Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/Archiv/Elc1990/D19900125Elc008.shtml

ISDN — виден свет в конце туннеля

УДК 621.3.049.771.14:681.324

Милт Леонард (Milt Leonard)
Редакция Electronics

Milt Leonard. ISDN: approaching the end of the tunnel ED, 1990, No.2, pp.45—48, 50.

Готовится производство СБИС, решающих проблемы соединения различных видов оборудования,, находящегося в помещениях заказчика и сети пользователя, т.е. постепенно устраняются последние препятствия на пути к широкому внедрению весьма перспективных цифровых сетей с комплексными услугами (ISDN).

Хотя внедрение цифровой сети с комплексными услугами (ISDN) пока еще сдерживается из-за ряда нерешенных коммерческих и юридических вопросов, развитие техники и технологии в этом направлении сейчас набирает темпы, в частности увеличивается число кремниевых СБИС, реализующих интерфейсные функции, а также растет поддержка со стороны поставщиков испытательного оборудования. Быстро устраняются последние технологические препятствия на пути к построению реальных сетей. Выпуск технических средств для сети ISDN первоначально задерживался из-за медленной разработки стандартов на подключение различных видов оборудования, находящегося в помещениях заказчика, к сети пользователя (рис.1). Первые стандарты сети ISDN, которые должны быть вскоре готовы для внедрения, будут регламентировать функции R-, S- и T-интерфейсов в соответствии с рекомендациями Международного консультативного комитета по телеграфной и телефонной связи (МККТТ); эти интерфейсы относительно просты в функциональном отношении, и их легко реализовать в кремнии. Поэтому первыми начнут выпускаться промышленностью интегральные схемы, обеспечивающие стыковку оборудования на указанных интерфейсах.


Рис.1. Самой серьезной проблемой, с которой сталкиваются разработчики ИС, является реализация функций U-интерфейса, что связано с принципиальной сложностью требуемых для этого аналоговых и цифровых схем. Прибор, реализующий U-интерфейс, должен обеспечивать передачу в цифровой форме речевых сигналов, сигналов данных и управления между оборудованием пользователя и удаленной центральной АТС телефонной компании и при этом сохранять целостность сигналов.

Однако самой серьезной проблемой оказался U-интерфейс — по существу главный интерфейс сети, соединяющий сеть пользователя с коммутационным оборудованием АТС телефонной компании. Суть проблемы в том, что необходимо предложить проект и разработать сравнительно недорогие кремниевые ИС для передачи на большие расстояния сигналов речи и данных в цифровой форме. Сигналы необходимо кодировать и передавать по не защищенным от помех аналоговым телефонным линиям коммутируемой телефонной сети общего пользования на расстояние в несколько миль, а затем надежно преобразовывать снова в исходную форму у принимающего пользователя (см. ниже «Решение проблем U-интерфейса и других»). Недавно представленные микросхемы интерфейса свидетельствуют о том, что эти весьма сложные проблемы начинают решаться.

Одной из первых стала выпускать на продажу приемопередатчики U-интерфейса компания AT&T — это были две 44-выводные ИС с мощностью потребления более 600 мВт. Однако для построения сетей ISDN во многих случаях требуются ИС с меньшей мощностью потребления и занимающие гораздо меньшую площадь схемной платы. Поэтому в конце 1989г. начали появляться однокристальные КМОП-приемопередатчики для U-интерфейса. Первой из анонсированных оказалась СБИС, разработанная совместно компаниями Motorola (Остин, шт.Техас) и NorthernTelecom (Рисерч-Трайэнгл-Парк, шт. Северная Каролина).

Приемопередатчик U-интерфейса MC145472 компании Motorola имеет суммарную пропускную способность 160 кбит/с, складывающуюся из двух 64-кбит/с В-каналов, одного 16-кбит/с D-канала, одного 4-кбит/с М-канала и дополнительных (неинформационных) 12-кбит/с каналов кадровой синхронизации (рис.2). Этот приемопередатчик рассчитан на дуплексную передачу по одной витой паре проводников диаметром 0,45 мм на расстояние примерно до 5,5 км. По В-каналам переносятся в цифровой форме речевые или алфавитно-цифровые данные с коммутацией пакетов, а по D-каналу — информация системы сигнализации, принятой в сети, или данные пользователя с коммутацией пакетов. Для реализации функций технического обслуживания сети служит M-канал.

