介紹了一種新型的局域網(wǎng)互連設(shè)備，該設(shè)備利用E1線路，可以在數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)的遠(yuǎn)程互連。
??? 關(guān)鍵詞：局域網(wǎng)，網(wǎng)橋，E1
　　
1引言
　　隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的企業(yè)內(nèi)部都建立有自己的局域網(wǎng)。對(duì)一個(gè)小型企業(yè)來(lái)說(shuō)，可以方便地在自己的局域網(wǎng)上采用Internet的技術(shù)和產(chǎn)品來(lái)建立專用企業(yè)網(wǎng)絡(luò)（即Intranet）。而對(duì)于一個(gè)大型公司或者一個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于其分公司和下屬機(jī)構(gòu)地理分布不集中，整個(gè)公司或系統(tǒng)各個(gè)局域網(wǎng)之間的連接就成為關(guān)鍵問(wèn)題。
　　本文介紹的E1－LAN網(wǎng)橋設(shè)備利用電信部門的E1線路來(lái)進(jìn)行局域網(wǎng)的互聯(lián)。E1線路本身的通信可靠性有保障，利用電信部門本身的傳輸網(wǎng)絡(luò)和成熟技術(shù)，E1線路上的數(shù)據(jù)可以在幾十千米到幾千千米的距離上傳送，甚至可以進(jìn)行跨國(guó)傳送。本系統(tǒng)首先用網(wǎng)橋模塊抽取局域網(wǎng)上需要送出的數(shù)據(jù)，然后插入PCM時(shí)隙中傳播。根據(jù)選用時(shí)隙的多少，傳輸速率可以在64kbps到1984kbps之間選擇。如果連接多條E1線路，甚至可以達(dá)到局域網(wǎng)的10Mbps傳輸速率。并且，利用PCM時(shí)隙的分配，可以用一條E1線路來(lái)連接多個(gè)局域網(wǎng)。
2選用芯片（模塊）簡(jiǎn)介
2．1　網(wǎng)橋模塊IR┐ETH
　　IR－ETH是RAD公司的一個(gè)以太網(wǎng)橋模塊，是本設(shè)備中的關(guān)鍵器件。IR－ETH具有以下功能和特性：完全兼容IEEE802．3／Ethernet V．2，提供UTP（10Base T）或者BNC（10Base2）的局域網(wǎng)接口，提供TTL的廣域網(wǎng)接口（同步串行接口），廣域網(wǎng)接口方的數(shù)據(jù)速率可以達(dá)到40Mbps，每秒鐘可以過(guò)濾和發(fā)送15，000幀數(shù)據(jù)，內(nèi)建256幀的緩存，內(nèi)建MAC表可以存儲(chǔ)10，000個(gè)MAC地址，并能自動(dòng)學(xué)習(xí)和更新。
2．2　E1接口芯片MT9075
　　MT9075是MITEL公司的單片E1收發(fā)器，它集成了一個(gè)增強(qiáng)的PCM32／30成幀器和一個(gè)線路接口單元（LIU）。MT9075有以下特性：Intel或Motorola非復(fù)用并行處理器接口，提供ST－BUS／GCI2048 Mbit／s數(shù)據(jù)／信令總線接口，可選的發(fā)送／接收抖動(dòng)衰減器，可控制滑動(dòng)方向的彈性接收緩存（2幀），可工作于同步模式和自由模式（主模式），低抖動(dòng)的鎖相環(huán)用于產(chǎn)生時(shí)鐘，提供增強(qiáng)的性能監(jiān)測(cè)功能，LIU的動(dòng)態(tài)范圍為20dB。
2．3　主控DSPTMS320F206
　　本系統(tǒng)采用TI公司的TMS320F206作為主控制器，TMS320F206的主要特性有：指令周期為50ns＠5V（20MIPS），提供三個(gè)外部中斷，片內(nèi)集成32K×16的Flash Memory，片內(nèi)集成544×16的雙口RAM，片內(nèi)集成4K×16的RAM，最大224K×16的外部地址空間。集成的外圍元件主要包括：16位的定時(shí)器，振蕩器，鎖相環(huán)，全雙工的異步串口，增強(qiáng)的同步串口、帶四級(jí)FIFO，6個(gè)通用I／O腳。
3系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
?? 系統(tǒng)框圖如圖1所示。

3．1 外部接口
　　如圖1所示，系統(tǒng)用兩個(gè)外部接口，E1線路接口和局域網(wǎng)接口。因?yàn)镸T9075集成了線路接口單元LIU，因此只需要在外部增加變壓器和少量電阻電容，就可以連接E1同軸電纜。在局域網(wǎng)接口方，IR－ETH模塊已經(jīng)直接提供了LAN接口，無(wú)需其他外圍元件即可以直接通過(guò)網(wǎng)線連接到局域網(wǎng)上。
　　網(wǎng)橋模塊IR－ETH和E1芯片MT9075之間的數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)的拆分和重組是用DSP（TMS320F206）來(lái)控制和實(shí)現(xiàn)的。
