实验一、SM模块系统介绍-ver

实验一、SM模块系统介绍一、 实验目的通过本实验，让学生了解程控交换机单元所具备的最基本的功能。二、 实验器材程控交换机一套。三、 实验内容说明通过现场实物讲解，让学生了解CC08交换机的构造。四、 实验步骤CC08交换机是采用全数字三级控制方式。无阻塞全时分交换系统。语音信号在整个过程中在实现全数字化。同时为满足实验方对模拟信号认识的要求，也可以根据用户需要配置模拟中继板。实验维护终端通过局域网（LAN）方式和交换机BAM后管理服务器通信，完成对程控交换机的设置、数据修改、监视等来达到用户管理的目的。（一）实验平台数字程控交换系统总体配置图（二）C&C08的硬件层次结构C&C08在硬件上具有模块化的层次结构。整个硬件系统可分为以下4个等级：1、 单板单板是C&C08数字程控交换系统的硬件基础，是实现交换系统功能的基本组成单元。2、 功能机框当安装有特定母板的机框插入多种功能单板时就构成了功能机框，如SM中的主控框、用户框、中继框等。3、模块

单个功能机框或多个功能机框的组合就构成了不同类别的模块，如交换模块SM由主控框、用户框（或中继框）等构成。C&C08的硬件结构示意图这种模块化的层次结构具有以下优点：1、 便于系统的安装、扩容和新设备的增加。2、 通过更换或增加功能单板，可灵活适应不同信令系统的要求，处理多种网上协议。3、 通过增加功能机框或功能模块，可方便地引入新功能、新技术，扩展系统的应用领域。（三）程控交换实验平台配置外形结构如下图所示：本实验平台由如下6大部分组成：BAM后管理服务器、主控框、时钟框、中继框、用户框、实验用终端中继框 时钟框 验用终端中继框 时钟框 主控框 BAM后管理服务器 -用户框3.1BAM的配置BAM系统由前后台MCP通信板，工控机，加载电缆等组成。BAMBAM系统由前后台MCP通信板，工控机，加载电缆等组成。BAM通过MCP卡与主机交换数据，并通过集线器挂接多个工作站，如右图所示。BAM的配置见下表:名称BAM的配置见下表:名称规格配置前后台通信板C805MCP2加载电缆AM06FLLA8芯双绞加载电缆2网络终接器50Q网络终接器2工控机C400以上/128M/2*10G以上/640MMO/CDROM/MODEM/网卡1工具软件中文WindowsNTServer4.01工具软件MSSQLServer7.013.2主控框配置MC2槽位和其他槽位不兼容，其他单板插到MC2板的槽位容易烧板。MEM板用于话单存储，也可在C&C08数字程控交换系统作为智能交换平台时提供计算机网络接口。每块LAP板提供4路协议处理，可以配合不同的单板软件配置成以下几种类型的协议处理板：1、 CB03LAP0：No.7信令处理板，提供4条TUP信令链路或4条ISUP信令链路。（本室配）2、 CB03LAP1：V5.2协议处理板，提供8路Link协议处理，可支持8组V5.2接口。（每组1〜16条E1）每块NO7板提供2条TUP信令链路或2条ISUP信令链路。（NO7板不支持ISUP长消息，目前已停止生产）3.3时钟框配置（本实验室直接从主控框的CKV板上取时钟同步，故未配此框）3.4数字中继框配置数字中继框配置如BSM数字中继框配置图所示:。PDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDPWTTTTTTTTTTTTTTTTRRRRWCMMMMMMMMMMMMMMMMVVVVCBSM数字中继框配置图说明：每1块DTM板占1个主节点，占2条HW线。每个中继框最多可配16块DTM板，即960DT。实际需要DT数多于960时，需另加1个中继框。每块C805DTM提供2路E1接口，可以配合不同的单板软件和不同的协议处理板配置成以下几种接口：1、 DT数字中继接口：在MFC多频互控板的配合下，实现中国一号信令局间连接，每个BSM最多配32块板，提供1920条话路。