1. 前言
在光纖通信系統(tǒng)中，作為終端設(shè)備的光端機(jī)必須由光發(fā)射模塊、光接收模塊、數(shù)據(jù)接口、用戶線接口和數(shù)字復(fù)接芯片等幾部分組成。其中的數(shù)字復(fù)接芯片用來(lái)將若干個(gè)低速數(shù)字信號(hào)合并成一個(gè)高速數(shù)字信號(hào)，以達(dá)到擴(kuò)大傳輸容量和提高傳輸速率的目的。
目前，數(shù)字復(fù)接體制主要有準(zhǔn)同步數(shù)字體系(Parasynchronous Digital Hierarchy,簡(jiǎn)稱PDH)和同步數(shù)字體系(Synchronous Digital Hierarchy，簡(jiǎn)稱SDH)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，SDH終將取代PDH。但由于PDH復(fù)接系統(tǒng)信道利用率高，設(shè)備簡(jiǎn)單，因此，在一些小規(guī)模、小容量的通信網(wǎng)中，仍具有廣泛的市場(chǎng)和應(yīng)用價(jià)值。因此，研究數(shù)字復(fù)接專用芯片在PDH體制中的應(yīng)用亦具有一定的意義。
PDH復(fù)接體制包括一次群到二次群復(fù)接、二次群到三次群復(fù)接、一次群到三次群跳群復(fù)接和三次群到四次群復(fù)接等 。其中，最后一種復(fù)接方式已轉(zhuǎn)化為三次群到SDH STM－1的復(fù)接。本文不予討論。
2. 各種數(shù)字復(fù)接芯片比較
為了滿足上述各種復(fù)接方式的需要，市場(chǎng)上出現(xiàn)了各種型號(hào)的數(shù)字復(fù)接專用集成芯片。這些芯片以格林威的GW
根據(jù)表1，為滿足不同的復(fù)接要求，在保證高性價(jià)比的前提下，分不同情況給出幾種說(shuō)明：
(1)一次群至二次群復(fù)分接
選CISCG芯片最便宜，但外圍電路中要有2M平滑鎖相、2M和8M時(shí)鐘提取電路；選擇GW7600和ZYIC－002在性價(jià)比及外圍電路上幾乎一樣，只是后者功耗大一點(diǎn)，但它帶有插座，有利于科研設(shè)計(jì)時(shí)的插拔。
(2)二次群至三次群復(fù)分接
選CISCG芯片時(shí)，外圍電路中要有8M平滑鎖相、8M和34M時(shí)鐘提取電路；選GW7600和ZYIC－002時(shí)，外圍電路中要有8M平滑鎖相和34M時(shí)鐘提取電路。
(3)一次群至三次群復(fù)分接(帶標(biāo)準(zhǔn)34M電接口)
若其中要留8M電接口，則用2片GW7620和1片GW7600或ZYIC－002，外加8M平滑鎖相和34M時(shí)鐘提取電路；若其中不留8M電接口，則用1片MXZW68231外加34M時(shí)鐘提取電路即可。
(4)一次群至三次群跳群復(fù)分接
最佳方案選GW7680，它有線路編碼電路，具有E1支路16×16交叉連接功能，方便上下電路。
3. 復(fù)接芯片的應(yīng)用舉例
就目前市場(chǎng)的需求來(lái)看，中小容量用戶需求的是2M口且具有相當(dāng)于480路容量的光傳輸出設(shè)備，而不一定是標(biāo)準(zhǔn)34M口；另外，用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)的靈活性(比如上下電路、交叉連接功能)、可靠性要求都比較高。正因?yàn)槿绱?，筆者認(rèn)為GW7680芯片的應(yīng)用開發(fā)價(jià)值較大。下面就GW7680芯片的功能、特點(diǎn)及應(yīng)用情況作一具體介紹。
3.1 GW7680芯片的功能結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
GW7680芯片是北京格林威為實(shí)現(xiàn)其APDH(Advanced PDH)光纖傳輸方案而設(shè)計(jì)的ASIC芯片。該芯片采用數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù)和線路編碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)E1信號(hào)(2.048kbit/s)準(zhǔn)同步復(fù)用和E2信號(hào) (8.448kbit/s)同步復(fù)用以及光線路傳輸編解碼。GW7680吸收SDH的特點(diǎn)是單片可提供16個(gè)E1信號(hào)直接上下電路、E1信號(hào)通道層(通道速率為2112 kbit/s)交叉連接、E1雙纖環(huán)網(wǎng)通道保護(hù)、線路再定時(shí)及豐富的開銷。其功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。