3．2　DSP和網(wǎng)橋模塊的接口
　　網(wǎng)橋模塊有一個(gè)同步串行方式的廣域網(wǎng)接口，將DSP的同步串口與其相連接，就可以通過(guò)DSP收發(fā)網(wǎng)橋模塊的數(shù)據(jù)。因?yàn)镮R－ETH的同步串口的時(shí)序和邏輯與DSP的同步串口邏輯稍有差別，因此使用了邏輯變換電路來(lái)進(jìn)行調(diào)整。在此兩者的連接中，時(shí)鐘的給予是比較關(guān)鍵的。DSP的同步串口接收數(shù)據(jù)時(shí)，需要使用外部時(shí)鐘信號(hào)來(lái)同步；而IR－ETH并沒(méi)有提供這樣的時(shí)鐘信號(hào)，相反，它也需要外部時(shí)鐘來(lái)同步它的同步串口的發(fā)送。因此我們使用了DSP的CLKOUT1腳，用其產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，送給DSP的CLKR和網(wǎng)橋模塊的TXC。而DSP的同步串口發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)有自己的時(shí)鐘通過(guò)CLKX送出，我們只需要將其反相后送給網(wǎng)橋模塊的RXC腳即可。
　　當(dāng)網(wǎng)橋模塊有準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)要送出時(shí)，會(huì)通過(guò)將RTS腳電平拉低來(lái)發(fā)出請(qǐng)求。我們將RTS接到DSP的中斷腳INT2，從而觸發(fā)DSP的中斷來(lái)讀取數(shù)據(jù)。通過(guò)DSP的IO1腳送出一個(gè)響應(yīng)給網(wǎng)橋模塊的CTS，通知網(wǎng)橋模塊開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)。
3．3　DSP和E1芯片的接口
　　通過(guò)將E1芯片MT9075的INT／MOT管腳連接到高電平，我們將MT9075設(shè)置在Intel非復(fù)用并行處理器接口模式。將DSP和MT9075之間的數(shù)
據(jù)總線、地址總線、讀寫信號(hào)、片選信號(hào)連接，即可以實(shí)現(xiàn)對(duì)MT9075內(nèi)部的寄存器的讀寫。MT9075內(nèi)部的寄存器包括控制寄存器和數(shù)據(jù)寄存器（存儲(chǔ)器）。通過(guò)設(shè)置控制寄存器，使MT9075工作于正確的模式；通過(guò)讀寫數(shù)據(jù)寄存器，即可以方便地獲取E1線路上的數(shù)據(jù)，也可以方便地往E1線路上發(fā)送數(shù)據(jù)。
　　為了保證從MT9075的數(shù)據(jù)寄存器中讀取的數(shù)據(jù)既不遺漏也不重復(fù)，將MT9075的RxFP腳連接到DSP的一個(gè)中斷腳INT1。這樣，MT9075每收到一幀數(shù)據(jù)后，RXFP出現(xiàn)的脈沖正好可以當(dāng)作DSP的一個(gè)外部中斷信號(hào)，觸發(fā)DSP中的中斷處理程序來(lái)從MT9075的數(shù)據(jù)寄存器中讀取數(shù)據(jù)。
　　為了能及時(shí)地處理MT9075的異常狀態(tài)，將MT9075的中斷腳連接到DSP的最高級(jí)別的中斷腳NMI。這樣，MT9075出現(xiàn)異常狀態(tài)時(shí)，DSP中相應(yīng)的程序可以及時(shí)通過(guò)查詢MT9075的寄存器來(lái)判斷錯(cuò)誤類型并作相應(yīng)處理。
　　如果本設(shè)備應(yīng)用在E1線路的兩端，那么只需要一片E1芯片即可以。如圖2中的A、D兩設(shè)備。　　如果本設(shè)備在E1線路的中段，截取了E1線路，為了保證整條E1線路能暢通，則需要兩片E1芯片。可以為每個(gè)設(shè)備分配E1線路中的幾個(gè)時(shí)隙，每個(gè)設(shè)備只讀取這幾個(gè)時(shí)隙中的數(shù)據(jù)，也只往這幾個(gè)時(shí)隙中發(fā)送數(shù)據(jù)。而其他數(shù)據(jù)，通過(guò)設(shè)置MT9075的寄存器，可以原封不動(dòng)地繼續(xù)通過(guò)E1線路往下
一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳送。如圖2中的B、C兩設(shè)備。
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　　時(shí)鐘同步是保證E1芯片能夠可靠工作的一個(gè)關(guān)鍵。這里簡(jiǎn)要說(shuō)明一下本設(shè)備中如何實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步。