2、 TUPNo.7信令中继接口：在NO7板或No.7信令处理板（CB03LAPA0）配合下，实现No.7信令局间连接，每个BSM最多配24块板，提供1440条话路。3.5用户框配置本程控交换实验平台系统采用32路用户框，配置如下1框内可插2块PWX，19块ASL32（简称A32）、2块DRV32（简称D32）共608个用户。整框的板位结构如下图所示:012345678910111213141516171819202122232425PAAAAAAAAAADDAAAAAAAAATPW333333333333333333333SWX222222222222222222222SX32路用户框板位结构图用户中继配置原则说明1、 交换模块（BSM）配置原则是兼顾主节点NOD和HW线资源的限制及资源的合理利用两个方面。2、 交换模块（最多可提供64条HW线、44个主节点（11块NOD板）。3、 一个满配置用户框占2个主节点和2条HW线，那末4个满配置用户框刚好占满2块主节点板。4、 一块DTM板占1个主节点和2条HW线，那末4块DTM板就占满一个主节点板。5、 对于用户冲继混装的模块，每减少4个用户框（1216ASL/608DSL）就可以将闲置出来的8个主节点用来增加8块中继板DTM（480DT）。3.6实验用终端设备的配置C&C08数字程控交换系统一般带有多台计算机终端（工作站），分别用做维护终端、计费终端等等，各终端通过网线与BAM系统相连，其配置见下表。设备名称规格配置维护终端台式微机/P41.7GHz或以上/128M/20G/软驱/CDROM/集成网卡/集成声卡/17"彩显冲文Win981~15（四）单板介绍4.1C&C08MPU主处理机板功能及原理C&C08MPU是B型机平台所用的主控板，主控板是SM模块的核心控制部件，主要用于处理SM模块的各种业务，完成对主控框内其它单板的控制。

C&C08MPU主机板主要功能如下:通过NOD接收用户和中继的状态，并对其发出相应的命令；针对用户状态，控制SIG板送出相应的信号音和语音信号；根据本局用户和中继状态，控制MFC板接受和发送MFC信号；控制交换网板进行接续；以邮箱方式通过通信板(MC2,LAPMC2)与其它模块通信；通过HDLC同步串口与后台通信，并由此进行主机软件加载；通过EMA进行主备切换和主机数据热备份。3.3V-5V逻辑电平转换接口、逻辑控制单CC08MPU板的原理框图见下图。CC08MPU由CPU、3.3V-5V逻辑电平转换接口、逻辑控制单元、DRAM、FLASH、同步串口、异步串口、邮箱接口组成。4.2CC0HASL32路模拟用户板功能及原理模拟用户模块在主机(MPU)控制下，用户板(ASL)上的单片机完成对用户线状态的检测和上报。ASL是用户模块的终端电路部分。按照所接模拟用户线的数目可将用户板分为16路模拟用户板和32路模拟用户板，CC0HASL单板为32路模拟用户板，它只能插在32路用户框内。CC0HASL单板主要实现以下功能：提供32路模拟用户接口。单板具备BORSCHT(馈电、过压/流保护、振铃、监视、编译码、混合、测试)功能。提供某些特殊功能(2路反极、CID等)。单板提供软件A/m率可调、接口阻抗可调、增益可调功能。CC0HASL，简称ASL32或A32。原理如下图所示：模拟用户板（ASL32）原理图采用单片机（CPU）对32路用户电路进行控制，并与上级主节点（NOD）通信。COMBO具有很强的DSP功能，主要完成时隙分配与交换、铃流控制及摘挂机检测等功能。用户电缆（32对用户线），接在用户框母板的对应电缆接口。32路用户框可以插16路用户电缆的插头，两个插头分别插在最上面和最下面，32路用户电缆插法如图所示，其中第9到第12个用户是第一个插头的中间一竖排针，第13到16用户是第二个插头的中间一竖排针。