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摘要： 本文針對SDH逐漸應用于通信網絡末端和用戶側的多業務接入的發展趨勢，分析了SDH技術應用邊緣化帶來的接入系統小型化需求，提出在SDH多業務接入設備研發中采用小型化設計，同時探討了總體實現方案、多業務集成、系統結構與互連、上下業務接口的簡化、元器件選型和降低設計功耗等方面所面臨的問題及其對策，并以低端SDH多業務接入設備TOPAccess的設計為例，對小型化設計進行了具體闡述。
關鍵詞： SDH，接入網，多業務，小型化設計
一．引言
SDH在我國的應用已非常成熟，目前SDH技術正在向網絡邊緣和多業務接入層延伸，已成為光纖接入市場的一種發展趨勢。SDH技術所具有的可靠性、靈活性、以及提供多業務接入能力的SDH/MSTP平臺的推出使得網絡運營商能夠快速有效地滿足用戶多種業務接入需求，SDH的這種優勢使其逐漸將自身應用拓展到接入網領域，其功能和接口也不斷靠近最終用戶。因此，SDH技術的應用邊緣化對設備的體積、成本、可靠性等方面提出了新的要求，很多應用（如FTTB、FTTC、FTTH等）要求SDH接入設備盡可能小型化，它比傳統SDH設備集成度高，外形小巧、，可以放在桌面、固定在墻壁或者放置于標準的機柜中。目前，業界許多設備開發商都在設法把SDH做小、做精，同時能滿足更多業務的需求。
二．小型化設計的特點
電子產品小型化設計一般應遵循如下原則：在不影響功能的情況下，通過產品的小型化盡量節約資源的使用量，如采用小型器件、去除多余的功能；簡化產品結構,提倡“簡而美”的設計原則，如減少產品零部件數量等,采用模塊化結構設計和易于拆卸的連結方式，并盡量減少緊固件數量；在保證產品耐用的基礎上，賦予產品合理的使用壽命，同時考慮減少產品使用過程中的能量消耗等。因此，在具體設計時需要考慮產品設計面積、所采用的器件厚度、工作效率、系統散熱、系統可靠性等因素。
隨著信息與電子技術的不斷進步和芯片、制造工藝的不斷成熟，小型化設計已經在消費類信息產品中獲得廣泛應用。如今，SDH技術的應用邊緣化使得SDH接入設備在向提供多種業務和降低成本發展的同時，正逐步趨向小型化。
三． SDH多業務接入設備的小型化設計
在低端光傳輸和接入設備領域，PDH視頻視頻光端機和光貓等光纖傳輸與接入產品，由于在實現技術上相對比較簡單，設備的業務容量也不大，很多設備廠商已經采用了小型化技術，以達到降低設備成本、降低功耗和減少體積，為運營商節省機架數、減少機房占地的目的。但是，SDH接入設備的映射、復接比較復雜，傳統的方案需要一套集成電路芯片組來完成。例如，通過傳統方案設計一套簡單的雙光口155M ADM設備，目前很多廠家都選用諸如PMC的專用集成電路。最簡單的設備也需要2片線路接口芯片，2片TUPP芯片，另外還需要專用時鐘芯片以及適當的MAPPER芯片等。僅僅把這些集成電路排放在PCB上就要占很大的空間，還要加上光模塊、上下2M電路口、網管接口等，設備體積往往做得比較大。
然而，計算機和超大規模集成電路等技術的高速發展為SDH高度集成、高度靈活的實現提供了可能。近年來，我國政府加大了對軟件和集成電路行業的扶持力度。與發達國家相比我國的集成電路業起步相對較晚，這一直是制約著我國SDH高速發展的主要瓶頸，同時也由于我們起步較晚就可以吸取國外的成功經驗及教訓，取長補短，這樣我們就能夠少走彎路，我們設計的產品在整體規劃、集成度等許多方面都能較國外的產品都有較大的進步。目前，我國的集成電路企業發展十分迅速，一些廠家已經開始致力于高集成度專用集成電路在SDH接入設備領域的應用，推動了SDH接入設備的小型化技術發展，并做出了重要的貢獻；還有一些設備制造商則采用低價位的FPGA現場可編程邏輯器件來實現簡易的SDH接入設備。我們認為，當前我國城域光網絡和接入網的市場前景看好，用于網絡邊緣的小型化SDH接入設備也將快速增長。因此，我們在新開發的TOPAccess低成本SDH多業務接入設備中采用了小型化設計理念，在滿足多業務可靈活配置的前提下，盡可能縮小主板的尺寸和面積，力求產品設計方案簡練、功能完善、功耗低、設備體積小，從而使得產品適用于通信網絡邊緣和末端接入層或用戶側的各種業務的接入和傳輸。