Приемопередатчик МС145472 компании Motorola (разработанная недавно СБИС для реализации функций U-интерфейса) взаимодействует с оборудованием здания аб
Рис.2. Приемопередатчик МС145472 компании Motorola (разработанная недавно СБИС для реализации функций U-интерфейса) взаимодействует с оборудованием здания абонента через цифровое звено межкристальной связи —интерфейс IDL Интерфейс IDL имеет двухшинную архитектуру — одна шина служит для переноса сигналов 2B+D, а вторая— для передачи информации управления и состояния.

Указанный КМОП-приемопередатчик изготавливается по 1,2-мкм технологии смешанных аналоговых и цифровых ИС и содержит дельта-сигма АЦП, три адаптивных эхокомпенсатора и адаптивный корректор с обратной связью, устраняющий межсимвольные помехи при приеме сигнала. Обмен данными абонента, пользующегося структурой типа 2B + D, с кристаллом ИС осуществляется через цифровое звено межкристальной связи (IDL) — разработанный компаниями Motorola/Northern Telecom интерфейс для своих ИС сети ISDN.

IDL — это двухшинная структура, где одна шина служит для переноса информации Bl, B2 и D по четырем линиям: 8-кГц кадровая синхронизация, синхросигналы данных, данные передатчика и данные приемника. Информация управления и состояния назначается последовательному порту управления SCP. Этот порт совместим с последовательным периферийным интерфейсом SPI компании Motorola и последовательными интерфейсами MicroWire микропроцессоров корпорации National Semiconductor Corp. (Санта-Клара, шт.Калифорния).

Приемопередатчик 145472 может работать в U-интерфейсе либо на стороне стыка «сеть — пользователь», либо на стороне АТС в зависимости от логического уровня, поданного на. соответствующий контакт задания конфигурации этой СБИС. Учитывая возможность будущих изменений в технических требованиях к средствам сопровождения и обслуживания сети, разработчики компании Motorola предусмотрели реализуемый за отдельную плату режим, при котором функции управления M-каналом передаются недорогому микроконтроллеру, например 68НС05. Компания Northern Telecom планирует использовать эту ИС в своей серии АТС, оборудованных системой коммутации DMS-100.

Вскоре после представления прибора 145472 компании Motorola свой приемопередатчик U-интерфейса PEB2091 представила корпорация Siemens Corp. (Санта-Клара, шт.Калифорния). Прибор 2091 — это предназначенный для США однокристальный вариант двухкристального приемопередатчика, реализующего блочное кодирование по способу 4BЗT в соответствии с требованиями сетей ISDN для Европы. Функционально этот прибор похож на приемопередатчик 145472 компании Motorola; он содержит аналоговые и цифровые схемы для преобразования данных, восстановления временных параметров и синхронизации, обработки данных сопровождения и обслуживания, обнаружения и преобразования кадров, подстройки по скорости, эхокомпенсации, коррекции характеристик линии, подстройки по фазе и кодирования по способу 2B1Q.

Главное различие между обоими приборами состоит в архитектуре интерфейса. Прибор корпорации Siemens взаимодействует с другими ИС через унифицированный схемный интерфейс QCI, называемый в этой корпорации также «модульной архитектурой, ориентированной на сеть ISDN» (ISDN — Oriented Modular architecture, IOM). Первоначально этот последовательный интерфейс имел три линии для взаимодействия между микросхемами сети ISDN корпорации Siemens, а затем был расширен, в результате чего в нем появились четвертая линия и дополнительные возможности контроля и управления. Модифицированный вариант этого интерфейса IOM, вариант 2, есть результат общего соглашения, заключенного ведущими телекоммуникационными компаниями Европы — Alcatel (Франция), Italtel (Италия), Plessey (Великобритания) и Siemens (ФРГ). Впоследствии на этот интерфейс начали ориентироваться и другие компании, в том числе Advanced Micro Devices (AMD), Philips/Signetics и SGS-Thomson.

Одна линия шины интерфейса IOM, вариант 2, служит для передачи данных и сигналов управления, вторая — для принимаемой информации, по третьей переносится 8-кГц сигнал кадровой синхронизации, а по четвертой — синхросигнал данных, имеющий вдвое более высокую частоту, чем частота передачи данных. Корпорация Siemens применила эту архитектуру, одним из основных достоинств которой является модульность, для объединения функциональных средств исходного двухкристального варианта приемопередатчика на одном кристалле. Прибор 2091 содержит 70 тыс. транзисторов и конструктивно оформляется в 44-выводном пластмассовом кристаллоносителе; его максимальная мощность потребления в активном режиме составляет 300 мВт, а в режиме ожидания — 30 мВт.

