《现代交换原理课程设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代交换原理课程设计.doc（20页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流现代交换原理课程设计.精品文档.现代交换原理课程设计报告题 目 TSST时分数字交换网络设计 学 院 专 业 学生姓名 学 号 指导教师 二一五年六月五日TSST时分数字交换网络设计摘要：由于通讯技术的飞速发展，目前，高速通讯网络性能的瓶颈集中在高速交换系统，研究、设计和制造高速交换系统对目前高速通讯网络具有极其重要的意义。而程控交换机是电话交换网的核心设备，其主要功能是完成用户之间的接续。程控交换机是现代数字通信技术、计算机技术、大规模集成电路相结合的产物。它的诞生对开通非电话业务提供了有利条件。程控交换机最大的优点是系统只通过变动软件，就
2、能达到改变交换系统的组成和功能，增添了许多方便用户的业务，提高了系统硬件的结构模块化和标准化水平，十分便于系统的升级和更新。单一的S接线器不能单独构成数字交换网络，T接线器可以但却受到容量限制，因此采用多集线器构成的数字交换网络是时代发展的需要，利用时间接线器和空间接线器的不同组合以得到一定容量要求，在交换器件允许的情况下,考虑到网络阻塞情况,尽量提高PCM的复用度。关键词：数字交换网络；T接线器；S接线器；网络阻塞目 录第1章 绪论11.1 选题背景11.2 选题的目的和意义11.3 本课程设计的主要内容1第2章 时分数字交换网络32.1 时分数字交换网络基本概念32.2 时间(T)接线器3
3、2.2.1 时间(T)接线器的基本功能32.2.2 时间(T)接线器的电路组成32.2.3 时间(T)接线器的基本组成42.2.4 时间(T)接线器的控制方式和控制原理52.3 空间(S)接线器72.3.1 空间(S)接线器的基本功能72.3.2 空间(S)接线器的基本组成72.3.3 空间(S)接线器的控制方式和控制原理82.4 串/并变换和并/串变换9第3章 TSST时分数字交换网络设计103.1 TSST时分数字交换网络的设计原理103.2 TSST时分数字交换网络的设计实现103.3 TSST时分数字交换网络的工作原理12第4章 网络阻塞分析154.1 阻塞的概念154.2 网络阻塞的
4、重要参数154.2.1 话务量154.2.2 占用概率分布154.3 无阻塞网络164.3.1 单级无阻塞网络164.3.2 多级无阻塞网络164.4 TSST时分数字交换网络阻塞分析174.5 设计过程中遇到的问题及解决办法17结论19致谢20参考文献21第1章 绪论1.1 选题背景随着社会需求的不断增长和科技水平的不断提高，为了适应多个用户之间的电话交换出现了多种类型的交换机，电话交换网迅速的发展。交换技术是通信网的核心技术，目前在语音通信领域中移动电话对固定电话的替代作用越来越明显。交换技术也正在从传统的数字程控交换向以宽带IP交换和软交换为中心的下一代网络发展6。 1965年，美国开通
5、了世界上第一台程控交换机，在电话交换机中引入了计算机控制技术，这是交换技术发展中具有重大意义的转折点。程控交换机可分为模拟程控交换机和数字程控交换机。模拟程控交换机的控制部分采用计算机控制，话路部分传送和交换仍然是模拟的话音信号。20世纪70年代开始出现了数字程控交换机，它是数字通信技术、计算机与大规模集成电路相结合的产物。数字程控交换机在话路部分交换的是经过脉冲编码调制后的话音信号，数字交换机的交换网络是狮子交换网络，用户模拟发出的模拟话音信号在数字交换机的用户电路要转换为PCM信号。数字程控交换机的优点体积小、重量轻、功耗低、可靠性高3；能灵活地向用户提供多种新服务功能；便于采用共路信令系
6、统；操作维护管理自动化。到目前为止，我国数字电话网得到了很大发展，基本上实现传输数字化，交换程控化。1.2 选题的目的和意义近20年以来，程控数字电话网在我国得到了飞速的发展。程控交换技术在交换领域也出现了新情况，即“新技术层出不穷，多种新技术同时发展，技术可选择性不易确定及各个学科技术相互交叉”。本课程设计是在学习程控交换的基础上，利用时间（T）接线器和空间（S）接线器相组合，设计出能实现一定容量的 “TSST”时分数字交换网。第一章主要介绍课程设计前期准备工作和所设计的基本参数等；第二章介绍数字交换网络的原理以及 T接线器、S接线器的工作方式和原理；第三章介绍TSST时分数字交换网的设计和
