Коммутатор цифровых каналов системы передачи
| Примечание | Диплом занял первое место на университетском конкурсе дипломных проектов |
| Загрузить архив: | |
| Файл: 240-0665.zip (1798kb [zip], Скачиваний: 123) скачать |
ДОКЛАД
Всвязи срасширениемцифровых сетейсвязив Россииостростоит проблемапереводаэтих сетейнаотечественную элементнуюбазу.
Большинствоцифровыхсетей строитсяпоиерархическомупринципу, нонаиболеемассовым изделиями,применяемымив этихсетях,является абонентскоекоммутационноеоборудование. Поэтомузадачаразработки коммутатораабонентскихканалов ввидезаказной БИСактуальна.
ПроектируемаяБИС,предназначена длякоммутации256 каналов,встандарте ИКМ –30/32,входящихабонентов стакимже количествомисходящих. Микросхема принимаетинформациюпо восьми параллельным групповым входамивыдает еесинхроннопо восьмигрупповымвыходам.
Наосноветребований к коммутаторустроится структурнаясхема. БлокВыделения ЦикловогоиСверхцикловогоСинхронизма предназначендлявыделения сигналовцикловойи сверхцикловойсинхронизации.Блок ЦикловогоВыравниванияи Коммутациипредназначендля выравниванияпоциклам входящихканалови ихкоммутации.Так какнавход поступаетвосемьпространственноразделенных каналов,тодля выполнениязаданныхфункций необходима пространственно-временная коммутация.Пространственнойкоммутации можноизбежать,объединив всевосемьвходящих каналовводин, уплотненныйповремени, поток, приэтомкоммутация сводитсялишьк перестановкевовремени импульсныхсигналовуплотненного временногопотока,но тогдавнутренняячастота коммутаторавозрастетввосемьраз исоставит16,384 МГц. Снижениевнутреннейчастоты можнодостичь,передавая восемьбиткаждого изинформационныхканалов непоследовательно,апопараллельной шине.Послепроведенной коммутациитребуетсяобратно преобразоватьуплотненныйканал. Длявыполненияданной функциинавыход ставитсяБлокФормирования ИсходящихГрупповыхКаналов, которыйипреобразует уплотненныйвременнойканал ввосемьканалов ИКМ-30/32.Работойвсех блоковуправляетВнутреннее УправляющееУстройство.
Наоснованииструктурной схемыбылиразработаны функционально-логические схемыблоков.
БлокВыделенияЦиклового иСверхцикловогоСинхронизма состоитизвосьми приемниковцикловогои сверхцикловогосинхронизма(по одномунакаждый канал).Приемникциклового исверхцикловогосинхронизма представляетсобойустройство, котороеобеспечиваетпоиск иудержаниециклового исверхцикловогосинхронизма. Синхронизациякоммутатора необходима дляправильного распределениякоммутируемогосигнала поканалам.
Функционально такойприемниксостоит из:
1. 1.Опознаватель синхросигнала, предназначенныйдлявыделения кодовыхкомбинацийсовпадающих поструктурес синхросигналом. Функциональнаясхемаопознавателя содержитрегистрсдвига идвесхемы совпадениянавыходе однойизкоторых появляетсяимпульсв моментприходакодовой комбинациисинхросигнала,а навыходедругой -вмомент прихода кодовойкомбинации сверхцикловогосинхросигнала.
2. Анализаторциклового ианализаторсверхцикловогосинхронизма определяютналичиесоответствующегосинхронизма (НС)илиего отсутствие(ОС).Функциональнаясхема анализаторасодержитсхему совпадения,котораяопределяет наличиесинхронизмаи схемувыдающуюлогическую «1»навыходе вмоментприхода кодовойкомбинациисинхросигнала приотсутствиисинхронизма.
3. Решающееустройство содержитдвадвоичных счетчика-накопители повходуи выходуизсинхронизма исхемусовпадения. Накопительпо входувсинхронизм обеспечиваетзащитуприемника отложногосинхронизма врежимепоиска, когданавход поступаютслучайныекомбинации групповогосигнала,совпадающие ссинхросигналом.Накопитель повыходуизсинхронизманеобходим дляисключенияложного нарушениясинхронизма.