В начале 1990г. должен появиться новый вариант приемопередатчика U-интерфейса, который сейчас совместно разрабатывают компании National Semiconductor и SGS-Thomson Microelectronics. Подробные характеристики этого прибора пока еще не опубликованы, однако по имеющимся сведениям он будет иметь программируемые пользователем режимы и сможет работать на обеих сторонах U-интерфейса и сопрягаться с различными по формату интерфейса микросхемами. Предполагается, что аналогичные результаты дадут совместные работы фирм Intel и AT&T Microelectronics, которые в 1989г. заключили соглашение на разработку и сбыт приборов для сетей ISDN и локальных сетей.

Между тем благоприятные перспективы развития сетей ISDN привлекают в эту область рынка БИС новых участников. Так, создавать микросхемы для сетей ISDN начала компания IMP (Сан-Хосе, шт.Калифорния), которая занимается специализированными микросхемами, проектируя их на базе стандартных элементов с ориентацией на КМОП-технологии. Компания IMP решила использовать свой опыт по выпуску микросхем со смешанными сигналами для производства семейства из шести приборов для сетей ISDN. Прибор IMP8994 предназначается для применения в телефонном оборудовании учрежденческих АТС. Приборы IMP8992 и IMP8993 выпускаются также для реализации функций кодеков соответственно µ-типа и A-типа для домашних телефонных аппаратов. Расположенные на кристаллах кодеки и фильтры обеспечивают преобразование речевых сигналов в цифровую форму и формируют из них цифровую последовательность со скоростью передачи 2,048 Мбит/с. Кристаллы содержат также схему цифровой обработки сигналов, обеспечивающую формирование двухтональных комбинаций многочастотного кода телефонной сигнализации (DTMF), сигналов вызова и регулировку усиления. Все указанные приборы поддерживают также работу с громкоговорителем и интерфейс с телефонными преобразователями и стандартными микроконтроллерами, которые обеспечивают автоматический повторный вызов и ускоренный набор номера. Приборы 8992 и 8993 содержат также дополнительные приемопередатчики, работающие по протоколу HDLC (высокоуровневый протокол управления звеном передачи данных) для связи с АТС телефонной компании. Функция связи с АТС позволяет устанавливать или блокировать соединение с АТС.

Прибор IMP9830 реализует функции S-интерфейса с четырехпроводной линией для подключения телефонных аппаратов к учрежденческой АТС с возможностями ISDN (рис.3). Этот прибор обеспечивает передачу сигналов набора номера вызываемого абонента, речи и данных в соответствии с требованиями стандартов 1.430 МККТТ и Американского национального института стандартов (АНИС) для ISDN. И последний прибор этого семейства компании IMP — матричный коммутатор 8980D для использования в учрежденческих АТС или АТС сети общего пользования; он позволяет устанавливать до 256 телефонных соединений, в каждом из которых осуществляется работа со скоростью 64 кбит/с. Все перечисленные микросхемы изготавливает также фирма Mitel.

Микросхема для домашнего телефонного аппарата, предлагаемая компанией IMP,— типичный пример тех приборов, которые создают сейчас поставщики новых ИС д
Рис.3 Микросхема для домашнего телефонного аппарата, предлагаемая компанией IMP,— типичный пример тех приборов, которые создают сейчас поставщики новых ИС для сетей ISDN, привлеченные исключительно благоприятными перспективами этой области рынка. Прибор IMP8992 содержит схемы преобразования речи в цифровую форму и цифровой процессор сигналов, который обеспечивает формирование двухтональных многочастотных сигналов (DTMF), тональных сигналов вызова и регулировку усиления. Микросхема содержит также схемы сопряжения с телефонными преобразователями и стандартными микроконтроллерами.

Отделение электронных компонентов компании Toshiba America (Эрвин, шт.Калифорния) разработала для сетей ISDN набор из трех ИС: линейный приемопередатчик TA32032F для преобразования сигналов ISDN; процессор интерфейса побитовой передачи (bit-rate interface, BRI) TMPZ84C710AG, который реализует функции первого, второго и третьего уровней эталонной модели взаимодействия открытых систем Международной организации по стандартизации (ВОС/МОС); и прибор SW80900-ROJ — это постоянная память, содержащая программные средства реализации протокольных функций уровня 2 (протокола управления доступом к каналу типа D или LAP-D) и уровня 3. Указанный набор КМОП-кристаллов реализует функции протокола управления для каналов В и D ISDN. Все эти приборы конструктивно оформляются в плоских пластмассовых корпусах.

