一種多功能的綜合接入傳輸系統(tǒng)

［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)的設計，詳細闡述了該系統(tǒng)的工作原理和應用方式，并成功地研制出了多功能綜合接入傳輸系統(tǒng)樣機。

多功能 接入 傳輸

吳林印

工程師，中國電子科技集團公司第三十四研究所。

徐維開

中國電子科技集團公司第三十四研究所。

趙志鵬

中國電子科技集團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見性，對當前的作戰(zhàn)系統(tǒng)提出了更高的標準和要求。迫切需要在復雜電磁環(huán)境下可以隨遇接入任何形式的作戰(zhàn)裝備，實現(xiàn)各種接口測控信息的接入和協(xié)議轉換，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)務接入、數據交換和數據傳輸等為一體的通信傳輸系統(tǒng)。系統(tǒng)能實現(xiàn)SDH接口、PDH接口、被復線接口、E1接口和以太網接口的測控數據接入能力。具備測控數據與IP數據的雙向協(xié)議轉換，在設備內部進行交換和路由能力。同時具備通過光纖、被復線、E1、以太網等手段進行組網和傳輸的能力。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、路由交換和傳輸等3部分。

① 接入：根據不同的測控信息接口及接口類型和特點采用不同的接入方式；

② 路由交換：對不同業(yè)務接口傳輸的測控信號統(tǒng)一轉換為IP數據包，并具有交換和路由功能；

③ 傳輸：利用傳輸網遠程傳輸IP數據，根據傳輸網提供的傳輸通道，可選擇光傳輸、被復線傳輸、以太網傳輸或E1傳輸。

2 各模塊實現(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、以太網接口、E1接口和備用的擴展接口等完成SDH各種業(yè)務的映射、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光信號經光電變換后進行時鐘恢復，經過開銷處理和指針調整后送進交叉連接模塊，以太網業(yè)務和E1業(yè)務經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］，因此可實現(xiàn)靈活的上下業(yè)務。

以太網模塊提供4路10M/100M以太網端口，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換、數字信號處理、E1接口單元、以太網單元、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

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

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

以太網單元主要以太網映射、以太網物理層、以太網接口電路組成，以太網映射主要實現(xiàn)E1信號和以太網信號的協(xié)議轉換，以太網物理層芯片，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 被復線接入模塊

被復線接入模塊主要由模擬和線路驅動、數字信號處理成幀、以太網單元組成。被復線接入模塊的基本組成框圖如圖4 所示。

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

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

數字信號處理器主要是將模擬前端送過來的信號進行DSP運算，分解出有用的同步信號和數據信號，通過內部串行HDLC總線送到業(yè)務接口。同樣業(yè)務接口的信號通過串行總線，DSL成幀器和DSP運算組幀后送往模擬前端進行發(fā)送。

FPGA成幀單元主要完成將以太網信號的時分復用傳輸，以太網單元由交換機和網橋兩部分組成，以太網物理層芯片，完成物理層的功能。網橋芯片將以太網信號變成HDLC信號通過FPGA進行復/分接。

圖4 被復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、E1等接口芯片，完成數據編解碼、協(xié)議轉換等功能。

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

網絡協(xié)議模塊擬采用專用信號接口模塊和FPGA來實現(xiàn)。模塊主要由以下功能部件組成：

① E1成幀器，將E1信號轉換為PCM幀結構；

② 大規(guī)模FPGA器件，提供數據編解碼、協(xié)議轉換等功能；

圖5 E1接入模塊原理框圖

③ 帶MII接口的以太網物理層芯片；

④ 網橋芯片，實現(xiàn)高速HDLC總線到MII接口的轉換。

2.5 以太網接入模塊

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

① 二層交換功能：實現(xiàn)與OSI網絡模型對應的第二層交換功能；

② 支持包過濾、轉發(fā)功能，能線速轉發(fā)；

③ 采用數據存儲-轉發(fā)交換方式；

④ 支持MAC地址自學習、自動刷新；

⑤ 支持IEEE 802.3x流量控制；

⑥ 支持廣播風暴控制，限制廣播風暴；

3 應用方式

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、被復線、E1及以太網）裝備。接入方式如圖7 所示。

圖6 以太網接入模塊原理框圖

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映射上光傳輸，通過光纜接入綜合接入傳輸設備，設備內部光接口電路解出IP數據包。同時發(fā)送到光接口設備的IP數據也可以映射到光接口傳輸，實現(xiàn)光接口裝備到綜合接入傳輸系統(tǒng)IP數據的雙向傳輸。