　　以圖2為例，整個(gè)設(shè)備中只能有一個(gè)主時(shí)鐘。設(shè)定設(shè)備A的發(fā)送部分工作在主時(shí)鐘方式，線路LN1連接到設(shè)備A的發(fā)送方。那么B、C、D的接收要從E1線路提取時(shí)鐘，并且發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)即采用此提取出的時(shí)鐘。特別對(duì)于D設(shè)備，從LN1提取出的時(shí)鐘將用于往LN2發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)即可以實(shí)現(xiàn)同步。
　　時(shí)隙的分配、設(shè)備類型的識(shí)別、以及時(shí)鐘同步的·41·模式，均通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)來(lái)設(shè)置。設(shè)備的工作狀態(tài)，通過(guò)發(fā)光二極管指示。
整個(gè)系統(tǒng)的工作流程可以概括如下：
　 （1）系統(tǒng)上電后，DSP運(yùn)行初始化程序：讀取撥碼開(kāi)關(guān)的配置，設(shè)置MT9075的寄存器，對(duì)MT9075進(jìn)行初始化；對(duì)DSP自身進(jìn)行必要的初始化。IR－ETH模塊上電后可以自行初始化。
　 （2）當(dāng)網(wǎng)橋模塊收到不是發(fā)送給本局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)按照HDLC格式進(jìn)行封裝，然后通過(guò)將RTS腳電平拉低來(lái)發(fā)出請(qǐng)求，從而觸發(fā)DSP的中斷。DSP通過(guò)IO1腳送出一個(gè)響應(yīng)給網(wǎng)橋模塊的CTS，然后網(wǎng)橋模塊開(kāi)始通過(guò)同步串口發(fā)送數(shù)據(jù)，DSP的同步串口接收到數(shù)據(jù)，根據(jù)配置寫入到MT9075相應(yīng)時(shí)隙對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器中。MT9075將數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)送到E1線路中相應(yīng)的時(shí)隙中去。
　 （3）另一端設(shè)備中的MT9075收到E1上一幀數(shù)據(jù)后，通過(guò)RxFP腳觸發(fā)DSP的中斷。DSP程序根據(jù)配置，從MT9075中的數(shù)據(jù)寄存器中讀取相應(yīng)時(shí)隙的數(shù)據(jù)。然后通過(guò)DSP的同步串口，將數(shù)據(jù)送給IR－ETH模塊。網(wǎng)橋模塊收到數(shù)據(jù)后，按照HDLC協(xié)議進(jìn)行解碼，還原成局域網(wǎng)上的數(shù)據(jù)格式，然后通過(guò)局域網(wǎng)接口送到局域網(wǎng)中去。這樣，兩個(gè)局域網(wǎng)往上的數(shù)據(jù)就實(shí)現(xiàn)了互通，兩個(gè)地理位置相差
很遠(yuǎn)的局域網(wǎng)實(shí)際變成了一個(gè)大的局域網(wǎng)。
4結(jié)束語(yǔ)
　　本設(shè)備可以在ISO七層模型中的數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)802．3局域網(wǎng)的互連，并能提供最大比MODEM快三十倍以上的傳輸速率。即使各個(gè)局域網(wǎng)在地理位置上相差很遠(yuǎn)，由本網(wǎng)橋系統(tǒng)連接起來(lái)之后，用戶方看到的將是一個(gè)大型局域網(wǎng)。用戶對(duì)遠(yuǎn)地局域網(wǎng)上數(shù)據(jù)的操作將和操作本地局域網(wǎng)一樣。在規(guī)劃好IP地址以后，Internet上流行的http，ftp，telnet等服務(wù)均可以在本網(wǎng)橋系統(tǒng)之上透明地使用。本系統(tǒng)中兩個(gè)網(wǎng)橋之間的E1線路由電信部門提供，借助電信部門的成熟技術(shù)，理論上可以實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸。利用本設(shè)備組建的網(wǎng)絡(luò)不需要借用公眾互聯(lián)網(wǎng)，保密性好。本設(shè)備在組建企業(yè)專用網(wǎng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等方面有著很廣泛的應(yīng)用前景。

1　曹漢房等．脈沖與數(shù)字電路．武漢：華中理工大學(xué)出版社，1989
2　朱世華．程控?cái)?shù)字交換原理與應(yīng)用．西安：西安交通科技大學(xué)出版社，1996
3　樊昌信等．通信原理．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1998