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基于ARM7处理器和MX618芯片实现无中心呼叫控制协

引 言

无中间移动通信系统是我国专业移动通信系统的紧张组成部分。它应用单工对讲要领事情,事情频率在915.012 5~916.087 5 MHz之间。该系统具有无中间组网、数字选呼、自动接续、多址用户多信道共用、链路分散节制等诸多技巧特征,拥有广阔的实际利用前景和深入开拓潜力。该系统收集布局图如图1所示。今朝我国的900 MHz无中间移动通信系统尚处在以模拟话音加数字信令为主导技巧的模拟阶段。针对无中间呼叫节制协议的数字化钻研尚处于空缺。

无中间系统的数字化是将语音和节制信令进行数字化编码,以二进制码流形式传播。本系统平台应用CML公司MX618芯片进行语音编码,MX7041芯片对语音和信令进行4FSK基带调制,ARM7处置惩罚器作为系统的运算节制核心。在此开拓情况下,本文以数字无中间呼叫节制层协议为钻研工具,提出并设计了一套基于无中间系统体例的呼叫节制协议数字化办理规划。该规划已利用于数字无中间对讲机的嵌入式系统开拓中。

1、 数字无中间呼叫节制协议概述

ETSITS 102490-DPMR标准描述了无中间系统的协议分层布局,如图2所示。呼叫节制协议处于无中间系统协议栈第三层,位于数据链路层之上,利用层之下,是无中间系统的节制核心。

它为全部系统供给基础通话的建立、维持、拆线;点对点通话以及组呼;通话工具的选择;迟落后入、呼叫转移等功能的支持。同时为承载数据、语音营业的数据链路层以及实施详细功能的利用层供给接口,并且必要供给完整的上下层通用接口为将来的协议进级预留空间。

呼叫节制协议的设计包括呼叫节制流程、呼叫节制信令的设计以及后期的法度榜样实现编码,继而形成自力的呼叫节制协议功能模块。

2、 呼叫节制流程的设计

按照数字无中间对讲机的事情道理,设计了一套相符实际利用的呼叫节制流程。呼叫节制流程描述了通信终端从通话建立到通话遣散历程中孕育发生的一系列动作和事故。

处于待机状态的移动台A和移动台B在节制信道守候。当移动台A按呼叫键呼叫移动台B,A在节制信道广播发送针对B的呼叫建立哀求信令,并转到选择的通话信道接管。B收到呼叫建立哀求信令后若批准建立连接则转到信令中标识的通话信道,同时在此通话信道向A发送确认信令。A接管到确认信令后,双方都进入可通话状态。若A按下PTT会向B发送语音头帧+语音帧。

松开PTT后,发送尾帧表示这次A方的通话停止。B此时进行语音帧的接管直至收到尾帧,A,B都进入可通话状态。之后双方重复如上历程进行通话。一旦A按下拆线键,就会向B发送拆线信令,双方回到待机状态。此流程如图3所示。

3、 呼叫节制协议的设计和实现

呼叫节制信令和随路信令分手在节制信道和通话信道进行传输。根据无中间多信道选址移动通信系统系统体例,节制信令传输通道(节制信道)与通话信道完全分开,它整合多少条通话线路的节制信令,独有一条公共的节制信道进行传送节制信令。

3.1 信道

节制信道节制信道主要用于广播传输呼叫建立信令以及作为其他用途的信令的发送通道。节制信道的办事系统体例采纳顺序等待制原则,待前一条信令在节制信道中传送完成后,接续的信令才能正常传送。否则,进行等待直到判断出节制信道余暇。

通话信道通话信道认真传送呼叫建立后双方的语音、数据,同时通话信道也用于传输随路信令。随路信令包括了通话历程中一系列需要的节制信令。通话信道的办事系统体例采纳呼损制原则,两台终端设备建立连接并占用一条通话信道后,此信道不能再被其他终端应用,直到终端拆线并开释次通话信道。