7、工作原理；第四章介绍TSST时分数字交换网的网络阻塞计算。从本设计的基本机构来看，第一章属于基本内容，后三章属于课程设计的主要内容。1.3 本课程设计的主要内容设计参数：输入/输出级：128个T接线器；每个接线器要求16线，每条HW线复用度为32；中间级：S型接线器，接线法自定。设计内容：1、T、S接线器的基本原理；2、组网系统图；3、TSST网络的工作原理（举例说明，以某一个时隙交换为例）；4、网络阻塞讨论及分析。第2章 时分数字交换网络2.1 时分数字交换网络基本概念ABAABBA在数字程控交换机中，来自于不同用户和中继线的话音信号被转换为数字信号，并被复用到不同的PCM复用线上。这些复用
8、线连接到数字交换网络。为实现不同用户之间的通话，数字交换网络必须完成不同复用线之间的时隙交换，即将数字交换网络某条输入复用线上某个时隙的内容交换到指定的输出复用线上的指定时隙。数字交换机中的A，B两个用户通话时经数字交换网络连接的简化示意图，如图2-1所示。 HW1 TS2 TS2 TS31 TS31HW3 数字交换网络图2-1 数字交换机中两用户通话经数字交换网连接的简化示意图2.2 时间(T)接线器2.2.1 时间(T)接线器的基本功能T接线器的作用是完成同一复用线上的不同时隙的交换。即将T接线器中输入复用线上的某个时隙的内容交换到输出复用线上的指定时隙。2.2.2 时间(T)接线器的电路
9、组成时间接线器1的交换容量主要取决于组成该接线器的存储器容量和速度，多以8端或16端PCM交换来构成一个交换单元，每一条PCM线称为HW线。图2-2是一个8端脉码输入T接线器方框图，由复用器、话音存储器（SM）、控制存储器（CM）和分路器所组成。复用器又称并路器，其客观存在的作用是把PCM复用线的复用度提高，在复用度较高的情况下，目前主要采用串并交换（SP）降低码率，这种复用器实际上是由几级数据选择器组成，分路器的作用是把交换网络输出的信息先进行分路，再进行并串转换（PS），使其恢复为原来的复用度和码率。 SM分路器复用器TS1 TS0 0 TS1 TS0HW1 HW1TS1 TS0TS1 T
10、S0HW8 HW8 255 A7 A0 0255 CM图2-2 8端脉码输入T接线器方框图2.2.3 时间(T)接线器的基本组成 语音存储器语音信息控制命令字S SS SM TSi TSj 时钟 CLK 控制存储器 CM图2-3 T型接线器的结构T接线器的结构如图2-3所示。T接线器主要由话音存储器（SM）、控制存储器（CM）以及必要的接口电路组成。SM和CM都包含若干个存储单元，存储器单元数量等于复用线的复用度。为了简化，通常将SM和CM用示意图的形式表示出来。语音存储器存储用户的语音信号。注意这里的语音信号是数字形式的并行码，因此在实际存储前需要将PCM复用线上送来的串行码进行串/并变换，
11、变换为并行码。在交换机中，SM不仅可以存储语音信号，也可以存储用户的数据信息，以及信号音设备提供的数字化的信号音等。由于SM用来存放语音信号的PCM编码，所以每个单元的位元数至少为8位。控制存储器的作用是存储处理机的控制命令字，控制命令字的主要内容用来指示写入或读出的语音存储器地址。设控制存储器的位元数为i，复用线的复用度为j，则应满足2ij。2.2.4 时间(T)接线器的控制方式和控制原理T接线器可以有两种控制方式：输出控制方式和输入控制方式。在两种控制方式下，语音存储器（SM）的写入和读出地址按照不同的方式确定。1、输出控制方式SM6SSS 0TS TS20 631 CLK 写 读CM02
12、031 写 读 CLKCPU图2-4 输出控制方式下工作的T型接线器的工作原理图采用输出控制方式的T接线器的工作原理如图2-4所示。输出控制方式也叫顺序写入、控制读出方式，T接线器的输入线的内容按照顺序写入话音存储器（SM）的相应单元，即输入复用线上第I时隙的内容就写入SM的第I个单元。话音存储器的写入地址，是由时钟信号分频后得到的。而输出复用线某个时隙应读出话音存储器的哪个单元的内容，则由控制存储器的相应单元的内容来决定，即控制存储器的第j个单元存放的内容k，就是输出复用线第j个时隙应读出的话音存储器的地址。控制存储器的内容是在呼叫建立时由计算机写入的，在此呼叫接续期间，控制存储器j单元的内
