11a设备。原因二：根据仙农的信道容量定律，一个通信系统的理论数据容量极限随带宽可用性线性地增加。这意味着提高数据率的最简便方式就是扩展其工作带宽，这被称为Channel Bonding(通道绑定)。对于无线LAN系统来说，通过把两个临近的20MHz通道绑定到一个40MHz的通道，可以获得额外的带宽。带宽实际上提高一倍以上，因为两个绑定通道之间的保护频带也取消了。2.4GHz频段的问题在于，它仅仅有3个不重叠的20MHz带宽，这就使得通道绑定最好情况下也会存在问题。另一方面，在大多数国家中，5GHz频带的不重叠通道在10到20个之间，因而，有极佳的机会实现通道绑定。4、外置型AP的需求分析需求1：目前很多家庭用户都将网关安装在室外入口处，甚至放置在门口的屏蔽箱中，很可能导致网关内置的WLAN无线信号衰减或者屏蔽，因此需要增加一个外置型的AP来满足客户的无线传输需求。需求2：之前很多家庭网关的WLAN大多都是支持802.11bg的，如果需要支持802.11n，只需要外置一个这样的AP就可以实现；需求3：家庭网关一般都是支持2.4G单频WLAN，增加一个外置的5G AP，可以扩展成双频WLAN，这样可以满足客户的数据、视频等多项无线传输业务。需求4：可以通过两个5G 外置型AP，配置成无线桥接模式，传输多路高清IPTV视频流，相当于Video Bridge。中国电信规定了3种形态的外置型AP，分别是:W12.4G单频 802.11n 至少22MIMOW25G单频 802.11n 至少22MIMOW32.4G/5G双频 DB 802.11n 至少22MIMO根据对这3种形态外置AP的分析，上海电信更侧重于5G AP的视频传输应用，因此本项目不考虑W1，而是定位在W2或者W3，PCB布板加入2.4G频段，做成双频，但第一阶段仅调试5G单频，性能稳定后再调试W3型。 二、 硬件总体描述E8-B家庭网关：1、 接口及指示灯硬件接口电源插座：2.5火车头插座；网络侧接口：1个10/100BASE-TX Ethernet接口，采用RJ45形式用户侧接口：4个10/100BASE-TX Ethernet接口，采用RJ45形式；1个WLAN接口，1个USB 2.0接口天线采用一支内置2.4G天线及一支外置2.4G天线开关按钮Power开关按钮，Reset按钮，Wlan开关按钮，WPS按钮LED9个绿色LED指示灯（丝印也要按如下顺序）：PWR 状态灯常亮表示系统正常上电，熄灭表示系统未上电；LAN1LAN4状态灯熄灭表示表示系统未上电或网口未连接网络设备；常亮表示网口已连接，但无数据传输；闪烁表示有数据传输；WAN状态灯熄灭表示系统未上电或或以太网连接不存在；常亮表示连接已建立；闪烁表示有数据传输；USB状态灯熄灭表示系统未上电或USB口示连接；常亮表示USB口已连接且工作于Host方式，但无数据传输；闪烁表示有数据传输；WLAN状态灯熄灭表示系统未上电或者无线接口被禁用；常亮表示无线接口已启动；闪烁表示有数据传输；WPS状态灯熄灭表示未进行WPS加密；闪烁表示正在执行加密；常亮表示WPS加密成功； 图1：左面板接口示意图 图2：右面板接口示意图 图3 状态灯示意图2、 电源DC电源适配器AC 输入： 100V240V（5060HZ）；DC 输出： 12V/600mA3、 工作环境工作环境工作温度：040；相对湿度：1095%大气压：86106Kpa存储温度：-4085存储湿度：595%；4、 认证认证3C三、 硬件总体框图四、 硬件总体技术指标1、 WIFI技术指标WIFI参数规格兼容标准802.11n/b/gFrequency Band 2.4G-2.5GHz调制类型(OFDM):BPSK, QPSK,16QAM,64QAM(DSSS):DBPSK,DQPSK,CCK数据速率 802.11b（2.4GHz）：11, 5.5, 2, 1 Mbps 802.11g（2.4GHz）：54, 48, 36, 24, 18, 12, 9, 6 Mbps802.11n（2.4GHz）：2个数据流，最高可达200Mbps，通过MCS索引配置速率，参见表1MCS速率表通道宽度支持20MHz/40MHz信道绑定发射功率最大发射功率18dBm支持本地和远程可调支持自动功率控制支持的WIFI标准Wi-Fi联盟802.11n认证IEEE 802.11b/gIEEE Std.802.11n 支持WPATM/WPA2TM/AES/TKIP安全加密其它硬件实现NAT,Qos，TCP/UDP/IP校验2T2R 2.4G 最高支持200Mbps发送，200Mbps接收表1 MCS对应速率表MCS IndexModulationGI = 800nsGI = 400ns20MHz40MHz20MHz40MHz0BPSK6.513.57.215.01QPSK13.027.014.430.02QPSK19.540.521.745.0316-QAM26.054.028.960.0416-QAM39.081.043.390.0564-QAM52.0108.057.8120.0664-QAM58.5121.565.0135.0764-QAM65.0135.072.2150.08BPSK13.027.014.430.09QPSK26.054.028.960.010QPSK39.081.043.390.01116-QAM52.0108.057.8120.01216-QAM78.0162.086.7180.01364-QAM104.0216.0115.6240.01464-QAM117.0243.0130.0270.01564-QAM130.0270.0144.4300.02、 上行链路WAN口技术指标协议符合IEEE 802.3及IEEE 802.3az以太网标准接口10/100BASE-T以太网接口，符合IEEE 802.3-2005标准，采用RJ45形式其它支持直连网线连接支持自动校验连接网线功能3、 用户侧LAN口技术指标标准符合IEEE 802.3及IEEE 802.3az以太网标准接口4个10/100/BASE-T以太网接口，符合IEEE 802.3-2005标准，采用RJ45形式其它支持直连网线连接支持自动校验连接网线功能4、 用户侧USB口技术指标标准符合USB 2.0规范接口1个USB 2.0接口;支持High-Speed速率要求，支持Full-Speed速率要求，兼容USB 1.1设备。