4. Генераторимпульсной последовательности вырабатываетопределенныйнабор импульсных последовательностей, используемыхдляуправления работойфункциональныхузлов коммутатора,ихсинхронизации.Функциональнаясхема генераторасодержиттри распределителяимпульсов: распределительразрядных импульсов,распределительканальных импульсовираспределительцикловых импульсов,каждыйиз которыхсодержитдвоичный счетчикидешифратор.
Наблокциклового выравниванияикоммутации поступаютвходящиегрупповые каналы,егофункция заключается ввыравнивании каналоввсоответствии ссигналомсинхронизации икоммутированииканалов всоответствиис адресом,поступающимс устройства управления.
Принципцикловоговыравнивания заключаетсявзаписи взапоминающееустройство информациивходящихгрупповых каналовсинхроннос выделеннымитактовымиимпульсами исчитыванииих синхронносостанционными импульсамитактовойицикловойсинхронизации.
Дляосуществлениякоммутации необходимосформироватьобщий, уплотненныйвовремени канал,ипереставить импульсыизодной временнойпозициивдругую.Технически такуюперестановкулегко выполнитьвзапоминающем устройстве,еслизаписывать информациюобщегоканала последовательно,асчитывать всоответствиис картойкоммутации.
Объединениепроцессовциклового выравниванияикоммутации позволяетсократитьнеобходимый объемзапоминающегоустройства иуменьшитьвремя задержкипрохожденияинформационныхсигналов. Дляобеспеченияданных функцийблокциклового выравниванияикоммутациидолженсодержать утроенноеколичествозапоминающих устройств.Водно изнихпостоянно производитсязапись,из другогосчитывание,а третьепредназначенодля записиприпереполнении первого.Следовательно,блок цикловоговыравниванияи коммутацииможнопредставить ввиде24хсамостоятельныхкоммутационныхэлементов (потрина каждыйканал).
Дляобеспечения требуемыхфункцийзапоминающее устройствокоммутациидолжно записатьинформациювсех 32хканаловза одинцикл,т.е. должнообладатьемкостью256бит.
Функциональнаясхема включаетвсебя:
1. тактовыхимпульсов,предназначенныйдля формированияадресав режимезаписи.
2. строкистолбцов.
3. предназначенныйдляпереключения считыванияадресастолбца отсчетчикав режимезаписиилиот запоминающегоустройстваадресав режимесчитывания.
4. матрицапамяти,состоящая из256тиэлементов (8*32).
Организациязапоминающегоустройства коммутациизависит отрежимаработы:
§ Призаписи данноезапоминающееустройство представляет ОЗУс разряднойорганизацией,внего записываетсяинформация соответствующаявходящемугрупповому каналусинхронносо своейвыделеннойтактовой частотой ицикловым синхросигналом. Вэтом режимемультиплексорподключает кдешифраторустолбцов старшие5разрядов счетчикаадреса,3 младшиеразрядасчетчика подключеныкдешифратору строк.
§ Присчитывании запоминающееустройствокоммутации представляетсобойОЗУ сословарнойорганизацией. Вкаждойячейке ОЗУсодержитсяинформация одногоинформационногоканала. Следовательно,всевосемь разрядовкаждогоиз информационныхканаловможно считыватьодновременнопопараллельномуканалу. Такимобразом,одновременно суплотнениемосуществляется коммутация. Вэтом режимемультиплексорподключает кдешифраторустолбцов запоминающееустройствоадреса, адешифраторстрок приэтомотключается, и ОЗУприобретает словарнуюорганизацию,каждые извосьмиэлементов памяти,входящихв составстолбцовматрицы памятиобразуютодну ячейкупамятии считываютсяпараллельно.
Запоминающееустройствоадресапредназначенодля храненияадресавходящего канала,информациякоторого поступаетнавыход вмоментпоступления станционноготактовогоимпульса, соответствующегономеруисходящего канала.
