BITS芯片在同步网络中的应用

传统电信网络是个同步网络，电信局间和各局内部都要保持同步状态。因此必须有一个同步分配系统来保证经过线路传输的信号仍然可以保持原始的同步关系。在一个 PDH网络中，从T1或E1线路上恢复出时钟信号，同步供给单元(SSU)或楼宇综合定时供给(BITS)是网络同步中常用的一种方式，它主要是由主时钟为同步网络中的下一级设备提供时钟。BITS主要用于北美地区，在其他地方主要使用SSU。本文利用Dallas Semiconductor公司的DS26502为BITS/SSU应用或者使用T1/E1传送定时信息的系统提供一个完整的前端解决方案。

网络同步的基本概念

目前绝大多数电信网络都是同步网络，无论是2G的GSM、3G的CDMA还是目前热门的WiMAX网络，它们的运营和发展都必须首先解决同步问题。同步是指信号之间的频率或相位保持某种特定关系，即在相对应的有效时刻内以同一速率出现。对一个电信网络的所有时钟进行同步，是为了确保发送和接收节点以同样的速率对数据进行采样，防止数据传输丢失。一个公用电话交换网络(PSTN)能够正常工作需要同时实现比特同步、帧同步和网同步。

网络的同步以时钟分层结构为基础，如图1所示。顶层是主参考时钟(PRC)或主参考源(PRS)，时钟精度最高，可以达到10-11。 PRC/PRS可以通过一个铯原子钟产生，或者通过GPS、GLONASS接收。接下来一层为同步供给单元(SSU)或楼宇综合定时供给(BITS)。 SSU/BITS具有保持性能，当它失去与PRC/PRS的同步后，可以产生一个短时间内精度高于其固有自由振荡精度的时钟。SSU/BITS通常采用由铷时钟驱动的数字锁相环(DPLL)来实现，可以是只具有时钟功能而不进行数据传输的独立产品。第三层是SDH设备时钟(SEC)或SONET最小时钟 (SMC)。SEC/SMC也具有保持性能，但其保持和自由振荡精度性能低于对SSU/BITS的要求。SEC/SMC通常采用由恒温晶体振荡器 (OCXO)或温度控制晶体振荡器(TCXO)驱动的DPLL来实现，可以是网络产品的一部分或某块单板。分层结构中的第二层及以下各层，只要其到 PRC/PRS的路径不中断，就可以拥有与PRC/PRS相同的时钟精度。

图1 网络同步时钟分层结构

目前有两个主要的标准组织负责制定网络时钟要求，Telcordia发布的GR-XXX-CORE主要面向北美地区，而ITU则通过ITU-T G.XXX系列文档面向全球其他地区。中国已建成的数字同步是建立在PDH环境下，即利用PDH电路传递定时信号。随着传输网由PDH向SDH的发展，传输所又制定了《SDH网传送同步网定时的方法》。中国采用2048kb/s和2048kHz两种信号，做为同步网标准的接口信号。2048kHz信号符合 G.703建议，而2048kb/s则同时符合G.703和G.704建议。

DS26502的基本功能

在早期利用PDH传送同步时钟时，由于没有专用的时钟恢复器件，通常的做法是利用集成成帧器(FRAMER)的单片T1/E1收发器，例如 DS2155的线路恢复时钟RCLK，来做为同步的接收。采用这种方案可以完成同步时钟的传送，但是它同样存在一些缺点，因为单片收发器不是专用时钟恢复芯片，所以首先会有很多管脚闲置，导致资源浪费，设计复杂，在一些无关的处理上造成不必要的功率消耗。此外，在时钟配置方面由于没有特别的处理，因此无法实现ANSI/ITU-T关于同步时钟信号的某些特殊要求。

DS26502是Dallas Semiconductor公司推出的SSU/BITS专用时钟恢复器件，系统结构如图2所示。它的接收端可以从T1、E1、64kHz复合时钟 (64KCC)和6312kHz同步定时接口恢复出时钟，在T1和E1模式下，还能恢复同步状态消息(SSM)。发送部分可以直接连接到T1、E1或 64KCC复合时钟同步接口，在T1和E1模式下也能够提供SSM。在DS26502支持的输入和输出同步时钟频率内，它能够实现频率的任意转换。另外， DS26502还具有单独的输出，用来提供6312kHz时钟信号。

图2 DS26502的系统结构

在物理特性方面，DS26502可以通过软件设置，同时支持长距和短距，无须更改硬件就可以匹配75/100/110/120等不同线路接口；在进行冗余设计时，为了方便进行保护切换，通过器件引脚可以实现发送端输出的快速关断；芯片内部的抖动衰减器既可以放在发送侧也可以放在接收侧，并且具有旁路模式；当线路出现LOS、AIS和LOF等状态时，有硬件管脚输出指示，通过连接LED灯可以方便查找发现问题；控制方式多样，可以通过并行、串行或者硬件控制器端口进行读写，采用8位并行控制端口时可以选取Intel或Motorola两种总线模式，串行方式时采用通用的SPI接口。在协议方面， DS26502符合ANSI关于T1和ITU-T关于E1的所有指标，符合G.703 2048kHz同步接口和64kHz中心化(选项A)和同向定时接口，符合G.703附录I