［吳林印 徐維開 趙志鵬］

一種多功能的綜合接入傳輸系統(tǒng)

［吳林印 徐維開 趙志鵬］

介紹了一種多功能的綜合接入傳輸系統(tǒng)的設(shè)計，詳細(xì)闡述了該系統(tǒng)的工作原理和應(yīng)用方式，并成功地研制出了多功能綜合接入傳輸系統(tǒng)樣機(jī)。

多功能 接入 傳輸

吳林印

工程師，中國電子科技集團(tuán)公司第三十四研究所。

徐維開

中國電子科技集團(tuán)公司第三十四研究所。

趙志鵬

中國電子科技集團(tuán)公司第三十四研究所。

引言

隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭的多樣性及不可預(yù)見性，對當(dāng)前的作戰(zhàn)系統(tǒng)提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求。迫切需要在復(fù)雜電磁環(huán)境下可以隨遇接入任何形式的作戰(zhàn)裝備，實(shí)現(xiàn)各種接口測控信息的接入和協(xié)議轉(zhuǎn)換，以滿足不斷變化的作戰(zhàn)需求。因此，本文提出了一種多功能的綜合接入傳輸系統(tǒng)。

1 綜合接入傳輸系統(tǒng)的原理

多功能綜合接入傳輸系統(tǒng)是集業(yè)務(wù)接入、數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)傳輸?shù)葹橐惑w的通信傳輸系統(tǒng)。系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)SDH接口、PDH接口、被復(fù)線接口、E1接口和以太網(wǎng)接口的測控數(shù)據(jù)接入能力。具備測控數(shù)據(jù)與IP數(shù)據(jù)的雙向協(xié)議轉(zhuǎn)換，在設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行交換和路由能力。同時具備通過光纖、被復(fù)線、E1、以太網(wǎng)等手段進(jìn)行組網(wǎng)和傳輸?shù)哪芰?。多功能綜合接入傳輸系統(tǒng)如圖1所示 。

多功能綜合接入傳輸系統(tǒng)可分為接入、路由交換和傳輸?shù)?部分。

① 接入：根據(jù)不同的測控信息接口及接口類型和特點(diǎn)采用不同的接入方式；

② 路由交換：對不同業(yè)務(wù)接口傳輸?shù)臏y控信號統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)包，并具有交換和路由功能；

③ 傳輸：利用傳輸網(wǎng)遠(yuǎn)程傳輸IP數(shù)據(jù)，根據(jù)傳輸網(wǎng)提供的傳輸通道，可選擇光傳輸、被復(fù)線傳輸、以太網(wǎng)傳輸或E1傳輸。

2 各模塊實(shí)現(xiàn)方案

圖1 多功能綜合接入傳輸系統(tǒng)原理框圖

2.1 SDH接入模塊

SDH光纖接入模塊以交叉連接電路為核心，配合外圍的光接口、以太網(wǎng)接口、E1接口和備用的擴(kuò)展接口等完成SDH各種業(yè)務(wù)的映射、去映射以及高階、低階信元的交叉和分配，加上外圍的時鐘模塊、控制模塊、勤務(wù)模塊，開銷處理模塊，組成了SDH接入模塊的核心單元。

如圖2 所示，STM-1光信號經(jīng)光電變換后進(jìn)行時鐘恢復(fù)，經(jīng)過開銷處理和指針調(diào)整后送進(jìn)交叉連接模塊，以太網(wǎng)業(yè)務(wù)和E1業(yè)務(wù)經(jīng)映射后也送到交叉連接模塊，交叉連接模塊能處理高階（6×6的VC-4）和低階（378×378的VC-12）的無阻塞全交叉［1］，因此可實(shí)現(xiàn)靈活的上下業(yè)務(wù)。

