作者:李卫刘宝明(西安通信学院西安710106)
摘要介绍了2M信号调度系统的设计思路、系统结构及完成的主要功能,重点介绍了数字交换网络的设计方法及应用前景。
要害词PCM交叉连接时隙
1研制的目的及意义
由于通信线路的大量增加,线路调度工作量也随之增大,老式人工跳线的配线方法已不适应现代通信的要求,他不仅要消耗大量的人力物力,而且存在着调度速度慢、效率低、轻易造成线路接续错误和接触不良等人为故障。无法满足军事通信快速准确的要求。部队各大、中型通信枢纽站在做战练习、维稳平乱、抢险救灾、首长视察等应急通信保障中通信线路调度频繁,迫切需要改进落后的人工调线方式,希望研制一种用计算机控制的线路自动调度系统,能够快速、准确、灵活、可靠地进行线路调度,以适应现代通信的要求。
2技术方案及主要功能
2.1设计思想和总体结构
根据2M信号调度系统的功能要求和技术特点,设计中应做到整个系统的实用性、可靠性和先进性的相互结合,既要实现快速、准确、可靠的线路交换,又要采用先进的技术和大规模集成电路,提高系统的科技含量。总体设计主要考虑了以下几个方面:
(1)对外接口符合国际国内相关标准和建议。
(2)技术先进:采用先进的设计方法和超大规模集成电路。技术上力争达到国内领先水平。
(3)安全可靠:由于本系统需要连续不间断的运行,为了提高其可靠性,一些共用部分(如CPU控制模块、交换网络模块、电源模块等)要采用双重冗余技术,以增强其可靠性。
(4)简洁实用:系统提供治理用接口与PC机相连,并提供良好的人机界面,治理员通过中文菜单操作可方便地进行线路的调度治理和系统维护。
硬件系统总体结构框图如图1所示。
2.2主要功能
(1)话路调度(即交叉连接)
采用无阻塞的单级时隙交换部件,可以完成120条话路及相应通道的交叉连接。交接是完全数字式的,不需要进行数/模或模/数转换。
(2)传输设备的性能监视
系统能连续地监视进入系统的PCM基群信号,收集各种网络性能数据,并能在PC机屏幕上实时显示有关信息,系统可以检测到以下告警条件:
·滑码(Slip)
·丢失信号(Lossofsignal)
·失帧(Lossofframe)
·丢失信令复帧(Lossofsignallingmultiframe)
·丢失CRC复帧(LossofCRCmultiiframe)
(3)治理与维护功能
系统提供了用于治理员进行治理的异步接口,通过标准的RS-232串行接口与PC机相连,并在PC机上提供了良好的菜单式的人机界面,治理员通过简单地操作即可对数字线路进行自动调度,并且可以询问系统的状态,对调度系统本身或传输线路进行监视。
为了完成以上的各项功能,本系统的硬件设计可以分成以下几个功能模块:
·数字交换网络模块
·基群接口电路模块
·同步时钟电路模块
·处理器控制电路模块
3各功能模块电路介绍
3.1数字交换网络模块
数字交换网络是由T接线器构成的单级时分交换网络,它主要完成各话路之间的连接。在本次设计中,由于交换容量不算太大,我们选用了Mitel公司生产的专用数字交换芯片MT8980构成数字交换网,该芯片具有以下特点:
·具有8条PCM32路输入和8条PCM32路输出
·可实现256×256通道无阻塞交换
·ST-BUS接口
·具有与Motorola微机兼容的接口
·单电源 5V供电
芯片功能方框图如图2所示。
由于2M信号调度系统需要处理120个话路,即4条PCM2Mb/s通路,加上反方向的4条PCM2Mb/s通路,刚好需要一个256×256交换网络来完成,也就是说,在此系统中,话音交换用一片MT8980就能完成。
考虑到在本系统中,我们把每个话路的随路信令也变成了与话音相同的传输格式,这样,信令的交换也需要一片MT8980。整个网络的组成如图3所示。
值得注重的是:MT8980内部存储器的读写受同步时钟C4i的控制,而C4i=4096MHz是固定的。因而微处理器的运行速度不能太高,本系统中的振荡频率选为4MHz。
3.2基群接口电路模块
基群接口电路模块为本调度系统提供与外部的PCM线路相连的接口以及本模块与数字交换网络模块间的接口,主要完成线路码(HDB3)与系统内部的不归零码的码型变换和反变换、时钟提取与帧定位、信令提取与插入、传输线路监视等功能。每个基群接口电路的框图如图4所示。
3.3处理器控制电路模块
处理器控制电路模块是本系统的控制中心,主要完成以下功能:
·处理从PC机输入的各种命令和内部中断操作
·控制交换网络的时隙连接(即线路调度)
·通过基群接口电路对各PCM通路进行测试
处理器控制电路的结构框图如图5所示。
4主要技术进步点和创新点
4.1集中交换,节约资源
系统采用时分数字交换矩阵,能够完成任意方向64kb/s的时隙交换,可集中替代以往机房多台PCM端机及跳线配线架,节约设备投资,避免机房内多方向多台PCM端机占地面积大和投资大等弊端。
4.2可靠性高,稳定性好
本系统的供电采用交流和直流双供电方式,且任何一电源模块(交流供电模块或直流供电模块)的损坏、撤换均不会影响系统的正常工作。单片机的程序运行采用硬件看门狗和软件看门狗相结合的防护措施,即使在单片机受到某些干扰而死机的情况下,也能在小于600ms的时间内自动恢复,对线路的调度连接不会产生任何影响。
4.3自动监测,方便维护
本系统的基群接口电路采用了大规模专用接口芯片MT9075B,在单片机的控制下,能够对每一路2Mb/s信号实现帧同步的检测、误码检测、CRC-4在线监测等功能,其测试结果能实时的在计算机屏幕上显示出来。
4.4造价低廉,经济实用
本系统的硬件电路采用的是大规模专用集成电路,技术成熟,性能稳定,造价低廉,每套120路自动调度系统的成本在1万元左右,只相当于一个高档配线架的费用。
4.5操作简单,易学易用
本系统使用普通微机作为操作维护台,全汉化图形界面,交互式人机操场作方式,简单明了,易于把握。
5结语
2M信号自动调度系统与传统的配线架跳线调度方式相比,实现了线路调度由手工到自动的飞跃。减轻了大量调线工作的劳动强度,使线路调度准确、快捷、可靠。克服了手工跳线方式工作烦琐、效率低、速度慢,易引发故障的缺点。可提高电路工作的可靠性和稳定性。由于打破了线路调度要通过配线架进行的传统思维,使线路调度通过PCM基群数字交换网来实现,大大简化了硬件电路。由于线路调度系统的交换网络部分具有计算机通信接口,各种指令通过计算机输入,状态信息可通过计算机查询,为固定通信台站全面的自动化、智能化治理创造了条件。
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