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2M信号调度系统的设计与实现 |
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| 2M信号调度系统的设计与实现 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 9:03:19  |
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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。
关键词 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、容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训练、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：系统提供管理用接口与PC机相连，并提供良好的人机界面，管理员通过中文菜单操作可方便地进行线路的调度管理和系统维护。
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（Loss of signal）
· 失帧（Loss of frame）
· 丢失信令复帧（Loss of signalling multiframe）
· 丢失CRC复帧（Loss of CRC multiiframe）
(3)管理与维护功能
系统提供了用于管理员进行管理的异步接口，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，管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+5 V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PCM 2 Mb/s通路，加上反方向的4条PCM 2Mb/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。
值得注意的是：MT8980内部存储器的读写受同步时钟C4i的控制，而C4i = 4096 MHz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4 MHz。
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64 kb/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600 ms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2 Mb/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，易于掌握。
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、智能化管理创造了条件。
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