在圖1中，RA和TB單元構(gòu)成西側(cè)光口，RB和TA構(gòu)成東側(cè)光口。TA和TB實(shí)現(xiàn)的功能是同步復(fù)用，以插入碼方式成幀、擾碼；RA和RB實(shí)現(xiàn)的功能是：解擾碼、幀同步定位、同步分接。每個(gè)基本單元的線路口速率為42.24Mbit/s。
E1 MAPPER完成16個(gè)2.048kbit/s速率信號(hào)的復(fù)接和分接，其輸入輸出構(gòu)成GW7680的第三個(gè)端口(即電口)。在每個(gè)E1的輸入口設(shè)有一個(gè)全數(shù)字的時(shí)鐘恢復(fù)電路，輸出口設(shè)有一個(gè)全數(shù)字的鎖相環(huán)，這兩個(gè)模塊的性能決定了2.048kbit/s通道的抖動(dòng)特征，由于采用全數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行處理，所以抖動(dòng)性能非常穩(wěn)定可靠且不受工作電壓和環(huán)境溫度的影響。
數(shù)字交叉連接器DXC作為E1通道的控制樞紐，對(duì)來(lái)自三個(gè)方向的信號(hào)進(jìn)行調(diào)度。西向進(jìn)入的E1可以再?gòu)臇|向發(fā)出或往E1連接器選擇一個(gè)物理口下電路，東向進(jìn)入的E1可以再?gòu)奈飨虬l(fā)出或往E1連接器選擇一個(gè)物理口下電路。從某個(gè)物理口插入的E1信號(hào)可在DXC控制下發(fā)往西向或東向，或雙向同時(shí)發(fā)送。
除以上功能外，GW7680還具有如下功能特點(diǎn)：
●線路速率在42.24 Mbit/s(480路)和84.48 Mbit/s(960路)兩者之一任選 。選42.24 Mbit/s時(shí)，只需一對(duì)光收發(fā)模塊，適合于點(diǎn)到點(diǎn)的傳輸場(chǎng)合；選84.48 Mbit/s時(shí)，需兩對(duì)光收發(fā)模塊，具有交叉連接功能，在組網(wǎng)應(yīng)用時(shí)非常方便;
●提供兩路64kbit/s數(shù)字公務(wù)電話接口，可直接連接話音CODEC(編解碼芯片，如MC145503)，且具備公務(wù)電話四音(撥號(hào)、回鈴、忙音、催掛)插入控制，該接口不占用2M通道。
●提供一條帶有8kHz幀同步信號(hào)的2112kbit/s開銷數(shù)據(jù)接口，易于外部合成384kbit/s、192kbit/s、64kbit/s同向數(shù)據(jù)接口；
●提供2路2112kbit/s透明數(shù)據(jù)通道(960路設(shè)置條件下)；
●提供2路528kbit/s異步采樣數(shù)據(jù)通道；
●具有微處理器(MP)接口，支持以MP為核心的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)告警、監(jiān)控以及系統(tǒng)設(shè)置(如交叉連接設(shè)置)的MP管理；
●提供線路幀失步、公務(wù)幀失步、1E－3、1E－6等告警功能以及線路誤碼比特計(jì)數(shù)、E1輸入信號(hào)消失檢測(cè)、通道AIS檢測(cè)等功能。
3.2 GW7680在TM480中的應(yīng)用
由GW7680構(gòu)成的光電合一設(shè)備再配合一定的控制軟件，即可支持鏈狀網(wǎng)、環(huán)狀網(wǎng)的應(yīng)用系統(tǒng)。在GW7680芯片外圍配置一對(duì)光收發(fā)模塊、一個(gè)微處理器、PCM編解碼芯片、42.24MHz時(shí)鐘提取電路及2M接口變換電路即可構(gòu)成480路單板光端機(jī)。這種單板光端機(jī)具有許多獨(dú)特的功能，非常適合于中小容量需求的接入網(wǎng)。TM480光端機(jī)組成框圖如圖2所示。
圖2是GW7680芯片最簡(jiǎn)單的應(yīng)用方式。除了這種TM480(終端設(shè)備)外，還可組成ADM480(分插復(fù)用器)；如果使用2片 GW7680，則可擴(kuò)容為960路或1920路的TM和ADM，這主要取決于GW7680的串、并使用及軟件設(shè)置。其中TM1920和ADM1920可廣泛應(yīng)用于干線傳輸網(wǎng)中，它的容量相當(dāng)于SDH的STM－1(1890路)，性能與SDH不相上下，但價(jià)格卻比SDH便宜。這種擴(kuò)容方式如圖3所示。
3.2 GW7680芯片的應(yīng)用技巧
