多信道E1映射复用成帧芯片PM8316及其应用

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
摘要:PM8316是PMC-Sierra公司生产的一种低功耗、高性能的多信道E1映射复用成帧芯片。该芯片内部集成了映射器、复用器、成帧器,其处理容量为63路E1,并含有8位微处理器总线接口和5个标准信号的JTAG测试端口,可支持收发抖动衰减。文中介绍了PM8316的主要功能和接口,给出了它在SDH终端设备中的主要信号电路框图。 关键词:SDH;PM8316;净荷;开销 1 引言 同步数字系列SDH作为新一代同步数字体系标准,与传统的准同步数字系列PDH相比具有网络结构灵活、网络管理能力和自愈能力强大、接口规范标准、前后兼容性好等优点。因此,在电信网日益向网络化、智能化、综合化发展趋势下,SDH正逐步取代PDH。SDH具有后向兼容性,也就是说,现存的PDH三大系列的各速率等级的信号均能纳入SDH的传送模块中,这样使现存的PDH设备还能够继续使用,不致造成浪费。而这种将PDH信号和各种新业务装入SDH信号空间,并构成SDH帧的过程称为映射和复用过程。 在SDH中,映射就是指将PDH信号比特经过一定的对应关系放置到SDH容器中的确切位置上去,例如字节同步映射;复用就是指将几路信号逐字节间插合为一路信号的过程。图1所示是中国规定的SDH复用映射结构,通过标准的协议,可将三种速率的PDH信号映射复用到同步传输模块STM-N中。 PM8316就是满足PDH的2Mbit/s或34Mbit/s信息流与SDH的STM-1信息流之间的映射复用和解映射复用芯片。 2 PM8316的主要特点 PM8316具有如下主要特点: ●提供19.44 MHz或77.76MHz SDH分插复用通信总线接口,可与PMC-Sierra公司的其它SDH设备无缝连接。 ●支持从一个155Mbit/s的STM-1最多解映射63路E1数据流,并同时将63路E1数据流复用到一个STM-1中。 ●系统侧接口支持8Mbits/s的H-MVIP总线,同时提供8Mbits/s的随路信令和共路信令信道。 ●支持接收和发送支路的抖动衰减。 ●支持E1远端块、CRC-4、帧位错误的性能监测。 ●为系统定时提供3个无抖动的恢复时钟。 ●提供每条链路诊断和线路环回。 ●在每个支路上提供PRBS发生器和探测器,用于错误测试。 ●为配置、控制和状态监测提供一个8位微处理器总线接口。 ●为边界扫描测试而提供一个标准的5信号P1149.1 JTAG测试端口。 ●采用低功耗1.8V/3.3V CMOS工艺。所有管脚都是5V耐压。 3 PM8316的接口功能 PM8316的功能模块如图2所示,它针对的是中国的通信标准。 PM8316芯片提供线路端接口、测控接口和系统端接口。以下分别对每个接口及其收发功能做简要介绍。 3.1 线路端接口 PM8316提供的19.44MHz或77.76MHz通信总线接口可以和光同步净荷提取定位系列的芯片进行无缝连接,其总线宽度是8位。总线工作于19.44MHz时,通信总线容量最多支持STM-1,数据传输时,每个数据时钟对数据采样一次;总线工作于77.76MHz时,通信总线容量最多支持STM-4,数据传输时,每4个数据时钟对数据采样一次。不论PM8316处于哪一种频率的工作模式,该芯片的通信容量都是STM-1。 3.2 测控接口 测控接口包括JTAG接口和微处理器接口。JTAG接口支持边界扫描和5个标准的JTAG指令;微处理器接口是一个具有13位地址线的8位数据并口,它提供了大量正常工作所需的正常模式寄存器和加强易测性的测试模式寄存器。 3.3 系统端接口 它包含两种总线:高密度多厂家集成协议总线H-MVIP和带宽可调互联总线SBI。H-MVIP总线可大大简化与链路层设备的连接,它可以提供63路E1的所有时隙、随路信令或共路信令的连接;SBI总线是一个8位并行总线,其通信容量、通信总线容量和工作时钟方式同线路端接口。 3.4 收发功能 对于系统端而言,有发送和接收两个不同的方向,下面就针对这两个方向对各自的信号处理流程给予介绍。 在发送方向上,以H-MVIP为形式的E1信号先通过H-MVIP时钟和帧同步时钟采样接收后被送入缓存存储器ELST。然后在ELST中进行受控滑动处理后进入成帧器,再由成帧器在恢复的PCM流中搜寻基帧同步和CRC复帧同步,并协同传输器根据ITU-T标准产生2048kbit/s的数据流,同时对每路E1产生基帧和CRC复帧。经过如上处理之后,数据流便进入了支路字节同步映射器,3个支路字节同步映射器中的每一个最多可以将21路E1流映射成一个TUG3净荷。为了上报性能监测结果,通过设置,远端警报处理指示器可以使V5的第8位和第4位分别表示远端缺陷指示和远端故障指示。如上完成的是通道净荷处理,为了进一步映射,传输支路通道开销处理器为21路E1生成通道开销,并且计算在当前支路同步净荷包SPE中BIP-2,再将计算结果插入下一个支路SPE的V5中的BIP-2位中,同时也插入远端块错误、远端失败指示和远端过失指示。最后通过支路净荷处理器中的净荷缓存和指针产生的处理后形成SPE。 