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使用E1接口实现集群系统与PSTN的互联2006-05-07 15:49:53作者：哈尔滨工业大学通信技术研究所 王北松 沙学军 徐玉滨 陈海宴来源：电子技术应用 摘 要： 介绍了利用单片计算机控制MT-9075和M-976，进行集群专用系统中有线网络数字中继接口的设计，为集群专用通信系统的数字化和功能的进一步扩展所做的工作。 关键词： 集群移动通信 指令 信令 前向信号 后向信号 目前，我国的专用移动通信网络发展很快，由于数字化系统的明显优势，国内的专用网络已经逐步进入了向数字化过渡的阶段。 数字化过程中，首先是系统接口的数字化，这应该包含无线有线接口，由于PSTN的数字接口已经标准化，所以这里我们选择有线接口为数字化的切入点，从而进行集群系统的全部数字化。 鉴于以上考虑，我们设计并研制了数字中继E1接口，并且使得该接口可以与原有模拟接口并存12，增加了系统的灵活性。 1 E1接口的硬件设计 随着通信技术的进一步发展，数字程控交换机已经大规模投入使用，电话接口单元作为集群移动通信系统的重要组成部分也必然要由原来的模拟电话接口向数字化电话接口方向发展。采用数字信号具有通信的保密性好、抗干扰能力强、信号可以再生、传输效率高、工作速度快、性能稳定可靠、便于与各种通信方式如电话、电视、数据或其他数字信号的配合建立综合通信网等优点。它适合于各种传输媒介，也便于采用先进的集成技术，使设备小型化，并可降低成本。PCM基群设备提供如下功能：PCM帧与复帧同步、时钟同步、PCM帧时隙交换。我们采用的Mitel公司生产的MT9075芯片提供了完整的2.048Mb/s数字链路和串行通信总线（ST-BUS），具有外围电路简单，控制方便的特点3。该PCM基群设备的复接部分是在系统时钟及8031单片机的控制下接收ST-BUS30个话路音频数字信号的，并将帧定位信号、非帧定位信号、复帧同步码及各话路信令码插入到及时隙中。然后将复接的码流送入CRC编码电路，完成CRC复帧结构，形成完善的2.048Mb/s输出信号，经信道接口电路变换成所要求的信道码型送往信道，完成30个话路的时分复用。设备的接收部分首先将码变换成二元码，经解码电路解码后将线路信号送至控制总线、话路信号送数据总线，完成话路的分接。 在我们原有的模拟集群系统中，每一个有线接口单元只能提供2路话音通道，在完成数字化后，一个单元可以提供30路话音通道。这样可以在提高系统性能和完善功能的前提下，大大减少设备体积和维护复杂程度。系统的结构如图1所示。 要完成一个呼叫过程，还要处理或传递用户呼叫（摘机占用、拨号）、应答（被叫摘机）、交换机的信号（拨号音、忙音、回铃音、振铃）等信令信号。PCM基群除传送语音声频带内的信令信号如记发器信号，还要传送带外信令信号（如线路信号）。根据PCM3032系统帧结构，在F1F15帧的时隙可用于传送30个话路的随路信令信号。本设计中的记发器信号由TELTONE公司的M976产生。 数字中继接口单元由最小微机系统、地址译码逻辑电路、总线驱动电路、并行扩展接口电路、数字中继接口芯片MT9075以及多频互控接口芯片M976等部分构成。其框图如图2所示。 最小微机系统由MCS51系列单片机8031和地址锁存器74LS573及EPROM 27C256等组成。最小微机系统通过输入输出口8255接收数据集中器发出的系统计算机的控制信息，并向数据集中器发送E1接口板的工作状态和数据信息。74LS245、74LS244总线驱动器将内部数据线与数据集中器数据总线隔离。地址译码电路由四位拨动开关、异或门和一片可编程阵列GAL16V8组成。该电路将数据集中器发出的地址信息进行译码，产生8255的控制信号、总线驱动器的输出使能信号、复位信号等。8031的外部中断0INT0接至8255PA口IBFA信号端，当数据集中器向E1板发送信息时产生中断。MT9075中断信号输出IRQ接至8031的外部中断1INT1。MT9075内部任一中断源产生中断都将引起8031的INT1中断。74LS138根据8031的地址信息产生片选信号。最小微机系统控制功能如下：控制8255与数据集中器交换信息；检测E1接口工作状态；插入线路信号；控制MFC信令的收发。 MT9075的时钟源、模拟链路接口都采用MITEL公司推荐的电路。微处理器接口模式选择INTEL模式；MASTERSLAVE选MASTER；交换单元提供的系统时钟C4b用于STBUS及发送串行PCM数据，Fob作为帧同步信号。由于交换单元提供了256256路（8码流32时隙）的交换能力，为增加MT9075的灵活性，采用DIP开关方式来选择码流。 