CB02BNETAB模块交换网板功能及原理1、 CB02BNETA位于SM的主控框内，是SM自身控制、维护通信链路的交换中心，同时也是话音通信和数据通信的交换中心。能完成以下功能：1） 提供本框及用户框、中继框的工作时钟；2） 完成4096X4096时隙的无阻塞交换；3） 完成32时隙主叫号码FSK数字信号的发送处理；4） 提供一组最多64方的会议电话或多组多方会议电话；5） 具有多种时钟工作方式：本板时钟（自由振荡方式）锁相时钟框时钟锁相DT时钟锁相OPT时钟；6） 提供本板自测功能；7） 支持OPT主备用或负荷分担工作方式。2、 交换模块（SM）内的交换网络是一个4KX4K的T网络，它是由4片单T网片组成的。这种T网片具有以下特点：1）提供2048X2048无阻塞时隙交换单T网络：具有对每一个时隙的插入/提取功能和控制存储器回读功能，支持网络的在线测试、自环测试；集成的串/并、并/串转换电路，无需外围电路；支持广播方式，即将某一个输入时隙交换到任意多个输出时隙。2） 除完成上述基本交换功能以外，还支持64个时隙的会议电话，华为公司的会议电话专用集成电路，具有以下特点：每个受话者接收除自己以外其他参加方中声音最大者；话音清晰，会议参加方多；直接的HW接口与T网片配合；支持A/p律PCM码型及偶比特翻转；同时支持多个会议电话，参加会议的总成员数不超过64个或多达21组的三方通话。3） 此外还集成了主叫号码识别（CID，CallerIdentification）产生器，支持CID-I（振铃状态显示主叫号码）和CID-II（通话状态显示主叫号码，并向主叫送呼叫等待音）方式，其主要功能如下：支持A/p律编码；同时支持32Xn路CID信号发送，n为调制数字信号处理（DSP）电路的个数；交换网络板（BNETA）还具备时钟源的选择与软/硬切换、时钟锁相与驱动、HW驱动等功能，为SM模块内各部分提供统一的时钟。4）为保证交换网络的稳定可靠，SM模块的交换网络（BNETA）采用双套配置方式，具有以下特点：主/备用交换网络可以选择共写分读方式作热备份；主用交换网络离线，备用交换网络升级为主用时，可以硬件自动倒换，不需软件控制；当检测到主网故障时，主机可以命令交换网络进行主备用网的互助倒换；可由后台人机命令控制倒换。模块内交换网络（BNETA）由话音存储器和控制存储器及串/并、并/串电路组成。话音存储器用来存储话音的PCM码字，控制存储器用于存储对话音存储器的控制信息。T交换网络的容量用同时可以交换的时隙数来表示，例如，一次可以同时交换32条HW，每条HW为32个时隙，则交换网络的容量为32X32=1024时隙，简称1K网络，即每次暂存1024个PCM码字。因此4K容量的BNETA可以提供128条HW,其中64条可以自由分配给用户和中继，另64条已被固定用于系统资源。分配原则是：每一框模拟用户，或一块数字中继板（DTM）或半框模拟中继板（8块）占用两条HW。BNETA板的硬件结构如下图所示，主要包含：4KX4K的T网、64时隙会议电话电路、32时隙主叫号码（CID）调制数字信号处理（DSP）电路及总线接口、时钟锁相/驱动、HW输入/输出驱动等电路。4K交换网络将会议电话和主叫号码调制信号等交换到任意一个中继/用户时隙。输出/输入驱动提供对

中继单元、用户单元和AM的HW总线接口，总线接口提供对SM主控单元（MPU）的接口，时钟锁相及输出电路用来锁相同步时钟源，并将锁相出的时钟信号提供给整个SM模块的其它部分。BNETA板硬件结构SM内话路总线结构如下图所示，由SM模块用户级、中继级以及AM/CM来的话路分别经不同的HW线接到4K单T网，在这里与会议电话的时隙、主叫号码（CID）的时隙及信号音的时隙进行交换，或者与其它用户时隙、中继时隙以及AM/CM转入的时隙进行交换。

