摘 要： 本文給出了一種基于芯片RJ017的G703接口遠(yuǎn)程網(wǎng)橋設(shè)計(jì)方案，并介紹了各部分電路的具體實(shí)現(xiàn)方法，最后給出了該網(wǎng)橋的性能。
關(guān)鍵詞：RJ017；G703接口；遠(yuǎn)程網(wǎng)橋

引言

網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它控制數(shù)據(jù)流向，處理傳送錯(cuò)誤，提供物理尋址和管理對(duì)物理介質(zhì)的訪問(wèn)；分析輸入幀，根據(jù)幀中包含的信息做出轉(zhuǎn)發(fā)決定，將這些幀轉(zhuǎn)發(fā)到目的地；使局域網(wǎng)各網(wǎng)段成為隔離開的沖突域，從而減輕擴(kuò)展的局域網(wǎng)上的負(fù)荷；擴(kuò)大物理范圍，增加整個(gè)局域網(wǎng)上工作站的數(shù)目；互連不同物理層、不同MAC子層和不同速率的局域網(wǎng)；在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，一般只影響個(gè)別網(wǎng)段，從而提高了可靠性。
網(wǎng)橋有本地和遠(yuǎn)程網(wǎng)橋。本地網(wǎng)橋?yàn)樘幱谝坏氐木钟蚓W(wǎng)網(wǎng)段間提供直接連接；遠(yuǎn)程網(wǎng)橋則通過(guò)電信網(wǎng)連接不同區(qū)域的局域網(wǎng)。圖1顯示這兩種不同網(wǎng)橋的構(gòu)造。

遠(yuǎn)程網(wǎng)橋?qū)W(wǎng)絡(luò)互連提出了幾個(gè)難題。其中一個(gè)是局域網(wǎng)(LAN)與廣域網(wǎng)(WAN)之間數(shù)據(jù)速率的差別。雖然幾種高速WAN出現(xiàn)在地理上分散的網(wǎng)絡(luò)中，LAN速率仍然比WAN速率要高很多倍。LAN和WAN速率之間的巨大的差異阻止用戶在WAN上運(yùn)行對(duì)于延時(shí)敏感的LAN程序。本文所設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程網(wǎng)橋雖不能提高WAN速率，但它可以通過(guò)一個(gè)適當(dāng)?shù)木彌_器(DRAM)來(lái)彌補(bǔ)兩者之間的速率差異。如果一個(gè)能夠處理10Mbps發(fā)送速率的局域網(wǎng)設(shè)備想通過(guò)一個(gè)2Mbps廣域網(wǎng)與另一個(gè)遠(yuǎn)程局域網(wǎng)設(shè)備通信，本地網(wǎng)橋必須調(diào)整10M的數(shù)據(jù)流以致它不會(huì)淹沒(méi)2M的廣域網(wǎng)。這需要通過(guò)網(wǎng)橋設(shè)備上的緩沖器來(lái)存儲(chǔ)進(jìn)入的高速數(shù)據(jù)，然后在廣域網(wǎng)上以它能適應(yīng)的速率發(fā)送。這個(gè)緩沖器要能夠接收觸發(fā)數(shù)據(jù)而不使其溢出。


RJ017芯片介紹

以色列的RAD公司生產(chǎn)的RJ017(ChipBridge)是一種用其單一芯片就能完成遠(yuǎn)程網(wǎng)橋功能、且與IEEE802.3協(xié)議相兼容的高性能特定用途集成電路芯片。
該芯片結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，由局域網(wǎng)控制部分、同步/異步廣域網(wǎng)控制部分、DRAM接口、內(nèi)部時(shí)鐘產(chǎn)生器及復(fù)位信號(hào)組成。在片上有UTP、AUI(連接單元接口)等多種LAN接口,從而可以工作在多種LAN方式，可輸出NRZ解碼信號(hào)，易于與其它以太網(wǎng)芯片相連；廣域網(wǎng)工作在同步方式時(shí)速率可達(dá)40Mbps，應(yīng)用片內(nèi)的波特率發(fā)生器，異步方式數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)115.2Kbps；局域網(wǎng)表可自動(dòng)學(xué)習(xí)和更新，并可存儲(chǔ)10，000個(gè)地址；DRAM緩存容量可存儲(chǔ)256幀，其中從WAN到LAN方向可緩存48幀，LAN到WAN方向可緩存208幀；采用100針的PQFP封裝。

