SDH数字交叉连接系统的设计与实现

论文摘要

随着当代通信和网络的进一步发展,话音、数据和图像等多媒体通信成为当前研究的热点,数据传输量以指数形式增加,这对通信传输系统的处理能力和吞吐能力提出了更高的要求,使同步数字体系（SDH）网络趋于复杂,容量也越来越大。SDH是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体,可实现网络保护管理、实时业务监控等多项功能,能大大提高网络资源利用率、实现灵活可靠和高效的网络运行与维护,成为当今世界信息领域在传输技术方面的发展和应用的热点。SDH数字交叉连接设备（SDXC）作为SDH传输系统的重要组成部分,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,对整个光纤系统的传输能力有着直接的影响,已经成为评价SDH系统传输能力的一个重要指标。论文介绍了同步数字体系SDH的基本知识,包括SDH的概念、基本原理、特点、帧结构、复用原理及设备模型,对SDXC的基本概念、设备类型划分及系统构成做了具体介绍;重点对SDH数字交叉连接系统设计的工作原理、系统结构、模块划分、电路实现及仿真验证等方面进行了深入探讨。系统采用自顶向下的设计方法,独立完成RTL级Verilog HDL的代码编写。开发环境基于Xilinx公司的ISE 9.1i、Mentor Graphic的Modelsim XE。首先通过Modelsim工具完成功能仿真,生成代码文件转至ISE环境,使用XST完成了综合;然后依次完成转换及映射、布局布线;继而使用Modelsim进行时序仿真;结合Modelsim XE进行了布局布线后仿真;基于对设计规模和各厂家FPGA芯片性能等的综合考虑,器件选择了Xilinx公司Spartan 3E FPGA实验板,器件型号为X3C500EFG320,最后,使用FPGA硬件板进行器件下载给予验证,验证的结果完全符合设计要求。本设计根据实际传输系统需要并严格按照ITU-T建议要求和国家有关标准要求设计,结构简单,功能专一,可以实现4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,并使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。系统实现源代码均由笔者独立编写完成,并通过了功能仿真、综合与实现、时序仿真和FPGA器件下载的验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文背景
• 1.2 研究意义
• 1.3 论文内容安排
• 第二章 同步数字体系（SDH）
• 2.1 SDH概述
• 2.2 SDH的基本原理
• 2.3 SDH帧结构
• 2.4 SDH复用分类
• 2.5 SDH设备参考模型
• 2.5.1 SDH设备基本功能块
• 2.5.2 数字复用设备
• 2.6 SDH的主要特点
• 第三章 SDH数字交叉连接系统（SDXC）
• 3.1 SDXC基本概念
• 3.2 SDXC设备的类型
• 3.3 SDXC系统构成
• 3.3.1 线路接口
• 3.3.2 交叉连接矩阵
• 3.3.3 定时系统
• 3.3.4 主控制器
• 3.4 SDXC设备的应用
• 3.5 小结
• 第四章 SDH数字交叉连接矩阵的设计
• 4.1 设计思路及方法
• 4.2 数字交叉连接矩阵
• 4.2.1 交换原理
• 4.2.2 数字交叉连接矩阵结构
• 4.2.3 交叉连接矩阵交换实质
• 4.3 数字交叉连接矩阵的设计
• 4.3.1 两级交换网络
• 4.3.2 2×2交叉连接矩阵的设计
• 4.3.3 4×4交叉连接矩阵的设计
• 4.4 4×4交叉连接矩阵的ASIC设计路线
• 4.5 设计总结及结构剖析
• 4.6 小结
• 第五章 综合与仿真验证及分析
• 5.1 仿真验证环境的介绍
• 5.1.1 ISE集成开发环境简介
• 5.1.2 MODELSIM仿真工具简介
• 5.2 主要模块仿真波形图及结果分析
• 5.3 XST的报告文件及结果分析
• 5.4 交叉连接矩阵的主要模块综合布线图形
• 5.5 小结
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 学位论文评阅及答辩情况表