程控交換機中光接口的設(shè)計

引言

　　隨著現(xiàn)代電信網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，同步數(shù)字傳輸體系SDH已經(jīng)成為當前電信網(wǎng)的主導(dǎo)傳輸機制，以SDH為承載基礎(chǔ)的傳送網(wǎng)也逐漸成為通信網(wǎng)建設(shè)的主導(dǎo)方向。對當前電信運營商而言，SDH設(shè)備是最根本的基礎(chǔ)設(shè)施之一。
　　
　　SDH標準的優(yōu)點

　　SDH主要有三條特點：同步復(fù)用、標準光接口和強大的網(wǎng)管能力。
　　
　　為了使程控交換機能夠在公共傳輸網(wǎng)上傳輸信號，SDH光接口為此提供了一個標準的光信號，通過光纖傳輸，與其他終端互聯(lián)，這樣各個終端的協(xié)議不必統(tǒng)一。同時，由于光纖通信的網(wǎng)絡(luò)容量大、速度快、性能好，其廉價的通信、優(yōu)良的帶寬特性正使之成為電信網(wǎng)的主要傳輸手段。
　　
　　由于用一個光接口代替了大量的電接口，因而通過SDH所傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)信息，可以不必經(jīng)過常規(guī)準同步系統(tǒng)所具有的一些中間背靠背電接口，而直接經(jīng)光接口通過中間節(jié)點，省去了大量相關(guān)電路單元和跳線光纜，使網(wǎng)絡(luò)可用性和誤碼性能都得到改善。
　　
　　SDH信號結(jié)構(gòu)的設(shè)計已經(jīng)考慮了網(wǎng)絡(luò)傳輸和交換應(yīng)用的最佳性，因而在電信網(wǎng)的各個部分（長途、中繼和接入網(wǎng)）中都能提供簡單、經(jīng)濟和靈活的信號互連及管理，使得傳統(tǒng)電信網(wǎng)各個部分的差別正在漸漸消失，彼此的直接連接變得十分簡單和有效。
　　
　　設(shè)計與實現(xiàn)

　　內(nèi)置式SDH光中繼接口板（以下簡稱SDH光接口板）為交換設(shè)備提供STM-1速率的光接口，工作于終端復(fù)用器TM模式，用作緊湊型的內(nèi)置SDH光傳輸系統(tǒng)。能夠靈活地上下2M業(yè)務(wù)，支持最多上下全部63個2M業(yè)務(wù)，所有業(yè)務(wù)通過8M H-MVIP(High Density Multi-Vendor Integration Protocol，多廠家集成協(xié)議)總線與系統(tǒng)的交換網(wǎng)絡(luò)相連。
　　
　　設(shè)計原理

　　設(shè)計采用了ITU-T G707標準中的子復(fù)用結(jié)構(gòu)，正好實現(xiàn)從E1鏈路到STM-1幀的轉(zhuǎn)換。
　　
　　SDH光接口板為數(shù)字中繼處理機及接口板，它是下掛在主處理機下的一種子處理機，在系統(tǒng)中可根據(jù)網(wǎng)上要求配置多塊，各自獨立工作。
　　
　　SDH光接口板單板為交換系統(tǒng)提供標準155M SDH光接口，并支持單板最多上下63個2M業(yè)務(wù)，提供RS232接口用于調(diào)試，提供與主處理機的共享信箱，實現(xiàn)主處理機與SDH光接口板處理機之間的通信。
　　
　　SDH光接口板將來自于光纖的光信號經(jīng)光收模塊完成光/電變換后轉(zhuǎn)換為155M/s的差分信號，再對輸入信號進行時鐘恢復(fù)和數(shù)據(jù)的提取、串/并變換、解擾碼、段開銷處理及B1、B2的計算，高階通道開銷處理。然后將接收信號中的VC-4凈荷輸出，從VC-4凈荷中提取2M業(yè)務(wù)信號，進行成幀處理及2M鏈路的交叉調(diào)整后驅(qū)動上背板。
　　
　　同樣，來自背板的HMVIP信號經(jīng)過驅(qū)動后首先進行2M鏈路的交叉調(diào)整,然后進行成幀處理和映射到VC-4中，加上開銷字節(jié)、指針處理，由光發(fā)模進行電/光變換后發(fā)送出去。
　　
　　硬件設(shè)計

