一种多功能的综合接入传输系统

2016-12-14吴林印徐维开赵志鹏

广东通信技术 2016年8期

关键词：复线场区测控

［吴林印徐维开赵志鹏］

一种多功能的综合接入传输系统

［吴林印徐维开赵志鹏］

介绍了一种多功能的综合接入传输系统的设计，详细阐述了该系统的工作原理和应用方式，并成功地研制出了多功能综合接入传输系统样机。

多功能接入传输

吴林印

工程师，中国电子科技集团公司第三十四研究所。

徐维开

中国电子科技集团公司第三十四研究所。

赵志鹏

中国电子科技集团公司第三十四研究所。

引言

随着现代战争的多样性及不可预见性，对当前的作战系统提出了更高的标准和要求。迫切需要在复杂电磁环境下可以随遇接入任何形式的作战装备，实现各种接口测控信息的接入和协议转换，以满足不断变化的作战需求。因此，本文提出了一种多功能的综合接入传输系统。

1 综合接入传输系统的原理

多功能综合接入传输系统是集业务接入、数据交换和数据传输等为一体的通信传输系统。系统能实现SDH接口、PDH接口、被复线接口、E1接口和以太网接口的测控数据接入能力。具备测控数据与IP数据的双向协议转换，在设备内部进行交换和路由能力。同时具备通过光纤、被复线、E1、以太网等手段进行组网和传输的能力。多功能综合接入传输系统如图1所示。

多功能综合接入传输系统可分为接入、路由交换和传输等3部分。

① 接入：根据不同的测控信息接口及接口类型和特点采用不同的接入方式；

② 路由交换：对不同业务接口传输的测控信号统一转换为IP数据包，并具有交换和路由功能；

③ 传输：利用传输网远程传输IP数据，根据传输网提供的传输通道，可选择光传输、被复线传输、以太网传输或E1传输。

2 各模块实现方案

图1 多功能综合接入传输系统原理框图

2.1 SDH接入模块

SDH光纤接入模块以交叉连接电路为核心，配合外围的光接口、以太网接口、E1接口和备用的扩展接口等完成SDH各种业务的映射、去映射以及高阶、低阶信元的交叉和分配，加上外围的时钟模块、控制模块、勤务模块，开销处理模块，组成了SDH接入模块的核心单元。

如图2 所示，STM-1光信号经光电变换后进行时钟恢复，经过开销处理和指针调整后送进交叉连接模块，以太网业务和E1业务经映射后也送到交叉连接模块，交叉连接模块能处理高阶（6×6的VC-4）和低阶（378×378的VC-12）的无阻塞全交叉［1］，因此可实现灵活的上下业务。

以太网模块提供4路10M/100M以太网端口，支持GFP/HDLC-like协议，支持VC-12的虚级联。

E1接口模块LIU电路，完成信号的整形、时钟提取功能和HDB3编解码功能，最后通过磁隔离器输出8路75Ω的2.048Mbit/s电信号。

图2 SDH接入模块原理框图

2.2 PDH接入模块

PDH接入模块主要由光电转换、数字信号处理、E1接口单元、以太网单元、控制单元组成。PDH接入板的电路基本组成框图如图3 所示。

图3 PDH接入模块原理框图

光电转换主要光收发模块接口电路组成，其作用是将准同步PDH光信号转换为并行电信号。

数字信号处理器电路主要由线路的复用编码、线路分接解码、支路收发映射复分接、开销辅助通道电路等组成，分解出12路E1信号，每一路E1可以通过设置管脚选择为HDB3码或NRZ码。

以太网单元主要以太网映射、以太网物理层、以太网接口电路组成，以太网映射主要实现E1信号和以太网信号的协议转换，以太网物理层芯片，完成物理层的功能。

E1接口模块LIU电路，完成信号的整形、时钟提取功能和HDB3编解码功能，最后通过磁隔离器输出8路75Ω的2.048Mbit/s电信号。

2.3 被复线接入模块

被复线接入模块主要由模拟和线路驱动、数字信号处理成帧、以太网单元组成。被复线接入模块的基本组成框图如图4 所示。

线路驱动主要由变压器和保护电路组成，其作用是将模拟前端的模拟信号进行放大和发送，同时将接收的信号进行整形送到模拟前端。

模拟前端的作用是将模拟数据经过变换，变成总线形式的数字信号，然后送到DSP芯片进行处理，同样DSP处理后的数字信号通过前端总线送到模拟前端变成模拟信号进行发送。

数字信号处理器主要是将模拟前端送过来的信号进行DSP运算，分解出有用的同步信号和数据信号，通过内部串行HDLC总线送到业务接口。同样业务接口的信号通过串行总线，DSL成帧器和DSP运算组帧后送往模拟前端进行发送。

