现代交换原理课程设计-设计一个“TSST”时分数字交换网

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现代交换原理

课程设计报告

题目设计一个“TSST”时分数字交换

网

学院电子信息工程学院

专业XXXX学生姓名XXX学号201010315XXX年级2010级

指导教师宋刚职称副教授

2013年12月6日

设计报告成绩

（按照优、良、中、及格、不及格评定）

指导教师评语：

指导教师（签名）

年月日说明：指导教师评分后，设计报告交院实验室保存。

设计一个“TSST”时分数字交换网

专业：学号：

学生：指导教师：宋刚

目录

绪论(4)

第1章时间（T）接线器(5)

1.1T接线器的基本功能(5)

1.2T接线器的基本组成(5)

1.3T接线器的工作方式和工作原理(5)

第2章空间（S）接线器(8)

2.1S接线器的基本功能(8)

2.2S接线器的基本组成(8)

2.3两种控制方式和控制原理(9)

第3章网络阻塞(12)

3.1网络阻塞的计算(12)

3.2内部阻塞(12)

第4章TSST时分数字交换网络(14)

4.1TSST设计思路(14)

4.2TSST数字交换网络的系统组成(14)

4.3TSST数字交换网络系统的工作原理(16)

第5章结论(19)

绪论

程控数字交换技术、计算机技术和大规模集成电路产物，是数字电话网、移动通信网和综合业务数字网的关键设备，在电信网中起着非常重要的作用。以数字交换和数字传输为基础的数字电话网已能向用户提供良好的话音及相关新业务。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”。

本课题介绍的是“TSST”时分数字交换网的原理及设计。第一至二章主要介绍课程设计前期准备工作和时分数字交换网络的原理及优势；第三章介绍数字交换网络即T接线器、S接线器以及输入控制、输出控制的原理；第四章介绍TSST接线器的设计原理和系统分析；第五章计算TSST接线器的网络阻塞。从本设计的基本机构来看，前三章属于基本内容，后三章属于课程设计的主题。本设计在TSST时分数字交换网系统结构时，花费的时间较多。对前三章的基本内容不宜花费过多的时间和精力。

设计参数：

输入级：128个T接线器；

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接线器的工作原理

（2）系统组成（含系统图）

（3）系统工作原理（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1章时间（T）接线器

1.1T接线器的基本功能

T接线器的作用是完成在同一条复用线上的不同时隙之间的交换。即将T接线器中输入复用线上某个时隙的内容交换到输出复用线上的指定时隙。1.2T接线器的基本组成T接线器的结构如图1-1

由图可见，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（如串→并，并→串转换等）组成。SM和CM都包含若干个存储器单元，存储器单元

数量等于复用线的复用度。

1.3T接线器的工作方式和工作原理

T接线器有两种控制方式：输出控制方式和输入控制方式。

话音存储器

CM

图1-1T接线器的结构

1、输出控制方式

采用输出控制方式的T接线器的工作原理如图1-2（a）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个时隙应该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，在此呼叫处理期间，控制存储器j单元的内容保持不变。

2、输入控制方式

采用输入控制方式的T接线器的工作原理如图1-2（b）所示。

输入控制方式也叫控制写入、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。

CPUSM

CLK

SM

（a）输出控制方式（b）输入控制方式图1-2时间（T）接线器的工作原理

第2章空间（S）接线器

2.1S接线器的基本功能

S接线器的作用是完成在不同条复用线上的同一时隙之间的内容交换。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。由于交换前后发生变化的是被交换内容所在的复用线，而其所在的时隙并不发生变化，因此，可以形象地将其称为空间交换。

2.2S接线器的基本组成

S接线器的组成结构如图2-1所示。

由图可见，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n×n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，因此，在实际交换系统中，如果交换的花园信号是8位的数字信号。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接线器的容量。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：ni

2。2.3两种控制方式和控制原理

与T接线器类似S接线器也有输出和输入两种控制方式。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CM1~CMn，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，依次类推，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。在输出控制方式下工作的S接线器的工作原理如图2-2所示。

图2-1S接线器的组成结构

CM1CM2

CMn

01

m

...

...

...

...

由图可见由于控制存储器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

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HW1的TS2。

在输入控制方式时，控制存储器是为输入线配置的，在控制存储器CMq的第I个单元存放的内容，是地q条输入复用线在时隙I时应接通的输出线的线号。

输入控制方式下S的工作原理与输入控制方式类似，如图2-3所示。

图2-2输出控制方式下工作的S接线器的工作原理

0131

...

