| 摘 要：本文概述了數(shù)字復(fù)接芯片在光纖通信系統(tǒng)中的作用,對幾種常用于PDH系統(tǒng)中的數(shù)字復(fù)接芯片進(jìn)行了比較,然后重點(diǎn)介紹了GW7680芯片的功能和特點(diǎn)以及應(yīng)用技巧。 關(guān)鍵詞：數(shù)字復(fù)接; PDH; SDH; 光纖通信系統(tǒng); GW7680 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)接芯片用來將若干個(gè)低速數(shù)字信號合并成一個(gè)高速數(shù)字信號,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,簡稱PDH)和同步數(shù)字體系(Synchronous Digital Hierarchy,簡稱SDH),從長遠(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,市場上出現(xiàn)了各種型號的數(shù)字復(fù)接專用集成芯片。這些芯片以格林威的GW7600、GW7620、GW7680,正有的ZYIC－002,華大的CISCG和清華的MXZW68231為典型。在眾多的芯片中,怎樣選擇滿足科研設(shè)計(jì)需要的、性價(jià)比最高的復(fù)接芯片呢?表1是上述各芯片的比較。 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 就目前市場的需求來看,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(2.048kbit/s)準(zhǔn)同步復(fù)用和E2信號(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信號直接上下電路、E1信號通道層(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通道的抖動特征,由于采用全數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行處理,所以抖動性能非常穩(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,對來自三個(gè)方向的信號進(jìn)行調(diào)度。西向進(jìn)入的E1可以再從東向發(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可以再從西向發(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),只需一對光收發(fā)模塊,適合于點(diǎn)到點(diǎn)的傳輸場合;選84.48 Mbit/s時(shí),需兩對光收發(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、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輸入信號消失檢測、通道AIS檢測等功能。 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,無論是鏈狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)還是環(huán)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu),光信號每經(jīng)過一個(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)的緩存器中會產(chǎn)生信息比特的溢出和取空,導(dǎo)致數(shù)字流的滑動損傷,從而使數(shù)據(jù)出錯(cuò)。 對一般的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)信號有關(guān),下面以SDH同步網(wǎng)的定時(shí)傳輸為例進(jìn)行說明,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,各分級時(shí)鐘是從傳輸信號中獲取的,然后向下一級轉(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,即每個(gè)SDH網(wǎng)元通過4.6ppm精度的內(nèi)部時(shí)鐘跟蹤外定時(shí)信號,然后轉(zhuǎn)發(fā)出去。當(dāng)多個(gè)4.6ppm的時(shí)鐘級聯(lián)時(shí)必將造成定時(shí)抖動積累。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)提取過程中幾乎沒有任何時(shí)鐘抖動積累。線路定時(shí)提取原理如圖5所示。  當(dāng)接收到上一站傳來的42.24 Mbit/s的線路信號時(shí),1片GW7680(A單元)將其分接成16個(gè)2Mbit/s的信號, 再經(jīng)另一片GW7680(B單元)復(fù)接、線路編碼成42.24Mbit/s的信號輸出,這時(shí)的時(shí)鐘信號不是由定時(shí)提取電路提出來的,而是由B單元同步復(fù)接出來的,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)問題,因而不會造成整個(gè)鏈狀網(wǎng)或環(huán)網(wǎng)的定時(shí)抖動積累。這是一般的SDH和PDH設(shè)備無法做到的。 4. 結(jié)束語 綜上所述,根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求來選擇復(fù)接芯片時(shí),首先應(yīng)對各種復(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。
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