Адресвходящегоканала, состоитиз5тиразрядов. Нодляфункционированияустройства управлениянеобходимоиметь информациюосостоянии каналавлюбой моментвремени,для этогоразрядностьзапоминающего устройстваадресабыла увеличенана1 бит,которыйотображает состояниеканала(«1» – канал занят;«0» – каналсвободен). Этотразрядтак жеможетуправлять состояниемвыходногокаскада ОЗУ,припоявлении вданномразряде «0»выходнойкаскад ОЗУпереходитв третьесостояние. Запоминающее устройствоадресаобладает емкостью: 192битаи имеет словарнуюорганизацию,как призаписиинформации, такипри считывании.
Функциональнаясхемазапоминающего устройстваадресасостоит из:
1. памяти6*32.
2. Дешифраторастолбцов.
3. Счетчикатактовых импульсов.
4. Схемысовпадения.
Работаетустройствоследующим образом:
1. Врежиме записи(записьведется, каквадресное ЗУ, таки вЗУкоммутации), всоответствиис тактовымиимпульсамизаписывается информацияобадресе коммутируемогоканалаи егосостояниина данныймомент.Информация поступаетот устройствауправления ввиде6тиразрядных слов.
2.
|
|
Врежимесчитывания
информацииадрескоммутируемогоканала
долженпоступить раньшеначала
считыванияинформациииззапоминающегоустройства
коммутации,дляэтого
необходимасхемасовпадения,
формирующаясигналразрешения
чтенияназапоминающее
устройствокоммутации.Так
каксигналразрешения
чтениядлязапоминающего
устройстваадресаявляется
постоянным,аинформация
навыходеобновляется
благодарясчетчикутактовых
импульсов,постоянноменяющему
адрессчитывания;то
привключениисхемы
совпадениятактовогоимпульса
исигналаразрешения
чтения,навыходе
этойсхемыбудет
формироватьсясигнал,соответствующиймоменту
поступленияадресана
запоминающееустройствокоммутации.
|
|
Блок
формированияисходящихгрупповых
каналов,предназначендля
формирования8миканалов
стандартаИКМ-
30/32изпоступающего
наеговход
уплотненногововремени
иразнесенногов
пространствескоммутированногоканала.
Дляобеспечениянепрерывного
формированияканаловблок
нуждаетсявдвух
запоминающихустройствах,в
каждыймоментвремени
изодногоидет
считывание,ав
другойидетзапись. В
моментзаписипо
параллельнойшинепередается
восемьразрядоводного
изканалов,следовательно,ОЗУ
должносодержатьвосемь
элементоввстолбце.
Вмоментсчитывания
формируютсявосемьисходящих
групповыхканалов,в
каждыймоментвремени
навыходпоступают
восемьбит,поодномуна
каждыйканал;следовательно,ОЗУ
должносодержатьвосемь
столбцов.Такимобразом,
общаяемкостьОЗУ
составляет64бит.
ОрганизацияОЗУсловарная, нопризаписи информациикаждаяячейка памятисостоитиз элементовпамяти,входящих всоответствующийстолбец матрицы,апри считывании-из элементов,входящихв соответствующуюстроку. Схемаданногоустройства состоитиз:
1.Собственно матрицыпамяти.
2.Дешифраторы строкистолбцов.
3.Счетчик предназначендляформирования адресовзаписии считывания.
4.Инвертор предназначендляпереключения режимовзаписи/чтения.
Принцип работыэтойсхемы заключаетсявследующем, призаписисосчетчикаадреса трехразрядныйкодпоступает надешифраторстолбцов, адешифраторстрок отключаетсяивосемь разрядоводногоинформационногоканала поступаетнаэлементы памятивыбранногостолбца. Присчитыванииотключается дешифраторстолбцов,атрехразрядныйкод счетчикаадресовпоступает надешифраторстрок ивосемьодноименных разрядовразныхинформационныхканалов выбраннойстрокиматрицы поступаютнасоответствующиевосемь выходовисходящихгрупповых каналов.Врезультате навыходекоммутационнойБИСформируютсягрупповые каналывстандарте ИКМ-30/32.
Элементы БИСвыполненыпо стандартнойКМДПтехнологии, сдвухуровневой металлизацией(однавыполнена изалюминия,другая изполикремния),с минимальной толщинойрисунка1,2мкм.
Вдипломепроработаны вопросы технико-экономическогообоснованияразработки ивопросыэкологии ибезопасностижизнедеятельности,а такжебыл проведенпатентныйпоиск напредметпатентной «чистоты».