光端機網絡的話音交換范文

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《光通信技術雜志》2014年第六期

1系統設計

1.1信號的復分接傳輸本方案中，FPGA基于串行電信總線（SerialTele-comBus,ST-BUS）[3]承載話音、信令及其它業務信號的傳輸，設ST-BUS速率為4.096Mb/s，由2MHz時鐘完成數據位同步，8kHz時鐘完成數據幀同步。ST-BUS時序定義如圖2所示。在復接方向，用戶/中繼接口將輸入的語音模擬信號經8kHz的頻率采樣、8bitA律PCM編碼后轉換成64kb/s的數字信號，通過PCM總線輸出到終端FPGA，FPGA將其復接至ST-BUS總線，并通過光纖進行傳輸。CPU通過讀取LE88221和LE58QL021獲取用戶接口的摘/掛機狀態及模擬中繼接口的鈴流狀態，將其通過SPI總線傳遞給終端FPGA，FPGA將其復接至ST-BUS總線。在分接方向，LE88221和LE58QL021通過DRA引腳接收來自終端FPGA的數字話音輸入，通過TIPD引腳輸出模擬話音信號。FPGA將用戶接口的摘/掛機狀態、模擬中繼接口的鈴流狀態分接至與CPU約定的讀寫地址，供CPU進行查詢、處理。

1.2信令處理本交換系統的信令包括用戶摘/掛機狀態、中繼鈴流/忙音狀態、DTMF鎖碼狀態、450Hz信號音以及振鈴信號等。CPU讀取LE88221信令寄存器的HOOK位獲取用戶接口的摘/掛機狀態，以及LE58QL021的SLICI/O寄存器獲取延伸接口的鈴流狀態。振鈴信號的發送由CPU配置LE88221的節奏定時寄存器及信號生成控制寄存器，向用戶接口發送1通4斷的振鈴信號。本方案的DTMF解碼由中心設備完成，中心站基于DSP對數字信號進行DTMF解碼，不使用傳統的解碼芯片，無需引入額外的A/D、D/A轉換模塊。用戶話路摘機后，CPU將話路對應的時隙交叉到DSP的接收時隙，實時讀取鎖存到的DTMF信號。FPGA生成不同通斷比的450Hz單頻信號音作為撥號音、忙音、回鈴音等信號音。不同的信號音對應不同的時隙，CPU將對應時隙交叉到用戶話路，即可實現向用戶話路發送信號音。

1.3時隙交叉控制信令信號的接引和用戶話音的接續由時隙交叉控制實現。本方案采用時分復用（TDM）同步矩陣實現64k時隙交叉功能，系統中所有用戶話音及信令信號均通過光纖傳輸落地到中心設備的ST-BUS進行集中時隙交叉控制。中心設備最多提供4條ST-BUS，每條ST-BUS速率為4.096Mb/s，可承載64個64k時隙。未使用的時隙可用作今后交叉容量的擴展，在不更改中心設備設計的情況下，增加連接的終端設備。時隙交叉分配如表1所示。CPU通過SPI總線控制FPGA進行時隙交叉，其SPI通信總線時序如圖3所示。1次片選有效的讀/寫周期內有32個時鐘，前16個時鐘為操作+地址，后16個時鐘為數據。每16bit中最高有效位(MSB)在前，最低有效位(LSB)在后。CPU與FPGA之間約定12個bit指定ST-BUS中的唯一時隙，如表2所示。這12個bit作為地址，對應目的ST-BUS和目的時隙；作為數據，則對應源ST-BUS和源時隙。

2系統軟件設計

交換過程采取基于狀態機的方式實現，將話路狀態定義為空閑、撥號、振鈴、忙音和通話共5個狀態。如圖4所示，各狀態基于摘/掛機、撥號和超時等行為進行遷移。CPU選用為NXP公司基于CortexM3內核的LPC1768[4]。CPU軟件基于實時操作系統（RTOS），創建下列任務實現話音的程控交換功能：①用戶線狀態掃描任務。實時掃描用戶接口的摘/掛機狀態及延伸接口的鈴流/掛機狀態，將相關狀態變化實時提交給話音交換狀態機管理任務。②DTMF鎖碼任務。實時掃描用戶話路的按鍵DTMF編碼，將鎖定的DTMF編碼實時提交給話音交換狀態機管理任務。③用戶定時器任務。維護用戶話路的超時狀態，將摘機超時、按鍵超時、振鈴超時和忙音檢測超時等激勵實時提交給話音交換狀態機管理任務。④話音交換狀態機管理任務。維護話路交換的狀態，根據話路當前狀態及上述各任務提交的狀態變化維護話音的話路接續,對完整的語音呼叫流程進行管理。如圖5所示，狀態機管理任務的優先級最高，一旦它獲取來自其它任務的同步信號量，會馬上切換到運行狀態對相應的狀態變化執行操作。狀態機管理任務處理代碼框架如下：

3結束語

本文介紹了一種基于光端機網絡的數字交換系統的設計與實現，該系統具備多路二線PCM話音的程控交換功能。參與交換的二線話音數量可隨光接口數量的增加而靈活擴展。終端設備與中心設備之間的話音業務可通過光纖進行傳輸，也可以通過E1線纜、被復線或其它介質進行傳輸。除承載話音業務之外，系統還可同時承載其它業務類型。

作者：鄭鵬鄭立生郭季冬單位：中國電子科技集團公司第三十四研究所空軍駐廣州深圳地區軍事代表室