摘 要：波分復(fù)用系統(tǒng)將不同波長的光復(fù)用在一起進(jìn)行傳輸，以滿足對傳輸容量和傳輸距離的各種需求。介紹了一種開銷監(jiān)視與提取的設(shè)計(jì)方法，使用VSC8150提取承載在波分復(fù)用系統(tǒng)相應(yīng)波長上SDH信號的開銷。分析了VSC8150的工作原理，管腳和外部接口，以及與FPGA、單片機(jī)共同完成B1重新計(jì)算，開銷提取，B1，J0提取。此外，還提出將幀丟失，幀失步等錯(cuò)誤狀態(tài)傳送給單片機(jī)和網(wǎng)管的方法。 本設(shè)計(jì)增強(qiáng)了波分復(fù)用系統(tǒng)網(wǎng)管管理參數(shù)，功能和靈活性，這會(huì)在系統(tǒng)維護(hù)時(shí)帶來較大的方便。該設(shè)計(jì)已經(jīng)成熟應(yīng)用在實(shí)際的波分復(fù)用系統(tǒng)中。

關(guān)鍵詞：波分復(fù)用;開銷監(jiān)視;B1;J0

中圖分類號：TN92911文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1004373X(2008)1901902

Application of VSC8150 in WDM Overhead Extraction

QIAO Hongzhe，JIN Shuping

(Changzhou Institute of Mechatronic Technology，Changzhou，213164，China)

Abstract：For satisfy the capacity and distance in transmission，we use WDM system which can multiply multi-wavelength into one fiber.In this paper a method which monitors SDH overhead with VSC8150，including the VSC8150 operation theory，interface with single chip computer and FPGA.Frame lost and frame out-of-step are sent to the wrong state of sigle chip computer and network management.Overhead and error status can be acquired and transferred to network management.This can add the function and flexibility of network management.The design is applied in practical WDM system reliably.

Keywords：WDM;overhead monitoring;B1;J0

波分復(fù)用(WDM)是利用單模光纖低損耗區(qū)的巨大帶寬，將不同速率（波長）的光混合在一起進(jìn)行傳輸，這些不同波長的光信號所承載的數(shù)字信號可以是相同速率、相同數(shù)據(jù)格式，也可以是不同速率、不同數(shù)據(jù)格式?？梢酝ㄟ^增加新的波長特性，按用戶的要求確定網(wǎng)絡(luò)容量。

1 波分復(fù)用系統(tǒng)構(gòu)成與光波長轉(zhuǎn)換

WDM系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1所示。發(fā)送端的光發(fā)射機(jī)發(fā)出波長不同而精度和穩(wěn)定度滿足一定要求的光信號，經(jīng)過光波長復(fù)用器復(fù)用在一起送入摻鉺光纖功率放大器（摻鉺光纖放大器主要用來彌補(bǔ)合波器引起的功率損失和提高光信號的發(fā)送功率），再將放大后的多路光信號送入光纖傳輸，中間可以根據(jù)情況決定有或沒有光線路放大器，到達(dá)接收端經(jīng)光前置放大器（主要用于提高接收靈敏度，以便延長傳輸距離）放大以后，送入光波長分波器分解出原來的各路光信號。

波長轉(zhuǎn)換板（OTU）是波分復(fù)用系統(tǒng)的核心。圖2為OTU單元的功能框圖。其工作原理為：光信號通過pin或AFD完成光/電轉(zhuǎn)換，電信號經(jīng)過TIA/PA進(jìn)行放大，放大為高速數(shù)字信號的電平電壓范圍，如LVPECL，CML等。CDR對數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)鐘提取，以完成再生功能。時(shí)鐘提取后對于SDH信號可進(jìn)行抖動(dòng)抑制處理，以滿足ITU標(biāo)準(zhǔn)對SDH抖動(dòng)性能的要求，加大傳輸距離。對SDH碼流可進(jìn)行相應(yīng)的開銷處理，提取B1，J0等開銷處理信息，以及信號丟失，幀失步告警等告警信息，提供給網(wǎng)管作監(jiān)控和告警使用。再生后時(shí)鐘和數(shù)據(jù)將被送到laser driver，激光器驅(qū)動(dòng)芯片將驅(qū)動(dòng)激光器將電信號轉(zhuǎn)換為滿足G.692要求的光信號，每個(gè)OTU板輸出的光信號將被送到合波器進(jìn)行合波，以完成波分復(fù)用功能，復(fù)用多個(gè)不同波長的光信號到一根光纖中。

2 開銷監(jiān)視與提取電路設(shè)計(jì)

EMS網(wǎng)元管理需要監(jiān)視以下信息：再生段B1誤碼過限，J0跟蹤字節(jié)失配；在系統(tǒng)維護(hù)時(shí)，通過SONET/SDH開銷比特B1字節(jié)可找出誤碼和傳輸故障的位置，并將此信息報(bào)告給網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。還能使用SONET/SDH開銷比特中的J0段跟蹤字節(jié)來檢測信號選路中的差錯(cuò)。我們使用開銷監(jiān)視芯片VSC8150完成B1，J0檢測功能。VSC8150的輸入為接收恢復(fù)的SDH數(shù)據(jù)信號和時(shí)鐘信號，它在內(nèi)部重新計(jì)算B1校驗(yàn)值并與所發(fā)送的B1值比較，檢測錯(cuò)誤并輸出。第一個(gè)STS-1的27個(gè)開銷被解擾并輸出處理。此外，VSC8150還可以輸出再生的串行數(shù)據(jù)。

