3.2 模块控制与通信单元
模块控制与通信单元是C&C08交换机的信息处理及控制中心，在C&C08各模块（AM/CM与SM）中的相关电路具有相似的硬件结构。例如，AM/CM中的MCC与SM中的MPU，MC2、AM/CM中的FBI与SM中的OPT等，都有类似的功能和硬件结构，本节将介绍AM/CM和SM的模块控制与通信单元中各电路的功能和原理。
C&C08交换机的交换网络采用了光技术和大规模集成电路技术，实现了超大规模的单T网络结构。
3.2.1 模块处理器
SM的模块处理器由主机板（MPU）、双机切换板（EMA）、模块内部通信主控制点板（NOD）三部分配合完成。其中，MPU是模块内的中央处理单元，通过EMA进行主、备切换，以热备份方式工作，并通过NOD与从节点通信，获取从节点状态，控制从节点动作。数据存储板（MEM）作为实时数据及话单的存储媒体，其功能和原理也将在本节介绍。
1.主机板（MPU）
主机板采用高档CPU处理模块内的上报信息，控制各从节点动作，完成交换的功能，包括：
① 通过NOD接收用户和中继的状态，并对其发出相应的命令；
② 针对用户状态，控制SIG板送出相应的音信号和语音信号；
③ 根据本局用户和中继状态，控制MFC板接收和发送多频互控信号；
④ 控制交换网板进行接续；
⑤ 以邮箱方式通过通信板（MC2、MCC）与其他模块通信；
⑥ 通过HDLC同步串口与后台通信，并由此进行主机软件加载；
⑦ 通过EMA进行主、备切换和主机数据热备份。
主机板原理框图如图3.10所示，其电路由最小PC系统和外围交换机接口电路（图中AT BUS以下）组成。主机板与主控单元其他电路板（NOD、EMA、MC2、OPT、SIG、MFC、LAP等）通过AT总线通信。
图3.10 主机板原理框图
在C&C08交换机中，各模块均采用相同体系的控制结构，根据实际需要，各SM对处理能力的不同要求，选用不同的主机版，如表3.1所示为可选用的三种主机板。
表3.1 可选用的三种主机板
CB01MPU处理能力强，主要用于C&C08交换机的SM。CC06MPU是CC05MPU的升级换代产品，内存和闪存空间均有增多。三种主机板在硬件上完全兼容，符合平滑升级的要求。
2.双机切换板
双机切换板（EMA）监视两个MPU（A、B）的工作状态，协调双机数据备份，控制双机切换，完成模块主处理机的热备份功能。
3.模块内部通信主控制点板（NOD）
NOD是MPU与各功能性从节点之间通信的桥梁，它转发MPU给各从节点的命令，并向MPU上报从节点的状态。模块内部通信主控制点板（NOD）原理如图3.11所示。
图3.11 模块内通信主节点板（NOD）原理框图
每块NOD板上有4路主节点，每两路主节点共用一片ASIC控制单元。NOD与MPU通信是以邮箱方式进行，与从节点通信则通过串口完成，其中，串口至从节点为差分方式连接。4个CPU均采用Intel8031处理器。不同SM的不同接口单元所需的主节点数是不同的。
4.数据存储板（MEM）
数据存储板（MEM）位于SM的主控单元，其原理框图如图3.12所示。它的主要作用是将交换机的局数据、用户数据和话单实时保存起来。此外它还具有网络通信功能。板上的网络通信控制器可支持一个LAN网络平台，为智能网、GSM联网漫游等需要大数据量传输功能的业务在交换机上实现，提供一个强有力的支持。通过内部邮箱通信直接到TCP/IP通信的转换，可实现路由选择，使交换机本身具有路由器功能。
MEM板由All-in-one OEM板、网络通信控制器（网卡）、HDLC控制器、硬盘和一个双端口RAM（邮箱）组成。
All-in-one OEM板是MEM板的控制器。
HDLC控制器用于两块或多块MEM板之间进行通信，通信时，由交换网络提供一个半永久或交换式的链路。MEM板之间可以是负荷分担方式，也可互为主、备方式，工作方式由软件决定。
硬盘作为MEM板的主要存储媒体，可存储大量的实时数据。
图3.12 MEM板原理图
3.2.2 信号处理电路
1.多频记发器（MFC）
多频记发器（MFC）是在采用中国1号信令系统作为局间信令时完成多频信号的接收和发送功能，它具有以下特点：
