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K接口在光纤通信的应用

 论文栏目:光纤通信论文     更新时间:2018/8/24 10:48:52   

【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

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,360kB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ISE14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]XilinxSpartan-3AFPGAFamily;DataSheet[Z].2010.

作者:郭丰国 于明哲 赵发义 单位:天津市人民防空办公室 北京铁路通信技术中心 天津瑞利通科技有限公司

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