在接收方向上,3个支路净荷处理器以TUG-3中的TU-12为处理对象利用通道开销H4字节,依次监测复帧的同步状态、指针解释、净荷缓存、指针产生等,随后决定支路通道开销字节V5在缓存器输出流中的位置。在接收支路通道开销处理部分,3个支路通道开销处理器监视支路净荷处理器的输出流,同时计算比特间插奇偶校验并和V5的BIP-2代码相比较,如果比较结果不同,说明传输有误,且对错误进行积累。在接收支路字节同步解映射部分,可以将STM-1/VC4中的净荷TUG3解映射为21路E1。随后利用接收数字抖动衰减器,提供比较好的抖动容限和抖动衰减,当抖动频率大于5Hz时,抖动衰减器能够容纳48UIpp的输入抖动,当漂移频率小于5Hz时,抖动衰减器能够以每10倍20dB的标准对残留抖动进行衰减。最后将解映射和解复用处理后的信号从缓存存储器ELST以H-MVIP形式输出。 4 典型应用 PM8316功能强大,可用于SDH分插复用设备、终端复用设备、数字交叉连接设备、光接口设备、数字调制解调器和路由器等多种设备。下面通过一个实际的光接口系统的实例来说明PM8316的应用。 图3所示是由PM8316构成的光接口电路框图,该电路主要由光电转化模块HFCT-5205、开销指针处理模块PM5342、映射解映射处理模块PM8316构成。该系统可以为SDH和PDH两大标准通信体系提供简易的连接桥梁,且在系统端以多厂家集成协议MVIP的形式,可以最多达到上下63条E1链路,如果系统端再添加其它功能模块,可构成分插复用设备和终端复用设备。它们构成的电路具有接口简单、功能强大、易于调试、易于管理等特点。下面就以模块划分对部分信号的处理给予说明。 光电/电光转换模块:由HFCT-5205构成,它将接收到的光信号转换为电信号送给PM5342,同时将从PM5342来的电信号转换为光信号。它和PM5342的接口是155MHz差分接口。另外,为警报指示提供了信号丢失信号SD。 开销指针处理模块:由PM5342构成,在接收侧,完成时钟恢复、串并转换、再生段开销处理、复用段开销处理、高低阶通道开销处理、高低阶指针解释和缓存定位等。在发送侧,处理顺序相反。与PM8316的接口是通信总线接口。 映射解映射模块:由PM8316构成,主要完成映射/解映射、复用/解复用、成帧等功能,具体细节在上面的器件介绍中已提及。 通过CPLD可实现以下4个信号处理功能: (1) 为PM5342和PM8316提供接收和发送数据时钟19.44MHz。由晶振产生的19.44MHz时钟信号先送入CPLD,再在CPLD中透明传输到多个输出端上,作为本系统中所有19.44MHz时钟的来源。 (2)帧脉冲产生。在本系统中,需要分别为PM5342、PM8316产生DFP、LAC1标志信号。DFP为高电平时,表示每一帧中的第一个同步净荷包已出现,因为PM5342内部有一个根据最近接收的DFP来调整的计数器,所以它没有必要在任何一个帧中出现;LAC1表示在LADATA7:0上出现的基帧和复帧边界,当包含有4个基帧的复帧中的第一个帧的第一个C1字节出现时,它的高电平有效。它们都是上升沿采样。因此产生帧脉冲时,需用下降沿采样,另外它们都是每4个基帧产生一次帧脉冲,所以计数周期为270(列)%26;#215;9(行)%26;#215;4(帧)=9720。以下是部分VHDL代码: 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; (3)分频产生CTCLK时钟。因为本系统端采用MVIP接口,所以CTCLK必须定位于CMVFPB。又考虑到晶振产生的19.44MHz时钟和这个帧同步时钟没有相关的相位关系,所以采用CMVFPB对CMV8MCLK复位控制分频得到CTCLK。以下是部分VHDL代码: 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。在系统端,链路、MVI/ED、净荷包、E1之间的索引关系如下: LINK #=4%26;#215;[MVI/ED index-7%26;#215;(SPE-1)-1]+E1 由上式可知,MVI/ED中索引号为6、13、20的信道中只有1/4的带宽被利用,为了提高信道的利用率,可将多个不满负载的信道合成到一个信道上,这个处理过程就称作合路。反之,相反的过程称作分路。在本系统中,要实现3条信道(MVID[6]、MVID[13]和MVID[20])到一条信道HMVIDC的合路,和一条信道HMVEDC到3条信道(MVED[6]、MVED[13]和MVED[20])的分路。在实现的过程中,由于合路和分路处理的各个信道的数据速率相同,所以处理过程中只需等待和延迟即可。 5 结语 本文介绍了专用的多信道E1映射复用成帧芯片PM8316,它将映射复用功能和成帧功能合二为一,所以在设计相同容量的系统时,PM8316较之其它器件可大大简化系统结构、降低功耗,同时可简化调试步骤、缩短研发周期。

关键字:信道  映射  复用  成帧

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