FPGA成帧单元主要完成将以太网信号的时分复用传输，以太网单元由交换机和网桥两部分组成，以太网物理层芯片，完成物理层的功能。网桥芯片将以太网信号变成HDLC信号通过FPGA进行复/分接。

图4 被复线接入模块原理框图

2.4 E1接入模块

E1接入模块是以大规模FPGA为核心，配合外围的以太网、E1等接口芯片，完成数据编解码、协议转换等功能。

E1接入模块实现E1和以太网之间的协议转换，由两个E1成帧器、一个以太网协议转换单元以及大规模FPGA组成。该板的基本组成框图如图5 所示。

网络协议模块拟采用专用信号接口模块和FPGA来实现。模块主要由以下功能部件组成：

① E1成帧器，将E1信号转换为PCM帧结构；

② 大规模FPGA器件，提供数据编解码、协议转换等功能；

图5 E1接入模块原理框图

③ 带MII接口的以太网物理层芯片；

④ 网桥芯片，实现高速HDLC总线到MII接口的转换。

2.5 以太网接入模块

以太网接入模块是以10/100/1000M以太网交换芯片为核心，可以接入光以太网和电以太网。光电转换电路完成10/100/1000M光以太网和电以太网信号的转换。以太网接入模块具有以下功能：

① 二层交换功能：实现与OSI网络模型对应的第二层交换功能；

② 支持包过滤、转发功能，能线速转发；

③ 采用数据存储-转发交换方式；

④ 支持MAC地址自学习、自动刷新；

⑤ 支持IEEE 802.3x流量控制；

⑥ 支持广播风暴控制，限制广播风暴；

3 应用方式

3.1 综合接入传输系统接入功能

综合接入传输系统能接入各种接口（SDH、PDH、被复线、E1及以太网）装备。接入方式如图7 所示。

图6 以太网接入模块原理框图

图7 接入功能示意图

① SDH或PDH体制的光接口装备，测控信号通过以太网映射上光传输，通过光缆接入综合接入传输设备，设备内部光接口电路解出IP数据包。同时发送到光接口设备的IP数据也可以映射到光接口传输，实现光接口装备到综合接入传输系统IP数据的双向传输。

② ISDN、SDSL、SHDSL等体制的被复线接口装备，测控信号通过以太网复接到被复线传输，通过被复线接入综合接入传输设备，设备内部被复线接口电路解出IP数据包。同时发送到被复线接口设备的IP数据也可以复接到被复线传输，实现被复线接口装备到综合接入传输系统IP数据的双向传输。

③ 具有E1接口的装备，测控信号通过E1信号传输，通过E1线缆接入综合接入传输设备，设备内部通过协议转换电路转换出IP数据包。同时发送到E1接口设备的IP数据也可以通过协议转换电路转换出E1信号传输。

④ 具有10M/100M/1000M以太网接口的装备，可通过网线与综合接入传输系统直接实现IP数据的交换传输。

3.2综合接入传输系统的组网功能

综合接入传输系统组网方式非常灵活，以下为几种常见的组网方式。

① 光传输组网

在通信距离较远的场区之间，可以通过综合接入传输系统的SDH或PDH体制的光接口组网。组网应用方式如图8 所示。各场区的测控信息接入综合接入传输系统，转换为统一的IP数据，IP数据经交换路由后映射到光纤传输，场区之间的IP数据可互联互通，控制中心通过IP网接收和传送控制指令和数据，实现对各场区不同接口装备的指控与调度。

图8 光传输组网示意图

图9 被复线组网示意图

② 被复线传输组网

在通信距离5km以内的场区之间，可以通过综合接入传输系统的G.SHDSL接口组网。组网应用方式如图9所示。各场区的测控信息接入综合接入传输系统，转换为统一的IP数据，IP数据经交换路由后复接到被复线传输，场区之间的IP数据可互联互通，控制中心通过IP网接收和传送控制指令和数据，实现对各场区不同接口装备的指控与调度。

③ E1及以太网传输组网

综合接入传输系统可利用已有的通信网（如战略网、机动骨干网等）传输组网，设备具有8路E1传输能力和以太网传输能力。E1和以太网传输组网方式如图10 所示。

采用E1传输组网时，各场区各种接口装备测控信号通过协议转换为IP数据，通过协议转换将IP数据在设备内部进行交换和汇集，再通过协议转换为相应的8路E1信号。利用已有的通信网提供的E1接口传输数据。控制中心的综合接入传输设备接收E1信号，通过协议转换为IP数据，控制中心通过IP网接收和传送控制指令和数据，实现对各场区不同接口装备的指控与调度。

采用以太网传输组网时，各场区综合接入传输系统对接入侧的各种数据，经提取或转换成IP数据后，可在设备内部进行交换和汇集，可根据设定的规则路由到传输端口，利用10/100/1000M以太网接口连接至已有的通信网。控制中心通过IP网接收和传送控制指令和数据，实现对各场区不同接口装备的指控与调度。