光端机网络的话音交换范文

《光通信技术杂志》2014年第六期

1系统设计

1.1信号的复分接传输本方案中，FPGA基于串行电信总线（SerialTele-comBus,ST-BUS）[3]承载话音、信令及其它业务信号的传输，设ST-BUS速率为4.096Mb/s，由2MHz时钟完成数据位同步，8kHz时钟完成数据帧同步。ST-BUS时序定义如图2所示。在复接方向，用户/中继接口将输入的语音模拟信号经8kHz的频率采样、8bitA律PCM编码后转换成64kb/s的数字信号，通过PCM总线输出到终端FPGA，FPGA将其复接至ST-BUS总线，并通过光纤进行传输。CPU通过读取LE88221和LE58QL021获取用户接口的摘/挂机状态及模拟中继接口的铃流状态，将其通过SPI总线传递给终端FPGA，FPGA将其复接至ST-BUS总线。在分接方向，LE88221和LE58QL021通过DRA引脚接收来自终端FPGA的数字话音输入，通过TIPD引脚输出模拟话音信号。FPGA将用户接口的摘/挂机状态、模拟中继接口的铃流状态分接至与CPU约定的读写地址，供CPU进行查询、处理。

1.2信令处理本交换系统的信令包括用户摘/挂机状态、中继铃流/忙音状态、DTMF锁码状态、450Hz信号音以及振铃信号等。CPU读取LE88221信令寄存器的HOOK位获取用户接口的摘/挂机状态，以及LE58QL021的SLICI/O寄存器获取延伸接口的铃流状态。振铃信号的发送由CPU配置LE88221的节奏定时寄存器及信号生成控制寄存器，向用户接口发送1通4断的振铃信号。本方案的DTMF解码由中心设备完成，中心站基于DSP对数字信号进行DTMF解码，不使用传统的解码芯片，无需引入额外的A/D、D/A转换模块。用户话路摘机后，CPU将话路对应的时隙交叉到DSP的接收时隙，实时读取锁存到的DTMF信号。FPGA生成不同通断比的450Hz单频信号音作为拨号音、忙音、回铃音等信号音。不同的信号音对应不同的时隙，CPU将对应时隙交叉到用户话路，即可实现向用户话路发送信号音。

1.3时隙交叉控制信令信号的接引和用户话音的接续由时隙交叉控制实现。本方案采用时分复用（TDM）同步矩阵实现64k时隙交叉功能，系统中所有用户话音及信令信号均通过光纤传输落地到中心设备的ST-BUS进行集中时隙交叉控制。中心设备最多提供4条ST-BUS，每条ST-BUS速率为4.096Mb/s，可承载64个64k时隙。未使用的时隙可用作今后交叉容量的扩展，在不更改中心设备设计的情况下，增加连接的终端设备。时隙交叉分配如表1所示。CPU通过SPI总线控制FPGA进行时隙交叉，其SPI通信总线时序如图3所示。1次片选有效的读/写周期内有32个时钟，前16个时钟为操作+地址，后16个时钟为数据。每16bit中最高有效位(MSB)在前，最低有效位(LSB)在后。CPU与FPGA之间约定12个bit指定ST-BUS中的唯一时隙，如表2所示。这12个bit作为地址，对应目的ST-BUS和目的时隙；作为数据，则对应源ST-BUS和源时隙。

2系统软件设计

交换过程采取基于状态机的方式实现，将话路状态定义为空闲、拨号、振铃、忙音和通话共5个状态。如图4所示，各状态基于摘/挂机、拨号和超时等行为进行迁移。CPU选用为NXP公司基于CortexM3内核的LPC1768[4]。CPU软件基于实时操作系统（RTOS），创建下列任务实现话音的程控交换功能：①用户线状态扫描任务。实时扫描用户接口的摘/挂机状态及延伸接口的铃流/挂机状态，将相关状态变化实时提交给话音交换状态机管理任务。②DTMF锁码任务。实时扫描用户话路的按键DTMF编码，将锁定的DTMF编码实时提交给话音交换状态机管理任务。③用户定时器任务。维护用户话路的超时状态，将摘机超时、按键超时、振铃超时和忙音检测超时等激励实时提交给话音交换状态机管理任务。④话音交换状态机管理任务。维护话路交换的状态，根据话路当前状态及上述各任务提交的状态变化维护话音的话路接续,对完整的语音呼叫流程进行管理。如图5所示，状态机管理任务的优先级最高，一旦它获取来自其它任务的同步信号量，会马上切换到运行状态对相应的状态变化执行操作。状态机管理任务处理代码框架如下：

3结束语

本文介绍了一种基于光端机网络的数字交换系统的设计与实现，该系统具备多路二线PCM话音的程控交换功能。参与交换的二线话音数量可随光接口数量的增加而灵活扩展。终端设备与中心设备之间的话音业务可通过光纤进行传输，也可以通过E1线缆、被复线或其它介质进行传输。除承载话音业务之外，系统还可同时承载其它业务类型。

作者：郑鹏郑立生郭季冬单位：中国电子科技集团公司第三十四研究所空军驻广州深圳地区军事代表室