選擇T1/E1/J1單片收發(fā)器

摘要：本文發(fā)表于“Electronic Products”雜志的2003年10月刊，討論如何選擇T1/E1/J1單芯片收發(fā)器(SCT)。

概述

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。

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(huà)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)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)其為DS0。每路DS0或時(shí)隙承載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不僅傳輸語(yǔ)音信號(hào)，還用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)或二者的組合。T1、E1傳輸線(xiàn)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，J1是專(zhuān)用于日本的T1變型。


圖1. 單片T1/E1/J1收發(fā)器典型功能框圖

線(xiàn)路接口單元和成幀器

SCT的線(xiàn)路接口單元(LIU)是到銅纜環(huán)路的物理層接口，成幀器與從LIU接收到的數(shù)據(jù)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，使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)。

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，可以將他們集成在單片IC，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。另一好處是能夠利用雙向碼流達(dá)到監(jiān)視的目的。

軟件可編程線(xiàn)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 Semiconductor從DS2155 SCT開(kāi)始推出的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，在不增加任何外部元件的前提下、通過(guò)軟件即可改變銅纜環(huán)路所需要的線(xiàn)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)。

抖動(dòng)衰減器

T/E載波環(huán)路會(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。有些器件還提供了兩路抖動(dòng)抑制緩沖器，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。

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。

誤碼率測(cè)試電路(BERT)

通信信道需要測(cè)試鏈路質(zhì)量的診斷工具，大多數(shù)SCT包含有發(fā)送和接收BERT，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，接收器BERT可以同步到該注入信號(hào)，BERT工作時(shí)可以衰減信號(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。如果BERT檢測(cè)到錯(cuò)誤狀態(tài)，可能需要對(duì)通信信道作進(jìn)一步研究或測(cè)試。

保護(hù)開(kāi)關(guān)

考慮到T/E傳輸線(xiàn)提供的是至關(guān)重要的數(shù)據(jù)，許多設(shè)計(jì)要求當(dāng)銅纜環(huán)路不可靠或線(xiàn)卡終止工作時(shí)能夠提供一個(gè)備份方案。保護(hù)開(kāi)關(guān)允許備用的SCT在不丟失幀同步的條件下切換到線(xiàn)路上替代失效的SCT，許多芯片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。接收器具有高阻輸入、發(fā)送器具有三態(tài)輸出的LIU非常適合這種類(lèi)型的應(yīng)用。

多端口密度

大多數(shù)T/E載波線(xiàn)卡采用多端口，原因之一是為了滿(mǎn)足1.544Mbps或2.048Mbps的帶寬，這種情況下，T1、E1綁定在一起或邏輯組合成一個(gè)單元。比如在多鏈路幀中繼中；另一多端口線(xiàn)卡的應(yīng)用是反向多工器(IMA)。按照用戶(hù)的這一需求，新推出的SCT通常在單片封裝內(nèi)提供了多端口密度。

低電壓供電

傳統(tǒng)的成幀器和LIU產(chǎn)品需要+5V供電，為了保證低功耗的需求，新推出的大多數(shù)產(chǎn)品采用3.3V單電源供電，容許5V的輸入/輸出接口。