13、容保持不变。例如，在图2-4中，要将T接线器的输入线上TS6的内容S交换到输出线的TS20上，为完成这个交换，计算机在呼叫建立时将控制存储器第20单元的值设置为6；在此呼叫接续期间，输入复用线TS6的内容S按照数序写入话音存储器的6单元，而在时隙20时，由于控制存储器的20单元的内容是6，就将话音存储器6单元的内容S输出到输出线的TS20，从而完成规定的交换。2、输入控制方式SMSS SS S200 TS6 TS20 2031 写 读 CLKCM0 631 写 读 CLKCPU图2-5 输入方式下工作的T型接线器的工作原理图采用输入控制方式的T接线器的工作原理如图2-5所示。输入控制方式也叫控
14、制写入、顺序读出方式，采用输入控制方式时，T接线器的输入复用线上某个时隙的内容，应写入话音存储器的哪个单元，由控制存储器相应单元的内容来决定。即控制存储器的I单元的内容j，就是输入复用线TSi的内容应写入的话音存储器的地址j。同样，控制存储器的内容，是在呼叫建立时由计算机控制写入的。而输出复用线的某个时隙，就依次读出话音存储器相应单元的内容，即在时隙k时，就将话音存储器的k单元的内容读出，输出到输出线的TSk。话音存储器的读出地址，是由时钟信号分频得到的。例如，在图2-5中，要将输入线上TS6的内容S交换到输出线的TS20，在建立这个交换时，计算机将控制存储器的6单元的值设置为20，在这个呼叫
15、接续期间，由于控制存储器的6单元的值为20，就将输入线TS6的内容S写入话音存储器的20单元，而在时隙20时。就将话音存储器20单元的内容S读出并输出到输出线的TS20，完成交换。2.3 空间(S)接线器2.3.1 空间(S)接线器的基本功能S型接线器的作用是完成在不同复用线之间同一时隙内容的交换，即将某条输入复用线上某个时隙的内容交换到指定的输出复用线的同一时隙。2.3.2 空间(S)接线器的基本组成S接线器1的组成结构如图2-6所示。S接线器主要由一个连接n条输入复用线和n条输出复用线的nn的电子接点矩阵、控制存储器组以及一些相关的接口逻辑电路组成。S接线器交换的时隙信号通常是并行信号，因
16、此，在实际交换系统中，如果交换的话音信号是8位的数字信号，则图2-6所示的交叉矩阵就应该配备8个，每个完成1位的交换。当然这8个交叉矩阵是在同一组控制存储器中控制命令控制下并行工作的。电子交叉点矩阵由高速门电路构成的多路选择器组成。矩阵的大小取决于S接线器的内容，例如88的交叉矩阵可由8个8选1的选择器构成。控制存储器共有n组，每组控制存储器的存储单元数等于复用线的复用度。第j组控制存储器的第I个单元，用来存放在时隙I时第j条输入（输出）复用线应接通的输出（输入）线的线号。设控制存储器的位元数为i，S接线器的输入（输出）线的数目为n，则控制存储器的位元数应满足以下关系：2i n。 HW1 HW
17、1 HW2 HW2HWn HWn CM1 CM2 CMn0 1 m图25 S接线器的组成结构2.3.3 空间(S)接线器的控制方式和控制原理与T接线器类似，S型接线器有输入和输出两种控制方式。1、输出控制方式2n111ngfbiidahechebgdaifcn22 TS3 TS2 TS1 TS3 TS2 TS1HW1 HW1HW2 HW2HWn HWn CM1 CM2 CMn 0 123 31 图2-6 输出控制方式下工作的S接线器的工作原理在输出控制方式下工作的S接线器的工作原理如图2-6所示。在输出控制方式下，控制存储器是为输出线配置的。对于有n条输出线的S接线器来说，配备有n组控制存储器
18、CM1-CM,设输出线的复用度为m,则每组控制存储器都有m个存储单元。CM1控制第1条输出线的连接，在CM1的第I 个存储单元中，存放的内容是时隙I时第1条输出线应该接通的输入线的线号。CM2控制第2条输出线的连接，以此类推，CMn控制第n条输出线的连接。控制存储器的内容是在连接建立时由计算机控制写入的。由于控制存储器CM1的1号单元值为n,所以输出线HW1在时隙1时与输入线HWn接通，将输入线HWnTS1上的内容C交换到输出线HW1的TS1上，CM1的2号线单元的值为2，所以输出线HW1在时隙2时与输入线HW2接通，将输入线HW2TS2的内容e交换到输出线HW的TS。2、输入控制方式在输入控