廣域網(wǎng)子系統(tǒng)包含一個(gè)同步/異步HDLC控制器，使得在同步方式下可工作到40MBPs，在異步方式下可工作到115.2KBPs接口。在異步工作方式下，可以使用外部時(shí)鐘源或者是通過(guò)設(shè)置內(nèi)部波特率產(chǎn)生器產(chǎn)生9.6KBPs到115.2KBPs的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘頻率。

RJ017除需一個(gè)256K×16的DRAM、40M晶振外，可獨(dú)自工作而不需要依賴主機(jī)，而DRAM可以直接與RJ017相連。由上可知，RJ017是一個(gè)綜合LAN和WAN子系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)在單一芯片完成完整遠(yuǎn)程以太網(wǎng)網(wǎng)橋的高性能ASIC。

G703接口遠(yuǎn)程網(wǎng)橋設(shè)計(jì)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理
系統(tǒng)從本地局域網(wǎng)處接收發(fā)送局域網(wǎng)數(shù)據(jù)，在E1接口處接收發(fā)送廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)。通過(guò)ChipBridge來(lái)完成不同格式、速率、協(xié)議數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化，其中使用DRAM來(lái)緩存不同速率的數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)發(fā)到另一方。40MHz晶振是RJ017正常工作所必須的頻率。RJ017的WAN側(cè)處理碼型為NRZ碼， E1數(shù)據(jù)為碼型， E1接口模塊則完成NRZ碼與碼的互換，局域網(wǎng)側(cè)的數(shù)據(jù)為曼徹斯特編碼。其框圖如圖3所示，虛框部分為本系統(tǒng)所需完成部分。

RJ017芯片設(shè)置

應(yīng)用中局域網(wǎng)工作方式的設(shè)置為：LMODE[0..4] 10000；即將其設(shè)為UTP工作模式。廣域網(wǎng)工作方式設(shè)置為同步方式，即WMODE置為低電平。管腳FLTDIS置為低電平，即使網(wǎng)橋僅存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)那些目標(biāo)地址不是本局域網(wǎng)的幀。

UTP模式LAN接口設(shè)計(jì)

ChipBridge的局域網(wǎng)側(cè)的電路連接如圖4所示。本部分主要完成RJ45頭與ChipBridge處的電平轉(zhuǎn)換、形成ChipBridge所需的差分信號(hào)、預(yù)加重信號(hào)與參考電壓等。

WAN接口電路設(shè)計(jì)

對(duì)于本系統(tǒng)而言，由于E1信號(hào)采用雙極性HDB3碼，RJ017無(wú)法直接對(duì)其進(jìn)行處理。因此，發(fā)送方必須先進(jìn)行碼型轉(zhuǎn)換，將雙極性HDB2碼轉(zhuǎn)換為單極性NRZ碼之后才能送到RJ017；同理，發(fā)送方RJ017的輸出為單極性NRZ碼，不適宜線路傳輸，所以必須將其編碼為適合傳輸?shù)碾p極性HDB3碼。

系統(tǒng)采用Intersil公司生產(chǎn)的CD22103 HDB3碼編譯碼器作為碼型轉(zhuǎn)換的核心芯片。CD22103內(nèi)部包含NRZ- HDB3編碼、解碼單元、誤碼檢測(cè)、告警電路、以及工作、自環(huán)選擇開關(guān)等，它滿足ITU_T G.703建議，且輸入輸出電平與TTL電平兼容。

碼型轉(zhuǎn)換模塊的原理圖如圖5所示。它包括輸入線路接口、輸出線路接口、解碼時(shí)鐘提取和編譯碼器四部分。其中，輸入線路接口完成阻抗匹配和雙極性向單極性的轉(zhuǎn)換。輸出線路接口完成阻抗匹配和單極性向雙極性的轉(zhuǎn)換。而解碼時(shí)鐘提取電路則通過(guò)鎖相環(huán)提取E1信號(hào)的位時(shí)鐘，并將其作為CD22103的解