子模块话路总线网络级内部呼叫接续过程示意图子模块话路总线网络级内部呼叫接续过程示意图呼叫接续过程如下图所示。SM交换模块（SM）内部用户之间的话路仅通过该SM的BNETA交换模块内的一个用户打电话给另一个用户时，主机通过主节点（NOD）控制双音多频驱动板（DRV）进行收号，在分析完被叫号码以及确定有空闲的时隙后，主机控制网板BNETA将对应于主叫用户的时隙和呼叫接续过程如下图所示。SM模块内交换话音流程:ASL—DRV一BNETA一DRV—ASL

CB01DRV32路双音收号及驱动板功能及原理16路用户框由16路用户板和16路收号DRV组成，每线成本较高，集成度低，所提供功能较少。为了适应市场的需求，推出维护方便、运行可靠、高集成度的32路用户框。CB01DRV板，简称DRV32,是为配合32路用户框使用而设计的。每个用户组有两块互助的DRV32板，每块DRV32板拥有32个双音多频收号器，同时完成框外差分HW到框内HW的收敛比调整(可将用户板的20条HW收敛为8条HW送到网板或交换机近端)，实现HW线信号和串行通信口的驱动。DRV32板内的DSP实现HW导通测试及用户端口的自环测试。DRV32板的原理框图如下图所示。ASL0时钟差分接收驱动和选择ASL0时钟差分接收驱动和选择DRV32板原理框图DRV32板采用数字信号处理器(DSP)实现双音多频的收发功能。当需要进行DTMF收号时，主机通过主节点对DRV32板上的单片机下发命令，CPU控制交换网络的相应的时隙交换到数字信号处理器的同步串口。数字信号处理器检测到号码后，通过中断上报CPU。CPU再经串口上报主机。在一个用户框内有两个DRV32板。DRV32单板的串行通信口驱动功能模块工作于互助方式。正常工作时，每块DRV32单板分别负责各自半框串行通信口驱动。当其中一块DRV32板串口通讯故障或主机强制互助时，在主机控制下，进入节点互助状态，由正常的DRV32完成整框的串行通信口驱动。DRV32单板上的收号器工作于负荷分担方式，每块单板上的收号器均可供整框用户使用。DRV32实现框内HW到框外HW的收敛，收敛比固定为1:2.5、1:5两种，根据话务量的需求来选择，由主机配置。DRV32同时实现用户框HW、时钟的驱动功能。HW、时钟的驱动功能工作于主备方式，由主用的DRV32单板提供用户框内的HW和时钟驱动。CB02SIG信号音板功能及原理CB02SIG信号音板采用专用的信号音处理软件，对于不同指标要求的信号音可形成相应的数据文件，语音也可录制成数据文件；将不同国家和地区要求的信号音和语音合成不同的文件组，开局时根据需要选择加载信号音文件即可满足各种不同的需求。当需要改变语音内容时，可以现场录制，现场加载。CB02SIG单板实现对单板软件和所有数据文件的加载，将单板软件和数据文件放在BAM中作为主机软件的若干个文件进行管理。主要特点如下：兼容CB01SIG单板128路放音通道，放音内容可动态控制每路放音内容可现场录音所有语音内容以文件形式从BAM动态加载交换机在接续过程中所需的全部数字音信号由数字音信号电路(SIG)产生，而对应的模拟信号则由其它电路转换生成。在整个交换机系统中，数字音信号电路(SIG)与其它部分的关系如下图所示。数字音信号电路(SIG)所处位置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，语音信号的出入则以2.048Mbit/sPCM方式(E1接口)与BNET板相连后提供，一套SIG电路可接2条PCM的HW线，使得在任一时刻能提供存储器所存语音中的128种语音，并可用任一条HW通道对四个可录音时隙之一进行录音。信号音电路在每个模块中有A、B两套互为热备份。CB02SIG板电路原理框图如下图所示。