CN103401631B - 数字通信设备的时隙动态分配电路及运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为数字通信设备的时隙动态分配电路及运行方法。本电路n个E1信号接口电路各接FIFO寄存器，时钟信号电路连接时隙脉冲电路并接入各FIFO寄存器，各FIFO寄存器经通断开关接加法器。转换开关固定接点连接时隙脉冲电路，第一转换接点接其FIFO寄存器使能端，第二转换接点接IP加法器；单片机控制信号1～n连接各开关。IP信号接口电路和时钟信号电路连接IPFIFO寄存器；IPFIFO寄存器经IP通断开关接加法器；IP加法器连接IPFIFO寄存器使能端；单片机对IP通道的控制信号接IP通断开关。运行方法为各E1信号接口电路检测输入信号状态，结果送单片机，单片机控制各开关，IP信号用空闲的E1时隙传输。实现时隙动态分配，提高传输效率。
Description
技术领域
本发明涉及数字通信技术领域，具体为数字通信设备的时隙动态分配电路及运行方法。
背景技术
移动通信为龙头的无线通信系统，包括数字微波通信，无线局域网（WLAN），直播电视服务（DBS），本地多点分布系统（LMDS）和射频识别系统（RFID）等，当今均在迅速发展。微波通信技术在整个无线通信系统中发挥越来越重要的作用。随着数字微波通信日益完善，通信系统不停更新换代，系统容量越来越大，信息传输的速率越来越快，被传输的信息种类也越来越丰富。随着用户需求变化及技术水平的提高，数字通信设备除了承载普通的语音业务外，还承担了越来越重要的日常的商业运作的数据传输业务。电信运营商不断开发和提供新的业务，要求数字通信的接入网满足多业务接入的需求，不同的网络间的互联互通是当前的通信技术研究热点。
以太网技术的优势是成本低、灵活，在接入领域使用以太网技术进行产品开发是必然的发展趋势。但传统的PDH设备（即准同步数字复接系列设备）不能提供高速率、低成本的数据业务服务。通信领域多业务的发展，需要新型设备不仅能有效支持传统业务接入，而且还能有效支持迅速发展的新业务接入，对于未来的新业务接入也能有足够的扩展能力。传统的通信设备采用固定时隙分配电路，对现有的数字通信中的多种不同的业务电信号E1（2.048M的PCM编码电信号）在传输中固定分配时隙。其缺陷是，当有些业务不需传输时，同样会占据固定的时隙，空闲的时隙占用信道资源，降低了传输码流率，造成了极大的浪费。而且只能传输现有的数字通信中的业务电信号E1，不能同时传输网络IP信号，无法满足现代数字通信的接入网多业务接入的需求。
发明内容
本发明的目的是设计一种数字通信设备的时隙动态分配电路，在传统的数字通信设备的时隙动态分配电路系统上增加单片机、寄存器、加法器和组合开关，具有E1信号接口和IP信号接口，E1信号传输的空闲的时隙自动分配给IP信号传输，在不增加传输带宽的情况下，提高传输码流率，以有效利用资源。
本发明的另一目的是提供上述数字通信设备的时隙动态分配电路的运行方法。
本发明设计的数字通信设备的时隙动态分配电路，包括数字通信中的n种业务电信号的n个E1信号通道、NMHz时钟信号电路和时隙脉冲电路，n为2～64的整数，N为n的正整数倍。每个E1信号通道有一个E1信号接口电路，n种E1信号分别接入相应的E1信号接口电路1～n，各E1信号接口电路1～n的输出端连接对应的FIFO寄存器1～n，即先进先出寄存器；NMHz时钟信号电路连接时隙脉冲电路，同时NMHz时钟信号电路分别接入各个FIFO寄存器1～n。各个FIFO寄存器1～n的输出端连接加法器。
本发明的时隙动态分配电路，还配置有单片机和IP信号通道。
