摘? 要: 介紹了SDH凈荷提取/定位處理芯片PM5313的主要功能特性、內部結構以及使用中的注意事項,并通過一個實際的凈荷處理系統" title="處理系統">處理系統接口的例子闡述其應用。

　　關鍵詞: SDH? PM5313? 凈荷

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　　數字同步系列SDH作為新一代的傳輸體制和標準,經過一系列的完善、發展,迄今已形成了一個完整的全球統一的數字通信標準。相對于準同步系列PDH,SDH具有組網簡單經濟、互連方便、管理功能強大、兼容性好等優點。因此,SDH正逐步取代PDH。

　　SDH信號以幀的形式傳輸,其幀結構為二維矩陣,如圖1所示。

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　　SDH幀是由9行270×N列字節組成的。前9×N列為開銷字節和指針字節,1~3行是再生段開銷(RSOH),5~9行是復用" title="復用">復用段開銷(MSOH),第4行是AU指針(AUPTR)。圖中右半邊,也就是從10×N列到270×N列為凈荷(PAYLOAD)區,其中包括了通道開銷。N是SDH信號的速率等級,最基本的等級是STM-1信號,往上依次為STM-4、STM-16、STM-64等信號。PM5313是專門處理STM-4信號的芯片,其速率為622.08Mbit/s。

1 622Mbit/s SDH凈荷提取/定位芯片PM5313

1.1 PM5313的主要特性

　　·兼容STS-12(STM-4/AU3或STM-4/AU4)或STS-12c(STM-4/AU4-4c)等多種信號,線路端提供串行和并行兩種接口,串行速率為622.08Mbit/s,并行速率為77.76Mbit/s。

　　·提供完整的時鐘、數據恢復和時鐘綜合,直接從接收到的信號中提取時鐘信息。當外部時鐘性能較好時,可將時鐘恢復功能屏蔽,直接使用外部時鐘源。

　　·完全終結SDH/SONET的再生段開銷、復用段開銷和通道開銷。提供三種信號通道:12個STS-1信號通道、4個STS-3/3c(STM-1/AU3/AU4)信號通道和一個獨立的STS-12c(STM-4/AU4-4c)信號通道。

　　·開銷字節的引出和接入靈活方便,既可將全部開銷字節從一個接口引出或接入,也可將每一類開銷由特定的接口引出或接入;開銷字節既可由芯片內部產生,也可由外部引腳接入。

　　·提供DS3映射接口。

　　·采用線路端并行收發方式,可用于OC-48設備的前端連接。

　　·提供線路環回、系統環回、測試環回等多種信號環回模式,便于對芯片進行靈活配置和故障診斷。

　　·提供IEEE 1149.1標準JTAG接口,用于邊界掃描測試。提供8bit微處理器接口,用于芯片的配置、控制和狀態監控。

　　·采用3.3V CMOS工藝,輸入兼容TTL和PECL電平,輸出為TTL電平。PECL電平兼容5V和3.3V。

1.2 PM5313的功能模塊

　　PM5313的功能模塊如圖2所示。

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　　整個模塊可分為接收部分、發送部分、控制部分和系統端接口等四個主要部分。以下分別對每個部分做簡要介紹。

1.2.1 接收和發送部分

　　接收部分由接收線路端接口RX Line I/F、時鐘及數據恢復模塊CRSI、接收端" title="接收端">接收端再生段開銷處理模塊" title="處理模塊">處理模塊RSOP、接收端復用段開銷處理模塊RLOP、接收端解復用模塊RX_DEMUX、接收端通道處理模塊RPPS組成。其中RPPS包括了接收端高階通道開銷處理RPOP、通道蹤跡字節緩存SPTB、接收端TelecomBus定位校準模塊RTAL、Drop Bus偽隨機序列發生和監測模塊DPGM以及Drop端DS3映射模塊D3MD。發送部分與接收部分相似,所不同的是發送端通道處理模塊中有一個發送端指針解釋TPIP,同時,將解復用模塊改為發送端復用模塊TX_REMUX,將時鐘恢復模塊改為時鐘綜合模塊CSPI。