...

...

...

23n22

1n

n

21

1

CM1CM2CMn0

1

31

...

...

23n

2

2

1

n

n

2

1

1

图2-3输入控制方式下的S接线器的工作原理

第3章网络阻塞

3.1网络阻塞的计算

在进入阻塞计算之前，首先我们得了解话务量，话务量反应了电话负荷的大小，与呼叫发生强度和平均占用的时间长度有关。其话务量的表达式是ASλ=?，其中A表示话务量强度，单位为爱尔兰（Erl），λ为呼叫发生强度，S为平均占用时长。

占用概率分布：在一个线束中同时占用的线路数是一个随机变量。爱尔兰分布适用于花源数N为无穷大、线束容量为有限值的情况。在爱尔兰分布情况下，线束中有X条被占用的概率为式子（3-1）

()!0!

X

iAXpXmAii=

=∑（3-1）

式中，

()

pX为线束中x条线被占用的概率，A为线束的流入话务量，m为线束的容

量。当x=m时，线束全忙，即产生呼损，爱尔兰呼损公式为（3-2）

()()!0!

mmiAXEpXEAmAii====∑（3-2）

式中，E为线束发生呼损的概率，A为线束的流入话务量，m为线束的容量。实际应用中可以查看爱尔兰呼损表，只要知道E，A和m的任何两个值，通过查表可以查出第三个值。3.2内部阻塞

多级交换网络会出现内部阻塞。图3-1所示为一个nm×nm的两级交换网络，第一级由m个n×n的交换单元构成，第二级由n个n×m的交换单元构成，第一级同一交换单元的不同编号的出线分别接到第二级不同交换单元的相同编号上。交换网络的nm条

入线中的任何一条均可与nm条出线的任何一条接通，因此它相当于一个nm×nm的单级交换网络。

图3-1中，第一级的每一个交换单元与第二级的每一个交换单元之间仅存在一条链路，假设当第一级1号入线与第二级2号交换单元的2号出线接通时，第一级1号交换单元的任何其他入线都无法再与第二级2号交换单元的其余出线接通。这就是网络的内部阻塞。按照计算机和数据通信的观点，网络内部阻塞也可称为冲突，即不同入线上的信息试图同时同时占用同一条链路。

入线

出

线图3-1nm×nm的

两级交换网络

第4章TSST时分数字交换网络

4.1TSST设计思路

本课程设计是一个TSST时分数字交换网络。

利用时间T接线器和空间S接线器功能设计一个要求输入为128个T接线器，每个T接线器输入线为16条HW线，第一个空间接线器S1是8*16的交叉矩阵，第二个空间接线器S2是16*8的交叉矩阵，输出是128个T接线器，每个T接线器输出线为16条HW线，此系统中每条HW线的复用度都为32。

在本课程设计中，初级T接线器采用输入控制方式，中间级的两个S接线器也都采用输入控制方式，次级T接线器采用输出控制方式。4.2TSST数字交换网络的系统组成

TSST交换网络的系统组成的结构如图4-1所示。

TSST交换网络是四级交换网络，两侧是T接线器，中间采用S接线器。对于有16条输入复用线和16条输出复用线的交换网络而言，每16条输入、输出复用线分别接一个初级T接线器和一个次级T接线器，需要配置256套T接线器。其中128个T接线器在输入端，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；另外128个T接线器在输出端，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的制定时隙。中间两个S接线器主要是完成不同复用线上的内容的交换。空间接线器S1采用8*16的交叉矩阵，空间接线器S2采用16*8的交叉矩阵。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音通道的

输入端

输出端

初级T次级TS2S1T0T1T127

8*16交叉矩阵

16*8交叉矩阵

...

T0

T1

T127

...

...