VSC8150主要特性包括：

集成的2.488 Gb/s解復(fù)用器；輸出SONET/SDH開銷；支持多SONET/SDH速率；B1計(jì)算和錯(cuò)誤報(bào)告；LOF/SEF報(bào)警產(chǎn)生；串行數(shù)據(jù)環(huán)路輸出。

圖3為用VSC8150，Altera CPLD，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)B1誤碼，計(jì)算B1，J0檢測等功能的框圖。 對于B1誤碼檢測，VSC8150在解擾前對每幀的B1結(jié)果重新計(jì)算，與解擾后開銷中的B1結(jié)果相比較。如果在前一幀中檢測到B1錯(cuò)誤，B1ERR將輸出相應(yīng)的脈沖表示錯(cuò)誤數(shù)。脈沖的數(shù)目指示檢測到的錯(cuò)誤數(shù)量。在Altera CPLD中使用VHDL編寫了B1錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器模塊，RXFPOUT為輸出幀頭，作為計(jì)數(shù)器的復(fù)位信號。B1ERR作為計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘端。每幀在B1ERR上輸出的錯(cuò)誤數(shù)將被計(jì)數(shù)到B1錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器中，可由單片機(jī)讀出。

除A1，A2，J0外，其他開銷被解擾并按在幀中出現(xiàn)的順序從SOHOUT［7:0］輸出。同時(shí)SOHCLK作為開銷的時(shí)鐘，RXFPOUT作為幀同步信號，一起接到FPGA內(nèi)的開銷寄存器模塊。該模塊將每幀開銷鎖存到相應(yīng)的寄存器中，共27個(gè)寄存器，同時(shí)該模塊形成與單片機(jī)配合的時(shí)序，單片機(jī)可以將每幀開銷的狀態(tài)讀出。

當(dāng)VSC8150的輸入信號發(fā)生信號丟失，幀失步等狀態(tài)時(shí)，會(huì)在RXLOF等管腳輸出錯(cuò)誤狀態(tài)。這些相應(yīng)的管腳被接到FPGA形成相應(yīng)的錯(cuò)誤狀態(tài)寄存器，可被單片機(jī)讀出或形成相應(yīng)的中斷由單片機(jī)處理。相應(yīng)的錯(cuò)誤狀態(tài)包括：RXLOF——幀丟失，RXSEF——嚴(yán)重錯(cuò)誤幀， RXFRERR——幀同步檢測錯(cuò)誤。當(dāng)錯(cuò)誤發(fā)生后，將產(chǎn)生中斷將單片機(jī)的外部中斷拉低，單片機(jī)將進(jìn)入中斷處理程序，檢查錯(cuò)誤狀態(tài)寄存器，判斷是哪種錯(cuò)誤。在不能判斷錯(cuò)誤類型及嚴(yán)重程度的情況下，將上報(bào)報(bào)警信息給網(wǎng)管，由網(wǎng)管進(jìn)行告警及故障處理。

VSC8150支持多SONET/SDH速率，包括： STM-1/STS-3，STM-4/STS-12，STM-16/STS-48。通過設(shè)置RATESEL［1:0］可以將SDH設(shè)置為相應(yīng)的速率，對應(yīng)關(guān)系見表1。電路設(shè)計(jì)中，F(xiàn)PGA內(nèi)的控制寄存器與VSC8150的RATESEL［1:0］管腳相連。維護(hù)及設(shè)置相應(yīng)的速率指令下達(dá)給單片機(jī)后，單片機(jī)設(shè)置FPGA內(nèi)控制寄存器，通過向寄存器寫入正確的控制字，完成對RATESEL［1:0］的設(shè)置，及對接入SDH速率的控制功能。

3 結(jié) 語

本文介紹了波分復(fù)用系統(tǒng)中一種開銷監(jiān)視與提取的設(shè)計(jì)方法。使用VSC8150提取承載在波分復(fù)用系統(tǒng)相應(yīng)波長上SDH信號的開銷。我們介紹了VSC8150的工作原理，管腳和外部接口，以及與FPGA，單片機(jī)共同完成B1重新計(jì)算，開銷提取，B1，J0提取的方法。還介紹了將輸入SDH信號錯(cuò)誤狀態(tài)傳送給單片機(jī)和網(wǎng)管的方法，以及由網(wǎng)管和單片機(jī)設(shè)置接入SDH速率的方法。本設(shè)計(jì)已成熟應(yīng)用在Wavexpress 3200波分復(fù)用系統(tǒng)中。

參考文獻(xiàn)

［1］ITU-T Recommendation G.692[S].

［2］郵電技術(shù)規(guī)定YDN120-1999.光波分復(fù)用系統(tǒng)總體技術(shù)要求（暫行規(guī)定）[S].1999.

［3］孫學(xué)軍.DWDM 傳輸系統(tǒng)原理與測試[M].北京：人民郵電出版社，2000.

［4］紀(jì)越峰.光波分復(fù)用系統(tǒng)[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2001.

［5］吳繼華，王誠.Altera FPGA/CPLD設(shè)計(jì)[M].北京：人民郵電出版社，2005.

［6］姜立東.VHDL語言程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2004.