《電子技術(shù)應(yīng)用》
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使用E1接口實(shí)現(xiàn)集群系統(tǒng)與PSTN的互聯(lián)

2009-02-04
作者:王北松 沙學(xué)軍 徐玉濱 陳

  摘 要: 介紹了利用單片計(jì)算機(jī)控制MT-9075和M-976,,進(jìn)行集群專用系統(tǒng)中有線網(wǎng)絡(luò)數(shù)字中繼接口的設(shè)計(jì),,為集群專用通信系統(tǒng)的數(shù)字化和功能的進(jìn)一步擴(kuò)展所做的工作。
  關(guān)鍵詞: 集群移動(dòng)通信 指令 信令 前向信號(hào) 后向信號(hào)


  目前,,我國(guó)的專用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展很快,,由于數(shù)字化系統(tǒng)的明顯優(yōu)勢(shì),國(guó)內(nèi)的專用網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)逐步進(jìn)入了向數(shù)字化過(guò)渡的階段,。
  數(shù)字化過(guò)程中,,首先是系統(tǒng)接口的數(shù)字化,這應(yīng)該包含無(wú)線/有線接口,,由于PSTN的數(shù)字接口已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,,所以這里我們選擇有線接口為數(shù)字化的切入點(diǎn),,從而進(jìn)行集群系統(tǒng)的全部數(shù)字化。
  鑒于以上考慮,,我們?cè)O(shè)計(jì)并研制了數(shù)字中繼E1接口,,并且使得該接口可以與原有模擬接口并存[1][2],增加了系統(tǒng)的靈活性,。
1 E1接口的硬件設(shè)計(jì)
  隨著通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,,數(shù)字程控交換機(jī)已經(jīng)大規(guī)模投入使用,電話接口單元作為集群移動(dòng)通信系統(tǒng)的重要組成部分也必然要由原來(lái)的模擬電話接口向數(shù)字化電話接口方向發(fā)展,。采用數(shù)字信號(hào)具有通信的保密性好,、抗干擾能力強(qiáng)、信號(hào)可以再生,、傳輸效率高、工作速度快,、性能穩(wěn)定可靠,、便于與各種通信方式如電話、電視,、數(shù)據(jù)或其他數(shù)字信號(hào)的配合建立綜合通信網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn),。它適合于各種傳輸媒介,也便于采用先進(jìn)的集成技術(shù),,使設(shè)備小型化,,并可降低成本。PCM基群設(shè)備提供如下功能:PCM幀與復(fù)幀同步,、時(shí)鐘同步,、PCM幀時(shí)隙交換。我們采用的Mitel公司生產(chǎn)的MT-9075芯片提供了完整的2.048Mb/s數(shù)字鏈路和串行通信總線(ST-BUS),,具有外圍電路簡(jiǎn)單,,控制方便的特點(diǎn)[3]。該P(yáng)CM基群設(shè)備的復(fù)接部分是在系統(tǒng)時(shí)鐘及8031單片機(jī)的控制下接收ST-BUS30個(gè)話路音頻數(shù)字信號(hào)的,,并將幀定位信號(hào),、非幀定位信號(hào)、復(fù)幀同步碼及各話路信令碼插入到TS0及TS16時(shí)隙中,。然后將復(fù)接的碼流送入CRC編碼電路,,完成CRC復(fù)幀結(jié)構(gòu),形成完善的2.048Mb/s輸出信號(hào),,經(jīng)信道接口電路變換成所要求的HDB3信道碼型送往信道,,完成30個(gè)話路的時(shí)分復(fù)用。設(shè)備的接收部分首先將HDB3碼變換成二元碼,,經(jīng)解碼電路解碼后將線路信號(hào)送至控制總線,、話路信號(hào)送數(shù)據(jù)總線,,完成話路的分接。
  在我們?cè)械哪M集群系統(tǒng)中,,每一個(gè)有線接口單元只能提供2路話音通道,,在完成數(shù)字化后,一個(gè)單元可以提供30路話音通道,。這樣可以在提高系統(tǒng)性能和完善功能的前提下,,大大減少設(shè)備體積和維護(hù)復(fù)雜程度。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示,。