其它具有1个USB接口时，在USB接口外接1个USB设备情况下，接口的最大工作电流不超过500mA；在USB接口下挂USB Hub的情况下，接口的最大工作电流能达到1000mA。5、 无线传输能力无线吞吐量在纯净无干扰、无阻挡、短距离传播环境中，测试1小时，不加密，无论是单Pair还是多Pair，系统吞吐量均应满足：1） 在802.11b模式下，上行/下行单向吞吐量不低于5Mbps2） 在 802.11g 模式下，上行或下行单向吞吐量应不低于18Mbps3） 在802.11n模式下，如采用HT20MHz，上行下行单向吞吐量应不低于70Mbps；如采用HT40MHz，上行或下行单向吞吐量应不低于140Mbps备注：在进行上/下行吞吐量测试时，任一方向吞吐量不能低于总吞吐量40无线视频流传输能力2.4GHz频段在200平方米家庭范围内，应能满足1路标清IPTV数据传输（每路大约2Mbps）6、 管理配置列表本地管理支持WEB 配置管理方式支持Telnet配置管理方式远程管理支持TR-069配置和管理协议，支持HTTP/XML/SOAP协议DEBUG支持串口DEBUG用户用户名：telecomadmin密码：nE7jA%5m五、 各主要硬件模块功能说明及主要器件的选择1、 主要模块电源功耗1） CPU电源BCM5358U电压电流备注3.3V685mACPU处理器(90mA)+内置PA(595mA)2.5V170mACPU内置LDO控制器，外加PNP管2SB1188，3.3V输入1.2V2110mACPU内置DC控制器，外加1个P-MOSFET及1个N-MOSFET,3.3V输入2） DDR电源H5DU5162ETR-E3C 512Mb/H5DU2562GTR-E3C 256Mb 表2 H5DU5162ETR-E3C-E3C 512Mb电源需求表VCC（2.5V）Self Refresh (IDD6)Burst write (IDD4W)Burst read (IDD4R)Bank interleave read (IDD7)ImaxDDR4005mA(Normal)/3mA(low)135 mA135 mA260mA260mA (2.5V)表3 H5DU2562GTR-E3C 256Mb电源需求表VCC（2.5V）Self Refresh (IDD6)Burst write (IDD4W)Burst read (IDD4R)Bank interleave read (IDD7)ImaxDDR4003mA(Normal)/1.5mA(low)130 mA130 mA210mA210mA (2.5V)3） SPI FLASH电源W25Q128BVFIG/W25Q64BVSSIG 16MB/8MB表4 W25Q128BVFIG 16MB电源需求表VCCStandbyReadPage ProgramSector/Chip EraseImax3.3V50uA18mA25mA25mA25mA(3.3V)表4 W25Q64BVSSIG 8MB电源需求表VCCStandbyReadPage ProgramSector/Chip EraseImax3.3V50uA18mA25mA25mA25mA(3.3V)4） USB Host电源电压接1个USB设备接USB HubImax5.0500mA1000mA1000mA(5.0V)5） 2.4G/5G WIFIBCM43263电压TXRXIdleDisableImax3.3V716mA716mA148mA48716mA1.2V708mA708mA296mA68708mA6） LED、其它电压Imax3.3V50mA7） 总电源电压CPUDDR1FLASHUSB2.4G/5G WIFI其它Itotal(mA)Itotal（mA）3.3V6852571650760(2.508W)1476（4.87W）2.5V170260430(1.075W)470（1.075W）1.2V21107082110(2.52W)2818(3.38)5.0V10001000(5W)1000(5W)2、 电源方案选型3.3V用DC-DC SY8153（输出3A） 未查到（旧版1.6RMB）5.0V用DC-DC SY8100（输出1.2A） 0.6RMB(0.095USD) 2.5V采用内部LDO控制电路外加功率PNP晶体管2SB1188，输出电流：170260430mA 按转换效率为80来计算，需要3.3V提供407mA电流。1.2V采用内部DC-DC控制电路外加一个功率P-MOSFET及一个N-MOSFET,输出电流：2110mA按DC-DC效率为80%来计算，需要3.3V提供959mA电流。九、需要遵循、符合的相关标准及规范十、 硬件测试要求十一、 结构要求十二、 进度及人员安排