各E1信号接口电路1～n配有E1输入信号检测电路，并有检测电平输出端口，各E1信号接口电路1～n的检测电平输出端口与单片机输入端连接，当某个E1输入信号检测电路检测到该通道有E1信号输入时，该E1信号接口电路输出的检测电平为高电平，当未检测到该通道有E1信号输入时，该E1信号接口电路输出的检测电平为低电平。
各FIFO寄存器1～n均接有组合开关，每个组合开关包括一个通断开关和一个转换开关，通断开关连接在该FIFO寄存器的输出端与加法器之间。转换开关有1个固定接点和2个转换接点，固定接点连接时隙脉冲电路输出端，第一转换接点连接该FIFO寄存器的使能端，第二转换接点连接IP通道的IP加法器。单片机的针对各个E1信号通道的控制信号输出端1～n分别连接各个E1信号通道的通断开关和转换开关。当单片机收到某个E1信号接口电路输出的检测电平为高电平，单片机输出的控制信号使该E1信号接口电路所接的通断开关接通，同时控制其所接的转换开关的固定接点与第一转换接点连接；当单片机收到某个E1信号接口电路输出的检测电平为低电平，单片机输出的控制信号使该E1信号接口电路所接的通断开关断开，同时控制其所接的转换开关的固定接点与第二转换接点连接。
所述IP信号通道有IP信号接口电路、IPFIFO寄存器和IP加法器。IP信号接入IP信号接口电路，IP信号接口电路的输出端连接IPFIFO寄存器；同时NMHz时钟信号电路接入IPFIFO寄存器，IPFIFO寄存器输出端经IP通断开关连接加法器。IP加法器的输出端连接IPFIFO寄存器的使能端。单片机针对IP通道的控制信号输出端连接IP通断开关，当单片机收到各个E1信号接口电路输出的检测电平均为高电平，该IP通道的控制信号输出端输出低电平控制信号使IP通断开关保持断开；当单片机收到某1个E1信号接口电路输出的检测电平为低电平，单片机输出针对该E1信号通道的低电平控制信号、控制相应的E1信号接口电路所接的通断开关和转换开关，与此同时，该IP通道的控制信号输出端输出高电平控制信号使IP通断开关接通。
最佳方案中所述n=16，所述N=32。
本发明的数字通信设备的时隙动态分配电路运行方法如下：
Ⅰ、n个E1信号接口电路的E1输入信号检测电路，分别对其输入端的E1信号进行检测，n个E1信号接口电路检测结果经其检测电平输出端口分别送入单片机输入端；当某个通道的E1输入信号检测电路检测到该通道有E1信号输入时，该E1信号接口电路输出的检测结果为高电平，当某个通道的E1输入信号检测电路未检测到该通道有E1信号输入时，该E1信号接口电路输出的检测结果为低电平；
Ⅱ、当单片机收到n个E1信号通道的检测结果后，分别向1～n个E1信号通道的组合开关发出控制信号。
当n个E1信号通道中第i个E1信号通道的检测结果为高电平时，单片机对该E1信号通道中的组合开关发出控制信号为高电平，第i个E1信号接口电路所接的通断开关接通，同时其所接的转换开关的固定接点与第一转换接点连接；时隙脉冲电路送入第i个E1信号接口电路转换开关的固定接点的时隙脉冲信号、经其第一转换接点接入第i个FIFO寄存器的使能端，此信号作为其使能信号，第i个FIFO寄存器在NMHz时钟信号和时隙脉冲信号控制下将第i个E1接口电路送来的第i路E1数据和时钟信号生成NMHz的第i路E1数据信号，在第i个时隙第i个FIFO寄存器打开、将NMHz的第i路E1数据信号送入加法器；
当单片机收到多路E1信号通道中的检测结果为高电平时,按本步骤上述方法同时控制各个E1信号通道中的组合开关；
Ⅲ、当单片机收到n个通道中第j路E1信号通道中的检测结果为低电平时，单片机对该E1信号通道中的组合开关发出控制信号为低电平，第j个E1信号接口电路所接的通断开关断开，同时其所接的转换开关的固定接点与第一转换接点断开、与第二转换接点连接；时隙脉冲电路送入第j个E1信号接口电路转换开关的固定接点的时隙脉冲信号，经其第二转换接点接入IP通道的IP加法器；与此同时，单片机对IP通道的IP通断开关发出高电平的控制信号，使之闭合接通。