① 根据主机命令经交换网络向对端局发送前向或后向多频记发器信号；
② 接收识别从入中继经交换网络到达的多频记发器信号，将结果上报主机；
③ 具有同时处理32路多频记发器信号的能力；
④ 具有自检功能，在上电复位或主机强制复位后检测本板工作状态，也可通过中继器自环测试。
MFC板原理框图如图3.13所示，它采用数字信号处理器（DSP）实现局间多频信号的接收和发送，数字信号处理器通过并口与本板单片机联系。主机与单片机的通信通过邮箱实现。发送时，单片机根据主机命令，控制数字信号处理器产生所要求的多频信号，并通过本板交换网络交换到UHW。当数字信号处理器接收到信号时，产生一个中断给单片机，同时将接收标志及接收到的号码放在其内部RAM中，由单片机通过并口读取。32路多频记发器的发送与接收采用一片高速数字信号处理器。
图3.13 MFC板原理框图
2.7号信令板
7号信令板（LAP_No.7）位于交换模块的主控框，用于实现7号信令系统消息传递部分（Message Transfer Part，MTP）的第一、二层功能。
图3.14 7号信令原理框图
7号信令原理如图3.27所示，7号信令板使用了Motorola公司为通信领域专门设计的高性能的微处理器。该芯片包括两个CPU，主CPU负责单板程序的运行，从CPU负责从串行口接收和发送数据。由于有了从CPU，单板程序并不负责具体的数据收发，只需要告诉从CPU，哪些数据要发、什么地方可以存放接收的数据即可。这样就大大减轻了主CPU的负担，同时提高了单板的处理速度。
值得一提的是，7号信令处理板、V5.2协议处理板、30B+D协议处理板和分组协议处理板硬件电路相同，统称为协议处理板（LAP），通过加载不同的软件（No.7软件、V5.2软件、30B+D软件及PHI软件）分别得到上述不同的功能单板。同一块LAP板可以执行以上4种协议（7号信令、V5.2、30B+D或PHI）中的任意一个单一协议，也可以同时执行4种中的任意两种协议。
LAP_No.7板可以提供4条64kb/s的链路和8路导通检测设备。
导通检验发送设备发出2000 Hz的单音数字信号，由本地局交换网交换至所需中继线路送至对端局，对端局将来话去话在交换网上环起来，这样导通检验接收设备对收到的数字信号进行分析，以便确定话路的质量。导通设备采用DSP芯片，每个导通检验设备共8路。
7号信令板的外部接口信号与MFC板的外部接口信号完全兼容，即LAP_No.7板与MFC板硬件槽位兼容，且7号信令系统与中国1号信令系统可并存，升级十分方便：从中国1号信令系统升级为7号信令系统只需将MFC板更换为LAP_No.7板。
3.SNT
信令交换网板（SNT）用以完成各模块间控制信号和内部信令信息的交换，并为主机向各个模块加载提供通道。
SNT位于AM/CM中，其所处的位置如图3.15所示，它与周边电路的连接关系说明如下：
图3.15 SNT板在AM/CM中所处的位置
① SNT板采用双板热备份方式工作，两块SNT板通过1条HW相连；
② 通过2条HW分别与BAM上MCP板的2个HDLC通路相连。主要传送话务统计、维护、测试、数据设定等数据；
③ 通过HW线与12块MCC相连，MCC主要用于传输管理数据、维护测试等信息；
④ 通过HW线与中心交换网络单元相连。CNET以时间交叉分片的流水线操作方式完成大容量的数字时分交换；
⑤ 通过HW线与光接口单元相连，并通过64块FBI，分别连接0#～63#SM。由FBI完成模块间语音及信令的传递；
⑥ 通过1条HW与ALM相连。
由此可见，SNT是各模块信令交换的中心。通过软件配置，可以灵活地分配各模块间的通信链路，从而完成各模块的交叉连接。
SNT板的主要功能如下：
① 完成2K×2K时隙的交换及对网的测试；
② 完成HW和时钟驱动；
③ 提供1条与MCC相连的HDLC链路。
SNT板的原理如图3.16所示，主要由控制单元、通信单元、交换网络、时钟及控制四部分组成。
图3.16 SNT板原理图
4.LAP
LAP在SM主控单元所处的位置，如图3.17所示。来自交换机外的信令经信令接口电路连到交换机的内部HW，再经交换网络连到协议处理板。协议处理板通过本板的邮箱和主处理机相连，
