集群通信系统与GSM通信系统电话互联的实现

集群通信系统与GSM通信系统分别属于不同的范畴，有着不同的服务对象和用途，无法相互替代。集群通信系统服务于专网用户，已发展成为一种多用途、高效能、低投入、调度通信与电话通信相结合的先进移动通信系统。与其它移动通信系统相比，集群通信系统信道利用率高，具有更强的快速接入和处理突发事件的能力，在部队、公安、交通、水利、地震等部门得到了广泛应用。GSM通信系统主要服务于公网用户，是目前基于时分多址技术的移动通信体制中比较成熟、完善、应用最广泛的一种系统，信号覆盖范围广，用户遍及社会各部门各阶层。在由集群通信系统构建的应急移动通信系统中，在某些应用场合，如抢险救灾，因为要涉及众多的部门和人员，保证系统同外界的通信畅通有时甚至比保证系统内部的通信畅通还重要。正如集群通信系统与PSTN电话互联，使得专网通信扩展到了公网有线通信网络一样，集群通信系统与GSM通信系统电话互联，可使得专网通信扩展到公网无线通信网络，从而可充分利用GSM通信系统的技

基于上述应用背景，本文对集群通信系统与GSM通信系统的电话互联进行了研究，提出了一种实用的系统电话互联方案，并阐述了具体的软硬件设计过程。

系统电话互联结构

集群通信系统与GSM通信系统电话互联结构框图如图1所示。在该互联方案中，集群通信系统通过其GSM接口单元来实现与GSM通信系统的电话互联。当集群通信系统移动用户（即集群终端）呼叫GSM通信系统移动用户（即GSM终端）时，GSM接口单元首先接收集群通信系统控制中心送来的被叫GSM终端的用户号，然后控制其内部集成的GSM调制/解调器，发起对被叫GSM终端的呼叫；当GSM终端呼叫集群终端时，GSM接口单元首先通过GSM调制/解调器与GSM通信网络建立连接，然后接收DTMF格式的被叫集群终端的用户号，并上报集群通信系统控制中心，经集群通信系统控制中心处理后，发起对被叫集群终端的呼叫。此外，由于GSM通信系统与CDMA通信系统的互联互通，该电话互联方案还可间接实现集群通信系统与CDMA通信系统的电话互联。

图1 系统电话互联结构框图

GSM接口单元硬件设计

GSM接口单元一方面与集群通信系统控制中心接口，一方面与GSM通信系统接口，是实现系统电话互联的关键部分，GSM接口单元框图如图2所示，GSM接口单元主要由MCU AT89S52.html" target="_blank" title="AT89S52">AT89S52、GSM调制/解调器TC35T模块、串行接口芯片MAX232、DTMF编码/解码器MT8880、并口扩展芯片82C55以及音频处理电路等组成。

图2 GSM接口单元框图

GSM调制/解调器是GSM接口单元的关键部件，本设计选用SIEMENS公司的TC35T终端模块。TC35T模块支持EGSM900和GSM1800双频，可完成语音、数据、短消息以及传真的传送，具有标准的工业接口和完整的SIM卡阅读器，支持HR、FR和EFR语音信道编码，工作电压范围宽达8V~30V，能自动识别1.2kbps~115.2kbps的串行接口速率，通过AT指令来进行控制和编程。TC35T模块共有5种外部连接端口，分别是电源接口、语音接口、SIM卡接口、天线接口和RS-232接口。TC35T模块功能全面、设计小巧、易于集成、应用简便。DTMF编码/解码器采用MITEL公司的MT8880芯片，用于产生呼叫接续提示音和解码TC35T语音接口送来的DTMF信令。MT8880是一种高性能集成DTMF编码/解码器，既可以精确地完成DTMF信号的编码与解码，还可以发送DTMF信号高频群及低频群中的每一种单频，并可采用突发方式或连续方式发送。

设计上，GSM接口单元通过82C55并口扩展电路来实现与集群通信系统控制中心之间的双向数据通信，占用AT89S52.html" target="_blank" title="AT89S52">AT89S52的外部中断0。AT89S52.html" target="_blank" title="AT89S52">AT89S52的串行口TXD和RXD经MAX232进行电平转换后，接至TC35T的RS232接口。AT89S52.html" target="_blank" title="AT89S52">AT89S52的和逻辑“与非”后，再与地址线P2.6逻辑“与非”，形成MT8880的片选信号；AT89S52.html" target="_blank" title="AT89S52">AT89S52的和逻辑“与”后，再与ALE逻辑“与非”，形成MT8880的时钟信号，MT8880内部寄存器选择控制端分别接到AT89S52.html" target="_blank" title="AT89S52">AT89S52的地址线P2.3和P2.4上，数据端直接挂到AT89S52.html" target="_blank" title="AT89S52">AT89S52的P0口，中断请求端接AT89S52.html" target="_blank" title="AT89S52">AT89S52的外部中断1。AT89S52.html" target="_blank" title="AT89S52">AT89S52采用11.0592MHz时钟，设计串口速率为9.6kbits/s。TC35T电源采用+12V供电，IGT—IN端直接接正电源，上电即启动网络搜索。