19、制方式时，控制存储器是为输入线配置的，在控制存储器CM的第I个单元中存放的内容，是第条输入复用线在时隙I时应该接通的输出线的线号。在输入控制方式下工作的S接线器的工作原理如图2-7所示。2n111nn22hfagdciebifchebgda TS3 TS TS TS3 TS2 TS HW1 HW1 HW2 HW2 HWnHWnCM1 CM2 CMn 0 1 2 3 31图2-7制方式下工作的S接线器的工作原理2.4 串/并变换和并/串变换经过串/并变换的信号由数字交换部件完成必要的交换之后，还需要由并/串变换电路5完成并/串变换，然后再经过PCM系统传出去。并/串变换电路可以由锁存器和一位寄存
20、器等基本电路组合实现，并/串变换的原理图如图2-8所示。移位寄存器移位寄存器锁存器7锁存器 TD0CP 输 D0 HW0 入 D7 CP S TD0CP输 TD0CP S 出 HW7图2-8 并串变换原理图第3章 TSST时分数字交换网络设计3.1 TSST时分数字交换网络的设计原理TSST为四级交换网络，两侧是T接线器，中间是S接线器。对于有n条输入复用线和n条输出复用线的交换网络而言，需要配置2n套接线器。其中一个n条复用线在输入侧，称为初级T接线器，将输入线上的某个时隙的内容交换到选定的交换网络内部公共时隙；另一个n套在输出侧，称为次级T接线器，将交换网络内部的公共时隙的内容交换到输出线
21、的指定时隙。交换网络内部能够提供的公共时隙的数量决定了交换网络中能够形成的话路通道的数量。中间级接线器主要由两级nm和mn的交叉接点矩阵和具有n个控制存储器的控存储来组，由相应设计的线路来决定，是用来将交换网络内部运载用户信息的公共时隙，从一条输入侧复用线上交换到规定的一条输出复用线上。初级T接线器和次级T接线器一般采用不同的工作方式。一般将数字交换网络的输入端称为上行通路，用来与用户信息的发送端相连；将数字交换网络的输出级称为下行通道，用来与用户信息的接收端相连，TSST交换网络结构图如图3-1所示。T111T2TnT1TnT2 Snm交叉矩阵S mn交叉矩阵 图3-1 TSST数字交换网络
22、3.2 TSST时分数字交换网络的设计实现TSST时分数字交换网由两级T型接线器和两级S型接线器组成。TSST时分数字交换网络方框图如图3-2所示。1、 初级T接线器128个初级T接线器，每个T接线器可进行16端脉冲交换，TSST网的总容量可达12816=2048端脉冲。 输入 16根 HW1 HW16每个T 32复用度/线 输出 16根 HW1 HW162、 中间级S接线器共有128个S1接线器和128个S2接线器，分为16组，每组各8个S1接线器和S2接线器。S1接线器用168，S2接线器用816 输入 16根 HW1 HW16 输出每个S1 每个S2 输出 8根 HW1 HW8 输入3、
23、 次级T接线器128个次级T接线器，每个T接线器可进行16端脉冲交换，TSST网的总容量可达128162048端脉码。 输入 16根 HW1 HW16每个T 32复用度/线 输出 16根 HW1 HW16 T S S T 16 8 8 16 8 16 16 8 16 88 16 8 1616 8 16 16 (512) 16 16 (512) 1 1 1 1 8 8 1 11 16 16 （512） 16（512） 128 8 8 128 16 图3-2 TSST时分数字交换网络方框图4、连线初级T接线器可实现32个时隙之间的交换。第一个初级T接线器的16条输出线分别与每组S接线器的第一个S1
24、接线器的第一条输入线相连 ，以此类推，最后一个初级T接线器的16条输出线分别与每组S接线器的最后一个S1接线器的最后一条输入线相连。中间两级S接线器是背对背地对称连接，即初级S接线器为168矩阵，次级S接线器为816矩阵。每组的S1接线器的输出线分别与组内的S2接线器的输入线相连，即第一个S1接线器的8条输出线分别连接组内8个S2接线器的第一条输入线。同理，最后一个S1接线器的8条输出线分别连接组内8个S2接线器的最后一条输入线。次级T接线器亦可实现32个时隙之间的交换。第一个次级T接线器的16条输入线分别与每组S接线器的第一个S2接线器的第一条输出线相连，同理，最后一个次级T接线器的16条输