在光纖傳輸系統(tǒng)中，無(wú)論是鏈狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)還是環(huán)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)，光信號(hào)每經(jīng)過(guò)一個(gè)中轉(zhuǎn)(中繼)設(shè)備時(shí)，必須有一個(gè)時(shí)鐘提取(也叫線路定時(shí))過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)同步。實(shí)現(xiàn)網(wǎng)同步的目標(biāo)是使網(wǎng)中所有交換節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘頻率和相位都控制在預(yù)先確定的容差范圍內(nèi)，以便使網(wǎng)內(nèi)各交換節(jié)點(diǎn)的全部數(shù)字流實(shí)現(xiàn)正確有效的交換。否則，在數(shù)字交換機(jī)的緩存器中會(huì)產(chǎn)生信息比特的溢出和取空，導(dǎo)致數(shù)字流的滑動(dòng)損傷，從而使數(shù)據(jù)出錯(cuò)。
對(duì)一般的PDH傳輸網(wǎng)或SDH傳輸網(wǎng)設(shè)備而言，其發(fā)送定時(shí)總是與接收的定時(shí)信號(hào)有關(guān)，下面以SDH同步網(wǎng)的定時(shí)傳輸為例進(jìn)行說(shuō)明，其框圖如圖4所示。
在SDH系統(tǒng)中，主要采用主從同步方式，PRC(基準(zhǔn)時(shí)鐘)為網(wǎng)中的最高一組時(shí)鐘，各分級(jí)時(shí)鐘是從傳輸信號(hào)中獲取的，然后向下一級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)出去，因此每一個(gè)SDH網(wǎng)絡(luò)單元都直接地影響了定時(shí)信號(hào)，即每個(gè)SDH網(wǎng)元通過(guò)4.6ppm精度的內(nèi)部時(shí)鐘跟蹤外定時(shí)信號(hào)，然后轉(zhuǎn)發(fā)出去。當(dāng)多個(gè)4.6ppm的時(shí)鐘級(jí)聯(lián)時(shí)必將造成定時(shí)抖動(dòng)積累。于是，從網(wǎng)同步的角度考慮，為了保證SDH組網(wǎng)后能夠正常運(yùn)行，同步傳輸鏈路應(yīng)盡量短，整個(gè)鏈路的G.812時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)數(shù)應(yīng)不超過(guò)10個(gè)，每一個(gè)SDH節(jié)點(diǎn)至少應(yīng)有2個(gè)獨(dú)立的外定時(shí)輸入，以保證足夠的定時(shí)可靠性。
用2片GW7680構(gòu)成的線路定時(shí)網(wǎng)同步方式頗具特色，跟 SDH網(wǎng)同步方式相比，它在線路定時(shí)提取過(guò)程中幾乎沒(méi)有任何時(shí)鐘抖動(dòng)積累。線路定時(shí)提取原理如圖5所示。
當(dāng)接收到上一站傳來(lái)的42.24 Mbit/s的線路信號(hào)時(shí)，1片GW7680(A單元)將其分接成16個(gè)2Mbit/s的信號(hào)，再經(jīng)另一片GW7680(B單元)復(fù)接、線路編碼成42.24Mbit/s的信號(hào)輸出，這時(shí)的時(shí)鐘信號(hào)不是由定時(shí)提取電路提出來(lái)的，而是由B單元同步復(fù)接出來(lái)的，它不需要參考別的時(shí)鐘(如PRC)，也不需作任何頻偏調(diào)整。因此，當(dāng)多個(gè)站采用這種本地線路定時(shí)提取方式組聯(lián)成鏈狀網(wǎng)或環(huán)網(wǎng)時(shí)，每個(gè)站的線路定時(shí)都獨(dú)立，不存在時(shí)鐘的轉(zhuǎn)發(fā)問(wèn)題，因而不會(huì)造成整個(gè)鏈狀網(wǎng)或環(huán)網(wǎng)的定時(shí)抖動(dòng)積累。這是一般的SDH和PDH設(shè)備無(wú)法做到的。
4. 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求來(lái)選擇復(fù)接芯片時(shí)，首先應(yīng)對(duì)各種復(fù)接芯片的功能進(jìn)行分析，然后分析采用該芯片完成電路設(shè)計(jì)時(shí)的外圍電路實(shí)現(xiàn)的難易程度，最后考慮復(fù)接芯片的性價(jià)比。這樣設(shè)計(jì)的電路既能滿足要求，又能達(dá)到事半功倍的效果。另外，在使用某一芯片時(shí)，要盡量挖掘該芯片的潛能，進(jìn)行靈活搭配使用，這樣往往能夠開發(fā)出意想不到的、性能優(yōu)異的電路或設(shè)備，如本文提到的用2片GW7680構(gòu)成一種獨(dú)特的本地線路定時(shí)提取方案便是如此。
（轉(zhuǎn)載）
