多信道E1映射復用成幀芯片PM8316及其應用
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關鍵詞：SDH；PM8316；凈荷；開銷
1 引言
同步數字系列ＳＤＨ作為新一代同步數字體系標準，與傳統的準同步數字系列ＰＤＨ相比具有網絡結構靈活、網絡管理能力和自愈能力強大、接口規范標準、前后兼容性好等優點。因此，在電信網日益向網絡化、智能化、綜合化發展趨勢下，ＳＤＨ正逐步取代ＰＤＨ。ＳＤＨ具有后向兼容性，也就是說，現存的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，這樣使現存的ＰＤＨ設備還能夠繼續使用，不致造成浪費。而這種將ＰＤＨ信號和各種新業務裝入ＳＤＨ信號空間，并構成ＳＤＨ幀的過程稱為映射和復用過程。
在ＳＤＨ中，映射就是指將ＰＤＨ信號比特經過一定的對應關系放置到ＳＤＨ容器中的確切位置上去，例如字節同步映射；復用就是指將幾路信號逐字節間插合為一路信號的過程。圖１所示是中國規定的ＳＤＨ復用映射結構，通過標準的協議，可將三種速率的ＰＤＨ信號映射復用到同步傳輸模塊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用和解映射復用芯片。
２ ＰＭ８３１６的主要特點
ＰＭ８３１６具有如下主要特點：
●提供１９．４４ ＭＨｚ或７７．７６ＭＨｚ ＳＤＨ分插復用通信總線接口，可與ＰＭＣ－Ｓｉｅｒｒａ公司的其它ＳＤＨ設備無縫連接。
●支持從一個１５５Ｍｂｉｔ／ｓ的ＳＴＭ－１最多解映射６３路Ｅ１數據流，并同時將６３路Ｅ１數據流復用到一個ＳＴＭ－１中。
●系統側接口支持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。
●支持接收和發送支路的抖動衰減。
●支持Ｅ１遠端塊、ＣＲＣ－４、幀位錯誤的性能監測。
●為系統定時提供３個無抖動的恢復時鐘。
●提供每條鏈路診斷和線路環回。
●在每個支路上提供ＰＲＢＳ發生器和探測器，用于錯誤測試。
●為配置、控制和狀態監測提供一個８位微處理器總線接口。
●為邊界掃描測試而提供一個標準的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。
３?。校停福常保兜慕涌诠δ?/B>
ＰＭ８３１６的功能模塊如圖２所示，它針對的是中國的通信標準。
ＰＭ８３１６芯片提供線路端接口、測控接口和系統端接口。以下分別對每個接口及其收發功能做簡要介紹。
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，數據傳輸時，每個數據時鐘對數據采樣一次；總線工作于７７．７６ＭＨｚ時，通信總線容量最多支持ＳＴＭ－４，數據傳輸時，每４個數據時鐘對數據采樣一次。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個標準的ＪＴＡＧ指令；微處理器接口是一個具有１３位地址線的８位數據并口，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 系統端接口
它包含兩種總線：高密度多廠家集成協議總線Ｈ－ＭＶＩＰ和帶寬可調互聯總線ＳＢＩ。Ｈ－ＭＶＩＰ總線可大大簡化與鏈路層設備的連接，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 收發功能
對于系統端而言，有發送和接收兩個不同的方向，下面就針對這兩個方向對各自的信號處理流程給予介紹。
在發送方向上，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中進行受控滑動處理后進入成幀器，再由成幀器在恢復的ＰＣＭ流中搜尋基幀同步和ＣＲＣ復幀同步，并協同傳輸器根據ＩＴＵ－Ｔ標準產生２０４８ｋｂｉｔ／ｓ的數據流，同時對每路Ｅ１產生基幀和ＣＲＣ復幀。經過如上處理之后，數據流便進入了支路字節同步映射器，３個支路字節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。為了上報性能監測結果，通過設置，遠端警報處理指示器可以使Ｖ５的第８位和第４位分別表示遠端缺陷指示和遠端故障指示。