基于多频互控分析的记发器信令生成器的工程设计实现

曾春（重庆工商职业学院 电子信息工程学院，重庆 401520）

基于多频互控分析的记发器信令生成器的工程设计实现

曾春
（重庆工商职业学院 电子信息工程学院，重庆 401520）

1号信令是电话接续的重要信令，作为1号信令重要组成部分的记发器信令的生成与检测一般都是由专用芯片实现。由于硬件接口和功能固定，在实际使用中往往受到很大限制，因此用通用芯片来实现这一功能可以大大增加灵活性，兼容性。但在软硬件设计之前，准确分析记发器信令的信号波形特性十分重要，往往会决定最终的设计性能指标。首先分析记发器信令的具体物理特性，其具体实验数据取自于满足1号信令协议标准的相关设备，然后分析记发器信号的多频互控流程，包括编码序号和频率成分的对应关系、信号的具体分类、信号的发送流程等，这对于建立从协议层到物理层的相关机制都是十分有意义的。最后给出工程设计的基本思路，包括从ARM+DSP的架构设计、逻辑层次设计、相互之间的接口关系、配合机制等。

记发器信令；DSP；arm；双音多频

1　记发器信令数字采样特征

1号信令包括线路信令和记发器信令，主要完成主、被叫号码的发送和请求，主叫用户类别，被叫用户状态及呼叫业务类别的传送。

图1所示的记发器 （前向）信号波形和图2所示的记发器（后向）信号波形，横坐标有8k个采样点，时间跨度为1s，从图中可见记发器信令是典型的双音多频信号，即两个不同频率的余弦信号的叠加。

图1　记发器信号（前向）

图2　记发器信号（后向）

2　记发器信令信号波形生成及互控流程

在接续过程中，局间需要传送电话号码以及与接续有关的其他信号，称为记发器信号；记发器信号相当于地址信号，其传送方式有两种：转发和转接。转发方式是指在接续过程中，完成选择功能的记发器信号由发端局开始，由转接局逐段转发，直到接通终端局用户为止，每次转发须先接收上一局送来的数码，而后转发给下一局所必要的全部数码。转接方式是指在接续过程中每一转接记发器只接收为完成转接所需要的号码，被叫用户号码是由发端局直接向终端局发送。

记发器双音多频信号生成采样如下规则：

采用120Hz等差级频。前向信号从1380Hz至1140Hz，按六中取二编码，最多15种信号，后向信号采用780Hz至1140Hz频段，按四中取二，最多6种信号。

利用完整的余弦波曲线构成查找表，图3所示的余弦波查表图，横坐标是采样点数，纵坐标是幅度值。

图3　余弦波查表图

将这个波形的数据存储起来便可以据此构造双音多频信号；前向信号频率为：1380Hz、1500Hz、1620Hz、1740Hz、1860Hz、1980Hz；后向信号频率为：1140Hz、1020Hz、900Hz、780Hz。其编码序号和频率成分如表1所示。

表1　编码序号和频率成分

我国记发器信号一般采用多频互控方式，即MFC方式，在发送每位信号时，前向与后向配合，每位信号按四拍工作。

第一拍……去话记发器发送前向信号；第二拍……来话记发器接收识别前向信号后，发送后向信号；第三拍……去话记发器接收识别后向信号后，停发前向信号；第四拍……来话记发器接收识别前向信号后，停发后向信号。互控流程图如图4所示。

图4　互控流程图

记发器信号是一种双频信号，每位信号包括两个频率成分：前向信号采用6“互控”是指信号发送过程中必须在收到对端来的证实信号以后才停发信号。也就是说，每一个信号的发送和接收都有一个互控过程。每个互控过程分为四个节拍：a-b-c-d。

3　记发器信号分类

记发器信号的用法因工作区段和工作阶段而异，即不同工作区段和阶段对前向和后向信号给于不同的含义。我国把前向信号分为I组和II组，后向信号分为A组和B组，用以改变它的含义，因而扩大其功能。前向I组与后向A组构成互控信号；前向II组与后向B组构成互控信号。

3.1前向I组信号

前向I组信号由接续控制信号和数字信号组成，包括KA、KC、KE和数字信号；KA信号在长途全自动接续时使用，是发端市话局向发端长话局所发的前向信号，用以提供主叫用户类别，它能提供本次接续的计费种类（定期收费、立即收费、免费、营业处等）、用户等级（普通、优一、优二）等原始信息。其中用户等级的信息将由发端长话局的全自动记发器议成相应的KC信号。KC信号是指长话局与长话局之间前向传送的接续控制信号。它具有保证优先用户的通信质量、完成指定呼叫和其它特定接续的功能。KE信号是指终端长话局向市话局前向传送的接续控制信号，目前只设置13作为测试呼叫，它还可用作发端市话分局向市话汇接局前向传送的接续控制信号，如KE=11汇接信号，经市话汇接到终端市话分局。数字信号是指采用多频编码方式的1～0数字信号，适用于表示主叫局号、主叫用户号码、被叫长途区号、被叫局号以及被叫用户号码。

3.2后向A组信号

后向A组信号是前向I组信号的互控信号，具有证实和控制前向I组信号的作用。其中A1、A2、A6信号统称发码位次控制信号，起控制前向数字信号的发码位次。

A1：要求发下一位号；

A2：要求从第一位发起；

A3：它是转至后向B组信号的控制信号；

A4：接续未到达被叫用户的原因分析信号、表示遇忙；

A5：接续未到达被叫用户的原因分析信号、表示连至空号；

A6：要求发KA和主叫号码。

在终端长话局向市话局接续，或市内分局接续，当收号局收到被叫用户末位号码而回送A3信号，这样的A3信号是互控信号；但在长话局之间，或发端市-长之间自动接续时，当收号局收到被叫用户末位号码而回送A1信号，而对方已无号码可发，于是收号局主动回送A3，这时A3属于脉冲信号而非互控信号。

