T1/E1/J1单片收发器

自六十年代引入Ｔ载波以来，Ｔ载波和Ｅ载波网络走过了一个漫长的发展道路，今天，设计人员将会看到越来越多的功能被集成到Ｔ１／Ｅ１／Ｊ１单片收发器（ＳＣＴ）内。大量功能的引入容易使设计人员产生困惑，本文介绍了设计中需要关注的重要性能。 １　Ｔ、Ｅ、Ｊ载波网络 工作在１．５４４Ｍｂｐｓ的Ｔ１是北美公共交换电话网络（ＰＳＴＮ）数字复用传输Ｔ载波层的最低速率，它最初是专为传输数字化语音信号而设计的。Ｔ１利用脉码调制和时分复用技术传输２４路载波级语音信号，称为ＤＳ０。每路ＤＳ０或时隙可承载６４ｋｂｐｓ 的信息量。Ｅ１是欧洲数字传输格式，可承载３２路语音，复用时钟速率为２．０４８Ｍｂｐｓ。 现在，Ｔ１、Ｅ１不仅可以传输语音信号，还可用来传输数据或二者的组合。Ｔ１、Ｅ１传输线路已广泛用于蜂窝基站、商务接入路由器和个人分支交换等。图１给出了Ｔ１／Ｅ１／Ｊ１ ＳＣＴ的典型功能框图。而Ｊ１则是专用于日本的Ｔ１的变型。 ２　设计要点 ２．１ 线路接口单元和成帧器 ＳＣＴ的线路接口单元（ＬＩＵ）是到铜缆环路的物理层接口，成帧器可以与从ＬＩＵ接收到的数据进行同步，并对ＬＩＵ数据进行格式化处理以便发送。一些ＳＣＴ的优势在于ＬＩＵ可同时提供短程和长程操作，这使得ＳＣＴ能够同时用于ＣＳＵ（信道服务单元）／ＤＳＵ（数据服务单元）的第一层数字信号交叉连接（ＤＳＸ－１）。 在传统的Ｔ１／Ｅ１／Ｊ１设计中，ＬＩＵ和成帧器是独立的ＩＣ，随着超大规模集成技术的发展，现已可以将他们集成在单片ＩＣ之中，在ＳＣＴ中需要核查的一个功能是在ＬＩＵ与成帧器之间是否能够直接接入信号，以允许修改数据流或从外部信号源插入代码。该功能的另一好处是能够利用双向码流达到监视的目的。 ２．２ 软件可编程线路端接 在给定的Ｔ１／Ｅ１／Ｊ１设备内部特性中，软件可编程铜缆环路端接是非常有用的功能，Ｄａｌｌａｓ半导体公司从ＤＳ２１５５ ＳＣＴ开始，之后推出的ＩＣ均具备这一功能，工程师可以设计一个完备的Ｔ１／Ｅ１／Ｊ１板，以便在不增加任何外部元件的前提下，通过软件改变铜缆环路所需要的线路终端匹配阻抗。目前，由于Ｔ１／Ｅ１／Ｊ１设备对成本的要求越来越苛刻，这一功能已经成为设计的一项标准。 图1 ２．３ 抖动衰减器 Ｔ／Ｅ载波环路有时会出现瞬间的不同步，这种现象常常是由抖动引起的，抖动定义为参考时钟频率变化１０Ｈｚ以上时相位变化的幅度。为保证系统的可靠性和时钟的可重复性，最好选择能够在发送和接收通道提供抖动抑制的ＳＣＴ。此外，有些器件还提供了两路抖动抑制缓冲器，以适用于那些抖动较大、要求高度可靠或要求较低响应时间的应用。 ２．４ 高级数据链路控制 高级数据链路控制（ＨＤＬＣ）是ＩＳＯ ７层模型的第２层处理类型，物理层链接的维护和质量监视是ＨＤＬＣ控制器的典型应用，为了提高系统的适应性，可选择能够分配单个或多个ＤＳＯ或ＦＤＬ位的ＨＤＬＣ控制器。 ２．５ 误码率测试电路（ＢＥＲＴ） 通信信道一般都需要测试链路质量的诊断工具，为此，大多数ＳＣＴ包含有发送和接收ＢＥＲＴ。设计时可以从发送端注入伪随机数据模板至铜缆环路，然后由接收器ＢＥＲＴ来同步该注入信号。ＢＥＲＴ工作时会衰减信号或向铜缆环路注入噪声，这有助于描述由ＳＣＴ、铜缆环路和更高软件层的性能。但如果ＢＥＲＴ检测到错误状态，则可能需要对通信信道作进一步研究或测试。 ２．６ 保护开关 考虑到Ｔ／Ｅ传输线提供的是至关重要的数据，许多设计要求在铜缆环路不可靠或线卡终止工作时能够提供一个备份方案。由于保护开关一般都允许备用的ＳＣＴ在不丢失帧同步的条件下切换到线路上以替代失效的ＳＣＴ，因此，许多芯片都能够在不需要外部继电器或开关的情况下提供该项功能。实际上，具有高阻输入的接收器和具有三态输出的ＬＩＵ发送器都适合这种类型的应用。 ２．７ 多端口密度 大多数Ｔ／Ｅ载波线卡采用多端口的原因之一是为了满足１．５４４Ｍｂｐｓ或２．０４８Ｍｂｐｓ带宽，这种情况下，Ｔ１、Ｅ１通常被绑定在一起或逻辑组合成一个单元。按照用户的这一需求，新推出的ＳＣＴ通常在单片封装内提供了多种端口密度。 ２．８ 低电压供电 传统的成帧器和ＬＩＵ产品一般需要＋５Ｖ供电。但为了保证低功耗需求，新推出的大多数产品采用３．３Ｖ单电源供电，但也容许５Ｖ的输入／输出接口。