  要完成一個(gè)呼叫過(guò)程,,還要處理或傳遞用戶呼叫(摘機(jī)占用、撥號(hào)),、應(yīng)答(被叫摘機(jī)),、交換機(jī)的信號(hào)(撥號(hào)音、忙音,、回鈴音,、振鈴)等信令信號(hào)。PCM基群除傳送語(yǔ)音聲頻帶內(nèi)的信令信號(hào)如記發(fā)器信號(hào),,還要傳送帶外信令信號(hào)(如線路信號(hào)),。根據(jù)PCM30/32系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu),在F1~F15幀的TS16時(shí)隙可用于傳送30個(gè)話路的隨路信令信號(hào),。本設(shè)計(jì)中的記發(fā)器信號(hào)由TELTONE公司的M-976產(chǎn)生,。
  數(shù)字中繼接口單元由最小微機(jī)系統(tǒng)、地址譯碼邏輯電路,、總線驅(qū)動(dòng)電路,、并行擴(kuò)展接口電路、數(shù)字中繼接口芯片MT-9075以及多頻互控接口芯片M-976等部分構(gòu)成,。其框圖如圖2所示,。


  最小微機(jī)系統(tǒng)由MCS-51系列單片機(jī)8031和地址鎖存器74LS573及EPROM 27C256等組成。最小微機(jī)系統(tǒng)通過(guò)輸入輸出口8255接收數(shù)據(jù)集中器發(fā)出的系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的控制信息,,并向數(shù)據(jù)集中器發(fā)送E1接口板的工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息,。74LS245、74LS244總線驅(qū)動(dòng)器將內(nèi)部數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)集中器數(shù)據(jù)總線隔離,。地址譯碼電路由四位撥動(dòng)開(kāi)關(guān),、異或門和一片可編程陣列GAL16V8組成。該電路將數(shù)據(jù)集中器發(fā)出的地址信息進(jìn)行譯碼,,產(chǎn)生8255的控制信號(hào),、總線驅(qū)動(dòng)器的輸出使能信號(hào)、復(fù)位信號(hào)等,。8031的外部中斷0-INT0接至8255PA口IBFA信號(hào)端,,當(dāng)數(shù)據(jù)集中器向E1板發(fā)送信息時(shí)產(chǎn)生中斷,。MT9075中斷信號(hào)輸出IRQ接至8031的外部中斷1-INT1。MT9075內(nèi)部任一中斷源產(chǎn)生中斷都將引起8031的INT1中斷,。74LS138根據(jù)8031的地址信息產(chǎn)生片選信號(hào),。最小微機(jī)系統(tǒng)控制功能如下:控制8255與數(shù)據(jù)集中器交換信息;檢測(cè)E1接口工作狀態(tài),;插入線路信號(hào),;控制MFC信令的收發(fā)。
  MT9075的時(shí)鐘源,、模擬鏈路接口都采用MITEL公司推薦的電路,。微處理器接口模式選擇INTEL模式;MASTER/SLAVE選MASTER,;交換單元提供的系統(tǒng)時(shí)鐘C4b用于ST-BUS及發(fā)送串行PCM數(shù)據(jù),,F(xiàn)ob作為幀同步信號(hào)。由于交換單元提供了256×256路(8碼流×32時(shí)隙)的交換能力,,為增加MT-9075的靈活性,,采用DIP開(kāi)關(guān)方式來(lái)選擇碼流。
  MT-9075是高集成度PCM30/32路系統(tǒng)基群復(fù)接芯片,,具有以下特點(diǎn):插入及提取幀同步;插入及提取ABCD信令碼,;接口碼型可選HDB3或AMI碼,;線路接收和驅(qū)動(dòng);時(shí)鐘提??;幀同步碼及錯(cuò)誤計(jì)數(shù);兩幀容量的彈性緩存器,;單通道或所有通道的內(nèi)部自環(huán),。
  M-976MFC編解碼器該編解碼器特點(diǎn)如下:適用于中國(guó)R2MF信令系統(tǒng);A率PCM數(shù)字輸入,;與微處理器接口,;二進(jìn)制或6中取2格式可選;可編程前后向模式,;可編程控制模式,;標(biāo)準(zhǔn)串行通信總線。
  選用交換單元提供的系統(tǒng)時(shí)鐘CLK2M做為ST-BUS接收和發(fā)送串行數(shù)據(jù)的位時(shí)鐘,,交換單元提供的8K路脈沖做為接收和發(fā)送幀脈沖,。8031的讀寫脈沖與CS1或CS2相“或”后產(chǎn)生兩片M-976的讀寫信號(hào)。74LS240將MT9075的信號(hào)丟失(LOS)信號(hào)和M-976的發(fā)緩沖器滿(TBLF),、收緩沖器空(RBLE)信號(hào)驅(qū)動(dòng)后送發(fā)光二極管,。
2 工作原理
2.1 接續(xù)過(guò)程