3.3前向II组信号（KD）

前向II组信号是发端市话局进行长途全自动接续或市内接续，或发端长话局进行长途半自动接续所用的前向信号。它表明该次发端呼叫的业务性质。

当全自动接续的发端市话局，或半自动接续的发端长话局收到A3信号后，发端记发器信号便从I组前向信号转换成II组前向信号（KD）。II组前向信号与B组后向信号进行多频互控。

3.4后向B组信号（KB）

KB信号是被叫用户的状态信号，其中，B1表示被叫空闲，交换机已经接到被叫，一旦被叫用户摘机，双方即可通话。

4　信号的发送

KA（KOA）：后向发A6时前向发KA（KOA）+主叫用户号码。

KC：长途呼叫时，遇上优先、测试、卫星等呼叫时前向I组使用。

KD：后向A3后，前向需发送KD。

KE：长市、市市呼叫时，对话音邮箱留言的控制或测试呼叫时前向I组使用。

A信号：互控前向I组的后向信号，对于A3，当为长市、市市呼叫或市长半自动呼叫时为互控信号，其他情形下为多频脉冲信号。

B信号：后向发A3，前向发II组的KD信号后，后向需发送B组信号以控制接续。

5　DSP实现思路

记发器信令从波形分析而言，基本上与双音多频信号保持一致，可以用DSP构造采样频率与能量与之保持一致的数字信号，然后通过DAC转换形成模拟波形信号。从接口上讲可以采用高速串口McBSP发送数字信号，用EDMA实现软件上的中断收发。记发器信令的互控实现通常是通过软件与硬件相互结合控制的方式来实现的，如图5。简单的说可以采用CPU+DSP+E1的方式来实现，从网络分层的结构来讲，这个架构也体现了记发器信令的三层结构：CPU实现网络层功能，DSP实现数据链路层，而E1实现物理层的电气信号。

图5　互控实现的架构

观测1号信令互控过程中的信令信号迁移状况，图6所示为前向信令信号迁移图，上半部分为协议层信号迁移，下半部分为与之对应的记发器信号迁移，协议层信号对记发器信号具有主导作用。

图6　前向信令信号迁移图

图7所示为后向信令信号迁移图，上半部分为协议层信号迁移，下半部分为与之对应的记发器信号迁移，与前向信令信号迁移原理一样，协议层信号对记发器信号具有主导作用，只是控制方式机制发生了变化而已。

图7　后向信令信号迁移图

由此可以给出一个模拟设计：如发送方在CPU层发送前向信号数字‘1’，对应双音多频信号“1380+1500”，在DSP层构造相应的双音多频数字信号，生成数字比特流送到E1接口芯片，最终生成模拟信号发送到线路上，从而完成了互控流程a；接收方收到信号，通过E1→DSP→CPU的译码过程，识别前向编码‘1’，然后回应答，发送后向信号 ‘1’，类似地，构造相对应的 “1140+ 1020”双音多频信号，最终通过E1接口芯片发送，从而完成了互控流程b；当发送方收到后向信号，通过E1→DSP→CPU的译码过程识别到后向信号‘1’，然后可以发送静音信号作为停止信号，从而完成了互控流程c，当接收方收到静音信号，通过E1→DSP→CPU的译码过程识别到停止信号，然后也可以发送静音信号作为停止信号，从而完成了互控流程d。在实际工程实践中，要特别注意停止发送信号时对信号带来的实际影响，软件上的停发信号往往会导致一些问题，一般而言通过发送静音信号或者其他0hz信号比较稳妥。

6　结语

记发器信令波形具有双音多频信号波形特性，在其数据链路层可以基于DSP实现采用查表法实现，在网络层上可以通过构造MFC相关信号机制建立协议，其关键技术是解决双音多频信号的合理构造以及软件层与信号层之间的互控机制，其多频互控方式可以通过软硬件配合实现。如本文中列举的CPU+DSP+E1方式，CPU完成软件协议层，DSP完成数字信号的构造与接收，E1完成物理信号的收发，这种机制相当灵活且性能强大，不但可以完成上百路MFC信号的收发，还能与电路系统的其他功能相互融合。

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责任编辑 王荣辉

The Design Implementation of the Register Signal Generator Based on the Analysis of Multi Frequency and Multi Control

ZENG Chun
（College of Electronic and Information Engineering，Chongqing Technology and Business Institute，Chongqing 401520，China）

No.1 sig is the important telephone connection sig.Generally，the generation and detecting of the signal，especially the MFC was implemented based on ASIC.But the flexibility is limited for the unchangeable hardware interface and function，so the universal DSP is needed.The analysis of the waveform characteristics is more important before software and hardware design for it will decide the final performance index.In this paper，the specific physical characteristics and the multi frequency process，including the signal class and sending flow，are analyzed.It is important to establish the related mechanism from the protocol layer to physical layer.In the end the engineering designing such as the ARM+DSP architecture，logic design，interface and so on will be discussed.

MFC；DSP；ARM；dual-tone multi-frequency.

TN911.72

A

1674-5787（2015）01-0147-05

10.13887/j.cnki.jccee.2015（1）.43

2015-01-02

曾春（1974—），男，工学学士，重庆工商职业学院副教授，研究方向：电子信息。