总线CPU386EX驱动寄存爵4S-DB8DB—1~^16/8DB10AB8□再 18AB总线CPU386EX驱动寄存爵4S-DB8DB—1~^16/8DB10AB8□再 18AB0DB那阳I■放音控制ACTFPGA逻辑控制语J储器CB02SIG板原理框图一块CB02SIG板提供4条HW,128个放音时隙。语音数据以PcmRawData文件格式存储在单板自带的语音存储器中。单板逻辑在时钟的严格控制下依次将语音数据从存储器中取出，通过并串变换，转化为2M的语音码流。语音存贮器低10位地址是在2MCLK和/FO时钟作用下自动增加的，而16高位地址是由386EX系统每隔0.128秒刷新的。整个放音内容就是通过这种方式，在386EX的控制下实现放音。语言存储器最大为64M，最大语言存储长度为137分钟。C805DTM（TUP，ISUP，PRA，V5TK，IDT，RDT）E1数字中继板功能及原理C805DTM（TUP，ISUP，PRA，V5TK，IDT，RDT）E1数字中继板可用于随路信令方式、公共信道信令方式、综合业务数字网。C805DTME1数字中继板插于中继框。C805DTM（TUP，ISUP，PRA，V5TK，IDT，RDT）E1数字中继板的主要功能有：（1） 提供2路E1（32时隙）PCM接口与其他交换机相接；（2） 从上级局提取8K时钟送交换机系统作为参考时钟源，以便交换机与其它交换机同步；（3） 为不同协议接口（如TUP，ISUP，PRA，V5TK，IDT，RDT）提供物理链路。数字中继电路按功能可分为中继接口部分和信号处理部分。功能框图见图。数字中继电路功能框图中继接口部分主要完成以下功能 ：线路保护功能采用保护电路是为了防止外线异常大电流或高电压给中继模块造成损害；自环测试功能为了测试目的，在这部分中可将整个发送路径和接收路径连成自环；阻抗匹配功能外部中继线有两种类型：一种是75欧的同轴电缆，另一种是120欧的平衡对称电缆，可由DTM数字中继板上的拨动开关来选择其中的一种；线路信号的驱动与接收功能这部分完成发送信号的线路驱动，给线路信号适当的发送功率，接收部分完成信号的提取；外部时钟再生此电路能从入中继上的比特流中提取出外部时钟信号，用于从入中继上读取数据，因为外部时钟和内部时钟不一定相同。同时这个时钟信号也送到时钟同步系统，作为外部参考时钟源；信号处理部分主要完成以下功能：HDB3编译码这部分电路完成适合线路传输的3阶高密度双极性码(HDB3)和适合电子电路处理的单极性不归零码(NRZ)之间的转换；帧信号和CRC4产生电路这部分电路完成帧信号的形成和插入功能，并对比特数据流进行循环冗余码校验(CRC4)；(3)发送接口这部分电路完成随路信令和复帧信号的插入功能；帧信号提取和CRC4校验这部分电路完成帧同步监视，并完成循环冗余码(CRC4)校验功能；(5)告警检测这部分电路完成以下告警功能：帧同步丢失；复帧同步丢失；对端帧失步；对端复帧失步；输入信号丢失；误码；滑码；CRC4错误。弹性缓冲接口这部分电路完成随路信令和复帧信号的提取以及接收比特流的缓冲，即再定时功能；(7)状态和控制寄存器部分这部分电路主要是提供外部CPU访问的接口。(8)每块数字中继板配有2个PCM30/32路系统。一个中继框可配置16块DTM板，共960条中继线。数字中继板原理框图如下图所示。数字中继原理图数字中继电路采用PCM30/32CEPT制式，传送和接收局间基群数字信号。中继接口部分由保护器件、自环电路、匹配电阻、变压器等构成，主要完成保护功能、自环测试功能和阻抗匹配功能。信号处理部分是一个专用大规模集成电路芯片，它在CPU的控制下完成和信号处理有关的大部分功能。控制部分由微处理器、RAM、ROM、串口芯片等构成，完成本板控制功能以及与主节点NOD板通信的功能。总线驱动部分由线路信号驱动芯片构成，主要完成主备交换网选择、主备主节点板选择以及电平转换等。CB03LAPN74链路七号信令处理板功能及原理LAPN7七号信令处理板有两种型号：CB01LAP0和CB03LAPA0。这两种型号功能相同，但在开关、跳线、指示灯等方面有所区别。本文所述内容均以CB03LAPA0为例。LAPN7板的功能原理如下图所示：LAPN7的功能为：

