基于Xilinx FPGA的千兆以太網及E1信號的光纖傳輸 上
E1信號簡介
E1接口采用PCM編碼方式。符合G.703標準,通過75Ω同軸電纜或120Ω雙絞線進行非對稱或對稱傳輸。在電信網中有著廣泛應用。將高速的千兆以太網信號與低速的E1信號結合起來,實現以太網與E1信號的復用。既滿足了用戶對大帶寬、高容量數據的傳輸要求,又提供了E1信號接入功能,實現電話業務及其他專用通信系統的接入功能。
系統構成
整個系統主要由E1接口單元、以太網接口單元、FPGA單元以及光接口單元構成。E1接口單元主要完成E1信號的接口轉換,以太網接口單元主要通過外部PHY芯片實現物理層功能,再通過GMII接口實現與FPGA以太網媒體接入控制器對接。吉比特收發器通過用戶接口將以太網數據和經過碼速調整后的E1信號形成16b并行數據,再經過16b/20b編碼形成2.5Gb/s的數據流送入到光接口單元,光接口單元完成光/電轉化,實現信號的光纖傳輸。系統框圖如圖1所示。
圖1 系統構成框圖
E1接口單元的設計
在E1信道中,一般每8位組成一個時隙,32個時隙組成一個幀,16個幀組成一個復幀。在一個幀中,TS0主要用于傳送幀定位信號(FAS)、CRC-4(循環冗余校驗)和對端告警指示,TS16主要傳送隨路信令(CAS)、復幀定位信號和復幀對端告警指示,TS1~TS15和TS17~TS31共30個時隙則用來傳送話音或數據等信息。
如果采用公共信道信令(CCS)模式,TS16就失去了傳送信令等信號的用途,TS1~TS31共31個時隙可傳送話音或數據等信息。如果采用無幀模式,E1信道將不成幀,而作為一個透明的話音或數據等信息傳輸通道。一個E1信道可傳送N個64Kb/s的話音或數據等信息通道。在隨路信令(CAS)模式,N為1~30;在公共信道信令(CCS)模式,N為1~31,而在無幀模式時,N為32。
發送方向:
E1信號首先經過接口變壓器,然后送入單/雙變換電路,完成單雙變換后送入FPGA芯片。FPGA將E1線路接口單元送來的HDB3數據送入時鐘提取模塊,提取出E1時鐘,并且將HDB3數據轉換成NRZ數據,NRZ數據經碼速調整后復用成一路125Mb/s數據流,然后送入RocketIO GTP Transceiver 發送接口單元中,和千兆位以太網信號一起進行線路編碼,最后形成2.5Gb/s的數據流送入到激光器進行光線路編碼進行傳輸。
接收方向:
信號經光纖傳輸后到達接收端,首先恢復成電信號送入到RocketIO GTP Transceiver接收單元中,經時鐘提取、信號同步、解碼、信號分接,時鐘平滑后分接出E1數據流,再經HDB3編碼后送入到單雙變換電路完成雙/單變化,經接口變壓器后進行傳輸。原理框圖如圖2所示。
圖2 E1接口原理框圖
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