多信道E1映射復(fù)用成幀芯片PM8316及其應(yīng)用
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關(guān)鍵詞：SDH；PM8316；凈荷；開銷
1 引言
同步數(shù)字系列ＳＤＨ作為新一代同步數(shù)字體系標(biāo)準(zhǔn)，與傳統(tǒng)的準(zhǔn)同步數(shù)字系列ＰＤＨ相比具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活、網(wǎng)絡(luò)管理能力和自愈能力強(qiáng)大、接口規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、前后兼容性好等優(yōu)點(diǎn)。因此，在電信網(wǎng)日益向網(wǎng)絡(luò)化、智能化、綜合化發(fā)展趨勢(shì)下，ＳＤＨ正逐步取代ＰＤＨ。ＳＤＨ具有后向兼容性，也就是說，現(xiàn)存的ＰＤＨ三大系列的各速率等級(jí)的信號(hào)均能納入ＳＤＨ的傳送模塊中，這樣使現(xiàn)存的ＰＤＨ設(shè)備還能夠繼續(xù)使用，不致造成浪費(fèi)。而這種將ＰＤＨ信號(hào)和各種新業(yè)務(wù)裝入ＳＤＨ信號(hào)空間，并構(gòu)成ＳＤＨ幀的過程稱為映射和復(fù)用過程。
在ＳＤＨ中，映射就是指將ＰＤＨ信號(hào)比特經(jīng)過一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系放置到ＳＤＨ容器中的確切位置上去，例如字節(jié)同步映射；復(fù)用就是指將幾路信號(hào)逐字節(jié)間插合為一路信號(hào)的過程。圖１所示是中國規(guī)定的ＳＤＨ復(fù)用映射結(jié)構(gòu)，通過標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議，可將三種速率的ＰＤＨ信號(hào)映射復(fù)用到同步傳輸模塊ＳＴＭ－Ｎ中。
ＰＭ８３１６就是滿足ＰＤＨ的２Ｍｂｉｔ／ｓ或３４Ｍｂｉｔ／ｓ信息流與ＳＤＨ的ＳＴＭ－１信息流之間的映射復(fù)用和解映射復(fù)用芯片。
２?。校停福常保兜闹饕攸c(diǎn)
ＰＭ８３１６具有如下主要特點(diǎn)：
●提供１９．４４ ＭＨｚ或７７．７６ＭＨｚ ＳＤＨ分插復(fù)用通信總線接口，可與ＰＭＣ－Ｓｉｅｒｒａ公司的其它ＳＤＨ設(shè)備無縫連接。
●支持從一個(gè)１５５Ｍｂｉｔ／ｓ的ＳＴＭ－１最多解映射６３路Ｅ１數(shù)據(jù)流，并同時(shí)將６３路Ｅ１數(shù)據(jù)流復(fù)用到一個(gè)ＳＴＭ－１中。
●系統(tǒng)側(cè)接口支持８Ｍｂｉｔｓ／ｓ的Ｈ－ＭＶＩＰ總線，同時(shí)提供８Ｍｂｉｔｓ／ｓ的隨路信令和共路信令信道。
●支持接收和發(fā)送支路的抖動(dòng)衰減。
●支持Ｅ１遠(yuǎn)端塊、ＣＲＣ－４、幀位錯(cuò)誤的性能監(jiān)測(cè)。
●為系統(tǒng)定時(shí)提供３個(gè)無抖動(dòng)的恢復(fù)時(shí)鐘。
●提供每條鏈路診斷和線路環(huán)回。
●在每個(gè)支路上提供ＰＲＢＳ發(fā)生器和探測(cè)器，用于錯(cuò)誤測(cè)試。
●為配置、控制和狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供一個(gè)８位微處理器總線接口。
●為邊界掃描測(cè)試而提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的５信號(hào)Ｐ１１４９．１ ＪＴＡＧ測(cè)試端口。
●采用低功耗１．８Ｖ／３．３Ｖ ＣＭＯＳ工藝。所有管腳都是５Ｖ耐壓。
３?。校停福常保兜慕涌诠δ?/B>