25、入线分别与每组S接线器的最后一个S2接线器的最后一条输出线相连。3.3 TSST时分数字交换网络的工作原理TSST网络工作原理以某个时隙为例，如图3-3所示。初级T接线器采用输入控制方式， S1接线器采用输出控制方式， S2接线器采用输出控制方式，次级T接线器采用输出控制方式。1、A到B的交换将用户A的话音信息的PCM编码由交换网络的上行通道第一个初级T接线器HW1的TS5，交换到用户B占用的下行通道第128个次级T接线器HW3的TS20，交换网络内部时隙选用ITS10 。计算机在呼叫建立时将设置：初级T接线器的控制存储器CMA1(5)=10；S1接线器的控制存储器CMC8(10)=1；S2接
26、线器的控制存储器CMD16（10）=1；次级T接线器的控制存储器CMB3（20）=10。（1）初级T接线器采用控制写入、顺序读出方式，上行通路HW1的TS5传送来的用户A的话音信息的PCM编码写入其话音存储器SMA1（10），因CMA1(5)=10，所以在时隙10时被读出并送到其输出端，也是第一组第1个S1接线器输入线HW1的ITS10。（2）S1接线器采用输出控制方式，S1接线器的控制存储器CMC8（10）=1，所以S1接线器的输入线HW1与输出线HW8在时隙10接通，也是第一组第8个S2接线器输入线HW1的ITS10。（3）S2接线器采用输出控制方式，S2接线器的控制存储器CMD16（10
27、）=1，所以S2接线器的输入线HW1与输出线HW16在时隙10接通。将用户A的话音的PCM编码传送到S2接线器的输出线HW16的ITS10，也是第128个次级T接线器输入线HW1的ITS10。（4）次级T接线器采用顺序写入、控制读出方式，由其输入线ITS10传送来的用户A话音信息被写入话音存储器SMB3（10），因CMB3（20）=10，所以在时隙20时，用户A的话音信息从SMB3（10）读出被传送到HW3，完成规定的交换。 初级T接线器 初级S接线器 次级S接线器 次级T接线器 （输入控制） （输出控制） （输出控制） （输出控制） SMA1 SMB1 0 0BBBAA A TS5 ITS1
28、0 ITS26 TS5HW1 10 26 HW1 31 31 输入 输出 S1 S2 0 0 0 0 10 5 1 126 10 10 5 31 63 63 31 CMA1 CMC8 CMD16 CMB1 SMA3 S1 S2 SMB3 0 0 0 0 816 BAAAB B TS20 ITS26 26 26 ITS10 TS20 HW3 26 10 HW3 31 63 63 31 CMC1 CMD1 0 0102620 20 31 31 CMA3 CMB3 图3-3 TSST网络的工作原理2、B到A的交换将用户B的话音信息的PCM编码从交换网络的上行通路的第128个初级T接线器HW3的TS2
29、0交换到用户A占用的下行通路第1个次级T接线器HW1的TS5。其内部时隙ITS采用反相法来确定。采用反向法时，两个通路的内部时隙相差半帧，公式为Y=(X+n/2)mod n (3-1)式中，Y反向通路的内部时隙号X正向通路的内部时隙号n每帧的时隙数（即复用度）(X+n/2)mod n表示（x+n/2）对n取余。在本传输过程中，反向通路的内部时隙号为Y=(X+n/2)mod n=（10+32/2）mod 32 = 26，因此反向通路的内部时隙为ITS26。计算机将设置：初级T接线器的控制存储器CMA3(20)=26；S1接线器的控制存储器CMC1(26)=16；S2接线器的控制存储器CMD1（26）=8；次级T接线器的控制存储器CMB1（5）=26。（1）初级T接线器采用控制写入、顺序读出方式，上行通路HW3的TS20传送来的用户A的话音信息的PCM编码写入其话音存储器SMA3（26），因CMA3(20)=26，所以在时隙26时被读出并送到其输出端，也是第三组第8个S1接线器输入线HW16的ITS26。（2）S1接线器采用输出控制方式，S1接线器的控制存储器CMC1（26）=16，所以S1接线器的输入线HW16与输出线HW1在时隙26接通，