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1、利用模拟开关实现T1/E1/J1的N+1冗余摘要：具有多端口 T1/E1/J1线卡的现代通信系统通过增加冗余来满足电信网络的高可 用性要求。过去，这些系统曾经用继电器来实现N+1冗余切换。随着每个线卡上的T1/E1/J1 端口数和每个系统内的线卡数的增加，继电器方案不再可行，因为它们要占用大量的板上空 间和供率。设计者正在用模拟开关代替继电器。与继电器相比模拟开关的优点列在表格1 中。相关应用笔记：Intel（R） T1/E1/J1, N+1 Redundancy With Analog Switches and Intel（R） LXT38X Line Interface Units表1.模
2、拟开关与继电器的比较RelayAnalog SwitchBoard Space100mm215mm2Power Consumption140mW5HWSwitching Speed4ms30nsReliabilityMechanical Operation No Moving Parts本篇应用笔记介绍了如何使用模拟开关实现T1/E1/J1, N+1冗余保护。同时还提供了 一些选择模拟开关的指导，并给出了使用Maxim/Dallas模拟开关和T1/E1/J1收发器的测 试结果。冗余结构图1和图2为两种使用模拟开关的冗余结构。为清楚起见，分别画出了发送接口和接 收接口。对于每一个T1/E1端口，
3、接收和发送接口都是在同一个电路板上的。图中给出了 为Dallas/Maxim收发器（如DS2155）推荐的典型接口变压器和电阻。两种结构中，都有 一条保护总线走在底板上，输入和输出信号可以通过这个总线送到模拟开关。保护总线直接 连接到备用（保护）线卡。在图1中（结构A”），模拟开关位于线卡上。结构A的优点是，不必像下面的“结构B” 那样需要一个单独的用于保护切换的线卡。但它要求即使在失效切换时开关也能获得供电， 这就要求一个单独的专用电源。图1a.冗余结构A:接收通道图1b.冗余结构A:发送通道。在图2（“结构B”）中，模拟开关在一个单独的保护切换卡”中。结构B的优点是它不 依赖于线卡中的常“
4、开”电源，但是它需要额外的保护切换卡。Line Card #1 IRTIP:LIUWRRIN：LitVt 3d H2IRTIPiiLIURjcRE INGProtedian SwitchMAX4T17MAX4BT4MAX4717orMAX4B74ProtedianSwitchMAJC4714I LlM cardTTIPR1 ISwitchingProtection SwitchR1 - r-av-4Protsdion Switch2x MAX4714 M点球LIUTkTR.INGj Backup Line CardProtecliorBlsR1 J -AW-HTTIPLIUTRINS图2b.冗
5、余结构B：发送通道。模拟开关的选择为了满足T1/E1/J1接口规范，选择模拟开关必须认真考虑其电气特性。因为发送和接 收端口的要求有很大差异，我们分别考查它们。发送接口开关在发送接口，开关的导通电阻（Ron）是一个非常重要的参数。在图1和图2中，我们能 看到开关的Ron与输出驱动器和变压器的初级线圈串联，因此它会略微减小输出脉冲的幅 度。在大多数情况下，幅度的减小可以简单地通过降低串联电阻Rt）而得到补偿，降低的幅 度可对应于开关的典型Ron。例如，如果收发器推荐的Rt为11。，Ron （典型值）为0.5。， 那么实际的Rt就应该取10.5。为了确保在整个工作范围内（包括温度和电源的变化）正
6、确的工作，保持Ron远低于Rt电阻十分重要。较低的Ron也会有较好的Ron平坦度，从 而降低输出脉冲的失真。一些收发器（如DS2155）允许用软件调节输出脉冲的幅度。这对于不使用输出电阻（Rt =0）的收发器，保证足够的脉冲模板裕量非常有用。在发送接口中另一个重要参数是开关的导通和关断电容（CON和COFF）。过量的导 通电容会使输出脉冲失真并降低发送器的回波损失特性。关断电容在备用线卡通过保护总线 发送时有重要影响，如图1和图2所示。在这种情况下，输出驱动器看到的电容是所有其他 线卡上关断电容的并联。模拟开关如MAX4714和MAX4736的优异性能非常适合于T1/E1发送切换。它们有 非常