以太網(wǎng)模塊提供4路10M/100M以太網(wǎng)端口，支持GFP/HDLC-like協(xié)議，支持VC-12的虛級聯(lián)。

E1接口模塊LIU電路，完成信號的整形、時鐘提取功能和HDB3編解碼功能，最后通過磁隔離器輸出8路75Ω的2.048Mbit/s電信號。

圖2 SDH接入模塊原理框圖

2.2 PDH接入模塊

PDH接入模塊主要由光電轉(zhuǎn)換、數(shù)字信號處理、E1接口單元、以太網(wǎng)單元、控制單元組成。PDH接入板的電路基本組成框圖如圖3 所示。

圖3 PDH接入模塊原理框圖

光電轉(zhuǎn)換主要光收發(fā)模塊接口電路組成，其作用是將準(zhǔn)同步PDH光信號轉(zhuǎn)換為并行電信號。

數(shù)字信號處理器電路主要由線路的復(fù)用編碼、線路分接解碼、支路收發(fā)映射復(fù)分接、開銷輔助通道電路等組成，分解出12路E1信號，每一路E1可以通過設(shè)置管腳選擇為HDB3碼或NRZ碼。

以太網(wǎng)單元主要以太網(wǎng)映射、以太網(wǎng)物理層、以太網(wǎng)接口電路組成，以太網(wǎng)映射主要實(shí)現(xiàn)E1信號和以太網(wǎng)信號的協(xié)議轉(zhuǎn)換，以太網(wǎng)物理層芯片，完成物理層的功能。

E1接口模塊LIU電路，完成信號的整形、時鐘提取功能和HDB3編解碼功能，最后通過磁隔離器輸出8路75Ω的2.048Mbit/s電信號。

2.3 被復(fù)線接入模塊

被復(fù)線接入模塊主要由模擬和線路驅(qū)動、數(shù)字信號處理成幀、以太網(wǎng)單元組成。被復(fù)線接入模塊的基本組成框圖如圖4 所示。

線路驅(qū)動主要由變壓器和保護(hù)電路組成，其作用是將模擬前端的模擬信號進(jìn)行放大和發(fā)送，同時將接收的信號進(jìn)行整形送到模擬前端。

模擬前端的作用是將模擬數(shù)據(jù)經(jīng)過變換，變成總線形式的數(shù)字信號，然后送到DSP芯片進(jìn)行處理，同樣DSP處理后的數(shù)字信號通過前端總線送到模擬前端變成模擬信號進(jìn)行發(fā)送。

數(shù)字信號處理器主要是將模擬前端送過來的信號進(jìn)行DSP運(yùn)算，分解出有用的同步信號和數(shù)據(jù)信號，通過內(nèi)部串行HDLC總線送到業(yè)務(wù)接口。同樣業(yè)務(wù)接口的信號通過串行總線，DSL成幀器和DSP運(yùn)算組幀后送往模擬前端進(jìn)行發(fā)送。

FPGA成幀單元主要完成將以太網(wǎng)信號的時分復(fù)用傳輸，以太網(wǎng)單元由交換機(jī)和網(wǎng)橋兩部分組成，以太網(wǎng)物理層芯片，完成物理層的功能。網(wǎng)橋芯片將以太網(wǎng)信號變成HDLC信號通過FPGA進(jìn)行復(fù)/分接。

圖4 被復(fù)線接入模塊原理框圖

2.4 E1接入模塊

E1接入模塊是以大規(guī)模FPGA為核心，配合外圍的以太網(wǎng)、E1等接口芯片，完成數(shù)據(jù)編解碼、協(xié)議轉(zhuǎn)換等功能。

E1接入模塊實(shí)現(xiàn)E1和以太網(wǎng)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，由兩個E1成幀器、一個以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換單元以及大規(guī)模FPGA組成。該板的基本組成框圖如圖5 所示。

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模塊擬采用專用信號接口模塊和FPGA來實(shí)現(xiàn)。模塊主要由以下功能部件組成：

