T1/E1/J1單片收發(fā)器

自六十年代引入Ｔ載波以來(lái)，Ｔ載波和Ｅ載波網(wǎng)絡(luò)走過(guò)了一個(gè)漫長(zhǎng)的發(fā)展道路，今天，設(shè)計(jì)人員將會(huì)看到越來(lái)越多的功能被集成到Ｔ１／Ｅ１／Ｊ１單片收發(fā)器（ＳＣＴ）內(nèi)。大量功能的引入容易使設(shè)計(jì)人員產(chǎn)生困惑，本文介紹了設(shè)計(jì)中需要關(guān)注的重要性能。

１　Ｔ、Ｅ、Ｊ載波網(wǎng)絡(luò)

工作在１．５４４Ｍｂｐｓ的Ｔ１是北美公共交換電話網(wǎng)絡(luò)（ＰＳＴＮ）數(shù)字復(fù)用傳輸Ｔ載波層的最低速率，它最初是專(zhuān)為傳輸數(shù)字化語(yǔ)音信號(hào)而設(shè)計(jì)的。Ｔ１利用脈碼調(diào)制和時(shí)分復(fù)用技術(shù)傳輸２４路載波級(jí)語(yǔ)音信號(hào)，稱(chēng)為ＤＳ０。每路ＤＳ０或時(shí)隙可承載６４ｋｂｐｓ 的信息量。Ｅ１是歐洲數(shù)字傳輸格式，可承載３２路語(yǔ)音，復(fù)用時(shí)鐘速率為２．０４８Ｍｂｐｓ。

現(xiàn)在，Ｔ１、Ｅ１不僅可以傳輸語(yǔ)音信號(hào)，還可用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)或二者的組合。Ｔ１、Ｅ１傳輸線路已廣泛用于蜂窩基站、商務(wù)接入路由器和個(gè)人分支交換等。圖１給出了Ｔ１／Ｅ１／Ｊ１ ＳＣＴ的典型功能框圖。而Ｊ１則是專(zhuān)用于日本的Ｔ１的變型。

２　設(shè)計(jì)要點(diǎn)

２．１ 線路接口單元和成幀器

ＳＣＴ的線路接口單元（ＬＩＵ）是到銅纜環(huán)路的物理層接口，成幀器可以與從ＬＩＵ接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步，并對(duì)ＬＩＵ數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化處理以便發(fā)送。一些ＳＣＴ的優(yōu)勢(shì)在于ＬＩＵ可同時(shí)提供短程和長(zhǎng)程操作，這使得ＳＣＴ能夠同時(shí)用于ＣＳＵ（信道服務(wù)單元）／ＤＳＵ（數(shù)據(jù)服務(wù)單元）的第一層數(shù)字信號(hào)交叉連接（ＤＳＸ－１）。

在傳統(tǒng)的Ｔ１／Ｅ１／Ｊ１設(shè)計(jì)中，ＬＩＵ和成幀器是獨(dú)立的ＩＣ，隨著超大規(guī)模集成技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)已可以將他們集成在單片ＩＣ之中，在ＳＣＴ中需要核查的一個(gè)功能是在ＬＩＵ與成幀器之間是否能夠直接接入信號(hào)，以允許修改數(shù)據(jù)流或從外部信號(hào)源插入代碼。該功能的另一好處是能夠利用雙向碼流達(dá)到監(jiān)視的目的。

２．２ 軟件可編程線路端接

在給定的Ｔ１／Ｅ１／Ｊ１設(shè)備內(nèi)部特性中，軟件可編程銅纜環(huán)路端接是非常有用的功能，Ｄａｌｌａｓ半導(dǎo)體公司從ＤＳ２１５５ ＳＣＴ開(kāi)始，之后推出的ＩＣ均具備這一功能，工程師可以設(shè)計(jì)一個(gè)完備的Ｔ１／Ｅ１／Ｊ１板，以便在不增加任何外部元件的前提下，通過(guò)軟件改變銅纜環(huán)路所需要的線路終端匹配阻抗。目前，由于Ｔ１／Ｅ１／Ｊ１設(shè)備對(duì)成本的要求越來(lái)越苛刻，這一功能已經(jīng)成為設(shè)計(jì)的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。

