用于SDH交叉連接的芯片

大容量無阻塞TU干線單元支路交叉連接器設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)SDH(同步數(shù)字結(jié)構(gòu))2.5G光傳輸高端設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是體現(xiàn)設(shè)備性能的一個(gè)重要指標(biāo)。由于TU支路交叉連接需要進(jìn)行時(shí)分和空分交換，需要處理多種TU規(guī)格，并且交換顆粒度小，因此所需的電路規(guī)模比較大，成本相對(duì)很高。例如要實(shí)現(xiàn)一個(gè)1008×1008路的TU-12級(jí)交換矩陣，如果使用現(xiàn)有的規(guī)模為126×126路的商業(yè)芯片來拼接就需要幾十塊芯片，實(shí)現(xiàn)起來十分復(fù)雜。

ITU-T(國(guó)際電信聯(lián)盟)的SDH建議中的映射路線有兩條主干，一條是北美路線，一條是歐洲路線。我國(guó)采用的是歐洲路線，主要電路接口是E1和E3/DS3，從滿足市場(chǎng)實(shí)際需求，降低成本的出發(fā)點(diǎn)考慮，簡(jiǎn)化不使用的映射結(jié)構(gòu)就可以顯著降低電路規(guī)模，從而有可能實(shí)現(xiàn)單片超大規(guī)模的交換能力，這樣可以大大降低SDH設(shè)備交換板的設(shè)計(jì)難度，降低成本，提高產(chǎn)品可靠度。

RC7830是為完成SDH中TU交叉連接功能而設(shè)計(jì)的超大規(guī)模集成電路，單片實(shí)現(xiàn)了1008×1008 TU-12的無阻塞全交換功能，也可以交換TU-3和AU-4結(jié)構(gòu)，并允許TU-12/TU-3/AU-4混合使用。為了適應(yīng)SDH設(shè)備更大容量的交叉連接需求，RC7830又提供級(jí)聯(lián)使用功能，不需要任何輔助器件就可以組成更大的交換矩陣，最多可實(shí)現(xiàn)48個(gè)STM（同步傳輸方式）-1中所有TU-12、TU-3、AU-4的無阻塞全交叉連接。

子網(wǎng)連接保護(hù)倒換是SDH實(shí)現(xiàn)自愈的方法之一，也是最有效的保護(hù)策略，倒換時(shí)間要求不大于50ms。當(dāng)線路(如STM-16傳輸線路）出現(xiàn)故障時(shí)將引起大量支路出現(xiàn)AIS告警，產(chǎn)生倒換請(qǐng)求，微處理器需要配置大量倒換數(shù)據(jù)，容易造成倒換時(shí)間超標(biāo)。RC7830采取了交換控制雙頁面設(shè)置的方法，對(duì)應(yīng)每一個(gè)通道，都有雙頁互為保護(hù)。微處理器事先將正常工作路由和保護(hù)路由寫入RC7830，RC7830監(jiān)視通道的AIS（告警指示信號(hào))狀態(tài)，一旦檢測(cè)出AIS即時(shí)觸發(fā)倒換，從而快速實(shí)現(xiàn)自動(dòng)倒換功能，可以大大縮短倒換時(shí)間，提高設(shè)備性能。倒換后，保護(hù)頁轉(zhuǎn)換為工作頁，直至下一次微處理器重新設(shè)置或檢出AIS為止。

另外，RC7830的主要服務(wù)對(duì)象是SDH的2.5G設(shè)備，當(dāng)16個(gè)STM-1同時(shí)使用時(shí)可能會(huì)引起板間線數(shù)過密的問題，為此，RC7830設(shè)計(jì)有77MHz總線工作模式，外部接口的輸入輸出數(shù)據(jù)速率為77Mb/s，內(nèi)部交換速率仍為38MHz，此時(shí)，每組總線的低2位引腳為有效引腳，其余不用的引腳可以懸空（芯片內(nèi)對(duì)輸入引腳已設(shè)計(jì)了上拉電阻）。

RC7830也可以用在多光口的155M/622M系統(tǒng)中，當(dāng)16組STM-1總線不必全部使用時(shí)，可關(guān)閉不用的總線，將工作功耗降至最低，此時(shí)被關(guān)閉總線的輸出狀態(tài)為三態(tài)。雖然RC7830的交叉連接容量大、功能多，但使用方便、靈活。外部可連接TUPP處理器PMC-Sierra的PM5362；交叉連接過程由本地處理器控制實(shí)現(xiàn)。處理器控制可以通過并行總線或8.192Mb/s SC串行總線兩種方式實(shí)現(xiàn)。

