陈 明 西安中国人民武装警察部队工程院（710086）

     梁晋涛 来源：《电子技术应用》

     摘要：介绍了一种基于现场可编程逻辑阵列（fpga）的同步数字体制（sdh）数字交叉连接（sdxc）矩阵的设计原理，该矩阵可以实现2条stm-1输入信号中126个tu-12支路之间任意的无阻塞交叉连接。该交叉连接矩阵使sdh传输网络具有灵活的组网方式及有效的自动化管理和维护功能。

     关键词：同步数字体制（sdh）

     sdh数字交叉连接（sdxc） 现场可编程逻辑阵列（fpga）

     sdh数字交叉连接（sdxc）设备是sdh光纤传输网的重要网元，是一种兼有复用、配线、保护/恢复、监控和网管的多功能传输设备。sdxc设备的核心器件是交叉连接矩阵，用以实现n条输入信号中一定等级的各个支路之间任意的交叉连接。

     目前国外进口的sdxc专用集成电路，由于为了兼顾各种不同速率信号间的交叉连接，大都结构复杂、功能冗余、价格昂贵。本文介绍了一种根据实际传输系统需要而设计的sdxc矩阵，由于功能专一，因而其结构相对简单，使用现场可编程逻辑阵列（fpga）即可实现。该sdxc矩阵可以实现2条stm-1输入信号中126个tu-12支路之间任意的完全无阻塞交叉连接，已成功地应用于我部研制的sdh光纤传输系统（155mbps）中。

     1 stm-1的复用结构

     本文所介绍的sdxc矩阵是一个双入双出交叉连接矩阵，输入输出码流为stm-1信号，最小交叉连接单位为stm-1帧结构中的1列（4列构成1个tu-12）。为了说明该sdxc矩阵交换结构的设计，有必要先对stm-1的帧结构以及stm-1信号中低阶信号向高阶信号复用的过程及结构作一个分析。

     如图1所示，国际电联在itu-t g.707中，对stm-1信号的帧结构作了规定。规定stm-1帧由9行270列的数据块构成。传输时按由左到右、由上到下的顺序排成串行码流依次传输，帧周期为125μs。其中第一行包含9个开销字节和261个净荷字节（图中阴影部件）。开销区域又分为段开锁区（soh）和管理单元指针区。soh主要包含帧的配置、操作及管理信息。指针用来指示数据在净荷区的实际起始点。净荷区包含数据通道的数据以及低阶信号在向高阶信号复用时所加入的通道开销。

     在我们的设计中，最小的交换支路单元为tu-12，它在stm-1信号中的复用过程如图2所示。

     首先，准同步信号e1进入容器c-12，再经过码速调整被映射进虚容器vc-12，然后经指针调整被适配到支路单元tu-12中，由tu-12开始实现低阶信号向高阶信号的复用。3个tu-12的时隙数据通过字节间插复用成1个支路单元组tug-2；7个tug-2通过7个字节的字节间插复用成1个更大的支路单元组tug-3；同样，3个tug-3通过3字节的间插复用进入虑容器vc-4，然后再经指针调整被适配进管理单元au4及管理单元组aug，最后加上开销部分构成sdh的stm-1帧。

     我们可以用图3来说明了63个tu-12映射和复用到一个stm-1帧（确切地说是vc-4）中的过程以及各个tu-12在vc-4中位置。

     如图3所示，每个vc-4所包含的3个tug-3可以被编号为1～3，每个tug-3所包含的7个utg-2可以被编号为1～7，而每个tug-2所包含的3个tu-12又可以被编号为1～3。注意，由图可以看出，每个tu-12在stm-1中占4列。我们可以用k、l、m来表示某个tu-12在stm-1中的位置，其中m表示该tu-12的在tug-2中的编号，l表示它所在的tug-2号（1～7），k表示它所在的tug-3号（1～3）。则tu-12（k，l，m）在vc-4中的列数可用下面的公式表示：

     列数=10+[k-1]+3×[l-1]+21×[m-1]+63×[x-1],其中x=1～4。

     例如，tu-12（1，1，1）位于vc-4的第10、73、136、199列；而tu-12（3，7，3）位于vc-4的第72、135、198、261列。

     由此可以看出，stm-1中的tu-12

     交换实际上是stm-1中列的交换。

     假设要将tu-12（1，1，1）交换到tu-12（3，7，3）的位置上，只需钭vc-4的第10、73、136、199列交换到vc-4的第72