　　SDH光接口板單板包括8個模塊：CPU及控制模塊，共享信箱模塊，光電/電光轉(zhuǎn)換模塊，開銷指針處理模塊，E1映射、解映射、成幀及鏈路交叉網(wǎng)絡(luò)模塊，背板驅(qū)動電路模塊，時鐘模塊，電源模塊。
　　
　　CPU及控制模塊：該模塊圍繞CPU構(gòu)成，主要功能是實現(xiàn)對整個單板的控制。該模塊包含MC68360（高檔單片機）、RS232（串口）、29F040(FLASH)、HM628512FP（RAM）、MAX3064（EPLD）、ACEXEP1K30（FPGA）、74HCT245（總線驅(qū)動器）。
　　
　　共享信箱模塊:該模塊為單板與MP之間提供一個大小為16K的雙端口RAM作為共享信箱。
　　
　　光電/電光轉(zhuǎn)換模塊: 該模塊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。
　　
　　開銷指針處理模塊: 該模塊主要有STM-1的再生段開銷、復(fù)用段開銷、高階通道、低階通道開銷和高階、低階指針。
　　
　　E1映射、解映射、成幀及鏈路交叉網(wǎng)絡(luò)模塊: 該模塊主要完成映射、解映射、成幀及鏈路交叉的工作，即完成完成映射/解映射的2M業(yè)務(wù)信號與背板鏈路之間的靈活交叉以及從一個155M的63各2M中任意選擇部分2M業(yè)務(wù)上下。
　　
　　背板驅(qū)動電路模塊：背板驅(qū)動電路是SDH光接口板單板與04交換機的接口電路，完成背板信號與本板信號之間的隔離和驅(qū)動。
　　
　　時鐘模塊:時鐘模塊主要完成為本板提供19.44M的SDH工作時鐘的功能，該時鐘同時就是本板光口的發(fā)送時鐘。
電源模塊：單板的電源來自背板的5V，而本單板上還用到了3.3V、2.5V及1.8V的芯片，所以電源模塊的功能是完成5V到3.3V、2.5V及1.8V的轉(zhuǎn)換。
　　
　　本單板采用1個2mmA和1個2mmB插座與背板相連，背板為單板提供時序信號、控制信號、地址信號、數(shù)據(jù)信號、板位識別信號 、程序加載鏈路、 +5V電源及RS-232串口。單板為背板提供8Mbit/s的H-MVIP鏈路，A和B兩路外部時標。
　　
　　為了實現(xiàn)單板與主機之間的通信，本設(shè)計中使用了一個雙端口RAM作為共享信箱。
　　
　　軟件設(shè)計

　　軟件的設(shè)計采用68K系列單片機的匯編語言，主要分為兩個部分：ROM程序的設(shè)計以及RAM程序的設(shè)計。
　　
　　ROM程序

　　主要完成對CPU的初始化, 包括建立與外部通信的通道（包括串口和HDLC通道）；對外圍器件的檢測；RAM程序的加載。
　　
　　ROM程序分為引導(dǎo)和調(diào)試程序，引導(dǎo)程序位于flash中，用于單板的上電復(fù)位。68360CPU上電時自動從0地址處取系統(tǒng)堆棧值SSP和PC值，完成CPU初始化、ROM、RAM、DRAM的測試及專用芯片初始化、專用芯片的測試、HDLC環(huán)回測試，并打印測試結(jié)果，完成引導(dǎo)功能。
　　
　　另外，按下單板上手動ABORT按鈕即可進入68K提供的編程和操作環(huán)境TUTOR，在TUTOR下可實現(xiàn)監(jiān)控/調(diào)試，匯編/反匯編，程序輸入，I/O控制等功能。單板調(diào)試程序起始地址是$40000，在TUTOR下輸入 G 40000可進入調(diào)試程序。
　　
　　單板調(diào)試程序為單板在生產(chǎn)中提供工藝檢測方法和手段，基于人機對話模式，CPU通過串口接收鍵盤輸入，調(diào)試程序根據(jù)鍵盤輸入跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的流程。
　　
　　RAM程序

　　RAM程序即運行主程序，完成對外圍芯片的驅(qū)動，正確完成對主機命令的響應(yīng)，如各種復(fù)位命令、數(shù)據(jù)配置命令、性能采集命令以及各種在線測試命令；實現(xiàn)與主機的交互；實現(xiàn)系統(tǒng)通過外接串口進行維護觀察的功能；實現(xiàn)對各種接口的掃描，上報告警、申請封鎖相應(yīng)鏈路，統(tǒng)計各接口的性能指標；此外還要做運行檢查。
　　
　　系統(tǒng)進行光口配置后，就可以將單板插入指定的板位，此時單板上電、復(fù)位，進行CPU初始化，單板自檢。
　　
　　自檢通過后，報復(fù)位正常，由主機通過HMVIP鏈路開始對SDH光接口板單板進行程序加載，單板通過雙口RAM使用接口協(xié)議與主機進行交互式通訊，完成主機的各種命令響應(yīng)，通訊的內(nèi)容主要為：
　　
　?。?）由主機下達的系統(tǒng)命令，SDH配置數(shù)據(jù)庫等；
　　
　?。?）SDH光接口板板上報給主機的命令回答，和運行狀態(tài)參數(shù)。
　　
　　單板加載正常后，初始化SDH數(shù)據(jù)區(qū)及ASIC，進行2M鏈路時隙配置。
　　
　　完成初始化工作后，單板依次執(zhí)行系統(tǒng)命令處理，維護觀察，SDH、PDH接口終端掃描，和運行檢查等工作。
　　
　　當系統(tǒng)進入死循環(huán)時，由看門狗進行復(fù)位，系統(tǒng)再次啟動。
　　
　　結(jié)束語

　　PM8316以及PM5342等專用芯片寄存器的設(shè)置是該設(shè)計中的重點，這兩個專用芯片完成了對信號的開銷指針處理、映射解映射、成幀及鏈路交叉等具有SDH特色的重要功能；單板信號的告警性能的上報與采集也是單板軟件設(shè)計中的重點，這是進行控制及維護的重要手段和依據(jù)，設(shè)計中采用了3個全局循環(huán)計數(shù)器，有1秒計數(shù)器、1分鐘計數(shù)器以及15分鐘計數(shù)器，不僅供本函數(shù)及其它函數(shù)使用：如為性能超限告警提供記時基準，為點亮運行燈函數(shù)提供記時基準等等。此函數(shù)做了各接口的10毫秒、1秒鐘、1分鐘、15分鐘的性能統(tǒng)計，以供性能采集命令之用，以及性能超限形成相應(yīng)的告警之用。

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