7、低的Ron （典型值0.60）和非常低的电容（典型值CON = 65pF，COFF = 30pF）。接收接口开关在接收通道，需要考虑的一个主要问题是开关对线路终端匹配的影响，并因此而对接 收回波损失性能的影响。接收回波损耗与相关频率范围内输入终端与额定线路阻抗的匹配情 况有直接关系。在T1/E1/J1应用中，这一频率范围延伸至3 MHz。因此，低电容对于保持 高频性能符合如ITU-T G.703这类标准是非常重要的。低电容的另一个优点是它可以帮助 改善开关的关断隔离。关断隔离在接收接口中尤其重要，它直接影响到噪声耦合与误码率。开关Ron电阻将与接收器引脚（RTIP/RRING）串联，如图1和图
8、2所示。如果线路的 端接仅由外部电阻Rr独自提供，因为接收器阻抗非常高，所以Ron不会对接收电路造成很 大的影响。然而，一些现代收发器如Dallas的DS2155通过连接一个可以由软件选择的与 外部电阻Rr （每个600）并联的电阻提供内部端接。因此，接收接口的Ron可以比发送接口 的大一些，（为了减小电容），但是它仍应该保持足够小，以免影响内部端接收发器的性能。Maxim的MAX4717提供平衡的很好的Ron和低电容，特别适合于T1/E1/J1接收接 口应用。它的典型Ron为30，并具有非常低的电容（典型值CON = 15pF，COFF = 9pF）。用 Dallas/Maxim DS215
9、5 实现用Dallas DS2155单片收发器的评估板测试图1和图2电路。模拟开关使用3.3V电源 供电。测试装置中的元件取值如下表所示：ComponentValue T1ModeValue E1 Mode (Twisted Pair)Value E1 Mode(Coaxial Cable)NotesTransmit1:21:21:2TransformerPE-65771PE-65771PE-65771Can also use other Dallas/Maxim recommended transformers (See AppReceive1:11:11:1Note 351: Transf
10、ormer Selection Guide)TransformerPE-68644PE-68644PE-68644Rt00100100Internal transmit termination offRr60O600600Internal receive termination onCrReceive SwitchTransmitSwitch0.1F0.1FMAX4717MAX4714o.ipF使用本电路时必须关闭内部发送端接功能。为了在E1双绞线和同轴电缆中使用相同的 发送电阻，必须将以下数值写入发送线补偿控制寄存器（TLBC）：TLBC （地址 7Dh） = 6Ah它设置驱动器的电压，使输
11、出脉冲在120。（双绞线）和75。（同轴）负载上都具有正 确的幅度。根据实际应用，你还需要给图1和图2中的电路增加浪涌保护器件。关于浪涌保护的 详细信息请访问Dallas/Maxim网站上的相关应用笔记。测试结果根据图1和图2,我们可以看出，当N+1冗余结构中电路板数量N增加时，备用板收 发器看到的最大并联关断电容也随之增加。这个并联电容将对输出脉冲的形状和回波损失特 性产生影响。另一方面，在正常的工作状态下（备用板没有工作），开关的导通电容是收发 器看到的最主要的电容，并且这个（较小的）电容比较容易处理的。为了在最差情况的容性负载下（备用板被激活）实现良好的性能，建议N不要超过8 （1:8冗
12、余保护）。图3至图5显示了测得的T1/E1输出脉冲。图3.输出脉冲,T1模式T1, 0-i33ft LBO, 0 ft电缆，正常工作（1）通过发送通道上两个串联开关后的 输出脉冲T1, 0-i33ft LBO, 0 ft 电缆,N = 8(2)（2）8+1结构中备用板的输出脉冲E1,同轴电缆,N = 8（2）图4.输出脉冲,E1双绞线E1, 同轴电缆,正常工作 （1）(1)通过发送通道上两个串联开关后的输出脉冲(2)8 + 1结构中备用板的输出脉冲E1,双绞线,N = 8(2)图5.输出脉冲,E1同轴电缆E1,双绞线，正常工作(1)(1)通过发送通道上两个串联开关后的输出脉冲(2)8 + 1结构中备用板的输出脉冲