  E1接口板提供了集群系統(tǒng)與市話網(wǎng)通信的數(shù)字中繼接口,,處理有線用戶和無(wú)線用戶的呼叫請(qǐng)求、信令的收發(fā)等,。無(wú)線用戶與有線用戶的接續(xù)過(guò)程如下:
  · 無(wú)線用戶呼叫有線用戶
  當(dāng)某一無(wú)線用戶呼叫市話有線用戶時(shí),,數(shù)據(jù)集中板將系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的接續(xù)指令、話路號(hào)碼及有線用戶號(hào)碼傳送給E1接口板,,E1接口板MPU控制MT9075在指定話路發(fā)前向占用信號(hào),,對(duì)端發(fā)后向占用證實(shí)信號(hào),E1板MPU檢測(cè)到后向占用證實(shí)信號(hào)后,,控制M-976發(fā)前向信號(hào)開(kāi)始互控過(guò)程,。如KB信號(hào)指示被叫用戶示閑,E1板上報(bào)中控機(jī)被叫用戶示閑,,中控機(jī)命令信號(hào)音板給無(wú)線方送回鈴音,。E1板檢測(cè)該路線路信令,被叫摘機(jī)時(shí)上報(bào)中控機(jī),,中控機(jī)命令信號(hào)音板停送回鈴音,。E1板繼續(xù)檢測(cè)該路線路信令,被叫掛機(jī)時(shí)上報(bào)中控機(jī),,結(jié)束本次無(wú)線用戶呼叫有線用戶的接續(xù)過(guò)程,。
  · 有線用戶呼叫無(wú)線用戶
  有線用戶呼叫無(wú)線用戶時(shí),E1板檢測(cè)到對(duì)端某路線路信號(hào)發(fā)生變化,,如果是前向占用信號(hào),,則回送后向占用證實(shí)信號(hào)并上報(bào)中控機(jī),然后接收對(duì)端的MF前向信號(hào)開(kāi)始互控過(guò)程,。收齊被叫號(hào)碼之后上報(bào)中控機(jī),,中控機(jī)檢查被叫空閑下發(fā)指令,E1板發(fā)后向KB信號(hào)向?qū)Χ酥甘颈唤杏脩羰鹃e,。中控機(jī)檢查被叫無(wú)線用戶應(yīng)答后下發(fā)指令,,E1板發(fā)后向被叫應(yīng)答線路信號(hào)。E1板繼續(xù)檢測(cè)該路線路信令,,主叫掛機(jī)時(shí)上報(bào)中控機(jī),,結(jié)束本次有線用戶呼叫無(wú)線用戶的接續(xù)過(guò)程。
2.2 記發(fā)器信號(hào)
  局間記發(fā)器信號(hào)是完成電話自動(dòng)接續(xù)所需的控制信號(hào),,主要包括選擇路由所需的地址信號(hào)(被叫號(hào)碼)和管理維護(hù)電話網(wǎng)所需的操作信號(hào),。與線路信令不同的是記發(fā)器信令是在用戶通話之前傳送,因而可以利用話音回路并占據(jù)整個(gè)話音頻帶實(shí)現(xiàn)這種信令的傳送,。目前各國(guó)廣泛采用傳送速度快,、有檢錯(cuò)能力的帶內(nèi)多頻信號(hào)作為局間記發(fā)器信令。帶內(nèi)多頻信號(hào)按其具體傳送方式可分為脈沖方式(非互控方式)、脈沖證實(shí)方式(半互控方式)與互控方式,。脈沖方式是以單向,、不互控(既無(wú)后向證實(shí)信號(hào))、逐段轉(zhuǎn)發(fā)的形式,,傳送表示被叫號(hào)碼的多頻脈沖信息,;脈沖證實(shí)方式是在每次傳送前向多頻脈沖信息后,回送一個(gè)后向證實(shí)脈沖信號(hào),,適合于端到端形式信號(hào)傳送,;互控方式是每送一前向信息都需要加以證實(shí),連續(xù)的傳送前向和后向多頻互控信號(hào),,適合于端到端形式信號(hào)的傳送,。我們采用的是全互控方式,既每送一個(gè)前向信息都需加以證實(shí),,(中國(guó)1號(hào)信號(hào)系統(tǒng)的記發(fā)器信號(hào)編碼標(biāo)準(zhǔn)屬于全互控方式)互控信號(hào)的傳送分四節(jié)拍進(jìn)行:
  第一拍:發(fā)端發(fā)送前向信息,。
  第二拍:收端接收和識(shí)別后,強(qiáng)制回送一個(gè)后向證實(shí)信號(hào),,以表示已收到前向信息,,并指示下一步發(fā)送何種前向信息,例如是否發(fā)送長(zhǎng)途區(qū)號(hào),。
  第三拍:發(fā)端收到和識(shí)別后向證實(shí)信號(hào)后,,停發(fā)前向信息,以此表示收到后向證實(shí)信號(hào),,同時(shí)把收到的后向證實(shí)信號(hào)記存下來(lái),。
  第四拍:收端檢驗(yàn)出這一前向信息已停發(fā),停發(fā)后向信號(hào),。
  發(fā)端識(shí)別后向信號(hào)已停發(fā),,于是根據(jù)剛才收到的后向信號(hào)的要求,,發(fā)送下一位前向信號(hào),,從而開(kāi)始第二個(gè)四拍互控周期。
  我國(guó)記發(fā)器信號(hào)分為前向和后向兩種,,采用120Hz等差級(jí)頻,。前向有6個(gè)頻率,分別為1380Hz,、1500Hz,、1620Hz、1740Hz,、1860Hz,、1980Hz,采用六中取二的編碼方式,最多可組成15種信號(hào),。后向4個(gè)頻率,,分別為780Hz、900Hz,、1029Hz,、1140Hz,按四中取二的編碼方式,,最多可組成6種信號(hào),。考慮到試驗(yàn)調(diào)試的方便性采用了E1接口測(cè)試儀Sunset E10進(jìn)行E1接口的模擬[4],,Sunset E10可以提供E1接口呼叫過(guò)程的信令和流程,。
3 E1接口板的控制程序流程圖
  E1接口板在中央控制機(jī)的控制下完成系統(tǒng)用戶的所有通信要求,通信協(xié)議如下:
·E1板上報(bào)狀態(tài)信息
  數(shù)據(jù)長(zhǎng)度:5
  數(shù)據(jù)格式:BUFFER[0]=1:命令
       BUFFER[1]……[4]


