目前，我國的專用移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展很快，由于數(shù)字化系統(tǒng)的明顯優(yōu)勢，國內(nèi)的專用網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)逐步進(jìn)入了向數(shù)字化過渡的階段。
　　數(shù)字化過程中，首先是系統(tǒng)接口的數(shù)字化，這應(yīng)該包含無線/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，我們設(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通信系統(tǒng)的重要組成部分也必然要由原來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)字信號具有通信的保密性好、抗干擾能力強(qiáng)、信號可以再生、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個話路音頻數(shù)字信號的，并將幀定位信號、非幀定位信號、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，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送至控制總線、話路信號送數(shù)據(jù)總線，完成話路的分接。
　　在我們原有的模擬集群系統(tǒng)中，每一個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。

　　要完成一個呼叫過程，還要處理或傳遞用戶呼叫(摘機(jī)占用、撥號)、應(yīng)答(被叫摘機(jī))、交換機(jī)的信號(撥號音、忙音、回鈴音、振鈴)等信令信號。PCM基群除傳送語音聲頻帶內(nèi)的信令信號如記發(fā)器信號，還要傳送帶外信令信號(如線路信號)。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個話路的隨路信令信號。本設(shè)計(jì)中的記發(fā)器信號由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開關(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、總線驅(qū)動器的輸出使能信號、復(fù)位信號等。8031的外部中斷0－INT0接至8255PA口IBFA信號端，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。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E1接口工作狀態(tài)；插入線路信號；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。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開關(guān)方式來選擇碼流。
　　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；時(shí)鐘提?。粠酱a及錯誤計(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。74LS240將MT9075的信號丟失(LOS)信號和M－976的發(fā)緩沖器滿(TBLF)、收緩沖器空(RBLE)信號驅(qū)動后送發(fā)光二極管。
2 工作原理
2.1 接續(xù)過程
　　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，處理有線用戶和無線用戶的呼叫請求、信令的收發(fā)等。無線用戶與有線用戶的接續(xù)過程如下：
　　· 無線用戶呼叫有線用戶
　　當(dāng)某一無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、話路號碼及有線用戶號碼傳送給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，對端發(fā)后向占用證實(shí)信號，E1板MPU檢測到后向占用證實(shí)信號后，控制M－976發(fā)前向信號開始互控過程。如KB信號指示被叫用戶示閑，E1板上報(bào)中控機(jī)被叫用戶示閑，中控機(jī)命令信號音板給無線方送回鈴音。E1板檢測該路線路信令，被叫摘機(jī)時(shí)上報(bào)中控機(jī)，中控機(jī)命令信號音板停送回鈴音。E1板繼續(xù)檢測該路線路信令，被叫掛機(jī)時(shí)上報(bào)中控機(jī)，結(jié)束本次無線用戶呼叫有線用戶的接續(xù)過程。
　　· 有線用戶呼叫無線用戶
　　有線用戶呼叫無線用戶時(shí)，E1板檢測到對端某路線路信號發(fā)生變化，如果是前向占用信號，則回送后向占用證實(shí)信號并上報(bào)中控機(jī)，然后接收對端的MF前向信號開始互控過程。收齊被叫號碼之后上報(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信號向?qū)Χ酥甘颈唤杏脩羰鹃e。中控機(jī)檢查被叫無線用戶應(yīng)答后下發(fā)指令，E1板發(fā)后向被叫應(yīng)答線路信號。E1板繼續(xù)檢測該路線路信令，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線用戶的接續(xù)過程。
2.2 記發(fā)器信號
　　局間記發(fā)器信號是完成電話自動接續(xù)所需的控制信號，主要包括選擇路由所需的地址信號(被叫號碼)和管理維護(hù)電話網(wǎng)所需的操作信號。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)整個話音頻帶實(shí)現(xiàn)這種信令的傳送。目前各國廣泛采用傳送速度快、有檢錯能力的帶內(nèi)多頻信號作為局間記發(fā)器信令。帶內(nèi)多頻信號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(既無后向證實(shí)信號)、逐段轉(zhuǎn)發(fā)的形式，傳送表示被叫號碼的多頻脈沖信息；脈沖證實(shí)方式是在每次傳送前向多頻脈沖信息后，回送一個后向證實(shí)脈沖信號，適合于端到端形式信號傳送；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，適合于端到端形式信號的傳送。我們采用的是全互控方式，既每送一個前向信息都需加以證實(shí)，(中國1號信號系統(tǒng)的記發(fā)器信號編碼標(biāo)準(zhǔn)屬于全互控方式)互控信號的傳送分四節(jié)拍進(jìn)行：
　　第一拍：發(fā)端發(fā)送前向信息。
　　第二拍：收端接收和識別后，強(qiáng)制回送一個后向證實(shí)信號，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)送長途區(qū)號。
　　第三拍：發(fā)端收到和識別后向證實(shí)信號后，停發(fā)前向信息，以此表示收到后向證實(shí)信號，同時(shí)把收到的后向證實(shí)信號記存下來。
　　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。
　　發(fā)端識別后向信號已停發(fā)，于是根據(jù)剛才收到的后向信號的要求，發(fā)送下一位前向信號，從而開始第二個四拍互控周期。
　　我國記發(fā)器信號分為前向和后向兩種，采用120Hz等差級頻。前向有6個頻率，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。后向4個頻率，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?？紤]到試驗(yàn)調(diào)試的方便性采用了E1接口測試儀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)長度：1
　　數(shù)據(jù)格式：BUFFER[0]＝8；命令
· 中控機(jī)下發(fā)無線呼有線接續(xù)命令
　　數(shù)據(jù)長度：不定(命令1字節(jié)、信道號和976芯片號1字節(jié)、電話號碼個數(shù)1字節(jié)、電話號碼N字節(jié))。
　　數(shù)據(jù)格式：BUFFER[0]＝6：命令
　　　　　　　BUFFER[1]＝XX：信道號和976芯片號

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