0 前言
ADSL技术已经成为当前宽带接入网建设的主流技术之一。实现ADSL技术，要在用户端增设ADSL调制解调器，而在局端，则要增设数字用户线接入复用器DSLAM(DIGITAL Subscriber Line Access Multiplexer )设备，以完成ADSL接入业务的汇聚和分发．
随着网络的不断发展、业务需求的不断变化，DSLAM经历了纯ATM结构，ATM内核IP上行和IP内核IP上行三个发展阶段。而骨干网的IP化，使得IP-DSLAM成为DSLAM发展的主流技术。IP-DSLAM中ATM数据包与以太网数据包的相互转换，需要进行大量的协议处理，因此对系统数据处理能力要求很高。由于网络处理器既有专用集成电路高速的处理能力，又有完全的可编程特性，适用于复杂的网络数据包处理，可以满足IP-DSLAM的要求。IXP2350是INTEL公司的第二代网络处理器产品，它不但提供了以线速处理数据包的硬件功能，还具备了极大的系统灵活性。本文提出了基于网络处理器IXP2350的IP-DSLAM设计方案，在提供基本ADSL接入的同时，还提供IPv4转发功能；支持静态路由、RIP等动态路由协议；支持IP优先级控制及排队策略（WRR、DRR等算法）；还支持PPP over Ethernet用户接入控制。从硬件和软件两方面对系统进行了模块化分析，重点对数据面的功能模块的具体处理过程进行了详细的研究和设计。最后通过仿真测试验证了系统设计的可行性。
1 IP-DSLAM原理
IP-DSLAM实现了ATM信元在每个业务板上的终结和每条永久虚电路（PVC）与MAC地址的一一映射，提供ATM信元和以太网数据包之间的高速转发。IP-DSLAM主要可以分为以下几部分：线卡、核心卡、网络卡．
线卡处于网络边缘，连接着用户线路，是ADSL模拟通路的终结点。在上行方向将用户线路的输入数据经过A/D变换，离散多音频（DMT）解调，最后复用送至核心卡；在下行方向则将从核心卡传来的数据经过解复用、DMT调制和D/A变换后由ADSL线路发送至用户。
核心卡是IP-DSLAM最重要的部分，主要提供数据流处理、调度转发、业务管理监测等功能，核心卡对复用后的高速数据流进行集中处理，能有效地利用系统资源。核心卡的处理能力直接影响整个IP-DSLAM的性能，也限定了可以接入的ADSL用户线的最大数目。
网络卡提供IP-DSLAM与其他网络设备的接口。经过核心卡处理的高速数据流由网络卡送到骨干网中，从骨干网接收的数据由网络卡进入IP-DSLAM。
2 基于IXP2350的IP-DSLAM硬件设计
基于IXP2350的IP-DSLAM系统从硬件结构上分为IXP2350和前端处理专用芯片两部分。IP-DSLAM系统的前端处理部分包括调制/解调、复用/解复用，可采用专用芯片实现。如4片TI公司的AC7芯片和中兴的ZX2610组合，可以完成64路ADSL用户线的汇聚、分发。本文中IP-DSLAM的核心部分数据处理和转发采用IXP2350实现。
IXP2350用作IP-DSLAM接入设备的核心，主要完成对线路侧和骨干网侧不同数据包的处理、转发功能，而且还能执行线路管理控制、PPPoE的认证、计费等功能。IXP2350具有高度的可编程性、灵活的适应性和强大的网络处理能力等特点，能提供2Gbps的线速处理速度，理论上能够满足单板72路的ADSL接入，这些特点使IXP2350在IP-DSLAM的应用上有着很好的前景。
网络处理器IXP2350硬件结构主要包括微引擎（ME）、Xscale核、介质交换结构接口（MSF）等。
微引擎ME是IXP2350的核心部件，是整个IP-DSLAM系统核心的数据处理、转发单元。IXP2350共有4个微引擎，采用多核处理机制，并行处理不相关的网络数据包，以充分利用其处理能力。而每个微引擎内部有8个硬件线程，采用多线程技术，有效解决了执行速度与存储器访问速度不匹配的问题。此外还采用分布式缓存结构减小了读写修改操作带来的存储器访问时延。
Xscale核是IP-DSLAM系统的高层控制管理单元，还负责部分网络数据包处理。它是一个高性能、低功耗、32位嵌入式精简指令集处理器，最高工作频率可达1200MHz，与微引擎之间采用共享内存的方式进行通信。
MSF是IP-DSLAM系统的外部接口单元，支持UTOPIA、SPI 和CSIX协议接口，还提供了两个千兆以太网口，用于与外部二层或者三层网络设备的连接。这种多接口结构，提高了系统的灵活性。
DRAM、SRAM、闪存（FLASH）等单元是系统的外围设备，给整个IP-DSLAM设备提供了系统程序和网络数据的存储和寻址空间。
3 基于IXP2350的IP-DSLAM软件设计
3.1软件构成IXP2350的软件系统可分为数据面和控制面，采用分层、模块化设计思想，既可加快开发周期，又增加了可扩充的处理能力。
数据面运行在微引擎上，负责大部分网络数据包的处理和高速转发，这是软件系统最重要的组成部分。微引擎上运行微代码，每个微引擎上都提供了代码存储空间。不同功能的微码分别加载在不同的微引擎中，进行分布式处理。根据功能将数据面划分为若干个相对独立的软件微模块，即接收微模块、二层处理微模块、队列管理调度微模块、发送微模块等。综合考虑各个微模块的功能复杂度和负载量，对IXP2350中的4个ME和32个线程进行分配，使其运行更有效合理分配。