当单片机收到多路E1信号通道中的检测结果为低电平时,按本步骤上述方法同时控制各个E1信号通道中的组合开关。
当单片机对某一路E1信号通道的组合开关发出低电平控制信号，即同时对IP通断开关发出高电平的控制信号，使之闭合接通。
IP加法器对接入的一个或多个E1的时隙脉冲信号进行加法运算，得到IP信号可用的IP时隙信号，此信号接入IPFIFO作为其使能信号，IPFIFO寄存器在NMHz时钟信号和IP时隙信号控制下将IP接口电路送来的IP数据和时钟信号生成NMHz的IP数据信号，在IP时隙，也就是空闲的E1时隙，IPFIFO寄存器打开、将NMHz的IP数据信号送入加法器；
当单片机收到各路E1信号通道中的检测结果均为高电平时，即无低电平时，单片机向IP通断开关发出低电平的控制信号，IP通断开关断开，无IP数据送入加法器。
当原来检测无E1信号输入的某路E1信号通道，即空闲的E1信号通道，当其E1检测电路检测到有E1信号输入，即向单片机发送高电平检测结果，单片机按步骤Ⅱ所述方式控制该通道的组合开关，即其通断开关闭合接通、转换开关的固定接点与第一转换接点连接。该E1信号通道的时隙脉冲信号不再送入IP加法器，该路通道的时隙重新用于传输的该通道的E1数据。
Ⅳ、进入加法器的E1信号和IP信号进行时分复用，得到NMHz复用信号，在复用信号的每帧中各路E1信号占用其对应的时隙，IP信号占用当前空闲的E1时隙。
所述步骤Ⅱ中NMHz时钟信号电路给各路E1信号通道的时隙脉冲信号为(N/n)MHz时隙脉冲信号，n个通道的E1数据固定分配时隙，在加法器复用为NMHz的复合数据信号帧，每帧中通道1的E1数据固定于时隙1传输、通道2的E1数据固定于时隙2传输，以此类推，通道n的E1数据固定于时隙n传输；IP信号则占用空闲的E1信号通道的时隙传输。
与现有技术相比，本发明数字通信设备的时隙动态分配电路及运行方法具有如下优点：1、对E1信号通道的空闲时隙自动识别，将E1信号通道的空闲时隙自动分配给所需传输的IP业务，动态分配时隙的方式，在不增加传输带宽的情况下，提高了传输业务的码流率，提高传输效率;2、电路结构简单，易于实施推广。
附图说明
图1为本数字通信设备的时隙动态分配电路实施例的框图；
图2为本数字通信设备的时隙动态分配电路的运行方法实施例的时钟信号波形及各E1信号通道对应的时隙脉冲信号波形示意图。
具体实施方式
数字通信设备的时隙动态分配电路实施例
本数字通信设备的时隙动态分配电路实施例如图1所示，包括数字通信中的16种业务电信号的16个E1信号通道、1个IP通道、32MHz时钟信号电路、时隙脉冲电路以及单片机。
每个E1信号通道有一个E1信号接口电路，16种E1信号1E1～16E1分别接入相应的E1信号接口电路1～16，各E1信号接口电路的输出端一一对应连接FIFO寄存器1～16；同时32MHz时钟信号电路分别接入FIFO寄存器1～16。各个FIFO寄存器1～16的输出端连接加法器。
各E1信号接口电路1～16均配有E1输入信号检测电路，并有检测电平输出端口，各E1信号接口电路1～16的检测电平输出端口与单片机输入端连接，当某个通道的E1输入信号检测电路检测到该通道有E1信号输入时，该E1信号接口电路输出的检测电平为高电平，当未检测到该通道有E1信号输入时，该E1信号接口电路输出的检测电平为低电平。
