ATM-PON电路仿真业务系统的设计及实现

摘 要： 本文介绍了ATM-PON电路仿真业务系统的设计及实现。描述了电路仿真业务的系统构成，进行了各部分功能描述，及其性能指标和实验测试结果的说明。
关键词： 电路仿真业务(CES)； ATM； AAL1； 接入网

电路仿真业务系统构成

引言
随着ATM技术的发展，电信网的部分正在ATM化。以ATM-PON为基础的宽带接入系统将来自业务源的电话、高速数据等业务信息通过接入网下行传送到用户住宅，同时实现上行业务信息和用户信息的传输。为了在ATM复用交换平台上处理电话业务，要求必须把电话业务从电路模式变换成ATM模式，即电路仿真。电路仿真后的业务就是电路仿真业务(CES)。ATM论坛规定，用适配层1(AAL1)负责处理从用户层来的电话信息格式适配成ATM网络可以接受的格式；反之，负责处理从ATM网络来的电话信息格式适配成用户层可以接受的格式。AAL1用来适配实时固定速率业务，典型的有以下两种：
?N×64kb/s(即部分DS1/E1)的DS1/E1业务；
?结构化的DS1/E1(1.544/2.048Mb/s)业务，通过AAL1适配协议，完成E1通道在ATM上的透明传输。
本文介绍用结构化E1处理电话业务的电路仿真业务系统的实现过程。

系统构成及功能描述
电路仿真业务的系统构成如所示。它由码型变换电路、成帧电路、AAL1分段重组处理电路、背板接口电路、微处理器系统等部分组成。
各部分的具体功能描述如下：
码型变换电路
进来的信号进行线路编解码及完成抖动抑制功能，它将输入的2Mb/s HDB3信号转换成双路NRZ码输出，并完成时钟恢复及抖动抑制功能。
成帧电路
成帧电路主要完成数据和信令的成帧功能，将信令从输入的2Mb/s成帧信号中提取出来，重新组成数据帧和信令帧及其复帧，另外还完成一些辅助功能，如信号丢失告警、帧丢失告警、信令复帧丢失告警等。具体功能如下：
(1)接收端
?组成符合G.704 建议的2048kbit/s的信号帧；还可组成信令复帧和CRC复帧；
?提供基于ITU-T建议的线路和通道监测，如CRC-4错误、帧失步错误、线路违码等；
?提供随路信令(CAS)的提取；
(2)发送端
?进行CAS的插入、可编程空闲码的分配、以时隙为基础的数据插入；
?提供告警指示信号(AIS)、时隙16 AIS、远端告警及远端复帧告警信号的输出；
?提供双路或单路数字PCM信号输出。
可编程逻辑芯片实现成帧电路与AAL1分段重组处理电路间时钟信号、帧同步信号及复帧同步信号的处理及传递。
AAL1分段重组处理电路
AAL1分段重组处理电路对输入信号进行分段和重组，即进行ATM信元的打包和拆包工作。由成帧电路进来的信号经处理后组成53字节的信元，输出到背板接口电路，或者将背板进来的53字节信元拆包成帧信号，并输出到成帧电路。具体功能如下：
?提供E1线路接口；
?支持n×64kbit/s结构数据形式；
?提供共路信令(CCS)和随路信令(CAS)的配置；
?支持结构数据格式的自适应时钟，支持基于帧结构数据格式(SDF-FR)，基于复帧结构数据格式(SDF-MF),非结构数据格式(UDF-HS,UDF-ML)；
?在发送和接收2个方向上，提供基于每个VC的数据和信令；
?提供ATM层或物理层UTOPIA接口。
背板接口电路
背板接口电路将AAL1分段重组处理电路送出的串行数据转变为LVDS信号输出，以便与背板接口。具体功能如下：
?UTOPIA接口及LVDS线路接口的相互转换；
?根据附加的字节进行信元复用/解复用处理；
?网络同步时钟及控制信元的传递；
?采用背向反压机制以避免信元数据丢失；
?信元描绘功能。
微处理器系统
微处理器系统完成各部分电路的驱动功能，并且和网管系统之间通过各自的SCC(串行通信控制器)进行通信。

误码测试之一

误码测试之二

误码测试之三

系统性能
电路仿真业务系统性能如下：
?支持八路E1接口及256个VC通道；
?ATM信元打包拆包；
?具有38.88MHz网络同步时钟；
?数据和信令的提取重组；
?支持结构化数据和非结构化数据格式。

实验测试系统及测试结果
利用ANT-20E的误码分析功能，采用3种不同的测试方法，对CES盘进行误码测试。分别如、和所示：
测试用的双绞线用来连接CES系统的LVDS信号。
对以上提供的各种测试方法逐一进行误码特性测试，测试结果如表1所示。
实验结果表明，所设计的CES系统满足对误码的要求。

结语
依据ITU-T G.703、G.704建议和ATM论坛的有关协议，我们设计完成了一个CES系统，已成功的应用于863重大课题—全业务接入网中，与中国电信网连接，进行了电话业务的演示，证实通话质量良好。■
参考文献
1 ITU-T G.703 Physical/electrical characteristics of hierarchical digital interfaces，April 1991
2 ITU-T G.704 Synchronous frame structures used at primary and secondary hierarchical levels，April 1991
3 邮电部技术规定. VDN 053.1-1997 B-ISDN ATM 适配层类型1(AAL1)技术规范
4 原荣、高杰、曾晓波等，全业务网接入传输系统. 光通信技术，2001,2
5 David E.McDysan,Darren L.Spohn.吕英华.常卫国等译.ATM技术实用大全.人民邮电出版社.2000 
6  LVDS datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/LVDS_457917.html.