图4-1TSST交换网络系统组成结构

数量。中间S接线器主要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。而初级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入端称为下行通路，用来与用户信息的接收端相连。

其网络方框图如图4-2所示。初级T接线器有128个，每个初级T接线器接有16条输入复用线，输出级为8条复用线。中间级由8个S1与S2组成的网络构成，S1与S2组成的网络如图4-2中虚线框所示，每个虚线框中有16个S1和16个S2组成，S1接线器是8*16的交叉矩阵，S2接线器是16*8的交叉矩阵。次级T接线器也有128个，每个次级T接线器输入级有8条复用线，输出级有16条输出复用线。TSST交换网络的复用线的具体连接如图4-2所示。

127

S2

127

S1

7

图4-2TSST网络方框图

4.3TSST数字交换网络系统的工作原理

TSST网络的工作原理如图4-3所示。

初级T接线器采用输入控制方式，即控制写入、顺序读出方式。S1接线器采用输入控制方式。S2采用输入控制方式。次级T采用输出控制方式，即控制输出、顺序写入的方式。复用线的复用度为32。图4-3所示的TSST网络初级T接线器和次级T接线器都有128个，连接有16条输入、输出复用线。S1采用8*16的交叉矩阵，S2采用16*8的交叉矩阵。

下面简要说明用户A到用户B的交换过程。

A→B的交换：将用户A的话音信息经第一个初级T接线器的HW

1的TS

5

，交换到用户B

占用的第128个次级T接线器的HW

0的TS

20

，交换网络的内部时隙选用ITS

10

。为完成这

个交换，计算机在呼叫建立时将初级T接线器的第一个接线器的控制存储器CMA

的第5个时隙的值设置为10，由于初级T接线器采用的时输入控制方式，所以在初级T接线器的输出时隙是第10个时隙，并且用户A的信息由第一个初级T接线器话音存储器出

来后交换到第一条IHW

0线上，IHW

再连接到空间接线器S1的第一组的第一个接线器的

HWC

0，这个接线器的控制存储器CMC

(0)的第10个时隙的值设置为15，由于空间接线器

采用输入控制方式，所以HWC

0和HWC

15

相连。然后HWC

15

连接到空间接线器S

2

的第一组的

第15个接线器的HWD

0，这个接线器的控制存储器CMD

（15）中第10个时隙的值设置为

7，此接线器采用输出控制方式，所以信息由此接线器的输出复用线的HWD

7

线输出，此

接线器的输出复用线的HWD

7与第128个次级T接线器的输入复用线的IHW

接通。第128

个次级T接线器的控制存储器CMB

127

(20)的值设置为10，由于次级T接线器采用输出控

制的方式，所以A的信息交换到第20时隙输出，所占用的复用线是此接线器的输出复

用线HW

。

B→A的交换：将用户B的话音信息经第128个初级T接线器HW0的TS20，交换到用户A占用的第1个次级T接线器HW1的TS5。其内部时隙ITS选用一般采用反相法来决定。采用反相法时，两个通路内部时隙相差半帧，其公式表示为4-1所示。

mod2nYXn?

?=+??

?4-1

式中Y为方向通路的内部时隙号，X为正向通路的内部时隙号，n为每帧的时隙数即（复用度）。（X+2/n）modn表示（X+2/n）对n取余。在本例中，S1*S2的复用度为32，按照反相法，反向通路的内部时隙号计算公式入式子4-2所示。

32mod10mod6426

22nYXn???

?=+=+=?????

?

4-2

为了完成此交换，计算机在建立呼叫时将初级T接线器的第128个接线器的控制存储器CMA127（20）的值设置为26，由于初级T接线器采用的是输入控制的方式，所以用户B的信息从此接线器出来是在ITS26时隙。并且此信息交换到第128个初级T接线器的内部复用线IHW0上。此内部复用线IHW0与空间接线器S1的第一组的第16个接线器的HWC7相接，这个空间接线器的控制存储器CMC7(15)的第26个时隙的值设置为0，由于空间接线器采用输入控制方式，所以S1的第一组的第16个空间接线器的输入线HWC7与其输出线HWC0相连。其输出线HWC0与S2的第一组的第1个空间接线器的HWD15相连。S2的第一组的第1个空间接线器的控制存储器CMD15(0)的第26个时隙的值设置为0，此接线器采用输入控制方式，所以此接线器的输入线HWD15与其输出线的HWD0相连，其输出线的HWD0与第1个次级T接线器的输入线IHW0相连，这个时间接线器的控制存储器CMB0的第5个时隙设置为26，此接线器采用输出控制方式，所以用户B的信息交换到TS5，所占用的复用线是次接线器的输出复用线HW1。

SMA0

CMB1270

HW0

1

CMA127

SMB0

015

15

初级T接线器

次级T接线器

S1

S2

输入控制

输出控