GSM接口单元软件设计

GSM接口单元的软件采用结构化程序设计，用汇编语言编制。GSM接口单元的主程序流程如图3所示，主程序完成系统初始化后，即进入循环工作过程。MCU与集群通信系统控制中心和TC35T的通信都是通过中断方式完成的，主程序不断查询来自外部中断0和串行口中断的呼叫申请，并进行相应的话务接续处理。初始化程序主要包括串口初始化、82 C55初始化、TC35T初始化、MT8880初始化以及各种标志位的设置等。下面详细介绍集群通信系统与GSM通信系统实现电话互联的软件实现过程。

图3 GSM接口单元主程序流程

GSM AT指令

GSM接口单元中MCU与TC35T间的串行通信采用简捷高效的GSM AT指令，以十六进制格式传送。TC35T不仅支持标准的AT指令集，SIEMENS公司还对AT指令进行了扩展，以便更有效地控制TC35T。与本应用相关的GSM AT指令如表1所示。

表1 相关的GSM AT指令

AT命令 功能

ATE 使能指令ECHO

ATD 起呼拨号

ATH 挂机

ATA 摘机应答

AT+CREG网络注册

AT^SNFD 设置音频参数为出厂默认值

AT^SNFI 设置MIC通道参数

AT^SNFM静音MIC

AT^SNFO 设置音频输出参数

AT^SNFS选择音频模式

AT^SNFV 设置SPEAKER音量

AT^SNFW 音频设置参数写入FLASH

集群系统呼叫GSM系统

由集群系统呼叫GSM系统时，集群终端只需一次拨号即可呼叫到GSM终端，软件实现过程如下：

（1）MCU中断接收集群通信系统控制中心下发的被叫GSM终端的用户号，如“13901234567”，并置1“呼叫GSM”标志位。

（2）主程序查询到“呼叫GSM”标志后，通过串口向TC35T发送AT指令“ATD13901234567；”（在本文中代表回车字符），使TC35T建立GSM网络连接。

（3）呼叫建立后，MCU中断接收集群通信系统控制中心下发的“集群拆线”命令或TC35T返回的“GSM拆线”指令。

（4）若主程序查询到“集群拆线”标志，则通过串口向TC35T发送AT指令“ATH”，控制TC35T断开GSM网络连接；若主程序查询到“GSM拆线”标志，即收到TC35T回送的“NO CARRIE

（5）拆线子程序清0各相关标志位，之后返回主程序，准备处理下一次呼叫。

GSM系统呼叫集群系统

由GSM系统呼叫集群系统时，采用二次拨号方式，GSM终端首先拨打GSM接口单元TC35T模块所使用的SIM卡用户号，听到系统提示音后，再键入被叫集群终端的用户号，软件实现过程如下：

（1）TC35T收到GSM终端的呼叫后，通过串口向MCU回送“RING”，表示收到有效的GSM呼叫申请（此时GSM主叫方处于振铃状态）。

（2）MCU中断接收到“RING”后，置1“振铃”标志位。

（3）主程序查询到“振铃”标志后，通过串口向TC35T发送AT指令“ATA”，使TC35T摘机应答，建立GSM网络连接。

（4）MCU控制MT8880发送约定的系统提示音给GSM终端，并准备接收GSM终端送来的DTMF格式的被叫号码。

（5）GSM终端听到系统提示音后，再键入被叫集群终端的用户号，如“20520201”。MCU收齐被叫号码“20520201”后，上报集群通信系统控制中心，申请集群网络连接。

（6）MCU中断接收集群通信系统控制中心下发的呼叫处理结果，置1相应的标志位，如“可以接续”、“被叫忙”等。

（7）若主程序查询到“可以接续”标志，则进入循环查询拆线标志过程，并按查询结果做出相应的拆线处理；若主程序查询到“被叫忙”标志，则控制MT8880产生忙音信号，之后再拆线；若在规定时间内未收到集群通信系统控制中心下发的接续命令，则主动拆线。

（8）拆线子程序清0各相关标志位，之后返回主程序，准备处理下一次呼叫。

结语

本电话互联方案已应用于某车载集群通信系统中，实际应用证明，处于移动中的集群通信系统，虽然无法与PSTN公网电话互联，但却能很容易地与GSM公网电话互联，更突显出该互联方案的实用性。集群通信系统与GSM通信系统的电话互联，延伸了集群通信系统的指挥调度通信网络，能够为部队、公安、交通、水利、地震等部门的机动通信、抢险救灾、应急调度等提供更综合的全方位的通信保障。