① E1成幀器，將E1信號轉(zhuǎn)換為PCM幀結(jié)構(gòu)；

② 大規(guī)模FPGA器件，提供數(shù)據(jù)編解碼、協(xié)議轉(zhuǎn)換等功能；

圖5 E1接入模塊原理框圖

③ 帶MII接口的以太網(wǎng)物理層芯片；

④ 網(wǎng)橋芯片，實(shí)現(xiàn)高速HDLC總線到MII接口的轉(zhuǎn)換。

2.5 以太網(wǎng)接入模塊

以太網(wǎng)接入模塊是以10/100/1000M以太網(wǎng)交換芯片為核心，可以接入光以太網(wǎng)和電以太網(wǎng)。光電轉(zhuǎn)換電路完成10/100/1000M光以太網(wǎng)和電以太網(wǎng)信號的轉(zhuǎn)換。以太網(wǎng)接入模塊具有以下功能：

① 二層交換功能：實(shí)現(xiàn)與OSI網(wǎng)絡(luò)模型對應(yīng)的第二層交換功能；

② 支持包過濾、轉(zhuǎn)發(fā)功能，能線速轉(zhuǎn)發(fā)；

③ 采用數(shù)據(jù)存儲-轉(zhuǎn)發(fā)交換方式；

④ 支持MAC地址自學(xué)習(xí)、自動刷新；

⑤ 支持IEEE 802.3x流量控制；

⑥ 支持廣播風(fēng)暴控制，限制廣播風(fēng)暴；

3 應(yīng)用方式

3.1 綜合接入傳輸系統(tǒng)接入功能

綜合接入傳輸系統(tǒng)能接入各種接口（SDH、PDH、被復(fù)線、E1及以太網(wǎng)）裝備。接入方式如圖7 所示。

圖6 以太網(wǎng)接入模塊原理框圖

圖7 接入功能示意圖

① SDH或PDH體制的光接口裝備，測控信號通過以太網(wǎng)映射上光傳輸，通過光纜接入綜合接入傳輸設(shè)備，設(shè)備內(nèi)部光接口電路解出IP數(shù)據(jù)包。同時發(fā)送到光接口設(shè)備的IP數(shù)據(jù)也可以映射到光接口傳輸，實(shí)現(xiàn)光接口裝備到綜合接入傳輸系統(tǒng)IP數(shù)據(jù)的雙向傳輸。

② ISDN、SDSL、SHDSL等體制的被復(fù)線接口裝備，測控信號通過以太網(wǎng)復(fù)接到被復(fù)線傳輸，通過被復(fù)線接入綜合接入傳輸設(shè)備，設(shè)備內(nèi)部被復(fù)線接口電路解出IP數(shù)據(jù)包。同時發(fā)送到被復(fù)線接口設(shè)備的IP數(shù)據(jù)也可以復(fù)接到被復(fù)線傳輸，實(shí)現(xiàn)被復(fù)線接口裝備到綜合接入傳輸系統(tǒng)IP數(shù)據(jù)的雙向傳輸。

③ 具有E1接口的裝備，測控信號通過E1信號傳輸，通過E1線纜接入綜合接入傳輸設(shè)備，設(shè)備內(nèi)部通過協(xié)議轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換出IP數(shù)據(jù)包。同時發(fā)送到E1接口設(shè)備的IP數(shù)據(jù)也可以通過協(xié)議轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換出E1信號傳輸。

④ 具有10M/100M/1000M以太網(wǎng)接口的裝備，可通過網(wǎng)線與綜合接入傳輸系統(tǒng)直接實(shí)現(xiàn)IP數(shù)據(jù)的交換傳輸。

3.2綜合接入傳輸系統(tǒng)的組網(wǎng)功能

綜合接入傳輸系統(tǒng)組網(wǎng)方式非常靈活，以下為幾種常見的組網(wǎng)方式。

① 光傳輸組網(wǎng)