如上完成的是通道凈荷處理，為了進一步映射，傳輸支路通道開銷處理器為２１路Ｅ１生成通道開銷，并且計算在當前支路同步凈荷包ＳＰＥ中ＢＩＰ－２，再將計算結果插入下一個支路ＳＰＥ的Ｖ５中的ＢＩＰ－２位中，同時也插入遠端塊錯誤、遠端失敗指示和遠端過失指示。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，依次監測復幀的同步狀態、指針解釋、凈荷緩存、指針產生等，隨后決定支路通道開銷字節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，如果比較結果不同，說明傳輸有誤，且對錯誤進行積累。在接收支路字節同步解映射部分，可以將ＳＴＭ－１／ＶＣ４中的凈荷ＴＵＧ３解映射為２１路Ｅ１。隨后利用接收數字抖動衰減器，提供比較好的抖動容限和抖動衰減，當抖動頻率大于５Ｈｚ時，抖動衰減器能夠容納４８ＵＩｐｐ的輸入抖動，當漂移頻率小于５Ｈｚ時，抖動衰減器能夠以每１０倍２０ｄＢ的標準對殘留抖動進行衰減。最后將解映射和解復用處理后的信號從緩存存儲器ＥＬＳＴ以Ｈ－ＭＶＩＰ形式輸出。
４ 典型應用
ＰＭ８３１６功能強大，可用于ＳＤＨ分插復用設備、終端復用設備、數字交叉連接設備、光接口設備、數字調制解調器和路由器等多種設備。下面通過一個實際的光接口系統的實例來說明ＰＭ８３１６的應用。
圖３所示是由ＰＭ８３１６構成的光接口電路框圖，該電路主要由光電轉化模塊ＨＦＣＴ－５２０５、開銷指針處理模塊ＰＭ５３４２、映射解映射處理模塊ＰＭ８３１６構成。該系統可以為ＳＤＨ和ＰＤＨ兩大標準通信體系提供簡易的連接橋梁，且在系統端以多廠家集成協議?ＭＶＩＰ?的形式，可以最多達到上下６３條Ｅ１鏈路，如果系統端再添加其它功能模塊，可構成分插復用設備和終端復用設備。它們構成的電路具有接口簡單、功能強大、易于調試、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／電光轉換模塊：由ＨＦＣＴ－５２０５構成，它將接收到的光信號轉換為電信號送給ＰＭ５３４２，同時將從ＰＭ５３４２來的電信號轉換為光信號。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構成，在接收側，完成時鐘恢復、串并轉換、再生段開銷處理、復用段開銷處理、高低階通道開銷處理、高低階指針解釋和緩存定位等。在發送側，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構成，主要完成映射／解映射、復用／解復用、成幀等功能，具體細節在上面的器件介紹中已提及。
通過ＣＰＬＤ可實現以下４個信號處理功能：
（１） 為ＰＭ５３４２和ＰＭ８３１６提供接收和發送數據時鐘１９．４４ＭＨｚ。由晶振產生的１９．４４ＭＨｚ時鐘信號先送入ＣＰＬＤ，再在ＣＰＬＤ中透明傳輸到多個輸出端上，作為本系統中所有１９．４４ＭＨｚ時鐘的來源。
（２）幀脈沖產生。在本系統中，需要分別為ＰＭ５３４２、ＰＭ８３１６產生ＤＦＰ、ＬＡＣ１標志信號。ＤＦＰ為高電平時，表示每一幀中的第一個同步凈荷包已出現，因為ＰＭ５３４２內部有一個根據最近接收的ＤＦＰ來調整的計數器，所以它沒有必要在任何一個幀中出現；ＬＡＣ１表示在ＬＡＤＡＴＡ?７：０?上出現的基幀和復幀邊界，當包含有４個基幀的復幀中的第一個幀的第一個Ｃ１字節出現時，它的高電平有效。它們都是上升沿采樣。因此產生幀脈沖時，需用下降沿采樣，另外它們都是每４個基幀產生一次幀脈沖，所以計數周期為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。在系統端，鏈路、ＭＶＩ／ＥＤ、凈荷包、Ｅ１之間的索引關系如下：
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。在本系統中，要實現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。在實現的過程中，由于合路和分路處理的各個信道的數據速率相同，所以處理過程中只需等待和延遲即可。
５ 結語
本文介紹了專用的多信道Ｅ１映射復用成幀芯片ＰＭ８３１６，它將映射復用功能和成幀功能合二為一，所以在設計相同容量的系統時，ＰＭ８３１６較之其它器件可大大簡化系統結構、降低功耗，同時可簡化調試步驟、縮短研發周期。
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