如图4所示,频率为915.012 5 MHz的节制信道只用于通信双方传输呼叫建立信令,通话信道则可以传输拆线信令、应答信令等随路信令。移动台在两种信道间转换,通话时守候在通话信道,通话停止或待机时返回节制信道。

无中间多信道选址移动通信系统的信道距离为12.5 kHz时,系统共有158个信道。此中第一个信道915.012 5 MHz为节制信道,所有的呼叫信令都在该信道发出,另外157个为通话信道。呼叫节制的流程由节制信道和通话信道中节制信令的传输而贯通。由此,若何拟订节制信令,若何处置惩罚通话信令流程中的所有状态转移事故便成为呼叫节制协议设计的主要内容。

3.2 无中间呼叫节制信令的设计

呼叫节制信令是无中间系统中各类状态转换的节制旌旗灯号,通报系统消息和敕令。呼叫节制信令按照功能分为呼叫建立哀求信令、呼叫应答信令、拆线信令、语音始发信令、语音遣散信令。

3.2.1 节制信令的帧布局

无中间系统基础的数据传输单位是帧。呼叫节制信令由两种帧布局构成,头帧和尾帧。

头帧中包孕了信令中大年夜部分的节制信息,其帧布局如下:

前导码:用于接管机的同步。

帧同步:头帧的识别和同步。

头帧类型:4 b,标识头帧类型,是头帧的主要标识,也是信令的主要标识,其取值为:0000通话肇端信令;0001呼叫建立哀求信令;0010拆线哀求信令;0011ACK信令;0100禁发和还原信令;0101禁收发信令。

接管方ID:被叫方移动台ID号,经由过程空中接口对7位数字呼号编码获得。

发送方ID:主叫方移动台ID号,经由过程空中接口对7位数字呼号编码获得。

通信模式:用于差别语音通信或者数据传输。

通信款式:用于差别全呼通信、点对点通信。

呼叫信息:11 b,用于差别单呼、组呼以及ACK信令的定义。

尾帧弥补在头帧之后构成完备的信令或零丁构成通信停止的信令,其帧布局如下:

尾帧同步码:4 b,用于尾帧的发明和同步,固定为7D DF F5。

尾帧类型:2 b,尾帧的主要标识。00表示通俗尾帧;01表示带有状态信息的尾帧。

ACK哀求:2 b,标识是否必要被呼方发送ACK旌旗灯号。

Tx等待:4 b,标识是否必要一段光阴来强制让收到该尾帧的用户的PTT掉效,以便容许用户发送插入哀求。

状态信息:5 b,用户根据必要自己定义,共32种状态信息。

3.2.2 呼叫节制信令的内容

呼叫建立哀求信令是用户提议呼叫时向被叫方以广播要领发送的节制信息。该信令的组成为:头帧(建立哀求)+尾帧。

呼叫应答信令是被叫方接管到呼叫建立哀求信令后,向主叫方发送的反馈节制信息。该信令布局为:头帧(ACK)。

语音始发信令先于语音传送,用于标识实际语音即将到来,它的布局为:头帧(通信肇端)。

语音遣散信令表示语音传输告一段落,它的位置在语音数据块之后。语音遣散信令布局为:尾帧(通信停止)。

拆线信令是当通信一方盼望停止通话时所发送的通话停止旌旗灯号,用于见告对方通话即将停止。拆线信令布局为:头帧(拆线)+尾帧+头帧(拆线)+尾帧。

3.3 利用状态机实现呼叫节制协议

数字无中间呼叫节制协议使用有限状态机的设计规划进行描述和实现。有限状态机降服了纯硬件数字系统顺序节制要领不机动的毛病,它能够架构机能优越的时序逻辑模块,以事故驱动的简略单纯要领来办理繁杂的法度榜样流程问题。其靠得住性上风显着,是今朝嵌入式领域节制法度榜样的通用办理要领。

