现代交换技术实验报告

1、现代交换技术实验报告（20112012学年第3学期）学院 应用科技学院 专业 网络工程 年级 2010 班级 姓名 陈云婷 学号 1 姓名 施清梅 学号 4 姓名 李孝冰 学号 3 实验一 程控交换原理实验系统及控制单元实验实验时间：2011年 11 月 29 日 实验地点：理工楼2#505一、实验目的1熟悉程控交换原理实验系统的电路组成与主要部件的作用。2体会程控交换原理实验系统进行电话通信时的工作过程。二、实验仪器1程控交换实验箱 一台2电话单机 四个三、实验原理1电路组成交换网络用户电路用户电路 CPU中央处理单元 图1-1实验系统原理框图用户电路用户电路 交 换 网 络用户线接口电路用

2、户1用户线接口电路用户3用户线接口电路用户2用户线接口电路用户4二次稳压电路液晶显示电路控制、检测电路时钟信号电路语音提示电路直流电源CPU中央处理器多种信号音电路图1-2实验系统方框图图1-1是该实验系统的原理框图，图1-2是该实验系统的方框图。(1)用户模块电路 主要完成BORSCHT七种功能，它由下列电路组成： 用户线接口电路 二四线变换器 PCM编译码电路(2)交换网络系统 主要完成时分交换的功能，它由下列电路组成： 时分交换网络系统(3)多种信号音电路 主要完成各种信号音的产生与发送，它由下列电路组成： 450Hz数字拨号音电路 忙音发生电路 回铃音发生电路 25Hz振铃信号电路四、

3、实验内容：1从总体上初步熟悉两部电话单机进行通话的过程。2初步建立程控交换原理系统及电话通信的概念。3观察并记录一个正常呼叫的全过程。4观察并记录一个不正常呼叫的状态。号码：1234号码：3456交换网络系统号码：68 号码：4567号码：2345号码：69 图1-4呼叫识别电路框图五、实验步骤1接上交流电源线。2先打开“交流开关”，指示发光二极管D23亮后，再分别按下直流输出开关J1、J2。此时实验箱上的五组电源已供电，各自发光二极管亮。（注意一定要按照正确顺序关闭电源，否则会烧坏器件）3按复位键“S1”进行一次上电复位，此时，CPU已对系统进行初始化处理，液晶显示“欢迎使用众友科技程控交换

4、实验系统”，即可进行实验。4将四个用户接上电话单机并拨打电话，有二种情况：一、正常呼叫的自动处理二、不正常呼叫的自动处理，进行实验并记录实验结果。六、实验结果：一、正常呼叫的自动处理1、主叫摘机，听到拨号音；2、拨通电话号码时被叫振铃，主叫听到回铃音，液晶显示主叫电话号码3、被叫摘机，被叫振铃停，主叫回铃音停，双方通话。液晶显示通话计时“通话时间 xx分 xx秒”。4、挂机，任意一方先挂机（如主叫先挂机），另一方（被叫）听到忙音，计时停止，液晶显示“欢迎使用众友科技程控交换实验系统”。二、不正常呼叫的自动处理（观察、验证）(1)主叫摘机后在规定的系统时间20s内不拨号，主叫听到忙音。(2)拨完

5、第一位号码后在规定的系统时间5s内没有拨第二位号码时，主叫听到忙音。(3)号码拨错时（如主叫拨“1111”），主叫听到忙音。(4)主叫拨打自己的号码，如用户一打“1234”，听忙音。(5)被叫振铃后在规定的系统时间20s内不摘机，被叫振铃音停，主叫听到忙音。 实验二 用户线接口电路及二四线变换实验实验时间：2010年 11月29 日 实验地点：理工楼2#505一、实验目的1全面了解用户线接口电路功能（BORST）的作用及其实现方法。2通过对AM79R70电路的学习与实验，进一步加深对BORST功能的理解。3了解二四线变换电路的工作原理。二、实验仪器1程控交换实验箱 一台2电话单机 二个320M