ＰＭ８３１６的功能模塊如圖２所示，它針對(duì)的是中國的通信標(biāo)準(zhǔn)。
ＰＭ８３１６芯片提供線路端接口、測(cè)控接口和系統(tǒng)端接口。以下分別對(duì)每個(gè)接口及其收發(fā)功能做簡要介紹。
３．１ 線路端接口
ＰＭ８３１６提供的１９．４４ＭＨｚ或７７．７６ＭＨｚ通信總線接口可以和光同步凈荷提取定位系列的芯片進(jìn)行無縫連接，其總線寬度是８位?？偩€工作于１９．４４ＭＨｚ時(shí)，通信總線容量最多支持ＳＴＭ－１，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，每個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘對(duì)數(shù)據(jù)采樣一次；總線工作于７７．７６ＭＨｚ時(shí)，通信總線容量最多支持ＳＴＭ－４，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，每４個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘對(duì)數(shù)據(jù)采樣一次。不論ＰＭ８３１６處于哪一種頻率的工作模式，該芯片的通信容量都是ＳＴＭ－１。
３．２ 測(cè)控接口
測(cè)控接口包括ＪＴＡＧ接口和微處理器接口。ＪＴＡＧ接口支持邊界掃描和５個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的ＪＴＡＧ指令；微處理器接口是一個(gè)具有１３位地址線的８位數(shù)據(jù)并口，它提供了大量正常工作所需的正常模式寄存器和加強(qiáng)易測(cè)性的測(cè)試模式寄存器。
３．３ 系統(tǒng)端接口
它包含兩種總線：高密度多廠家集成協(xié)議總線Ｈ－ＭＶＩＰ和帶寬可調(diào)互聯(lián)總線ＳＢＩ。Ｈ－ＭＶＩＰ總線可大大簡化與鏈路層設(shè)備的連接，它可以提供６３路Ｅ１的所有時(shí)隙、隨路信令或共路信令的連接；ＳＢＩ總線是一個(gè)８位并行總線，其通信容量、通信總線容量和工作時(shí)鐘方式同線路端接口。
３．４ 收發(fā)功能
對(duì)于系統(tǒng)端而言，有發(fā)送和接收兩個(gè)不同的方向，下面就針對(duì)這兩個(gè)方向?qū)Ω髯缘男盘?hào)處理流程給予介紹。
在發(fā)送方向上，以Ｈ－ＭＶＩＰ為形式的Ｅ１信號(hào)先通過Ｈ－ＭＶＩＰ時(shí)鐘和幀同步時(shí)鐘采樣接收后被送入緩存存儲(chǔ)器ＥＬＳＴ。然后在ＥＬＳＴ中進(jìn)行受控滑動(dòng)處理后進(jìn)入成幀器，再由成幀器在恢復(fù)的ＰＣＭ流中搜尋基幀同步和ＣＲＣ復(fù)幀同步，并協(xié)同傳輸器根據(jù)ＩＴＵ－Ｔ標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生２０４８ｋｂｉｔ／ｓ的數(shù)據(jù)流，同時(shí)對(duì)每路Ｅ１產(chǎn)生基幀和ＣＲＣ復(fù)幀。經(jīng)過如上處理之后，數(shù)據(jù)流便進(jìn)入了支路字節(jié)同步映射器，３個(gè)支路字節(jié)同步映射器中的每一個(gè)最多可以將２１路Ｅ１流映射成一個(gè)ＴＵＧ３凈荷。為了上報(bào)性能監(jiān)測(cè)結(jié)果，通過設(shè)置，遠(yuǎn)端警報(bào)處理指示器可以使Ｖ５的第８位和第４位分別表示遠(yuǎn)端缺陷指示和遠(yuǎn)端故障指示。如上完成的是通道凈荷處理，為了進(jìn)一步映射，傳輸支路通道開銷處理器為２１路Ｅ１生成通道開銷，并且計(jì)算在當(dāng)前支路同步凈荷包ＳＰＥ中ＢＩＰ－２，再將計(jì)算結(jié)果插入下一個(gè)支路ＳＰＥ的Ｖ５中的ＢＩＰ－２位中，同時(shí)也插入遠(yuǎn)端塊錯(cuò)誤、遠(yuǎn)端失敗指示和遠(yuǎn)端過失指示。最后通過支路凈荷處理器中的凈荷緩存和指針產(chǎn)生的處理后形成ＳＰＥ。
