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K接口在光纖通信的應用論文
【摘要】在互聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)通信系統中，超短波／短波電臺和多頻段電臺對外提供非標準的K接口供用戶(hù)數據接入使用；傳統的K接口數據接入傳輸系統采用雙絞線(xiàn)作為傳輸介質(zhì)，現需要需要將K接口數據承載到光纖中進(jìn)行傳輸并與其他常用業(yè)務(wù)進(jìn)行集成，以提高業(yè)務(wù)傳輸效率。
【關(guān)鍵詞】MT9172；K接口；二差分相
引言：
K接口是一種單路有線(xiàn)數字接口，具有16kb/s、32kb/s、64kb/s、128kb/s等多種工作速率，傳輸過(guò)程使用平衡線(xiàn)對以基帶全雙工方式傳輸，信號調制方式采用二相差分編碼。K接口具有接入方式靈活、抗干擾能力強、業(yè)務(wù)功能多和維護使用便捷等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，為實(shí)現語(yǔ)音和IP業(yè)務(wù)數據以無(wú)線(xiàn)的方式接入互聯(lián)網(wǎng)，需要設計K接口通信單元與各類(lèi)電臺進(jìn)行數據交互，也為了提高傳輸距離和維護效率，需設計將K接口信息承載到光纖中進(jìn)行通信。
一、研究背景
傳統的K接口業(yè)務(wù)大多承載到RJ45接口上，其采用雙絞線(xiàn)作為介質(zhì)進(jìn)行傳輸，受此影響，在有些情況或環(huán)境中用k接口傳輸設備，不能用實(shí)線(xiàn)接入比如要求屏蔽、要求電磁防護等級高的場(chǎng)所；而尤其兩個(gè)k口設備間距離遠，存在傳輸速率下降或不能聯(lián)通的問(wèn)題，此時(shí)用戶(hù)終端和系統主機之間的通信距離超過(guò)設計保障范圍，不能滿(mǎn)足需要，研究設計將K接口業(yè)務(wù)承載到光纖中進(jìn)行傳輸是非常有必要的。
二、研究方法
1、FPGA原理。FPGA芯片主要由7部分完成，分別為：可編程輸入輸出單元（IOB）、基本可編程邏輯單元、完整的時(shí)鐘管理、嵌入塊式RAM、豐富的布線(xiàn)資源、內嵌的底層功能單元和內嵌專(zhuān)用硬件模塊。本方案FPGA采用Spartan-3A系列的XC3S700A，其具有成本低、可靠性高、邏輯資源豐富的特點(diǎn)。其基本屬性為700K邏輯門(mén)，1472個(gè)CLBs，5888個(gè)Slices，92Kb分布式RAM，360kB集成RAM，8個(gè)DC-Ms，能夠為為高容量、成本敏感類(lèi)應用提供超低成本、高性能的邏輯解決方案。2、MT9172芯片原理。K接口的物理層處理采用了數字網(wǎng)絡(luò )接口芯片MT9172（簡(jiǎn)稱(chēng)DNIC），該芯片采用自適應回波抵消技術(shù)，可在單對線(xiàn)路上實(shí)現全雙工數字傳輸，傳輸速率可選為80kbit/s或160kbit/s，普通的雙絞線(xiàn)傳輸距離可達4km，與ISDN的2B+D數據格式相兼容。其內部，具有幀同步析取和時(shí)鐘析取能力，可為外部電路提供時(shí)鐘。MT9172具有多種操作模式，可通過(guò)引腳MSO-2選擇，兩種主要操作模式為MOD（透傳模式）和DN（數字網(wǎng)絡(luò )）模式。MOD模式速率可選為80/160kbit。在DN模式時(shí)，線(xiàn)路按照ISDN（綜合業(yè)務(wù)數字網(wǎng)）格式傳輸B、D通道數據，速率可選為80/160kbit。DN模式時(shí)，CD口和DV口為標準的串行總線(xiàn)接口（ST-BUS），并且，在MOD模式，CD口和DV口以80kbit/s或160kbit/s的速率透傳串行數據。其他模式包括：主、從、單口、雙口模式，主從模式時(shí)，時(shí)間基準和幀同步信號由外部提供或從線(xiàn)路提取。雙口模式時(shí)，CD口和DV口都活動(dòng)，單口模式時(shí)，CD口不活動(dòng)，所有信息通過(guò)DV口傳輸。對于線(xiàn)路上兩個(gè)DNIC，必須分別設置為主、從，MOD模式下只有雙口模式。本設計中MT9172工作在模式1，為透傳模式（MOD）、主模式。其他配置采用默認模式2配置，此時(shí)，DNIC速率配置為160kbit/s，預擾碼器、診斷寄存器復位等功能全部不使能。其中，時(shí)鐘鎖相環(huán)路的時(shí)鐘改用了8.092MHz，K口實(shí)際工作于128Kbit/s。系統端DV口及相應的時(shí)鐘接入FPGA，透明數據經(jīng)FPGA處理后分為數據和語(yǔ)音，經(jīng)過(guò)FPGA內部緩存，時(shí)隙再分配后由TDM口發(fā)送出去。
三、邏輯設計
本設計方案中FPGA與MT9172之間通過(guò)DV接口進(jìn)行全雙工串行數據收發(fā)，該接口的數據收發(fā)分別同步于發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘，發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘由MT9172提供，都為128KBPS。FPGA需要根據K接口協(xié)議完成與短波電臺／超短波電臺K口間的鏈路同步、環(huán)路信令交互、對透明數據按時(shí)隙接收、緩存、發(fā)送的工作，設計在ISE14環(huán)境下，采用VHDL語(yǔ)言編程實(shí)現。本方案FPGA邏輯功能主要包括：
1）實(shí)現鏈路幀同步，分為同步碼的發(fā)送和接收；
2）實(shí)現鏈路幀數據的交織／解交織；
3）實(shí)現環(huán)路信令溝通，并上報連接狀態(tài)；
4）實(shí)現TDM接口的數據收發(fā)、時(shí)鐘生成。
本設計中FPGA邏輯設計關(guān)鍵點(diǎn)為鏈路同步檢測、環(huán)路信令溝通和TDM數據收發(fā)。鏈路同步檢測中關(guān)鍵設計包括數據接收寄存器、計數器、同步檢測模塊；環(huán)路信令溝通關(guān)鍵設計包括環(huán)路信令寄存器、狀態(tài)轉換模塊、數據FIFO。
結論：
本方案設計將K接口業(yè)務(wù)承載到光纖之中進(jìn)行通信，既保留了K接口原有的接入方式靈活、抗干擾能力強、業(yè)務(wù)功能多和維護使用便捷等優(yōu)點(diǎn)，又大大延長(cháng)了傳統K接口在雙絞線(xiàn)中傳輸的通信距離，并提高了抗干擾性，方便用戶(hù)進(jìn)行大范圍的使用，符合業(yè)務(wù)IP化的發(fā)展趨勢。
參考文獻
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