1．采用簡練的總體設計方案
為了滿足應用于網絡邊緣的SDH接入設備體積小巧的需要，擬定簡練的實現方案對于減小體積和降低成本來說至關重要。設計中我們采用能實現所需功能、并提供完善性能的單芯片方案，主芯片完成復接、映射、線路接口和常用業務接口等所有主要功能，只要連接各種業務接口電路、管理CPU和電源等相關電路即可實現低端多業務SDH接入設備的各種功能。業務接口和光路接口采用模塊化插槽形式與主系統連接，滿足多業務可靈活配置的需要。這樣使得PCB設計更為簡單，線路板面積大大減小，功耗也得到降低，同時也因相關周邊電路的減少而增強了系統穩定性，簡化了生產過程，使設備的調試和維護更加方便。
簡練的單芯片方案示意圖
2．多樣化業務高度集成，采用高密度互連構造及零組件重疊技術
SDH接入設備的網絡應用邊緣化，要求設備具有多種業務的接入能力。隨著因特網的發展和快速普及，城域網和接入網的業務呈現出多樣化、寬帶化的趨勢，視頻點播、數據中心互連、VPN以及電子商務等各種業務接踵而來，IP等數據業務逐漸成為發展最快的需求。因此，SDH接入設備的的發展趨勢必須能同時支持傳輸基于TDM的話音業務及IP和以太網業務的接入，并不斷融合ATM和交換功能等，構成以SDH為基礎的多業務接入平臺。多業務接入種類的增加與SDH設備小型化設計是一對矛盾體，小型化設計時我們采用了一種簡易的業務接口自動識別方法，并充分利用引腳復用，使多樣化業務高度集成，能適應多達8種不同業務接入的需要。業務接口電路采用零組件重疊技術，設備內部的高密度互連構造使得整體結構簡潔、靈巧、實用。
3．簡化上下業務的接口電路
SDH接入設備由于可以為用戶提供較大的容量，上下的業務接口數量通常會比PDH設備多。由于采用的主芯片集成了主要業務接口功能，并內置2M時鐘平滑和再定時功能，因而設計上下業務的接口電路時就可以大大簡化。例如電信網絡中2M電路是目前提供業務的一種主要形式，傳統的SDH設備通常需要采用LIU電路，而現在只需要設計簡單的電氣接口即可，使業務接口插板簡單、小巧。
4．印刷電路板高密度安裝
設計中采用小型貼片式元件，不僅能使SDH接入產品小型化，而且對實現設備整機裝配的高度自動化大有幫助。
5．降低設計功耗，改善散熱
盡可能采用低功耗芯片是實現SDH接入設備小型化的重要環節。設備的小型化意味著集成度提高，體積減小，內部空間有限和空氣流通不暢，若元器件尤其是主芯片的功耗太高，那么要解決散熱和保持靜音都會比較困難，而選擇較低功耗的主芯片和業務接口處理器件能較好地避免這些問題。設計中我們采用內核1.2V供電的SDH主芯片，業務接口電路如寬帶IP接口亦選用業界功耗較低的快速以太網芯片來實現，使得設備的總功耗與普通PDH設備相當，大大簡化了結構和散熱設計，降低了設備裝配和維修的復雜度。
四．結束語
我們通過合理的小型化設計，將具備多業務傳送功能的接入層SDH設備TOPAccess設計成能靈活組網；接入業務可根據需要配置；功耗低，可適應多種供電條件；設備體積小、外形和結構能適應在用戶端環境的安裝條件，如機架、墻掛安裝等方式。隨著SDH光傳輸與接入設備逐漸向網絡邊緣和融合的多業務接入轉型，低端SDH多業務接入產品市場需求呈增長趨勢，設備小型化帶來的生產效率提高，成本降低，功耗減小、加工質量穩定等優點，為成為高端PDH接入設備的最佳替代產品、和市場應用的快速發展奠定了基礎。這類低成本SDH多業務接入設備的小型化設計為運營商在城域接入網大規模使用SDH技術提供了契機，具有良好的經濟效益和社會效益。
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