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大、接口規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、前后兼容性好等優(yōu)點。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的信號均能納入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。而這種將ＰＤＨ信號和各種新業(yè)務(wù)裝入ＳＤＨ信號空間，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信號比特經(jīng)過一定的對應(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逐字節(jié)間插合為一路信號的過程。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。
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ＰＭ８３１６具有如下主要特點：
●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１５５Ｍｂｉｔ／ｓ的ＳＴＭ－１最多解映射６３路Ｅ１數(shù)據(jù)流，并同時將６３路Ｅ１數(shù)據(jù)流復(fù)用到一個ＳＴＭ－１中。
●系統(tǒng)側(cè)接口支持８Ｍｂｉｔｓ／ｓ的Ｈ－ＭＶＩＰ總線，同時提供８Ｍｂｉｔｓ／ｓ的隨路信令和共路信令信道。
●支持接收和發(fā)送支路的抖動衰減。
●支持Ｅ１遠(yuǎn)端塊、ＣＲＣ－４、幀位錯誤的性能監(jiān)測。
●為系統(tǒng)定時提供３個無抖動的恢復(fù)時鐘。
●提供每條鏈路診斷和線路環(huán)回。
●在每個支路上提供ＰＲＢＳ發(fā)生器和探測器，用于錯誤測試。
●為配置、控制和狀態(tài)監(jiān)測提供一個８位微處理器總線接口。
●為邊界掃描測試而提供一個標(biāo)準(zhǔn)的５信號Ｐ１１４９．１ ＪＴＡＧ測試端口。
●采用低功耗１．８Ｖ／３．３Ｖ ＣＭＯＳ工藝。所有管腳都是５Ｖ耐壓。
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ＰＭ８３１６的功能模塊如圖２所示，它針對的是中國的通信標(biāo)準(zhǔn)。
ＰＭ８３１６芯片提供線路端接口、測控接口和系統(tǒng)端接口。以下分別對每個接口及其收發(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，通信總線容量最多支持ＳＴＭ－１，數(shù)據(jù)傳輸時，每個數(shù)據(jù)時鐘對數(shù)據(jù)采樣一次；總線工作于７７．７６ＭＨｚ時，通信總線容量最多支持ＳＴＭ－４，數(shù)據(jù)傳輸時，每４個數(shù)據(jù)時鐘對數(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 測控接口
測控接口包括ＪＴＡＧ接口和微處理器接口。ＪＴＡＧ接口支持邊界掃描和５個標(biāo)準(zhǔn)的ＪＴＡＧ指令；微處理器接口是一個具有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易測性的測試模式寄存器。
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的所有時隙、隨路信令或共路信令的連接；ＳＢＩ總線是一個８位并行總線，其通信容量、通信總線容量和工作時鐘方式同線路端接口。
３．４ 收發(fā)功能
對于系統(tǒng)端而言，有發(fā)送和接收兩個不同的方向，下面就針對這兩個方向?qū)Ω髯缘男盘柼幚砹鞒探o予介紹。
在發(fā)送方向上，以Ｈ－ＭＶＩＰ為形式的Ｅ１信號先通過Ｈ－ＭＶＩＰ時鐘和幀同步時鐘采樣接收后被送入緩存存儲器ＥＬＳＴ。然后在ＥＬＳＴ中進(jìn)行受控滑動處理后進(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，同時對每路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個支路字節(jié)同步映射器中的每一個最多可以將２１路Ｅ１流映射成一個ＴＵＧ３凈荷。為了上報性能監(jiān)測結(jié)果，通過設(shè)置，遠(yuǎn)端警報處理指示器可以使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，并且計算在當(dāng)前支路同步凈荷包ＳＰＥ中ＢＩＰ－２，再將計算結(jié)果插入下一個支路ＳＰＥ的Ｖ５中的ＢＩＰ－２位中，同時也插入遠(yuǎn)端塊錯誤、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個支路凈荷處理器以ＴＵＧ－３中的ＴＵ－１２為處理對象?利用通道開銷Ｈ４字節(jié)，依次監(jiān)測復(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，同時計算比特間插奇偶校驗并和Ｖ５的ＢＩＰ－２代碼相比較，如果比較結(jié)果不同，說明傳輸有誤，且對錯誤進(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)字抖動衰減器，提供比較好的抖動容限和抖動衰減，當(dāng)抖動頻率大于５Ｈｚ時，抖動衰減器能夠容納４８ＵＩｐｐ的輸入抖動，當(dāng)漂移頻率小于５Ｈｚ時，抖動衰減器能夠以每１０倍２０ｄＢ的標(biāo)準(zhǔn)對殘留抖動進(jìn)行衰減。最后將解映射和解復(fù)用處理后的信號從緩存存儲器ＥＬＳＴ以Ｈ－ＭＶＩＰ形式輸出。
４ 典型應(yīng)用
ＰＭ８３１６功能強大，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。下面通過一個實際的光接口系統(tǒng)的實例來說明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、功能強大、易于調(diào)試、易于管理等特點。下面就以模塊劃分對部分信號的處理給予說明。
光電／電光轉(zhuǎn)換模塊：由ＨＦＣＴ－５２０５構(gòu)成，它將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號送給ＰＭ５３４２，同時將從ＰＭ５３４２來的電信號轉(zhuǎn)換為光信號。它和ＰＭ５３４２的接口是１５５ＭＨｚ差分接口。另外，為警報指示提供了信號丟失信號ＳＤ。
開銷指針處理模塊：由ＰＭ５３４２構(gòu)成，在接收側(cè)，完成時鐘恢復(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可實現(xiàn)以下４個信號處理功能：
（１） 為ＰＭ５３４２和ＰＭ８３１６提供接收和發(fā)送數(shù)據(jù)時鐘１９．４４ＭＨｚ。由晶振產(chǎn)生的１９．４４ＭＨｚ時鐘信號先送入ＣＰＬＤ，再在ＣＰＬＤ中透明傳輸?shù)蕉鄠€輸出端上，作為本系統(tǒng)中所有１９．４４ＭＨｚ時鐘的來源。
（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。ＤＦＰ為高電平時，表示每一幀中的第一個同步凈荷包已出現(xiàn)，因為ＰＭ５３４２內(nèi)部有一個根據(jù)最近接收的ＤＦＰ來調(diào)整的計數(shù)器，所以它沒有必要在任何一個幀中出現(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個基幀的復(fù)幀中的第一個幀的第一個Ｃ１字節(jié)出現(xiàn)時，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，需用下降沿采樣，另外它們都是每４個基幀產(chǎn)生一次幀脈沖，所以計數(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，可將多個不滿負(fù)載的信道合成到一個信道上，這個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。在實現(xiàn)的過程中，由于合路和分路處理的各個信道的數(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)計相同容量的系統(tǒng)時，ＰＭ８３１６較之其它器件可大大簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、降低功耗，同時可簡化調(diào)試步驟、縮短研發(fā)周期。
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