各FIFO寄存器1～16均接有组合开关，每个组合开关包括一个通断开关KK1～16和一个转换开关K1～16，通断开关连接在该FIFO寄存器的输出端与加法器之间。第i个转换开关Ki有1个固定接点iG和2个转换接点iC1和iC2，本例中i为1～16的整数；固定接点iG连接时隙脉冲电路输出端，第一转换接点iC1连接FIFO寄存器i的使能端，第二转换接点iC2连接IP通道的IP加法器。单片机的1～16个控制信号输出端分别对应连接1～16个E1信号通道的1～16个通断开关和转换开关。当单片机收到某个E1信号接口电路输出的检测电平为高电平，单片机输出的控制信号使该E1信号接口电路所接的通断开关接通，同时控制其所接的转换开关的固定接点iG与第一转换接点iC1连接；当单片机收到某个E1信号接口电路输出的检测电平为低电平，单片机输出低电平的控制信号使该E1信号接口电路所接的通断开关KKi断开，同时控制其所接的转换开关的固定接点iG与第二转换接点iC2连接。
所述IP信号通道有IP信号接口电路、IPFIFO寄存器和IP加法器。IP信号接入IP信号接口电路，IP信号接口电路的输出端连接IPFIFO寄存器；同时32MHz时钟信号电路接入IPFIFO寄存器，IPFIFO寄存器输出端经IP通断开关KKIP连接加法器。IP加法器的输出端连接IPFIFO寄存器的使能端。单片机针对IP通道的控制信号输出端连接IP通断开关KKIP，当单片机收到各个E1信号接口电路输出的检测电平均为高电平，单片机输出的低电平控制信号使IP通断开关KKIP保持断开；当单片机收到某1个或多个E1信号接口电路输出的检测电平为低电平，单片机输出针对这些E1通道的低电平控制信号、控制相应的E1信号接口电路所接的通断开关和转换开关，与此同时，单片机针对IP通道的输出端输出高电平控制信号、使IP通断开关KKIP接通。
数字通信设备的时隙动态分配电路运行方法实施例
本发明的数字通信设备的时隙动态分配电路运行方法实施例如图1所示，具体如下：
Ⅰ、16个E1信号接口电路的E1输入信号检测电路，分别对其输入端的E1信号进行检测，16个E1信号接口电路的检测结果经其检测电平输出端口分别将检测结果LOSS1～16送到单片机输入端，当某个通道的E1输入信号检测电路检测到该通道有E1信号输入时，该E1信号接口电路输出的检测结果为高电平；当某个通道的E1输入信号检测电路未检测到该通道有E1信号输入时，该E1信号接口电路输出的检测结果为低电平；
Ⅱ、当单片机收到16个E1信号通道的检测结果后，分别向1～16个E1信号通道的组合开关发出控制信号CONT1～16。
当单片机收到16个通道中第i路E1信号通道中的检测结果LOSSi为高电平时，单片机对该E1信号通道中的组合开关发出的控制信号CONTi为高电平，第i个E1信号接口电路所接的通断开关接通，同时其所接的转换开关的固定接点iG与第一转换接点iC1连接；时隙脉冲电路送入第i个E1信号接口电路转换开关的固定接点iG的时隙脉冲信号PLUSi，经其第一转换接点iC1接入FIFO寄存器i的使能端，此信号作为其使能信号，FIFO寄存器i在32MHz时钟信号和其时隙脉冲信号PLUSi控制下将第i个E1接口电路送来的第i路E1数据iE1_DATA和时钟信号iE1_CLK生成32MHz的第i路E1数据信号32M_iE1_DATA，在第i个时隙第i个FIFO寄存器打开、将32MHz的第i路E1数据信号32M_iE1_DATA送入加法器；
本例32MHz时钟信号和各路E1信号通道的时隙脉冲信号波形如图2所示，时隙脉冲电路给各路E1信号通道的时隙脉冲信号为2MHz时隙脉冲信号，16个通道的E1数据固定分配时隙，在加法器复用为32MHz的复合数据信号帧，每帧中通道1的E1数据固定于时隙1传输、通道2的E1数据固定于时隙2传输，以此类推，通道16的E1数据固定时隙16传输；IP信号则占用空闲的E1信号通道的时隙传输。
当单片机收到多路E1信号通道中的检测结果为高电平时,按本步骤上述方法同时控制各个E1信号通道中的组合开关；