图3.17 LAP在SM主控单元所处的位置
LAP板完成协议（信令）处理，将来自HW中某些时隙的数据接收下来，经处理后通过邮箱上报主机，同时把主机的信令转换成某种格式送到HW的某些时隙，并且保证链路层数据无差错地发送和接收。
通信处理模块有4个独立的串行通信控制器（SCC），每个SCC所处理的数据由时隙分配接口来决定，每个SCC可独立地实现多种不同的链路层协议，如HDLC、HDLC BUS、Synchronous start/stop、UART、Apple Talk和7号信令等，当SCC工作于HDLC方式时，发送电路自动在数据帧内完成“0”插入，生成CRC校验码，在帧头和帧尾添加标记（01111110），而接收电路自动完成标记的检测，完成“0”删除和CRC码校验。
LAP板上采用高性能的32位CPU和32位RAM，从而构成一个32位处理系统，数据链路层的工作大部分由SCC完成，剩余部分由CPU完成。LAP板运行不同的软件即可处理不同的信令和协议，如表3.2所示为信令和协议处理板的功能。
表3.2 信令和协议处理板的功能
3.2.3 数字音信号电路
交换机在接续过程中，需要向用户提供各种信号音，包括接续提示音（如拨音号、忙音）、辅导代答、新服务提示，以及报时、天气预报等音信号。上述各类语音所需的全部数字信号由数字音信号电路（SIG）产生，而对应的模拟信号则由其他电路转换生成。在整个交换机系统中，SIG与其他部分的关系如图3.18所示。
图3.18 数字音信号电路（SIG）与其他部分的关系
SIG电路受控于MPU电路，其工作状态、放音内容均由MPU电路以命令或表格方式下达给SIG电路，语言信号的出入则以2.048Mb/s PCM方式（E1）与NET板相连后提供，一套SIG电路可接2条PCM的HW线，使得在任意时刻能提供存储器所存语音中的64种语音，并可用任意一条HW通道对一个时隙录音。
信号音电路在每个模块中有A、B两套互为备份，硬件完全一样，可互换，热备份工作。
当加电后，MPU通过译码及控制逻辑向SIG电路传送64个放音时隙（因有2条HW）所放语音的存储区首地址及语音长度。SIG电路收完数据后，MPU使SIG电路复位，此后， SIG自动开始放音工作，存储区低位地址是在2MC和FSK时钟作用下自动增加的，而高位地址是由89C51单片机系统每隔0.125s（因A0～A9从0增加到满为0.125s）送一次新的数据来更新的。整个放音内容就是通过这种方式，在89C51单片机的控制下工作的。
若需对某条HW的某时隙（规定为0或1时隙）录音时，MPU下达录音命令，规定那条HW第0或第1时隙转入录音状态，通过译码控制电路给89C51单片机系统，单片机再通过时隙控制逻辑和录放切换对输入信号进行录音存储，直到MPU下命令停止或录音超过64s。随后录音结束，再自动切换到放音状态，通过MPU命令，便可在规定的HW，规定的时隙里听到录音的内容。
另外，主机测试、校时均由译码及控制逻辑，与89C51单片机系统完成。报时等功能则由软件通过89C51控制高位语音信息地址来完成。
3.2.4 模块间通信
C&C08交换机各模块之间相互通信的数据通路，由AM/CM中的主机（MCC0～1，所处位置如图3.6所示）及模块通信板（MCC）和SM中的主机（MPU）及模块通信板（MC2）组成，如图3.19所示。模块间通信的信息主要有：管理数据、呼叫处理信息、维护测试信息、计费和话务统计信息等。
图3.19 C&C08各模块间相互通信的数据通路
MPU是各SM模块的主控板，MCC0～1是各AM/CM模块的主控板；MC2是各SM中负责模块通信的单路HDLC通信板，MCC是AM/CM中负责模块通信的多路HDLC通信板。SM间及与AM/CM的通信路由如图3.20所示。
SM中MPU与MC2的通信和AM/CM中MCC0～1与MCC的通信均是通过双端口RAM （邮箱）进行的，而MC2与MCC的通信及MCC相互间通信均是通过HDLC链路进行的。由于MCC板均在同一个AM/CM模块内，因此，MCC板间的HDLC可通过直接相连实现，而MC2与MCC的互连则需借助于光纤及光纤接口（FBI、OPT）。