圖1

２．３ 抖動(dòng)衰減器

Ｔ／Ｅ載波環(huán)路有時(shí)會(huì)出現(xiàn)瞬間的不同步，這種現(xiàn)象常常是由抖動(dòng)引起的，抖動(dòng)定義為參考時(shí)鐘頻率變化１０Ｈｚ以上時(shí)相位變化的幅度。為保證系統(tǒng)的可靠性和時(shí)鐘的可重復(fù)性，最好選擇能夠在發(fā)送和接收通道提供抖動(dòng)抑制的ＳＣＴ。此外，有些器件還提供了兩路抖動(dòng)抑制緩沖器，以適用于那些抖動(dòng)較大、要求高度可靠或要求較低響應(yīng)時(shí)間的應(yīng)用。

２．４ 高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制

高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制（ＨＤＬＣ）是ＩＳＯ ７層模型的第２層處理類(lèi)型，物理層鏈接的維護(hù)和質(zhì)量監(jiān)視是ＨＤＬＣ控制器的典型應(yīng)用，為了提高系統(tǒng)的適應(yīng)性，可選擇能夠分配單個(gè)或多個(gè)ＤＳＯ或ＦＤＬ位的ＨＤＬＣ控制器。

２．５ 誤碼率測(cè)試電路（ＢＥＲＴ）

通信信道一般都需要測(cè)試鏈路質(zhì)量的診斷工具，為此，大多數(shù)ＳＣＴ包含有發(fā)送和接收ＢＥＲＴ。設(shè)計(jì)時(shí)可以從發(fā)送端注入偽隨機(jī)數(shù)據(jù)模板至銅纜環(huán)路，然后由接收器ＢＥＲＴ來(lái)同步該注入信號(hào)。ＢＥＲＴ工作時(shí)會(huì)衰減信號(hào)或向銅纜環(huán)路注入噪聲，這有助于描述由ＳＣＴ、銅纜環(huán)路和更高軟件層的性能。但如果ＢＥＲＴ檢測(cè)到錯(cuò)誤狀態(tài)，則可能需要對(duì)通信信道作進(jìn)一步研究或測(cè)試。

２．６ 保護(hù)開(kāi)關(guān)

考慮到Ｔ／Ｅ傳輸線提供的是至關(guān)重要的數(shù)據(jù)，許多設(shè)計(jì)要求在銅纜環(huán)路不可靠或線卡終止工作時(shí)能夠提供一個(gè)備份方案。由于保護(hù)開(kāi)關(guān)一般都允許備用的ＳＣＴ在不丟失幀同步的條件下切換到線路上以替代失效的ＳＣＴ，因此，許多芯片都能夠在不需要外部繼電器或開(kāi)關(guān)的情況下提供該項(xiàng)功能。實(shí)際上，具有高阻輸入的接收器和具有三態(tài)輸出的ＬＩＵ發(fā)送器都適合這種類(lèi)型的應(yīng)用。

２．７ 多端口密度

大多數(shù)Ｔ／Ｅ載波線卡采用多端口的原因之一是為了滿足１．５４４Ｍｂｐｓ或２．０４８Ｍｂｐｓ帶寬，這種情況下，Ｔ１、Ｅ１通常被綁定在一起或邏輯組合成一個(gè)單元。按照用戶的這一需求，新推出的ＳＣＴ通常在單片封裝內(nèi)提供了多種端口密度。

２．８ 低電壓供電

傳統(tǒng)的成幀器和ＬＩＵ產(chǎn)品一般需要＋５Ｖ供電。但為了保證低功耗需求，新推出的大多數(shù)產(chǎn)品采用３．３Ｖ單電源供電，但也容許５Ｖ的輸入／輸出接口。