在通信距離較遠(yuǎn)的場區(qū)之間，可以通過綜合接入傳輸系統(tǒng)的SDH或PDH體制的光接口組網(wǎng)。組網(wǎng) 應(yīng)用方式如圖8 所示。各場區(qū)的測控信息接入綜合接入傳輸系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的IP數(shù)據(jù)，IP數(shù)據(jù)經(jīng)交換路由后映射到光纖傳輸，場區(qū)之間的IP數(shù)據(jù)可互聯(lián)互通，控制中心通過IP網(wǎng)接收和傳送控制指令和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對各場區(qū)不同接口裝備的指控與調(diào)度。

圖8 光傳輸組網(wǎng)示意圖

圖9 被復(fù)線組網(wǎng)示意圖

② 被復(fù)線傳輸組網(wǎng)

在通信距離5km以內(nèi)的場區(qū)之間，可以通過綜合接入傳輸系統(tǒng)的G.SHDSL接口組網(wǎng)。組網(wǎng)應(yīng)用方式如圖9所示。各場區(qū)的測控信息接入綜合接入傳輸系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的IP數(shù)據(jù)，IP數(shù)據(jù)經(jīng)交換路由后復(fù)接到被復(fù)線傳輸，場區(qū)之間的IP數(shù)據(jù)可互聯(lián)互通，控制中心通過IP網(wǎng)接收和傳送控制指令和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對各場區(qū)不同接口裝備的指控與調(diào)度。

③ E1及以太網(wǎng)傳輸組網(wǎng)

綜合接入傳輸系統(tǒng)可利用已有的通信網(wǎng)（如戰(zhàn)略網(wǎng)、機(jī)動骨干網(wǎng)等）傳輸組網(wǎng)，設(shè)備具有8路E1傳輸能力和以太網(wǎng)傳輸能力。E1和以太網(wǎng)傳輸組網(wǎng)方式如圖10 所示。

采用E1傳輸組網(wǎng)時，各場區(qū)各種接口裝備測控信號通過協(xié)議轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)，通過協(xié)議轉(zhuǎn)換將IP數(shù)據(jù)在設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行交換和匯集，再通過協(xié)議轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的8路E1信號。利用已有的通信網(wǎng)提供的E1接口傳輸數(shù)據(jù)。控制中心的綜合接入傳輸設(shè)備接收E1信號，通過協(xié)議轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)，控制中心通過IP網(wǎng)接收和傳送控制指令和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對各場區(qū)不同接口裝備的指控與調(diào)度。

采用以太網(wǎng)傳輸組網(wǎng)時，各場區(qū)綜合接入傳輸系統(tǒng)對接入側(cè)的各種數(shù)據(jù)，經(jīng)提取或轉(zhuǎn)換成IP數(shù)據(jù)后，可在設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行交換和匯集，可根據(jù)設(shè)定的規(guī)則路由到傳輸端口，利用10/100/1000M以太網(wǎng)接口連接至已有的通信網(wǎng)?？刂浦行耐ㄟ^IP網(wǎng)接收和傳送控制指令和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對各場區(qū)不同接口裝備的指控與調(diào)度。

圖10 E1及以太網(wǎng)組網(wǎng)示意圖

4 結(jié)束語

我們已經(jīng)研制出了多功能綜合接入傳輸系統(tǒng)樣機(jī)，成功地驗證了該系統(tǒng)設(shè)計的可行性。

多功能綜合接入傳輸系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用在軍、民用通信領(lǐng)域，是集SDH、PDH、被復(fù)線、E1和以太網(wǎng)接口的一種新型的多功能接入傳輸系統(tǒng)，可滿足各種復(fù)雜電磁環(huán)境系統(tǒng)中的使用需求。同時，系統(tǒng)具備多種接入手段和多種傳輸手段，能接入各種應(yīng)用終端，能自行組網(wǎng)，也可利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。

1 楊世平，張引平，鄧大鵬.SDH光同步數(shù)字傳輸設(shè)備與工程應(yīng)用.北京：人民郵電出版社，2001

10.3969/j.issn.1006-6403.2016.08.017

2016-07-27）