每个SM中有两块MC2板，且分别与两块MCC通信，以增强可靠性。两块MCC板以负荷分担方式工作，即SM的两块MC2链路都正常时，各承担一半通信量；若有一条链路故障时，另一条链路接管全部工作。从而保证系统既有充足的通信能力，又有很高的可靠性。
图3.20 SM间及与AM/CM的通信路由
模块间通信的物理层主要通过光纤及HSCX（High_level Serial Communication Controller with extended feature and functionality）实现，链路层满足X.25LAPB的要求，网络层由MCC实现，传输层及应用层由MCC0～1板及主机软件完成。
3.2.5 告警和终端驱动
1.告警
C&C08告警系统采用分散采集、集中处理的方式，将各种告警信息集中到告警通信板分类处理后，再分送行列告警灯、告警箱和远端网管中心。整个告警系统由告警箱、维护台、机架行列告警灯和告警通信板等组成。
主机板（MPU）将交换机各单板发现的软硬件故障信息处理后形成各个级别告警，分送到维护台、告警箱、行列告警灯，发出相应声、光告警。
告警通信板（ALM）提供机房环境告警的硬件接口，如温度、湿度、火警等告警开关量的收集，以及主控机架二次电源告警收集。
ALM板提供8个异步串口，其中4个RS-232口可连接PRT打印卡，用于传送计费信息（营业厅计费规模很小时用），4个RS-232用于连接告警箱和时钟框等设备，同时提供2路64 kb/s HDLC同步串口，连接网板占HW的两个时隙。通过E1口可连远端网管中心，便于机房实现无人看守。单板程序载体采用闪存，可通过任一串口或邮箱进行加载，便于远程维护。ALM板原理框图如图3.21所示。
图3.21 ALM板原理框图
2.终端驱动电路
终端控制板（TCI）位于SM主控框，是各种终端、话务台、用户电路测试板（TSS）和模拟中继测试板（TST）与交换机主机通信的接口板。TCI板原理框图如图3.22所示，它可分为数字电路和用户电路两个相对独立的部分，前者提供串口，后者提供话路。
图3.22 TCI板原理框图
（1）数字电路部分
TCI板采用单片机作为CPU，控制8个端口的异步串行收发器构成8路串行通信口，再加上单片机本身的一路串行口，共为系统提供9路串行口。其中6路串口接各种终端、话务台，2路接TSS、TST板，1路备用。
（2）用户电路部分
SM中的交换网络（NET）将一条HW线分配给TCI板，作为话务台话路，由板上的CPU控制时隙分配器对该HW进行通道和时隙的选择和分配，同时控制6路用户电路，为系统提供6路话路。
TCI同交换模块主板（MCP）之间的通信以邮箱的方式进行，TCI板通过邮箱接收主机的命令和信息，同时上报自身的状态、与TCI的串口相连的各种设备的状态，以及这些设备发给主机的信息。
（3）TCI工作原理
TCI板上电后，首先自检。如果自检发现故障，则运行灯（RUN）将以0.1s的时间间隔闪烁，并且不响应主机和串口所连设备的请求。自检通过后，TCI板将等待主机发送命令。在主机发送命令前，TCI板不会响应串口所连设备的联机请求，运行灯也不会闪烁。在主机发送命令后，TCI板运行灯以1s的时间间隔闪烁，同时响应串口所连设备的联机请求，并将这些设备的状态上报给MCP。
每个设备所发的联机请求都不一样，以便主机能够识别它们。这样做的目的是使每一个串口都成为通用口，而不是只能接一种设备的专用口。
TCI板所连设备每500 ms发送一次联机请求，若TCI在3 s内收不到联机请求，则会认为该串口所连设备已经离线，并将该离线状态上报主机。
在联机请求确认以后，TCI板开始接收来自串口的数据，并通过邮箱传给主机，同时通过邮箱接收发给各串口所连设备的信息，并从串口发送出去。该过程并不对数据内容作任何修改。
TCI与串口所连设备之间及与主机之间均有流量控制协议，防止数据缓冲区溢出造成数据丢失。当然，只有在数据量很大时才会出现这种情况。
6路话路是为话务台准备的，对应可接终端或话务台的6路串口。这6路串口均为RS422电平的串口。当主机需要通/断某话路时，将向TCI发相应命令，由TCI控制6路话路实现通/断。