6、Hz示波器5二四线变换电路三、实验原理：在该实验系统中，二四线变换由用户线接口电路中的语音单元电路实现，图2-6为电路的功能框图，该电路完成二线单端之间信号转换，在AM79R70内部电路中已经完成了该变换。TTR R图2-6 二/四线变换功能框图二四线变换的作用就是把用户线接口电路中的语音模拟信号（TR）通过该电路的转换分成去话（T）与来话（R）。对该电路的要求是：将二线电路转换成四线电路；信号由四线收端到四线发端要有尽可能大的衰减，衰减越大越好；信号由二线端到四线发端和由四线收端到二线端的衰减应尽可能小，越小越好；应保持各传输端的阻抗匹配，以便于PCM编译码电路形成发送与接收的数字信号。四、

7、实验步骤及结果1用户1，用户3接上电话单机。2用户电话单机的直流供电（B）的观测。 (1)用户1的电话处于挂机状态，用示波器测量TP11A，TP11B对地的电压，TP11A为100mv ，TP11B为 -22.9v，它们之间电压差约为 -22.9 V。(2)用户1的电话处于摘机状态，用示波器测量TP11A，TP11B对地的电压，TP11A为 -5.2v，TP11B为 -14.2v 。(3)用户1处于挂机状态，用户3呼叫用户1，即用户3拨打“1234”，使用户1振铃。当用户1的电话振铃时，用示波器观察TP11A直流电平为 100mV, TP11B直流电平为-47.2v,且叠加有振铃的波形。注意：

8、AM79R70振铃时用-48V馈电，而平时用-24V馈电，以降低功耗。3观察二四线变换的作用。(1)用正常的呼叫方式，使用户1、用户3处于通话状态。(2)当用户1对着电话讲话时（或按电话上的任意键），用示波器观察TP11上的波形，为语音信号（或双音多频信号），不讲话时无信号。(3)当用户1听到用户3讲话时（或用户3按电话上任意键），用示波器观察TP12上的波形，为语音信号（或双音多频信号），对方不讲话时无信号。(4)用示波器观察TP11A。不管是用户1讲话还是用户3讲话（或按电话上的任意键）此测试点都有语音波形（或双音多频信号）。4摘、挂机状态检测的观测。4.1当用户1的电话摘机时，用示波器测

9、量TP13为高电平（电压为 3.48V ）。4.2当用户1的电话挂机时，用示波器测量TP13为低电平（电压为 0V ）。5被叫话机振铃（R）的观测。5.1用户1处于挂机状态，用户3呼叫用户1，即用户3拨打“1234”，使用户1振铃。5.2当用户1的电话振铃时，用示波器观察TP14，振铃时TP14为高电平（电压为 3.48V）不振铃时TP14为低电平（电压为 0v ）。五、问题（见图2-6 二/四线变换功能框图）：（1）为什么使用二四线变换？答： 二/四线变换的作用就是把用户线接口电路中的语音模拟信号（TR）通过该电路的转换分成去话（T）与来话（R）。二线是指模拟电话线路（家里的2芯电话线），而

10、四线就是指传输设备音频连接配线、电话交换机、或者电话机的内部线路。设备内部的音频信号都是收发独立的，各占用一对线，即4线接口方式。这样电路稳定，使用维护、检测都比较简单。但是，为了控制投资，连接户外的用户电缆线路采用二线制来大幅减少电缆芯线，使得能够在一对铜线上传输双方向的信号。（2）为什么将二线电路转换成四线电路；信号由四线收端到四线发端要有尽可能大的衰减，衰减越大越好？答：四线收端到四线发端的衰减越大越好，是为了保证收端对发端的干扰小，提高发端的信号质量。（3）为什么信号由二线端到四线发端和由四线收端到二线端的衰减应尽可能小，越小越好？答： 二线端到四线发端和四线收端到二线端的衰减越小越好