Ⅲ、当单片机收到16个通道中第j路E1信号通道中的检测结果LOSSj为低电平时，本例中j为1～16的整数，单片机对该E1信号通道中的组合开关发出控制信号CONTj为低电平，第j个E1信号接口电路所接的通断开关KKj断开，同时其所接的转换开关Kj的固定接点jG与第一转换接点jC1断开、与第二转换接点jC2连接；时隙脉冲电路送入第j个E1信号接口电路转换开关Kj的固定接点jG的时隙脉冲信号PLUSj，经其第二转换接点jC2接入IP通道的IP加法器；单片机对IP通道的IP通断开关KKIP发出高电平控制信号CONTIP使之闭合接通。
当单片机收到多路E1信号通道中的检测结果为低电平时,按本步骤上述方法同时控制各个E1信号通道中的组合开关。
当单片机对某一路E1信号通道的组合开关发出低电平控制信号，即同时向IP通断开关KKIP发出高电平控制信号CONTIP，使之闭合接通。
IP加法器对接入的一个或多个E1的时隙脉冲信号进行加法运算，得到IP信号可用的IP时隙脉冲信号IP_PLUS，此信号接入IPFIFO作为其使能信号，IPFIFO寄存器在32MHz时钟信号32M_CLK和IP时隙脉冲信号IP_PLUS控制下将IP接口电路送来的IP数据IP_DATA和时钟信号IP_CLK生成32MHz的IP数据信号32M_IP_DATA，在IP时隙，也就是空闲的E1时隙，IPFIFO寄存器打开、将32MHz的IP数据信号32M_IP_DATA送入加法器；
当单片机收到各路E1信号通道中的检测结果均为高电平时，即无低电平时，单片机向I P通断开关KKIP发出低电平控制信号CONTIP，IP通断开关KKIP断开，无IP数据送入加法器。
当原来检测无E1信号输入的某路E1信号通道，即空闲的E1信号通道，当其E1检测电路检测到有E1信号输入，即向单片机发送高电平检测结果，单片机按步骤Ⅱ所述方式控制该通道的组合开关，即其通断开关闭合接通、转换开关的固定接点与第一转换接点连接。该E1信号通道的时隙脉冲信号不再送入IP加法器，该路通道的时隙重新用于传输该通道的E1数据。
Ⅳ、进入加法器的E1信号和IP信号进行时分复用，得到32MHz复用信号32M_Mult_DATA，在复用信号的每帧中各路E1信号占用其对应的时隙，IP信号占用当前空闲的E1时隙。
上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.数字通信设备的时隙动态分配电路，包括数字通信中的n种业务电信号的n个E1信号通道、NMHz时钟信号电路和时隙脉冲电路，n为2～64的整数，N为n的正整数倍；每个E1信号通道有一个E1信号接口电路，n种E1信号分别接入相应的E1信号接口电路1～n，各E1信号接口电路1～n的输出端连接对应的FIFO寄存器1～n；NMHz时钟信号电路连接时隙脉冲电路，同时NMHz时钟信号电路分别接入各个FIFO寄存器1～n；各个FIFO寄存器1～n的输出端连接加法器；其特征在于：
还配置有单片机和IP信号通道；
各E1信号接口电路1～n配有E1输入信号检测电路，并有检测电平输出端口，各E1信号接口电路1～n的检测电平输出端口与单片机输入端连接；
各FIFO寄存器1～n均接有组合开关，每个组合开关包括一个通断开关和一个转换开关，通断开关连接在该FIFO寄存器的输出端与加法器之间；转换开关有1个固定接点和2个转换接点，固定接点连接时隙脉冲电路输出端，第一转换接点连接该FIFO寄存器的使能端，第二转换接点连接IP通道的IP加法器；单片机的针对各个E1信号通道的控制信号输出端1～n分别连接各个通断开关和转换开关；
所述IP信号通道有IP信号接口电路、IPFIFO寄存器和IP加法器；IP信号接入IP信号接口电路，IP信号接口电路的输出端连接IPFIFO寄存器；同时NMHz时钟信号电路接入IPFIFO寄存器，IPFIFO寄存器输出端经IP通断开关连接加法器；IP加法器的输出端连接IPFIFO寄存器的使能端；单片机针对IP通道的控制信号输出端连接IP通断开关。
2.根据权利要求1所述的数字通信设备的时隙动态分配电路，其特征在于：
