基带光纤拉远解决方案

　　是将数字微波接力系统的中频部分从室内单元移至室外单元。由于信号的物理介质采用的是光纤，而且传输的是基带数字信号，因此传输距离一般可达几km以上。避免了系统的室内单元和室外单元之间馈线连接的不便，同时减少了馈线损耗，降低了功率放大器的功率要求，最重要的是天线的位置调整不再受室内单元的制约，可以依据周边环境特点，选择合适的地点架设，降低了设备开通的难度。本文介绍了88E1111的功能和特点，并给出了采用88E1111完成数字微波接力系统拉远的接13设计方案，解决了基带光纤拉远接口设计复杂、难以实现的问题。

　　1 88E1111简介

　　1．1 88E1111的功能特点

　　88E1111是Marvell公司推出的单片集成高性能物理层芯片，具有如下功能：完整支持IEEE802．3协议簇；内置1．25 G串行解串行器，满足千兆光传输应用；支持GMII、TBI、RGMII、RTBI等多种MAC层接口；支持10／100／1000BaseT自适应检测；采用0．13 μm CMOS工艺，支持2．5 V、1．2 V低电压供电，最大功耗O．75W，且支持自动降功耗功能。

　　1．2 88E1111的接口

　　1)GMII接口 88E1111与MAC层之间的数据接口见表1。

　　2)Management接口 由MDC、MDIO 2个信号组成，MDC为时钟信号，最大速率8．3 MHz；MDIO为数据信号，同步于MDC。数据流中出现“0 1”表示操作的开始；紧随其后是操作码，“10”表示读操作，“01”表示写操作；然后是物理地址、寄存器地址、寄存器数据。CPU通过访问相应的物理地址、寄存器地址，对芯片进行控制和监测。

　　3)LED／ConfiguraTIon接口 LED接口由LED_Link10、LED_Link100、LED_Link1000、LED_TX、LED_RX、LED-Duplex、VDDO、 VSS组成。Co-nfiguration接口由Config[6：0]组成。通过将Config[6：0]连接到LED接口的不同信号，可以将芯片配置到相应的工作模式。典型的1000Ba-seX、全双工工作模式配置映射关系如表2所示。

　　4)高速串行信号接口 由3对差分信号组成，接口电平为CML，其中S_IN±为串行数据输入、S_OUT±为串行数据输出、SD±为光功率有效输入。

　　1．3 88E1111的寄存器

　　88E1111共有32个控制寄存器，每个寄存器16 bit，地址偏移量为OOH～1FH。功能为复位芯片、设置速率、双工模式等，其描述如表3所示。

　　2 方案设计

　　根据88E1111的功能特点和基带光纤拉远的设计要求，本文提出了用88E1111完成数字微波接力系统基带光纤拉远的接口设计方案。接口设计方案框图如图1所示，主要由室内单元、室外单元2部分组成。发方向，室内单元业务码流输入FPGA复分解器，完成业务数据打包，封装成符合IEEE802．3标准的数据帧结构，通过GMII接口发送到88E1111，由88E1111完成数据并串转换，通过高速串行信号接口将信号发送到1．25 G光收发器，完成电光转换后向室外单元发送1．25 G光信号。室外单元1．25 G光收发器接收光信号，完成光电转换，通过高速串行信号接口将高速电信号输入88E1111，由88Ellll完成数据串并转换，通过GMII接口将并行数据发送到FPGA调制解调器，完成数据解帧、调制后，通过中频射频单元向空中发送无线射频信号。收方向为发方向的逆向流程。

　　3 硬件设计

　　图2所示是1．25 G光收发器SSFF315l的电路原理图，其收发引脚RD±、TD±分别连接到88E1111的高速串行信号接口S_IN±、S_0UT±信号。图3所示是88E1111的电路原理图，其主要引脚连接关系如下：GMII接口信号(详见表1连接到FPGA；Management接口信号MDl0、MDC连接到微处理器；Config接口信号按表2映射关系连接到LED接口；XTALl引脚输入125 MHz时钟信号，频率稳定度±50 ppm；RSET为芯片参考电压输入引脚，通过5 kΩ精密电阻连接到地；SEL_FREQ为时钟输入选择引脚，接低电平时，选择125 MHz时钟输入。

　　88E1111完全按照IEEE802.3协议工作。TX_CLX为发送时钟，TX_EN为发送使能信号，TX_EN有效时，在发送时钟TX_CLK的上升沿传送数据，TXD[7：0]至88E1111，完成发送操作。RX_CLK为接收时钟，RX_DV是接收数据使能信号。RX_DV有效时，在接收时钟 RX_CLK的上升沿从88E1111接收数据RXD[7：0]，完成接收操作。

　　4 设计中应注意的问题

　　4．1 电气接口匹配

　　88E111l的高速串行信号接口为CML接口，光收发器的信号接口为LVPECL接口。因此接口之间要增加CML转LVPECL电气接口匹配电路。采用交流耦合接口匹配电路时，发送端在IVPECL的2个输出信号上各加一个到地的偏置电阻，即图2中R9、R10，电阻值选取范围142～200Ω。输入端在LVPECL的2个输入信号之间跨接一个电阻，即R5，阻值取100 Ω。

　　4．2 GMII接口设计

　　GMII接口数据速率达到125 Mb／s，速率较高，为了避免各个信号在PCB板上由于传播时延不同而造成相位误差，布线时，TXD[7：0]、CTX_CLK、TX_EN为一组信号，RXD[7：0]、RX_CLK、RX_DV为一组信号，两组信号必须严格等长。

　　4．3 PCB布线设计

　　基带光纤拉远接口板上有LVTTL、LVPECL、CML等多种信号。为避免相互干扰，PCB布线时应注意，在差分线对内，2条线之间的距离应尽可能短，以保持接收器的共模抑制能力，在PCB板上，2条差分线之间的距离应尽可能保持一致，以避免差分阻抗的不连续性。

　　5 结束语

　　基于88E1111的基带光纤拉远接口设计方案，在千兆、全双工运行模式下，接口数据传输速率可达800 Mb／s；在单模光纤传输时，传输距离可达20 km，完全达到数字微波接力系统的设计要求。本方案已在多个数字微波接力产品中得到应用，具有设计简单、性能稳定的优点。相比传统的方案有以下2个创新点：1)传输数据采用符合IEEE802．3协议的数据帧结构，接口标准、可靠；2)采用光纤作为传输介质，避免了系统的室内外单元之间馈线连接的不便，大大降低了系统成本和设备开通的难度。