T1/E1/J1單片收發(fā)器

自六十年代引入Ｔ載波以來，Ｔ載波和Ｅ載波網(wǎng)絡(luò)走過了一個漫長的發(fā)展道路，今天，設(shè)計人員將會看到越來越多的功能被集成到Ｔ１／Ｅ１／Ｊ１單片收發(fā)器（ＳＣＴ）內(nèi)。大量功能的引入容易使設(shè)計人員產(chǎn)生困惑，本文介紹了設(shè)計中需要關(guān)注的重要性能。

１　Ｔ、Ｅ、Ｊ載波網(wǎng)絡(luò)

工作在１．５４４Ｍｂｐｓ的Ｔ１是北美公共交換電話網(wǎng)絡(luò)（ＰＳＴＮ）數(shù)字復用傳輸Ｔ載波層的最低速率，它最初是專為傳輸數(shù)字化語音信號而設(shè)計的。Ｔ１利用脈碼調(diào)制和時分復用技術(shù)傳輸２４路載波級語音信號，稱為ＤＳ０。每路ＤＳ０或時隙可承載６４ｋｂｐｓ 的信息量。Ｅ１是歐洲數(shù)字傳輸格式，可承載３２路語音，復用時鐘速率為２．０４８Ｍｂｐｓ。

現(xiàn)在，Ｔ１、Ｅ１不僅可以傳輸語音信號，還可用來傳輸數(shù)據(jù)或二者的組合。Ｔ１、Ｅ１傳輸線路已廣泛用于蜂窩基站、商務(wù)接入路由器和個人分支交換等。圖１給出了Ｔ１／Ｅ１／Ｊ１ ＳＣＴ的典型功能框圖。而Ｊ１則是專用于日本的Ｔ１的變型。

２　設(shè)計要點

２．１ 線路接口單元和成幀器

ＳＣＴ的線路接口單元（ＬＩＵ）是到銅纜環(huán)路的物理層接口，成幀器可以與從ＬＩＵ接收到的數(shù)據(jù)進行同步，并對ＬＩＵ數(shù)據(jù)進行格式化處理以便發(fā)送。一些ＳＣＴ的優(yōu)勢在于ＬＩＵ可同時提供短程和長程操作，這使得ＳＣＴ能夠同時用于ＣＳＵ（信道服務(wù)單元）／ＤＳＵ（數(shù)據(jù)服務(wù)單元）的第一層數(shù)字信號交叉連接（ＤＳＸ－１）。

在傳統(tǒng)的Ｔ１／Ｅ１／Ｊ１設(shè)計中，ＬＩＵ和成幀器是獨立的ＩＣ，隨著超大規(guī)模集成技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)已可以將他們集成在單片ＩＣ之中，在ＳＣＴ中需要核查的一個功能是在ＬＩＵ與成幀器之間是否能夠直接接入信號，以允許修改數(shù)據(jù)流或從外部信號源插入代碼。該功能的另一好處是能夠利用雙向碼流達到監(jiān)視的目的。

２．２ 軟件可編程線路端接

在給定的Ｔ１／Ｅ１／Ｊ１設(shè)備內(nèi)部特性中，軟件可編程銅纜環(huán)路端接是非常有用的功能，Ｄａｌｌａｓ半導體公司從ＤＳ２１５５ ＳＣＴ開始，之后推出的ＩＣ均具備這一功能，工程師可以設(shè)計一個完備的Ｔ１／Ｅ１／Ｊ１板，以便在不增加任何外部元件的前提下，通過軟件改變銅纜環(huán)路所需要的線路終端匹配阻抗。目前，由于Ｔ１／Ｅ１／Ｊ１設(shè)備對成本的要求越來越苛刻，這一功能已經(jīng)成為設(shè)計的一項標準。

圖1

２．３ 抖動衰減器

Ｔ／Ｅ載波環(huán)路有時會出現(xiàn)瞬間的不同步，這種現(xiàn)象常常是由抖動引起的，抖動定義為參考時鐘頻率變化１０Ｈｚ以上時相位變化的幅度。為保證系統(tǒng)的可靠性和時鐘的可重復性，最好選擇能夠在發(fā)送和接收通道提供抖動抑制的ＳＣＴ。此外，有些器件還提供了兩路抖動抑制緩沖器，以適用于那些抖動較大、要求高度可靠或要求較低響應(yīng)時間的應(yīng)用。

２．４ 高級數(shù)據(jù)鏈路控制

高級數(shù)據(jù)鏈路控制（ＨＤＬＣ）是ＩＳＯ ７層模型的第２層處理類型，物理層鏈接的維護和質(zhì)量監(jiān)視是ＨＤＬＣ控制器的典型應(yīng)用，為了提高系統(tǒng)的適應(yīng)性，可選擇能夠分配單個或多個ＤＳＯ或ＦＤＬ位的ＨＤＬＣ控制器。

２．５ 誤碼率測試電路（ＢＥＲＴ）

通信信道一般都需要測試鏈路質(zhì)量的診斷工具，為此，大多數(shù)ＳＣＴ包含有發(fā)送和接收ＢＥＲＴ。設(shè)計時可以從發(fā)送端注入偽隨機數(shù)據(jù)模板至銅纜環(huán)路，然后由接收器ＢＥＲＴ來同步該注入信號。ＢＥＲＴ工作時會衰減信號或向銅纜環(huán)路注入噪聲，這有助于描述由ＳＣＴ、銅纜環(huán)路和更高軟件層的性能。但如果ＢＥＲＴ檢測到錯誤狀態(tài)，則可能需要對通信信道作進一步研究或測試。

２．６ 保護開關(guān)

考慮到Ｔ／Ｅ傳輸線提供的是至關(guān)重要的數(shù)據(jù)，許多設(shè)計要求在銅纜環(huán)路不可靠或線卡終止工作時能夠提供一個備份方案。由于保護開關(guān)一般都允許備用的ＳＣＴ在不丟失幀同步的條件下切換到線路上以替代失效的ＳＣＴ，因此，許多芯片都能夠在不需要外部繼電器或開關(guān)的情況下提供該項功能。實際上，具有高阻輸入的接收器和具有三態(tài)輸出的ＬＩＵ發(fā)送器都適合這種類型的應(yīng)用。

２．７ 多端口密度

大多數(shù)Ｔ／Ｅ載波線卡采用多端口的原因之一是為了滿足１．５４４Ｍｂｐｓ或２．０４８Ｍｂｐｓ帶寬，這種情況下，Ｔ１、Ｅ１通常被綁定在一起或邏輯組合成一個單元。按照用戶的這一需求，新推出的ＳＣＴ通常在單片封裝內(nèi)提供了多種端口密度。

２．８ 低電壓供電

傳統(tǒng)的成幀器和ＬＩＵ產(chǎn)品一般需要＋５Ｖ供電。但為了保證低功耗需求，新推出的大多數(shù)產(chǎn)品采用３．３Ｖ單電源供電，但也容許５Ｖ的輸入／輸出接口。