(1)作LAPN7时支持4条七号信令链路，长消息，用于A、B、C模块均可。(2)作No.7时可完全替代CC01NO70，只支持2条七号信令链路，短消息，用于A、B、C模块均可。CC04MFC多频互控板功能及原理MFC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。可通过数据设定设置成16路或32路。CC04MFC多频互控板具有以下功能:(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、识别经交换网从中继到达的多频记发器信号，将结果上报主机;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，也可通过中继器进行自环测试。MFC板原理如下图所示:MFC板原理框图采用数字信号处理(DSP)电路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。主机与单片机的通讯通过邮箱来实现。发送局间多频信号时，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，并通过本板的交换网络交换到UHW上。数字信号处理器接收到的号码放在其外部的EPLD中，由单片机通过并口读取。32路多频记发器信号的发送与接收采用一片高速数字信号处理器来处理。DHW和UHW的时隙一一对应形成32个MFC收发器，如果第i个收发器被占用，则DHW上第i个时隙和UHW上的第i个时隙同时被占用。如果是前向占用，则在DHW的第i个时隙接收后向信号，并在UHW的第i个时隙发前向信号；反之，若是后向占用，则在DHW的第i个时隙接收前向信号，并在UHW的第i个时隙中发送后向信号。互控过程的实现：前向占用：主机通过邮箱下达前向占用第X个收发器的命令，单片机再通过DSP准备接收对端的后向信号。发前收后，执行互控过程的4个节拍：主机通过单片机通知DSP在时隙X发出前向信号M。此后若DSP在时隙X收到后向信号N，就上报单片机，单片机再通知DSP在时隙X停发前向信号，同时将收到的后向信号N上报给主机，当DSP检测到对端后向信号停发时，单片机等待主机发下一位信号。后向占用：主机下达后向占用收发器X的命令，单片机通知DSP在时隙X准备接收对方的前向信号。收前发后，执行互控过程的4个节拍：DSP在时隙X检测到前向信号M，经单片机上报主机，主机通知DSP发出后向信号N。当DSP检测到前向信号停发时上报单片机，单片机控制DSP停发后向信号，单片机再控制DSP准备接收下一个前向信号。CC02NOD通信主节点板功能及原理NOD板各主节点提供了主机与各单板进行高层通信的通道，各主节点与主机通过邮箱连接，与各单板通过串口连接，负责将邮箱来的主机信息与串口来的从节点信息进行交换，实时地上报从节点的状态变化。主节点通过邮箱与主机交换信息，通过串口与各单板即从节点交换信息将主机命令转发给从节点，同时将从节点上报响应上报给主机，另外，主节点从主机获得关于从节点模式的配置，并以此与各从节点通信，将从节点的状态变化（由故障变OK，或由OK变故障）上报主机。一路主节点的硬件原理框图如下图所示。一路主节点的原理框图一块主节点板上有四路独立的主节点，每路主节点在CPU微处理器的控制下与主机和从节点通信。主机通过邮箱给主节点下配置，主节点通过邮箱向主机上报响应以及从节点的信息；同时主节点通过串口与从节点通信：透明地转发主机高层命令并上报从节点响应，查询并上报各从节点状态。CB01AL