1.2.2 控制部分

　　控制部分主要由一個8位的微處理器接口組成。該接口兼容Intel和Motorola總線模式,14位尋址,內部寄存器資源豐富。

1.2.3 系統端接口

　　系統端接口由Telecom Bus總線接口和串行DS3接口組成。其中,Telecom Bus總線接口分為Drop Bus和Add Bus。Drop Bus將接收到SDH信號的凈荷輸出,由時鐘DCK控制;Add Bus將外部提供的數據作為凈荷接入,由時鐘ACK控制。Telecom Bus總線提供兩種方式:第一種方式輸入輸出為4路19.44Mbit/s信號;第二種方式輸入輸出為1路77.76Mbit/s信號。兩種方式的選擇可通過設置內部寄存器來實現。Telecom Bus總線還提供了一些輔助信號,包括凈荷指示信號(DPL[4:1]、APL[4:1])、復合時序信號(DC1J1V1[4:1]、AC1J1V1[4:1])、凈荷奇偶校驗信號(DDP[4:1]、ADP[4:1])等,用以方便凈荷數據的輸入輸出。

1.3 PM5313的工作時序

　　要想正確使用PM5313,必須了解它的工作時序。下面對它的比較重要的一些工作時序做簡要的介紹。

1.3.1 段開銷提取和接入的時序

　　段開銷的提取和接入時序十分相似,現以接入時序為例說明段開銷接入時序。

　　段開銷接入時序如圖3所示。圖中,TTOH是20.736MHz的串行比特流,SDH幀信號中的再生段開銷、復用段開銷以及AU指針都從此引腳接入;TTOHEN是段開銷接入使能信號,當某一開銷字節的最高比特輸入時,若TTOHEN信號為高,則將輸入字節接入SDH幀中,反之，則將芯片設定的默認值接入SDH幀中。TTOHCLK是一個20.736MHz的時鐘,在該時鐘的上升沿對TTOH和TTOHEN引腳上的信號進行采樣;TTOHFP是幀頭指示信號,它在TTOHCLK的下降沿更新,用來指示幀頭,也就是第一個A1字節。這四個信號協同工作,共同完成段開銷和AU指針的接入。

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1.3.2 凈荷提取和接入時序

　　凈荷的提取和接入主要在系統端Telecom Bus上進行,這里以凈荷的提取為例進行說明。系統端有19.44MHz和77.76MHz兩種工作方式" title="工作方式">工作方式。

1.3.2.1 19.44MHz工作方式

　　STM-1/AU4凈荷提取時序如圖4所示。在此種工作方式下,輸出是4路STM-1凈荷。圖中,DD[8(n-1)+7:8(n-1)](n=1，2，3，4)是4路速率為19.44Mbit/s的STM-1凈荷。DPL[n]為凈荷指示信號,DPL[n]為高時表示輸出的是VC-4凈荷,否則為段開銷和AU指針。DC1J1V1[n]與DPL[n]共同指示STM識別符C1和高階通道蹤跡字節J1。DFP為幀頭指示信號。DDP[n]為凈荷奇偶校驗。DCK輸出一個19.44MHz的時鐘信號,DD[8(n-1)+7:8(n-1)]、DPL[n]、DC1J1V1[n]都在DCK的上升沿更新。上述信號協同工作,配合起來完成凈荷的提取工作。

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1.3.2.2 77.76MHz工作方式

　　此種方式各信號引腳與前一種工作方式基本相同。不同之處在于凈荷只從DD[7:0]輸出,相應的各種標志信號為DPL[1]、DC1J1V1[1]、DDP[1]等,如圖5所示。