MT9075是高集成度PCM3032路系统基群复接芯片，具有以下特点：插入及提取帧同步；插入及提取ABCD信令码；接口码型可选或AMI码；线路接收和驱动；时钟提取；帧同步码及错误计数；两帧容量的弹性缓存器；单通道或所有通道的内部自环。 M976MFC编解码器该编解码器特点如下：适用于中国R2MF信令系统；A率PCM数字输入；与微处理器接口；二进制或6中取2格式可选；可编程前后向模式；可编程控制模式；标准串行通信总线。 选用交换单元提供的系统时钟CLK2M做为STBUS接收和发送串行数据的位时钟，交换单元提供的8K路脉冲做为接收和发送帧脉冲。8031的读写脉冲与CS1或CS2相摶驍后产生两片M976的读写信号。74LS240将MT9075的信号丢失（LOS）信号和M976的发缓冲器满（TBLF）、收缓冲器空（RBLE）信号驱动后送发光二极管。 2 工作原理 2.1 接续过程 E1接口板提供了集群系统与市话网通信的数字中继接口，处理有线用户和无线用户的呼叫请求、信令的收发等。无线用户与有线用户的接续过程如下： 无线用户呼叫有线用户 当某一无线用户呼叫市话有线用户时，数据集中板将系统计算机的接续指令、话路号码及有线用户号码传送给E1接口板，E1接口板MPU控制MT9075在指定话路发前向占用信号，对端发后向占用证实信号，E1板MPU检测到后向占用证实信号后，控制M976发前向信号开始互控过程。如KB信号指示被叫用户示闲，E1板上报中控机被叫用户示闲，中控机命令信号音板给无线方送回铃音。E1板检测该路线路信令，被叫摘机时上报中控机，中控机命令信号音板停送回铃音。E1板继续检测该路线路信令，被叫挂机时上报中控机，结束本次无线用户呼叫有线用户的接续过程。 有线用户呼叫无线用户 有线用户呼叫无线用户时，E1板检测到对端某路线路信号发生变化，如果是前向占用信号，则回送后向占用证实信号并上报中控机，然后接收对端的前向信号开始互控过程。收齐被叫号码之后上报中控机，中控机检查被叫空闲下发指令，E1板发后向KB信号向对端指示被叫用户示闲。中控机检查被叫无线用户应答后下发指令，E1板发后向被叫应答线路信号。E1板继续检测该路线路信令，主叫挂机时上报中控机，结束本次有线用户呼叫无线用户的接续过程。 2.2 记发器信号 局间记发器信号是完成电话自动接续所需的控制信号，主要包括选择路由所需的地址信号（被叫号码）和管理维护电话网所需的操作信号。与线路信令不同的是记发器信令是在用户通话之前传送，因而可以利用话音回路并占据整个话音频带实现这种信令的传送。目前各国广泛采用传送速度快、有检错能力的带内多频信号作为局间记发器信令。带内多频信号按其具体传送方式可分为脉冲方式（非互控方式）、脉冲证实方式（半互控方式）与互控方式。脉冲方式是以单向、不互控（既无后向证实信号）、逐段转发的形式，传送表示被叫号码的多频脉冲信息；脉冲证实方式是在每次传送前向多频脉冲信息后，回送一个后向证实脉冲信号，适合于端到端形式信号传送；互控方式是每送一前向信息都需要加以证实，连续的传送前向和后向多频互控信号，适合于端到端形式信号的传送。我们采用的是全互控方式，既每送一个前向信息都需加以证实，（中国1号信号系统的记发器信号编码标准属于全互控方式）互控信号的传送分四节拍进行： 第一拍：发端发送前向信息。 第二拍：收端接收和识别后，强制回送一个后向证实信号，以表示已收到前向信息，并指示下一步发送何种前向信息，例如是否发送长途区号。 第三拍：发端收到和识别后向证实信号后，停发前向信息，以此表示收到后向证实信号，同时把收到的后向证实信号记存下来。 第四拍：收端检验出这一前向信息已停发，停发后向信号。 发端识别后向信号已停发，于是根据刚才收到的后向信号的要求，发送下一位前向信号，从而开始第二个四拍互控周期。 我国记发器信号分为前向和后向两种，采用120Hz等差级频。前向有6个频率，分别为1380Hz、1500Hz、1620Hz、1740Hz、1860Hz、1980Hz，采用六中取二的编码方式，最多可组成15种信号。后向4个频率，分别为780Hz、900Hz、1029Hz、1140Hz，按四中取二的编码方式，最多可组成6种信号。考虑到试验调试的方便性采用了E1接口测试仪Sunset E10进行E1接口的模拟4，Sunset E10可以提供E1接口呼叫过程的信令和流程。 3 E1接口板的控制程序流程图 E1接口板在中央控制机的控制下完成系统用户的所有通信要求，通信协议如下： E1板上报状态信息 数据长度：5 数据格式： 0=：命令1 4 中控机下发查询E1板状态命令 数据长度： 数据格式：0=；命令 中控机下发