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光纤通信中K接口运用方法探究

作者:2018-10-09 01:00阅读:文章来源:未知

  摘要:在互联网无线通信系统中, 超短波/短波电台和多频段电台对外提供非标准的K接口供用户数据接入使用;传统的K接口数据接入传输系统采用双绞线作为传输介质, 现需要需要将K接口数据承载到光纤中进行传输并与其他常用业务进行集成, 以提高业务传输效率。

  关键词:MT9172; K接口; 二差分相;

光纤通信

  引言:K接口是一种单路有线数字接口, 具有16kb/s、32kb/s、64kb/s、128kb/s等多种工作速率, 传输过程使用平衡线对以基带全双工方式传输, 信号调制方式采用二相差分编码。K接口具有接入方式灵活、抗干扰能力强、业务功能多和维护使用便捷等优点。同时, 为实现语音和IP业务数据以无线的方式接入互联网, 需要设计K接口通信单元与各类电台进行数据交互, 也为了提高传输距离和维护效率, 需设计将K接口信息承载到光纤中进行通信。

  一、研究背景

  传统的K接口业务大多承载到RJ45接口上, 其采用双绞线作为介质进行传输, 受此影响, 在有些情况或环境中用k接口传输设备, 不能用实线接入比如要求屏蔽、要求电磁防护等级高的场所;而尤其两个k口设备间距离远, 存在传输速率下降或不能联通的问题, 此时用户终端和系统主机之间的通信距离超过设计保障范围, 不能满足需要, 研究设计将K接口业务承载到光纤中进行传输是非常有必要的。

  二、研究方法

  1、FPGA原理。

  FPGA芯片主要由7部分完成, 分别为:可编程输入输出单元 (IOB) 、基本可编程逻辑单元、完整的时钟管理、嵌入块式RAM、丰富的布线资源、内嵌的底层功能单元和内嵌专用硬件模块。本方案FPGA采用Spartan-3A系列的XC3S700A, 其具有成本低、可靠性高、逻辑资源丰富的特点。其基本属性为700K逻辑门, 1472个CLBs, 5888个Slices, 92Kb分布式RAM, 360k B集成RAM, 8个DC-Ms, 能够为为高容量、成本敏感类应用提供超低成本、高性能的逻辑解决方案。

  2、MT9172芯片原理。

  K接口的物理层处理采用了数字网络接口芯片MT9172 (简称DNIC) , 该芯片采用自适应回波抵消技术, 可在单对线路上实现全双工数字传输, 传输速率可选为80kbit/s或160kbit/s, 普通的双绞线传输距离可达4km, 与ISDN的2B+D数据格式相兼容。其内部, 具有帧同步析取和时钟析取能力, 可为外部电路提供时钟。MT9172具有多种操作模式, 可通过引脚MSO-2选择, 两种主要操作模式为MOD (透传模式) 和DN (数字网络) 模式。MOD模式速率可选为80/160kbit。在DN模式时, 线路按照ISDN (综合业务数字网) 格式传输B、D通道数据, 速率可选为80/160kbit。DN模式时, CD口和DV口为标准的串行总线接口 (ST-BUS) , 并且, 在MOD模式, CD口和DV口以80kbit/s或160kbit/s的速率透传串行数据。其他模式包括:主、从、单口、双口模式, 主从模式时, 时间基准和帧同步信号由外部提供或从线路提取。双口模式时, CD口和DV口都活动, 单口模式时, CD口不活动, 所有信息通过DV口传输。对于线路上两个DNIC, 必须分别设置为主、从, MOD模式下只有双口模式。本设计中MT9172工作在模式1, 为透传模式 (MOD) 、主模式。其他配置采用默认模式2配置, 此时, DNIC速率配置为160kbit/s, 预扰码器、诊断寄存器复位等功能全部不使能。其中, 时钟锁相环路的时钟改用了8.092MHz, K口实际工作于128Kbit/s。系统端DV口及相应的时钟接入FPGA, 透明数据经FPGA处理后分为数据和语音, 经过FPGA内部缓存, 时隙再分配后由TDM口发送出去。

  三、逻辑设计

  本设计方案中FPGA与MT9172之间通过DV接口进行全双工串行数据收发, 该接口的数据收发分别同步于发送时钟和接收时钟, 发送时钟和接收时钟由MT9172提供, 都为128KBPS。FPGA需要根据K接口协议完成与短波电台/超短波电台K口间的链路同步、环路信令交互、对透明数据按时隙接收、缓存、发送的工作, 设计在ISE 14环境下, 采用VHDL语言编程实现。本方案FPGA逻辑功能主要包括:1) 实现链路帧同步, 分为同步码的发送和接收;2) 实现链路帧数据的交织/解交织;3) 实现环路信令沟通, 并上报连接状态;4) 实现TDM接口的数据收发、时钟生成。

  本设计中FPGA逻辑设计关键点为链路同步检测、环路信令沟通和TDM数据收发。链路同步检测中关键设计包括数据接收寄存器、计数器、同步检测模块;环路信令沟通关键设计包括环路信令寄存器、状态转换模块、数据FIFO。

  结论:本方案设计将K接口业务承载到光纤之中进行通信, 既保留了K接口原有的接入方式灵活、抗干扰能力强、业务功能多和维护使用便捷等优点, 又大大延长了传统K接口在双绞线中传输的通信距离, 并提高了抗干扰性, 方便用户进行大范围的使用, 符合业务IP化的发展趋势。

  参考文献
  [1]赵珺.便携式通信终端设计[J].通讯世界, 2016 (14) :59-60.
  [2]巫忠跃.多用途K接口用户线路中继器的设计与实现[J].通信技术, 2014 (1) :115-118.
  [3]Xilinx Spartan-3A FPGA Family;Data Sheet[Z].2010.

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