硬件总体规划部分完成.docx

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硬件总体规划部分完成

新产品总体规划

项目名称

VideoBridge

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硬件设计总体规划

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一、项目背景2

1、宽带网络发展现状2

2、为什么要选择802.11n2

3、选择2.4G还是5G2

4、外置型AP的需求分析3

二、硬件总体描述3

1、接口及指示灯3

2、电源5

3、工作环境5

4、认证5

三、硬件总体框图5

四、硬件总体技术指标5

1、WIFI技术指标5

2、LAN口技术指标6

3、无线传输能力7

4、管理配置列表7

五、各主要硬件模块功能说明及主要器件的选择7...

九、需要遵循、符合的相关标准及规范9...

十、硬件测试要求9

十一、结构要求9

十二、进度及人员安排9

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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、WirelessDLNA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IEEE802.11a/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802.11a/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IEEE802.11n标准将改变这种状况，在适当地实现的802.11nWi-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802.11a/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ChannelBonding（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。

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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5GAP，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VideoBridge。

中国电信规定了3种形态的外置型AP，分别是:

W1——2.4G单频802.11n至少2×2MIMO

W2——5G单频802.11n至少2×2MIMO

W3——2.4G/5G双频DB802.11n至少2×2MIMO

根据对这3种形态外置AP的分析，上海电信更侧重于5GAP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。

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-TXEthernet接口，采用RJ45形式

用户侧接口：

4个10/100BASE-TXEthernet接口，采用RJ45形式；1个WLAN接口，1个USB2.0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

9个绿色LED指示灯（丝印也要按如下顺序）：

LED

PWR状态灯——常亮表示系统正常上电，熄灭表示系统未上电；

LAN1~LAN4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

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图2：

右面板接口示意图

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；

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图3状态灯示意图

PowerLAN1LAN2LAN3LAN4WANUSBWLANWPS

2、电源

AC输入：

100V~240V（50~60HZ）；

DC电源适配器

DC输出：

12V/600mA

3、工作环境

工作温度：

相对湿度：

0℃~40℃；

10~95%

工作环境

大气压：

86~106Kpa

存储温度：

-40℃~85℃

存储湿度：

5~95%；

4、认证

认证3C

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/g

FrequencyBand

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）：

11,5.5,2,1Mbps

802.11g（2.4GHz）：

54,48,36,24,18,12,9,6Mbps

802.11n（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

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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

IEEE802.11b/g

IEEEStd.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

2T2R2.4G最高支持200Mbps发送，200Mbps接收

表1MCS对应速率表

MCSIndex

Modulation

GI=800ns

GI=400ns

20MHz

40MHz

20MHz

40MHz

BPSK

6.5

13.5

7.2

15.0

QPSK

13.0

27.0

14.4

30.0

QPSK

19.5

40.5

21.7

45.0

16-QAM

26.0

54.0

28.9

60.0

16-QAM

39.0

81.0

43.3

90.0

64-QAM

52.0

108.0

57.8

120.0

64-QAM

58.5

121.5

65.0

135.0

64-QAM

65.0

135.0

72.2

150.0

BPSK

13.0

27.0

14.4

30.0

QPSK

26.0

54.0

28.9

60.0

QPSK

39.0

81.0

43.3

90.0

16-QAM

52.0

108.0

57.8

120.0

16-QAM

78.0

162.0

86.7

180.0

64-QAM

104.0

216.0

115.6

240.0

64-QAM

117.0

243.0

130.0

270.0

64-QAM

130.0

270.0

144.4

300.0

2、上行链路WAN口技术指标

协议

符合IEEE802.3及IEEE802.3az以太网标准

接口

10/100BASE-T以太网接口，符合IEEE802.3-2005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

项目主管审核

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标准

符合IEEE802.3及IEEE802.3az以太网标准

接口

4个10/100/BASE-T以太网接口，符合IEEE802.3-2005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USB2.0规范

接口

1个USB2.0接口;支持High-Speed速率要求，支持Full-Speed速率要求，兼容USB1.1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USBHub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5Mbps

2）在802.11g模式下，上行或下行单向吞吐量应不低于18Mbps

3）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

3.3V

685mA

CPU处理器（90mA）+内置PA（595mA）

2.5V

170mA

CPU内置LDO控制器，外加PNP管2SB1188，3.3V输入

1.2V

2110mA

CPU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-E3C512Mb/H5DU2562GTR-E3C256Mb

表2H5DU5162ETR-E3C-E3C512Mb电源需求表

项目主管审核

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VCC（2.5V）

SelfRefresh（IDD6）

Burstwrite

（IDD4W）

Burstread（IDD4R）

Bankinterleaveread（IDD7）

Imax

DDR400

5mA（Normal）/

3mA（low）

135mA

260mA

260mA（2.5V）

表3H5DU2562GTR-E3C256Mb电源需求表

VCC（2.5V）

SelfRefresh（IDD6）

Burstwrite

（IDD4W）

Burstread（IDD4R）

Bankinterleaveread（IDD7）

Imax

DDR400

3mA（Normal）/

1.5mA（low）

130mA

210mA

210mA（2.5V）

3）SPIFLASH电源——W25Q128BVFIG/W25Q64BVSSIG16MB/8MB表4W25Q128BVFIG16MB电源需求表

VCC

Standby

Read

PageProgram

Sector/Chip

Erase

Imax

3.3V

50uA

18mA

25mA

25mA（3.3V）

表4W25Q64BVSSIG8MB电源需求表

VCC

Standby

Read

PageProgram

Sector/Chip

Erase

Imax

3.3V

50uA

18mA

25mA

25mA（3.3V）

4）USBHost电源

电压

接1个USB设备

接USBHub

Imax

5.0

500mA

1000mA

1000mA（5.0V）

5）2.4G/5GWIFI——BCM43263

电压

Idle

Disable

Imax

3.3V

716mA

148mA

716mA

1.2V

708mA

296mA

708mA

6）LED、其它

电压

Imax

3.3V

50mA

7）总电源

电压

CPU

DDR1

FLASH

USB

2.4G/5G

WIFI

其它

Itotal（mA）

3.3V

685

716

760（2.508W）

1476（4.87W）

2.5V

170

260

430（1.075W）

470（1.075W）

1.2V

2110

708

2110（2.52W）

2818（3.38）

5.0V

1000

1000（5W）

2、电源方案选型

3.3V——用DC-DCSY8153（输出3A）未查到（旧版1.6RMB）

5.0V——用DC-DCSY8100（输出1.2A）0.6RMB（0.095USD）

项目主管审核

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2.5V——采用内部LDO控制电路外加功率PNP晶体管2SB1188，输出电流：

170＋260＝430mA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

项目主管审核拟制

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