基于802.11n草案标准的无线路由器揭密

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随着电信行业的三重服务(triple-play)设想开始逐渐成为现实，无线集线器变得前所未有的重要。同时对于消费环境中日益增加的庞大数据量，传统的Wi-Fi 802.11b/g解决方案已显得力不从心。然而通过802.11n(仍然为草案形式)及其专有扩展部分，将有可能建立一个全无线环境，使得用户通过一根线缆就能够进行网上冲浪、VoIP聊天、观看IP电视等活动。
        美国网件(Netgear)公司的WNR854T就是这么一款符合802.11n草案标准的路由器，其后向兼容802.11b/g，可提供高达300Mbps无线连接速率。当然，实际上这个数值会受限于网络环境，以及连接链路两端所使用的兼容设备。一言以蔽之，虽然理论带宽非常诱人，但实际可用带宽也许只能达到理论带宽的一半而已。即便如此，没有高度安全保障的高速率也是徒劳无益的，因此WNR854T设计了完整的防火墙(NAT，SPI)和接入控制(WPA、WEP、MAC 认证)以应对安全问题，甚至还内置了DOS防范和入侵检测等安保措施。
核心通信功能的实现
        WNR854T几乎完全基于Marvell公司的芯片来实现核心通信功能，其中使用了该公司的Top Dog多入多出(MIMO)技术。该MIMO技术采用2×3拓扑结构，实现两条发射通道、三条接收通道，以及多种天线分集模式 。从其它竞争产品的外观上往往会看到一些样式怪异的天线阵列，与之不同的是，WNR854T采用了一种精致的白色机箱，所有电路都密封在这个外型简单的盒子里。其所有的电子元件分布在两个表面贴装组件中，一个是基础的联网和路由器主板，用于有线线路和控制方面；另一个负责所有的无线连接功能。而在较大的主板上，关键的部分则是一个8端口千兆位交换机——Marvell 88E6131，负责宽带连接和WNR854T背板上四个硬连线以太网端口的选择，另外，该主板上还有两个成为四端口有线以太网分配阵列的端口1和端口2的Marvell收发器。
        Marvell 88F5180为这款路由器提供处理器，它连接到交换芯片和无线数据卡，并可能提供所有的网络安全功能。88F5180处理器所需的内存由英特尔的8MB NOR闪存(28F640)和两个Nanya NT5DS8M16FS DDR SDRAM芯片(共32Mb)组成。Marvell甚至还提供了组件中用来实施系统功率管理的开关稳压器。上面提到的这种无线数据卡可插入到位于88F5180背面的一个123引脚边卡连接器上。可插入卡意味着可以在其他的终端系统中使用同一块板卡，即使这些系统围绕无线802.11x功能的连接特性可能不同。这些无线网卡器件仍主要来自于Marvell。两块主芯片是基带/媒体访问控制器(88W8361)与802.11x收发器(88W8060)。而提供基带/MAC存储器的8MB EtronTech SDRAM需要从本地连接到无线网卡。还有一个Atmel 4kB E2PROM用于代码存储。此外，本地供电系统往往还需要一个Marvell开关稳压器。

图：WNR854T无线路由器的核心通信功能主要靠Marvell的芯片来实现

        为了建立2×3 MIMO空中接口，在两条发射通道和三条单独的接收输入线路上采用了两个飞兆半导体的RMPA2458 RF功率放大器。对于两个发射通道，采用一个Skyworks简单砷化镓SPDT开关来进行发射和接收模式之间的切换。而在中心的只接收信道，也采用了类似的开关来选择接收中心天线或将之接地。
        天线组件以一种扇形结构固定在机箱内部，并经由三个RF同轴插头连接到无线网卡。天线本身基于同轴不平衡馈送式偶极，因为天线和屏蔽的一半连接到作为第二个辐射元件的金属馈送管，其中心导线没有辐射屏蔽。这种天线非常易于制作，故而对消费产品而言极具成本效益。
        在实现芯片认证的过程中，Netgear逐渐成为核心电子产品设计的品牌厂商和营销前端。虽然终端封装和机箱设计不同，但在ODM SparkLAN(速连通讯)的产品说明上可看到相同的电路板。似乎Netgear采用了速连通讯的基本电子平台(其本身可能是一个Marvell参考设计)，重新设计或重新设定了封装类型以及所用的内部天线单元。
        作者：David Carey
        Portelligent公司总裁