在接收方向上，３個(gè)支路凈荷處理器以ＴＵＧ－３中的ＴＵ－１２為處理對(duì)象?利用通道開銷Ｈ４字節(jié)，依次監(jiān)測(cè)復(fù)幀的同步狀態(tài)、指針解釋、凈荷緩存、指針產(chǎn)生等，隨后決定支路通道開銷字節(jié)Ｖ５在緩存器輸出流中的位置。在接收支路通道開銷處理部分，３個(gè)支路通道開銷處理器監(jiān)視支路凈荷處理器的輸出流，同時(shí)計(jì)算比特間插奇偶校驗(yàn)并和Ｖ５的ＢＩＰ－２代碼相比較，如果比較結(jié)果不同，說明傳輸有誤，且對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行積累。在接收支路字節(jié)同步解映射部分，可以將ＳＴＭ－１／ＶＣ４中的凈荷ＴＵＧ３解映射為２１路Ｅ１。隨后利用接收數(shù)字抖動(dòng)衰減器，提供比較好的抖動(dòng)容限和抖動(dòng)衰減，當(dāng)抖動(dòng)頻率大于５Ｈｚ時(shí)，抖動(dòng)衰減器能夠容納４８ＵＩｐｐ的輸入抖動(dòng)，當(dāng)漂移頻率小于５Ｈｚ時(shí)，抖動(dòng)衰減器能夠以每１０倍２０ｄＢ的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)殘留抖動(dòng)進(jìn)行衰減。最后將解映射和解復(fù)用處理后的信號(hào)從緩存存儲(chǔ)器ＥＬＳＴ以Ｈ－ＭＶＩＰ形式輸出。
４ 典型應(yīng)用
ＰＭ８３１６功能強(qiáng)大，可用于ＳＤＨ分插復(fù)用設(shè)備、終端復(fù)用設(shè)備、數(shù)字交叉連接設(shè)備、光接口設(shè)備、數(shù)字調(diào)制解調(diào)器和路由器等多種設(shè)備。下面通過一個(gè)實(shí)際的光接口系統(tǒng)的實(shí)例來說明ＰＭ８３１６的應(yīng)用。
圖３所示是由ＰＭ８３１６構(gòu)成的光接口電路框圖，該電路主要由光電轉(zhuǎn)化模塊ＨＦＣＴ－５２０５、開銷指針處理模塊ＰＭ５３４２、映射解映射處理模塊ＰＭ８３１６構(gòu)成。該系統(tǒng)可以為ＳＤＨ和ＰＤＨ兩大標(biāo)準(zhǔn)通信體系提供簡易的連接橋梁，且在系統(tǒng)端以多廠家集成協(xié)議?ＭＶＩＰ?的形式，可以最多達(dá)到上下６３條Ｅ１鏈路，如果系統(tǒng)端再添加其它功能模塊，可構(gòu)成分插復(fù)用設(shè)備和終端復(fù)用設(shè)備。它們構(gòu)成的電路具有接口簡單、功能強(qiáng)大、易于調(diào)試、易于管理等特點(diǎn)。下面就以模塊劃分對(duì)部分信號(hào)的處理給予說明。
光電／電光轉(zhuǎn)換模塊：由ＨＦＣＴ－５２０５構(gòu)成，它將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)送給ＰＭ５３４２，同時(shí)將從ＰＭ５３４２來的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。它和ＰＭ５３４２的接口是１５５ＭＨｚ差分接口。另外，為警報(bào)指示提供了信號(hào)丟失信號(hào)ＳＤ。
開銷指針處理模塊：由ＰＭ５３４２構(gòu)成，在接收側(cè)，完成時(shí)鐘恢復(fù)、串并轉(zhuǎn)換、再生段開銷處理、復(fù)用段開銷處理、高低階通道開銷處理、高低階指針解釋和緩存定位等。在發(fā)送側(cè)，處理順序相反。與ＰＭ８３１６的接口是通信總線接口。
映射解映射模塊：由ＰＭ８３１６構(gòu)成，主要完成映射／解映射、復(fù)用／解復(fù)用、成幀等功能，具體細(xì)節(jié)在上面的器件介紹中已提及。
