T1/E1/J1單片收發(fā)器

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(cháng)的發(fā)展道路，今天，設計人員將會(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。大量功能的引入容易使設計人員產(chǎn)生困惑，本文介紹了設計中需要關(guān)注的重要性能。

１?。?、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）數字復用傳輸Ｔ載波層的最低速率，它最初是專(zhuān)為傳輸數字化語(yǔ)音信號而設計的。Ｔ１利用脈碼調制和時(shí)分復用技術(shù)傳輸２４路載波級語(yǔ)音信號，稱(chēng)為ＤＳ０。每路ＤＳ０或時(shí)隙可承載６４ｋｂｐｓ 的信息量。Ｅ１是歐洲數字傳輸格式，可承載３２路語(yǔ)音，復用時(shí)鐘速率為２．０４８Ｍｂｐｓ。

現在，Ｔ１、Ｅ１不僅可以傳輸語(yǔ)音信號，還可用來(lái)傳輸數據或二者的組合。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。而Ｊ１則是專(zhuān)用于日本的Ｔ１的變型。

２　設計要點(diǎn)

２．１ 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，成幀器可以與從ＬＩＵ接收到的數據進(jìn)行同步，并對ＬＩＵ數據進(jìn)行格式化處理以便發(fā)送。一些ＳＣＴ的優(yōu)勢在于ＬＩＵ可同時(shí)提供短程和長(cháng)程操作，這使得ＳＣＴ能夠同時(shí)用于ＣＳＵ（信道服務(wù)單元）／ＤＳＵ（數據服務(wù)單元）的第一層數字信號交叉連接（ＤＳＸ－１）。

在傳統的Ｔ１／Ｅ１／Ｊ１設計中，ＬＩＵ和成幀器是獨立的ＩＣ，隨著(zhù)超大規模集成技術(shù)的發(fā)展，現已可以將他們集成在單片ＩＣ之中，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，以允許修改數據流或從外部信號源插入代碼。該功能的另一好處是能夠利用雙向碼流達到監視的目的。

２．２ 軟件可編程線(xiàn)路端接

在給定的Ｔ１／Ｅ１／Ｊ１設備內部特性中，軟件可編程銅纜環(huán)路端接是非常有用的功能，Ｄａｌｌａｓ半導體公司從ＤＳ２１５５ ＳＣＴ開(kāi)始，之后推出的ＩＣ均具備這一功能，工程師可以設計一個(gè)完備的Ｔ１／Ｅ１／Ｊ１板，以便在不增加任何外部元件的前提下，通過(guò)軟件改變銅纜環(huán)路所需要的線(xiàn)路終端匹配阻抗。目前，由于Ｔ１／Ｅ１／Ｊ１設備對成本的要求越來(lái)越苛刻，這一功能已經(jīng)成為設計的一項標準。

圖1

２．３ 抖動(dòng)衰減器

Ｔ／Ｅ載波環(huán)路有時(shí)會(huì )出現瞬間的不同步，這種現象常常是由抖動(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。為保證系統的可靠性和時(shí)鐘的可重復性，最好選擇能夠在發(fā)送和接收通道提供抖動(dòng)抑制的ＳＣＴ。此外，有些器件還提供了兩路抖動(dòng)抑制緩沖器，以適用于那些抖動(dòng)較大、要求高度可靠或要求較低響應時(shí)間的應用。

２．４ 高級數據鏈路控制

高級數據鏈路控制（ＨＤＬＣ）是ＩＳＯ ７層模型的第２層處理類(lèi)型，物理層鏈接的維護和質(zhì)量監視是ＨＤＬＣ控制器的典型應用，為了提高系統的適應性，可選擇能夠分配單個(gè)或多個(gè)ＤＳＯ或ＦＤＬ位的ＨＤＬＣ控制器。

２．５ 誤碼率測試電路（ＢＥＲＴ）

通信信道一般都需要測試鏈路質(zhì)量的診斷工具，為此，大多數ＳＣＴ包含有發(fā)送和接收ＢＥＲＴ。設計時(shí)可以從發(fā)送端注入偽隨機數據模板至銅纜環(huán)路，然后由接收器ＢＥＲＴ來(lái)同步該注入信號。ＢＥＲＴ工作時(shí)會(huì )衰減信號或向銅纜環(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。但如果ＢＥＲＴ檢測到錯誤狀態(tài)，則可能需要對通信信道作進(jìn)一步研究或測試。

２．６ 保護開(kāi)關(guān)

考慮到Ｔ／Ｅ傳輸線(xiàn)提供的是至關(guān)重要的數據，許多設計要求在銅纜環(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。由于保護開(kāi)關(guān)一般都允許備用的ＳＣＴ在不丟失幀同步的條件下切換到線(xiàn)路上以替代失效的ＳＣＴ，因此，許多芯片都能夠在不需要外部繼電器或開(kāi)關(guān)的情況下提供該項功能。實(shí)際上，具有高阻輸入的接收器和具有三態(tài)輸出的ＬＩＵ發(fā)送器都適合這種類(lèi)型的應用。

２．７ 多端口密度

大多數Ｔ／Ｅ載波線(xiàn)卡采用多端口的原因之一是為了滿(mǎn)足１．５４４Ｍｂｐｓ或２．０４８Ｍｂｐｓ帶寬，這種情況下，Ｔ１、Ｅ１通常被綁定在一起或邏輯組合成一個(gè)單元。按照用戶(hù)的這一需求，新推出的ＳＣＴ通常在單片封裝內提供了多種端口密度。

２．８ 低電壓供電

傳統的成幀器和ＬＩＵ產(chǎn)品一般需要＋５Ｖ供電。但為了保證低功耗需求，新推出的大多數產(chǎn)品采用３．３Ｖ單電源供電，但也容許５Ｖ的輸入／輸出接口。