RC7830內(nèi)部功能框圖如圖1所示。

RC7830提供38MHz和77MHz兩種STM-1總線工作模式。在不同的總線工作模式下，STM-1輸入輸出數(shù)據(jù)總線速率不同。在38MHz模式下，每組總線為4bit半字節(jié)數(shù)據(jù)。當(dāng)工作在77MHz時(shí)，每組總線的低兩位引腳作為輸入輸出引腳。芯片內(nèi)還可對(duì)每組輸入數(shù)據(jù)總線進(jìn)行BIP-8的軟校驗(yàn)檢查。不論是主動(dòng)關(guān)閉的數(shù)據(jù)總線還是處于無效狀態(tài)，不用的引腳都可以懸空。任何一個(gè)輸出數(shù)據(jù)通道，對(duì)于TU-12、TU-3、AU-4都可以來自級(jí)聯(lián)使用時(shí)的前一級(jí)芯片或本片的交換單元，或由用戶插入人工碼、輸出AIS、設(shè)置為通道三態(tài)，具體方式由微處理器的軟件控制。

RC7830的幾乎所有功能都由微處理器的軟件來控制并實(shí)現(xiàn)，考慮到當(dāng)板上芯片較多、線密度較大時(shí)，為緩解布線難度，芯片在設(shè)計(jì)時(shí)不僅支持并行總線控制接口，而且支持串行總線控制接口。兩個(gè)接口不可同時(shí)使用，由管腳ScoMp控制。

當(dāng)引腳ScoMp為‘0’時(shí)有效。RC7830采用128個(gè)接口寄存器和基于二次地址的擴(kuò)展寄存器結(jié)構(gòu)，其中包括64個(gè)直接地址，64個(gè)二次地址。二次地址共有兩種：特殊二次地址和普通二次地址。特殊二次地址對(duì)應(yīng)的是控制信息，普通二次地址對(duì)應(yīng)的是通道的交換信息。尋址哪一種二次地址由直接地址的第六個(gè)地址中的數(shù)據(jù)的高兩bit來決定。

當(dāng)管腳ScoMp為‘1’時(shí)有效。

SC控制總線為8KHz幀頻的8.192Mb/s信號(hào)，每幀為128個(gè)字節(jié)，對(duì)應(yīng)128個(gè)接口寄存器，每幀可更新一遍芯片的接口寄存器。其接口應(yīng)用如圖2所示。

RC7830還設(shè)計(jì)了SO開銷狀態(tài)總線。若前端芯片可以完成對(duì)TU支路的AIS檢測(cè)，則可通過SO開銷狀態(tài)總線直接將檢測(cè)結(jié)果送至RC7830，觸發(fā)保護(hù)倒換。該總線也是8KHz幀頻同步的8.192Mb/s信號(hào)，與8Mb/s的SC串行控制總線共用幀頭及時(shí)鐘。只在單片使用時(shí)有效。

RC7830具有4組輸入擴(kuò)展總線Sdib，可實(shí)現(xiàn)將多片RC7830級(jí)聯(lián)使用，從而擴(kuò)大芯片的交叉連接能力，用戶可根據(jù)實(shí)際需要選擇級(jí)聯(lián)規(guī)模，比如2×2、3×3等，最大可實(shí)現(xiàn)4×4的級(jí)聯(lián)。

圖3以2×2級(jí)聯(lián)應(yīng)用為例：

級(jí)聯(lián)應(yīng)用時(shí)，每一列芯片完成12組輸出Sdo總線的交換。任意一組Sdo總線的任意一個(gè)時(shí)隙都可以來自任意一組Sdia總線的任意一個(gè)時(shí)隙。

RC7830交叉連接芯片可廣泛用于國(guó)內(nèi)SDH 2.5G/622M/155M傳輸系統(tǒng)中, 設(shè)計(jì)兼顧了大系統(tǒng)和小系統(tǒng)的使用特點(diǎn),交換規(guī)?？梢陨炜s,保護(hù)倒換速度快,具有并行和串行MP接口。采用國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)國(guó)外加工方式進(jìn)行,目前產(chǎn)品已通過測(cè)試,并進(jìn)入試用和批量生產(chǎn)階段。■