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2?PM5313的應用

　　PM5313功能強大,可用于SDH/SONET分插復用設備、終端復用設備、交叉連接設備、SDH/SONET測試設備以及交換機、Hub、路由器等多種設備。下面通過一個自行設計的實際的凈荷處理系統接口來說明PM5313的應用。

????凈荷處理系統接口框圖如圖6所示。圖中,光模塊采用武漢光通信公司的RTXM-622光收發模塊。它不僅能接收622Mbit的SDH光信號并進行光電轉換，使其變為電信號,輸入到PM5313的串行輸入端RXD+/-；同時還能把從PM5313串行輸出端TXD+/-輸出的電信號轉變成光信號輸出。此外,它還可對接收光信號的功率進行檢測,若接收功率低于閾值功率,則給出光發送失效告警信號。

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　　經過光電變換的STM-4信號進入PM5313的接收通道,再經過時鐘和數據恢復、串/并轉換、幀定位、BIP-8計算比較、解擾碼后,進入段開銷處理模塊。段開銷信號由RTOH引腳提取,送入Xilinx公司的FPGA芯片XC2S50中,經過通道開銷處理、指針解釋及調整、凈荷定位等處理后,根據預先設置好的工作方式,凈荷信號以STM-4凈荷的形式由DROP總線引腳DD[7:0]輸出,或者以4路STM-1凈荷的形式由引腳DD[7:0]、DD[15:8]、DD[23:16]、DD[31:24]分別輸出。提取出的凈荷信號送入凈荷處理模塊,經過處理后的凈荷信號也以相對應的形式由ADD總線的引腳AD[7:0]或AD[31:0]送回PM5313的發送通道。PM5313對凈荷信號進行定位后送入通道開銷處理模塊,插入通道開銷,進入段開銷接入模塊。根據凈荷處理系統的要求,段開銷的接入有兩種方式:A1、A2、D1～D3、E1、E2、F1等字節應實現透明傳輸,因此FPGA應對這部分字節進行緩存,在發送端由TTOH引腳將存儲的開銷接入;與凈荷有關的開銷字節如B1、B2、H1、H2等，則應由PM5313根據處理后的凈荷重新計算后直接接入,而不通過TTOH引腳接入。這兩種接入方式是通過對TTOHEN信號的控制實現的,具體方法是使TTOHEN引腳在某些段開銷字節時為低電平。開銷接入完成后,再經過擾碼處理、并/串轉換處理等,由PM5313的串行數據輸出端口TXD+/-輸出到光收發模塊,經過電光變換,恢復為光信號后繼續在SDH網上傳輸。

　　整個系統由單片機統一控制。本系統中單片機采用89C52,主要完成對PM5313的初始化配置,同時通過對PM5313的中斷請求信號引腳INTB的監控,及時對失光告警、失幀告警及線路告警等異常工作狀態作出響應,以保證系統的正常工作。另外,該單片機還受凈荷處理系統中的主機控制,通過串口與主機通信,以便主機查詢并向主機報告重大異常,使凈荷處理主系統作出適當處理。

　　系統的硬件設計應注意如下一些問題:

　　·芯片內部同時存在數字和模擬電路,設計PCB時應將模擬電源和數字電源分開以減少兩者之間的干擾。

　　·電源去耦應嚴格參照芯片說明。

　　·高速信號接口RXD+/-、TXD+/-速率為622.08Mbit/s,應考慮微帶傳輸線,并且需要端接匹配負載。

　　通過對該STM-4凈荷處理系統接口電路的設計和調試可以看到,PM5313可以對STM-4信號進行時鐘數據恢復、開銷處理、凈荷提取和接入等多種處理,工作方式多樣,開銷和凈荷的提取和接入方便靈活,外圍電路簡單實用,易于控制和改進,能夠很好地完成預期功能。

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參考文獻

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2 PM5313 SPECTRA-622 SDH Payload Extractor/Aligner for 622Mbit/s Datasheet.Pmc-Sierra公司,2000

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