目前，我國(guó)的專(zhuān)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(zhuān)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(mén)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(xiě)脈沖與CS1或CS2相“或”后產(chǎn)生兩片M－976的讀寫(xiě)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)?？紤]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。