通過ＣＰＬＤ可實(shí)現(xiàn)以下４個(gè)信號(hào)處理功能：
（１） 為ＰＭ５３４２和ＰＭ８３１６提供接收和發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)鐘１９．４４ＭＨｚ。由晶振產(chǎn)生的１９．４４ＭＨｚ時(shí)鐘信號(hào)先送入ＣＰＬＤ，再在ＣＰＬＤ中透明傳輸?shù)蕉鄠€(gè)輸出端上，作為本系統(tǒng)中所有１９．４４ＭＨｚ時(shí)鐘的來源。
（２）幀脈沖產(chǎn)生。在本系統(tǒng)中，需要分別為ＰＭ５３４２、ＰＭ８３１６產(chǎn)生ＤＦＰ、ＬＡＣ１標(biāo)志信號(hào)。ＤＦＰ為高電平時(shí)，表示每一幀中的第一個(gè)同步凈荷包已出現(xiàn)，因?yàn)椋校停担常矗矁?nèi)部有一個(gè)根據(jù)最近接收的ＤＦＰ來調(diào)整的計(jì)數(shù)器，所以它沒有必要在任何一個(gè)幀中出現(xiàn)；ＬＡＣ１表示在ＬＡＤＡＴＡ?７：０?上出現(xiàn)的基幀和復(fù)幀邊界，當(dāng)包含有４個(gè)基幀的復(fù)幀中的第一個(gè)幀的第一個(gè)Ｃ１字節(jié)出現(xiàn)時(shí)，它的高電平有效。它們都是上升沿采樣。因此產(chǎn)生幀脈沖時(shí)，需用下降沿采樣，另外它們都是每４個(gè)基幀產(chǎn)生一次幀脈沖，所以計(jì)數(shù)周期為２７０（列）９（行）４（幀）＝９７２０。以下是部分ＶＨＤＬ代碼：
ｉｆ ｆ１９ｍｃ ＝′０′ ａｎｄ ｆ１９ｍｃ＇ｅｖｅｎｔ ｔｈｅｎ
ｉｆ ｃｏｕｎｔ ＝９７１９ ｔｈｅｎ
ＬＡＣ１ ＜＝′１′；
ＤＦＰ ＜＝′１′；
ｃｏｕｎｔ ＜＝ ０；
ｅｌｓｅ
ｃｏｕｎｔ＜＝ ｃｏｕｎｔ ＋１；
ＬＡＣ１ ＜＝′０′；
ＤＦＰ ＜＝′０′；
ｅｎｄ ｉｆ；
ｅｎｄ ｉｆ；
ｉｆ ｃｍｖｆｐｂ ＝ ′０′ ｔｈｅｎ
ｃｏｕｎｔ ＜＝３；
ｏｕｔｃｌｋ＜＝′０′；
ｅｌｓｉｆ （ｃｍｖ８ｍｃｌｋ ′ｅｖｅｎｔ ａｎｄ ｃｍｗ８ｍｃｌｋ ＝ ′１′） ｔｈｅｎ
ｉｆ ｃｏｕｎｔ ＝７ ｔｈｅｎ
ｏｕｔｃｌｋ＜＝ｎｏｔ ｏｕｔｃｌｋ；
ｃｏｕｎｔ ＜＝ ０；
ｅｌｓｅ
ｃｏｕｎｔ ＜＝ ｃｏｕｎｔ ＋１；
ｏｕｔｃｌｋ＜＝ｏｕｔｃｌｋ；
ｅｎｄ ｉｆ；
ｅｎｄ ｉｆ；
ｃｔｃｌｋ＜＝ｏｕｔｃｌｋ；
（４）合路和分路。在系統(tǒng)端，鏈路、ＭＶＩ／ＥＤ、凈荷包、Ｅ１之間的索引關(guān)系如下：
ＬＩＮＫ ＃＝４[ＭＶＩ／ＥＤ ｉｎｄｅｘ－７（ＳＰＥ－１）－１]＋Ｅ１
由上式可知，ＭＶＩ／ＥＤ中索引號(hào)為６、１３、２０的信道中只有１／４的帶寬被利用，為了提高信道的利用率，可將多個(gè)不滿負(fù)載的信道合成到一個(gè)信道上，這個(gè)處理過程就稱作合路。反之，相反的過程稱作分路。在本系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)３條信道（ＭＶＩＤ[６]、ＭＶＩＤ[１３]和ＭＶＩＤ[２０]）到一條信道ＨＭＶＩＤＣ的合路，和一條信道ＨＭＶＥＤＣ到３條信道（ＭＶＥＤ[６]、ＭＶＥＤ[１３]和ＭＶＥＤ[２０]）的分路。在實(shí)現(xiàn)的過程中，由于合路和分路處理的各個(gè)信道的數(shù)據(jù)速率相同，所以處理過程中只需等待和延遲即可。
５ 結(jié)語
本文介紹了專用的多信道Ｅ１映射復(fù)用成幀芯片ＰＭ８３１６，它將映射復(fù)用功能和成幀功能合二為一，所以在設(shè)計(jì)相同容量的系統(tǒng)時(shí)，ＰＭ８３１６較之其它器件可大大簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、降低功耗，同時(shí)可簡化調(diào)試步驟、縮短研發(fā)周期。
評(píng)論