通信流程中状态的设计是呼叫节制层协议实现的关键。完备而合理的状态转移历程也是法度榜样实现的紧张条件。呼叫节制层状态应包括呼叫节制流程周期中的每个范例状况。并且状态之间应该可以转换,不应该存在不能达到的状态或不能进入再次历程的逝世状态,同时对付要描述的特点没故意义的多余状态也应该避免。

3.3.1 用户A与B通信流程状态事故机

根据呼叫节制流程和呼叫节制信令的特征以及无中间系统体例的技巧规范,呼叫节制状态机中共设计了S0~S4共5个状态。S0(待机状态)表示移动终端余暇时的默认状态;S1(提议呼叫中状态)为呼叫提议方拨号后的呼叫等待状态,S1被叫进行中的状态为被叫方接管到呼叫建立哀求后的判断等待状态;S2(呼叫已建立状态)表示呼叫已建立成功,正在等待下一步进行通话;S3(发话中状态)为用户按下对讲机PTT键后传送通话语音的状态;S4(收话中状态)为用户正在收听对方通话语音的状态。通话停止后双方返回到S0(待机状态)。该状态机斟酌了呼叫节制实际利用中的技巧细节,实现了每一个状态在各类动作、事故勉励下的可预期性转移。状态机的详细内容如图5,图6所示(注:复位拆线后各状态均转换到待机状态)。

3.3.2 呼叫节制法度榜样的实现

呼叫节制法度榜样利用嵌入式C说话在ARM7处置惩罚器中开拓。设变量ccl_state存储当前状态的代码,next_state存储下一状态代码,使用Switch_Case语句以及对事故判断的if前提语句即可实现繁杂的多前提、多分支的呼叫节制状态机。

在法度榜样的设计历程中加入了ARM准时器。准时器在嵌入式系统中起着十分关键的感化。为节省频率资本无中间系统体例加入了通话限时功能,在通话限时开始后,必要启动准时器计时。准时器到时后孕育发生IRQ中断,履行终止通话操作。为增添法度榜样的靠得住性,防止逝世状态的孕育发生,在法度榜样中也要加入对准时器超时事故的判断动作。各状态(除待机状态)一旦处于等待下一步动作的状态时,必要急速启动准时器进行超时判断。例如,呼叫树马上经由过程准时器检测对方应答光阴,超时则返回S0待机状态。

4 、呼叫节制协议的可行性和靠得住性阐发

呼叫节制流程、呼叫节制信令布局、呼叫节制的状态机三部分密弗因素,构成了实现呼叫节制协议的基础要素。呼叫流程的设计斟酌了无中间系统体例以及传统对讲机事情流程。

呼叫节制信令借鉴了ETSI TS 102 490-DPMR标准中数据链路层的信令帧布局并进行了改进。呼叫节制状态机利用UML模型设计了由通信事故、动作触发的五种可变迁状态。在逻辑上此呼叫节制协议充分模拟了实际利用中的呼叫节制的各类事情情景,理论上能够精确完成呼叫节制系统的功能。在实际嵌入式开拓历程中,使用ARM7处置惩罚器的高速运行上风,在数据传输中对误码率要求严格的节制信令增添了数据链路层的缺点节制编码,CRC轮回冗余校验,汉明纠错编码,交织抑制继续突发滋扰纠错编码,包管了节制信的准确传输。

令此外在呼叫节制法度榜样中增添了防逝世状态的准时器中断,前进了法度榜样的运行靠得住性。本呼叫节制协议已实际利用到实验室数字无中间对讲机的样机开拓中,运行稳定。

5 、结 语

跟着各类数字技巧的迅猛成长,模拟的无中间系统在当前的技巧情况下已显得捉襟见肘,对其进行周全数字化改造将是未来专网无线通信领域的紧张事情内容。呼叫节制协议的数字化标准尚无正式版本推出,本文先容的呼叫节制协议已利用到数字无中间对讲机的产品开拓中,运行稳定,在功能上有待根据实际需求进行进一步的扩容和改进。

责任编辑:gt

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