所述n=16，所述N=32。
3.根据权利要求1或2所述的数字通信设备的时隙动态分配电路的运行方法，其特征在于包括如下步骤：
Ⅰ、n个E1信号接口电路的E1输入信号检测电路，分别对其输入端的E1信号进行检测，n个E1信号接口电路检测结果经其检测电平输出端口分别送入单片机输入端；当某个通道的E1输入信号检测电路检测到该通道有E1信号输入时，该E1信号接口电路输出的检测结果为高电平，当某个通道的E1输入信号检测电路未检测到该通道有E1信号输入时，该E1信号接口电路输出的检测结果为低电平；
Ⅱ、当单片机收到n个E1信号通道的检测结果后，分别向1～n个E1信号通道的组合开关发出控制信号；
当n个E1信号通道中第i个E1信号通道的检测结果为高电平时，单片机对该E1信号通道中的组合开关发出控制信号为高电平，第i个E1信号接口电路所接的通断开关接通，同时其所接的转换开关的固定接点与第一转换接点连接；时隙脉冲电路送入第i个E1信号接口电路转换开关的固定接点的时隙脉冲信号，经其第一转换接点接入第i个FIFO寄存器的使能端，此信号作为其使能信号，第i个FIFO寄存器在NMHz时钟信号和其时隙脉冲信号控制下将第i个E1接口电路送来的第i路E1数据和时钟信号生成NMHz的第i路E1数据信号，在第i个时隙第i个FIFO寄存器打开、将NMHz的第i路E1数据信号送入加法器；
当单片机收到多路E1信号通道中的检测结果为高电平时,按本步骤上述方法同时控制各个E1信号通道中的组合开关；
Ⅲ、当单片机收到n个通道中第j路E1信号通道中的检测结果为低电平时，单片机对该E1信号通道中的组合开关发出控制信号为低电平，第j个E1信号接口电路所接的通断开关断开，同时其所接的转换开关的固定接点与第一转换接点断开、与第二转换接点连接；时隙脉冲电路送入第j个E1信号接口电路转换开关的固定接点的时隙脉冲信号，经其第二转换接点接入IP通道的IP加法器；与此同时，单片机对IP通道的IP通断开关发出高电平的控制信号，使之闭合接通；
当单片机收到多路E1信号通道中的检测结果为低电平时,按本步骤上述方法同时控制各个E1信号通道中的组合开关；
IP加法器对接入的一个或多个E1的时隙脉冲信号进行加法运算，得到IP时隙脉冲信号，此信号接入IPFIFO作为其使能信号，IPFIFO寄存器在NMHz时钟信号和IP时隙脉冲信号控制下将IP接口电路送来的IP数据和时钟信号生成NMHz的IP数据信号，在IP时隙，IPFIFO寄存器打开、将NMHz的IP数据信号送入加法器；
Ⅳ、进入加法器的E1信号和IP信号进行时分复用，得到NMHz复用信号，在复用信号的每帧中各路E1信号占用其对应的时隙，IP信号占用当前空闲的E1时隙。
4.根据权利要求3所述的数字通信设备的时隙动态分配电路的运行方法，其特征在于：
所述步骤Ⅲ中，当单片机对某一路E1信号通道的组合开关发出低电平，即同时对IP通断开关发出高电平的控制信号，使之闭合接通。
5.根据权利要求3所述的数字通信设备的时隙动态分配电路的运行方法，其特征在于：
所述步骤Ⅲ中，当单片机收到各路E1信号通道中的检测结果均为高电平时，单片机向IP通断开关发出低电平的控制信号，IP通断开关断开，无IP数据送入加法器。
6.根据权利要求3所述的数字通信设备的时隙动态分配电路的运行方法，其特征在于：
所述步骤Ⅲ中，当原来检测无E1信号输入的某路E1信号通道，当其E1检测电路检测到有E1信号输入，即向单片机发送高电平检测结果，单片机按步骤Ⅱ所述方式控制该通道的组合开关，其通断开关闭合接通、转换开关的固定接点与第一转换接点连接；该E1信号通道的时隙脉冲信号不再送入IP加法器，该路通道的时隙重新用于传输的该通道的E1数据。
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