② ISDN、SDSL、SHDSL等體制的被復線接口裝備，測控信號通過以太網復接到被復線傳輸，通過被復線接入綜合接入傳輸設備，設備內部被復線接口電路解出IP數據包。同時發(fā)送到被復線接口設備的IP數據也可以復接到被復線傳輸，實現(xiàn)被復線接口裝備到綜合接入傳輸系統(tǒng)IP數據的雙向傳輸。

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備，設備內部通過協(xié)議轉換電路轉換出IP數據包。同時發(fā)送到E1接口設備的IP數據也可以通過協(xié)議轉換電路轉換出E1信號傳輸。

④ 具有10M/100M/1000M以太網接口的裝備，可通過網線與綜合接入傳輸系統(tǒng)直接實現(xiàn)IP數據的交換傳輸。

3.2綜合接入傳輸系統(tǒng)的組網功能

綜合接入傳輸系統(tǒng)組網方式非常靈活，以下為幾種常見的組網方式。

① 光傳輸組網

在通信距離較遠的場區(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。組網 應用方式如圖8 所示。各場區(qū)的測控信息接入綜合接入傳輸系統(tǒng)，轉換為統(tǒng)一的IP數據，IP數據經交換路由后映射到光纖傳輸，場區(qū)之間的IP數據可互聯(lián)互通，控制中心通過IP網接收和傳送控制指令和數據，實現(xiàn)對各場區(qū)不同接口裝備的指控與調度。

圖8 光傳輸組網示意圖

圖9 被復線組網示意圖

② 被復線傳輸組網

在通信距離5km以內的場區(qū)之間，可以通過綜合接入傳輸系統(tǒng)的G.SHDSL接口組網。組網應用方式如圖9所示。各場區(qū)的測控信息接入綜合接入傳輸系統(tǒng)，轉換為統(tǒng)一的IP數據，IP數據經交換路由后復接到被復線傳輸，場區(qū)之間的IP數據可互聯(lián)互通，控制中心通過IP網接收和傳送控制指令和數據，實現(xiàn)對各場區(qū)不同接口裝備的指控與調度。

③ E1及以太網傳輸組網

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

采用E1傳輸組網時，各場區(qū)各種接口裝備測控信號通過協(xié)議轉換為IP數據，通過協(xié)議轉換將IP數據在設備內部進行交換和匯集，再通過協(xié)議轉換為相應的8路E1信號。利用已有的通信網提供的E1接口傳輸數據?？刂浦行牡木C合接入傳輸設備接收E1信號，通過協(xié)議轉換為IP數據，控制中心通過IP網接收和傳送控制指令和數據，實現(xiàn)對各場區(qū)不同接口裝備的指控與調度。

采用以太網傳輸組網時，各場區(qū)綜合接入傳輸系統(tǒng)對接入側的各種數據，經提取或轉換成IP數據后，可在設備內部進行交換和匯集，可根據設定的規(guī)則路由到傳輸端口，利用10/100/1000M以太網接口連接至已有的通信網?？刂浦行耐ㄟ^IP網接收和傳送控制指令和數據，實現(xiàn)對各場區(qū)不同接口裝備的指控與調度。

圖10 E1及以太網組網示意圖

4 結束語

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

多功能綜合接入傳輸系統(tǒng)可廣泛應用在軍、民用通信領域，是集SDH、PDH、被復線、E1和以太網接口的一種新型的多功能接入傳輸系統(tǒng)，可滿足各種復雜電磁環(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，能接入各種應用終端，能自行組網，也可利用現(xiàn)有網絡組網，具有很強的適應性。

1 楊世平，張引平，鄧大鵬.SDH光同步數字傳輸設備與工程應用.北京：人民郵電出版社，2001

10.3969/j.issn.1006-6403.2016.08.017

2016-07-27）