Испытательное оборудование

Бурно развивающийся рынок средств ISDN привлекает сейчас также все большее число поставщиков автоматизированного испытательного оборудования. Именно затраты на испытательное оборудование для аппаратуры ISDN могут составить самую большую статью расходов компании, приступающей к созданию изделий для сети ISDN, поскольку цены подобного оборудования находятся в диапазоне от 10 тыс. до 1 млн. долл. Некоторые поставщики автоматизированного испытательного оборудования упрощают для потенциальных пользователей принятие решения о покупке или арендовании подобных средств, предлагая модели, напоминающие персональные компьютеры. В качестве примера можно привести компанию LP COM (Маунтин-Вью, шт.Калифорния), филиал фирмы Tektronix, которая предлагает семейство портативных тестеров для контроля и испытаний различных сетевых архитектур. Тестер ТС-1000, строящийся на базе портативного персонального компьютера, совместимого с машинами корпорации IBM, содержит 20-Мбайт накопитель на жестких магнитных дисках, ЗУПВ емкостью 60 кбайт, газоразрядный дисплей с разрешением 600*400 элементов изображения и поставляемый за отдельную плату накопитель на гибких магнитных дисках (рис.4). Этот тестер стоит 8990 долл. и позволяет производить в условиях эксплуатации испытания, поиск неисправностей, диагностику и анализ показателей работы для сетей ISDN с интерфейсом BRI. Тестер предусматривает также имитацию физических и протокольных функций терминалов данных сети или сетевых окончаний.

Испытательные системы умеренной стоимости для сетей ISDN будут способствовать ускоренному внедрению этих сетей. Одним из примеров подобных систем може
Рис.4. Испытательные системы умеренной стоимости для сетей ISDN будут способствовать ускоренному внедрению этих сетей. Одним из примеров подобных систем может служить показанный здесь портативный тестер ТС-1000 компании LR СОМ, который стоит менее 10 тыс. долл. и может существенно помочь в эксплуатационных испытаниях, поиске неисправностей и анализе быстродействия сетей ISDN с интерфейсом побитовой передачи данных.

Несколько дешевле стоит протокольный анализатор 9460 компании Navtel Inc. (Маркхем, пров.Онтарио), который строится на базе мощного 32-разрядного RISC-процессора типа Am29000 фирмы AMD. Это устройство ценой 7995 долл., предназначенное для проектирования и технического обслуживания систем связи, позволяет контролировать передачи данных, воспроизводить на дисплее декодированную информацию для многих протоколов, получать статистические данные по работе сети и каналов в реальном времени, а также осуществлять прерывания по многоуровневым условиям запуска с записью информации о событиях на свой 20-Мбайт жесткий диск.

В число мощных видов автоматизированного испытательного оборудования входит тестер со смешанными сигналами STS-5000 компании ASIX/STS Corp. (Санта-Клара, шт.Калифорния); этот тестер содержит много привлекательных особенностей, свойственных универсальной автоматизированной испытательной системе, в том числе испытательную головку на 64 цифровых вывода со смешанными сигналами с 1 млн. тест-векторов на вывод; компьютер фирмы Sun Microsystems; матричный процессор с плавающей точкой с быстродействием 20 млн. операций с плавающей точкой в секунду; основную память 2 Мбайт; приборы для измерений переменного тока; цифровые средства контроля для выводов, а также генераторы колебаний требуемой формы. За отдельную плату с тестером 5000 будет также поставляться подсистема для работы ISDN, обеспечивающая формирование сигналов ISDN в реальном времени (включая имитацию их прохождения в линии), прием данных сети ISDN в реальном времени, а также генерацию фазовых флуктуации и их измерение для тестирования устройств ISDN.

Формирование сигналов сети ISDN позволяет имитировать влияния линии при работе со скоростями более 16 бод. Встроенный генератор сигналов облегчает также наблюдения за влиянием помех, поступающих на проверяемое устройство. Тестер 5000 поддерживает также способы кодирования с попеременной инверсией единиц (AMI), 2B1Q и 4BЗT (европейский вариант). Система 5000 будет стоить от 350 тыс. до 700 тыс. долл. и начнет выпускаться в середине 1990г.

Дочерние статьи:

Решение проблем U-интерфейса и других

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 63, No.03 (832), 1990г - пер. с англ. М.: Мир, 1990, стр.16

Electronics Design Vol.38 No.1 January 11, 1990 A Penton Publication

Electronics Design Vol.38 No.2 January 25, 1990 A Penton Publication

Milt Leonard. ISDN: approaching the end of the tunnel ED, 1990, No.2, pp.45—48, 50.

Раздел: МЕТОДЫ, СХЕМЫ, АППАРАТУРА

Тема:     Сети связи





Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:55 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/Archiv/Elc1990/D19900125Elc008.shtml