· 中控機(jī)下發(fā)查詢E1板狀態(tài)命令
  數(shù)據(jù)長(zhǎng)度:1
  數(shù)據(jù)格式:BUFFER[0]=8,;命令
· 中控機(jī)下發(fā)無(wú)線呼有線接續(xù)命令
  數(shù)據(jù)長(zhǎng)度:不定(命令1字節(jié),、信道號(hào)和976芯片號(hào)1字節(jié)、電話號(hào)碼個(gè)數(shù)1字節(jié),、電話號(hào)碼N字節(jié)),。
  數(shù)據(jù)格式:BUFFER[0]=6:命令
       BUFFER[1]=XX:信道號(hào)和976芯片號(hào)


  BUFFER[2]=Y(jié)Y 電話號(hào)碼個(gè)數(shù)
  BUFFER[3]……[3+N]電話號(hào)碼
  E1接口的單元控制流程如圖3所示。


  總之,,通過(guò)調(diào)試,,本E1接口完全達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求,該接口與數(shù)字交換模塊互聯(lián),,完成了系統(tǒng)內(nèi)部與外部的通信實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)Sunset E10檢測(cè)與調(diào)試,,可以完成30路PCM電話的傳輸。
參考文獻(xiàn)
1 譚學(xué)治,,沙學(xué)軍.使用MPT-1327信令的準(zhǔn)傳輸集群系統(tǒng).移動(dòng)通信,1994;(6):31~34
2 譚學(xué)治,,沙學(xué)軍.一種采用MPT-1327數(shù)字信令的智能集群移動(dòng)通信系統(tǒng).移動(dòng)通信,1995,;(4):39~42
3 MITEL Analog/Digital Telecom Data Book
4 SunSet E10操作手冊(cè)

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