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N-ISDN
第二类网络终端NT2的研制
摘要： 介绍了NT2作为N-ISDN中网络终端设备的总体硬件、软件设计方案。本设计的NT2可提供多达96个2B+D接口和2个30B+D接口，采用灵活的组合方式，任何两个接口之间均可实现无阻塞交换。
关键词： NT2网络终端 ISDN专用集成电路芯片
OSI参考模型
综合业务数字网（ISDN）是以现有的电话综合数字网（IDN）为基础，通过一个多用途用户/网络接口提供端到端全数字传输与交换的新型通信网。
NT2是与PABX用户或本地网（LAN）接口的网络端接设备，提供第二、三层协议处理功能，并实现多路复用、网络维护及终端控制等功能。作为ISDN网中不可缺少的一种网络终端设备，使各种类型的用户能够将大量终端设备通过它进入ISDN网内得到各种通信业务服务，它可以是ISPBX、集中器或LAN。NT2一般适用于属于同一特定机构，内部通信业务量较大，且用户比较集中的场合。当这样的机构，例如机关、学校、公司或中小型办公室用户在一定的入网接口处有多个终端设备，而终端的数量又不足以设置一台专门的具有ISDN功能的程控交换机（ISPBX）时，就需要一个NT2将这些终端设备连入ISDN中。集中器可将一群本地终端的通信业务量集中起来连入ISDN，以提高用户网络接口上信道的利用率。但它不能进行本地交换。我们所研制的NT2对于整个ISDN来说，不仅是一种终端设备，同时它本身又具有交换能力，可以作为本地交换机使用，完成信息的传输、集中和交换，为接入它的本地用户服务。
1、NT2的硬件设计方案
ISDN设备的发展离不开ISDN专用集成电路芯片。根据ISDN用户接入参考模型，一个经济的NT2实现解决方案需满足若干个标准接口要求和由大规模集成电路芯片完成的支持功能。这些功能包括：到S、T参考点的接口；话音编/解码；数据链路层与网络层之间的通信；电路交换；时基同步。
拥有自己的ISDN专用集成电路芯片的主要厂家有：Motorola、
Intel、 Mitel 、AMD和 AT&T。了解不同厂家生产的芯片功能和特点，特别是熟悉它们的设计思想，对于正确选择合适的芯片，设计出性价比高的产品非常重要。在综合了各种因素的利弊之后，我们选择了Mitel公司的芯片组。表一显示了Mitel家族中具有一定ISDN功能的相应芯片组。实践证明，这个选择有了以下好处：
在环路的任意一端都能使用相同的收发器；
简化了分组的管理软件；
使CPU的中断次数最少；
将第二、三层之间紧密地结合起来；
简化了各层之间的基本交换。
表一：Mitel公司的ISDN专用集成电路芯片
| ISDN功能 |
芯片组 |
| U接口 |
MT8972 |
| S0接口 |
MT8930 |
| S1接口 |
MT8978，MH89780（2048kbit/s接口速率）
MT8979，MH89790（2048kbit/s接口速率并支持CRC4）
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| S2接口 |
MT8976，MH89760（1544kbit/s接口速率） |
| 非ISDN数据接口 |
MH89500（速率适配） |
| 语音编码与数字电话 |
MT8964/65（语音编码）
MT8994/5（数字电话）
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| 数据链路层支持 |
MT8930（芯片自带的协议处理器）
MT8952B（HDLC协议控制器）
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| 交换 |
MT8980/81（数字交换） |
| 时基发生 |
MT8940（数字锁相环芯片）
MT8930，MT8972（自带锁相环）
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NT2的硬件采用模块设计，实现S参考点与T参考点之间的功能。其模块结构图见图一。图中，ST-BUS为Mitel公司ISDN系列芯片之间互连所使用的串行时分复用总线方案，它由帧同步信号（F）、时钟信号（C）、ST总线输入（STi）和输出（STo）信号组成，其总线周期为125μs,可传32路64kbit/s速率的信号。这种速率与信道结构使ST-BUS适用于所有窄带ISDN传输比特率。
本设计的NT2最多可达96个2B+D接口和2个30B+D接口。提供灵活的组合方式，每个S/T参考点可提供16个2B+D接口，任何两个接口之间均可实现无阻塞交换。在应用时，如果只有一个NT1接入ISDN网络，则可将一个2B+D接口与NT1连接，完成T参考点功能。用户设备TE1可通过交换到T参考点与ISDN网络通信，也可通过交换与其他用户设备进行通信。NT2的30B+D可接入ISDN网络提供的E1信道，为用户设备提供基群速率接入ISDN。
为使NT2有足够的交换处理时间，采用单独的微处理器控制各硬件部分的操作，对发生的各种事件进行处理，包括对控制接口电路的扩展、信令消息的处理以及时隙交换的控制。所采用的主要芯片有：MT8980，在微处理器控制下完成PCM编码语音或数字交换。每片交换容量为8线X32信道（即256个用户），每线的传输速率为2048Kbps,芯片按顺序输入控制输出方式工作，利用存储器控制存取的原理进行各话路时隙间数字信息的交换。MT8952B，HDLC协议处理器芯片，通过零位插入和删除技术获得数据传输的透明性。在发送数据的过程中，自动产生HDLC帧标志（0111110）和FCS字段以及帧异常中止、信道空闲和其他接受状态。因而MT8952B将准备发送的数据自动地构成HDLC帧，然后通过RS-422接口输出。在接受端，把来自远方的HDLC帧进行FCS校验，并恢复原始数据，完成D信道信令的收/发。MT8930，数字用户线接口芯片，可提供以下功能：高性能的2B1Q码、全双工传输特性、回波抑制技术，帧、复帧同步技术，提供5.5km的标准传输距离等,是一个理想的数字用户线接口芯片。
2、NT2的软件设计方案
对应于OSI七层参考模型，NT2按功能可以划分为三层：物理层、数据链路层、网络层。这三层的协议均已标准化，具有很强的通用性。在用户--网络分界点S/T上可用于传递终端与网络之间各种控制信号，也适用于传递PBX与网络之间以及终端与PBX之间的各种控制信号。关于第一至第二层协议的说明列于表2中：
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表2 NT2的第一到第三层对应协议内容
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| 网络层次 |
协议 |
主要内容 |
| 3层（网络层） |
Q.930/1 |
DSS1 |
| 2层（数据链路层） |
Q.920/1 |
LAPD/B |
| 1层（物理层） |
I.430/1 |
2B1Q |
软件的设计遵循模块化与结构化思想，将总系统自顶向下划分成多个功能模块，任务尽量细分，使每个小模块完成特定的小功能而互相之间又减少影响，便于软件的调试。图二为NT2的软件总体设计框图。图中的系统上电初试化程序完成以下功能：建立并初试化系统的各种用户表格，向所有用户发送“空闲”信令，设置系统内各硬件资源的工作模式，为本系统所用的各种操作控制数据及标志赋初值，系统自检等。软件接收过程即不断查询接收队列中是否有信令送上来，无则直接跳至系统计时处理模块，若超时就回到主循环开头继续查询；有则取出信令对其进行类型判断、呼叫识别处理和状态转移，并通过MT8980交换芯片发送对应的应答信令。为了提高CPU的工作效率，加快程序的运行速度，对信令的存取采用只控制其相关内存指针，而不复制信令所占内存空间的方法，给每条信令对应的指针建立一一对应的索引，操作该索引就相当于对信令进行操作。当一条信令处理完后，根据实际情况，或者将之送到发送队列，或是将其对应的索引归还给系统，以便分配给下一个内存空间指针及处理下一条信令。
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