11、，是为了保证同一个方向（模拟端到数字端，或从数字端到模拟端）的信号到接收端时强度最大（质量最好）。实验三 程控交换PCM编译码实验实验时间：2010年11月29日 实验地点：理工楼2#505一、实验目的1掌握PCM编译码器在程控交换机中的作用。2熟悉单片PCM编译码集成电路TP3067的使用方法。二、实验仪器1程控交换实验箱 一台2电话单机 二个320MHz示波器 一台三、实验原理：1、图3-1（b）是PCM的译码电路方框图，它的工作过程同图3-1（a）的工作过程完全相反。模拟信号模拟信号PCM译码低通放大PCM编码量化取样码DA控制AD控制（a）AD电路 （b）DA电路图3-1 AD及DA电

12、路框图2PCM编译码电路的工作时钟由上述电路分析可知，PCM编译码电路所需的工作时钟频率为2.048MHZ，FSR、FSX帧同步信号为8KHZ窄脉冲。它们的时序关系如图3-3。TP20482.048MHz的时钟TPTS0 8KHz窄脉冲TPTS7 图3-3 PCM编译码电路工作时钟各测量点波形四、实验步骤及结果1使用户一与用户三处于通话状态（也可以使用其它用户）。2用示波器的两个探头同时观察TP11、TP32(或TP12、TP31)的波形。可以看到两者语音（或按键产生的双音多频信号）波形是相同的，只是幅值不一样而已。这就是一个PCM编译码的过程，用户一的模拟语音信号(或按键产生的双音多频信号)

13、经过TP3067编码后送到交换网络，然后由交换网络把编码后的数据送给用户三，用户三经过译码将编码后数据再转化为模拟语音信号。3用示波器观察TPDT的波形,可以看到各个用户语音及各种信号音编码后的数据。五、实验结论：在程控数字交换机系统中，除个别的应用外，基本采用pcm数字化方法。 pcm 主要包括抽样，量化，与编码三种功能单元。首先，模拟话音经防混叠低通滤波得到限带(300-3400hz)的话路信号，将其抽样变成脉冲调幅(pam) 信号。根据抽样定理，只要抽样频率fs不低于模拟信号最高频率fm的2倍，即fs=2fm,则在接收端能够恢复出原模拟信号。ccitt建议规定 fs=8khz。然后将幅度

14、连续的抽样信号用四舍五入的方法量化为有限个采值的量化信号，再经编码，变换成二进制代码。对于电话，ccitt g.711,712建议每抽样值编为8位码，这样共有256个量化级，因而每路模拟话音相应的数字话音相应的数字话音标准数码率为64kb/s. 在pcm设备中，各路编码信号，先经时分多路复用，合成的码流再通过信道(或线路)传送到接收端。在接收端先进行信码再生，定时提取及分路，再经数模变换(即pcm解码),还原为pam抽样保持信号。根据抽样定理，借助低通滤波器便可以从中恢复出模拟话音信号在程控数字交换系统中，为提高传输速率和交换容量，通常采用pcm复用方式。对于pcm基群系统，目前国际上有两种复

15、用制式:30/32路帧结构与24帧结构。 国采用30/32路结构方式，即一帧占125s,分为32个时隙(ts0-ts31),而只传送30路话音编码信息 pcm复用设备也按复用路数和速率划分为群路等级，在各个复用等级上将数个低速率群路信号复接为一个高速率群路信号，以满足传输信道容量日益增长的要求，提高信道利用率。实验四 多种信号音及铃流信号发生器实验实验时间：2010年11月29 日 实验地点：理工楼2#505一、实验目的1了解电话通信中常用的几种信号音和铃流信号的电路组成与产生方法。2熟悉这些信号音在传送过程中的技术要求和实现方法。二、实验仪器1程控交换实验箱 一台2电话单机 两个320MHz

16、示波器 一台三、实验原理：1、下面是本实验系统的传送信号流程，见图4-1所示。用户线用户线被叫用户主叫用户呼叫信号摘机拨号音信号号码信号振铃信号回铃音信号应答信号话音信号通信建立摘机挂机（先挂方）忙音信号挂机信号挂机(用户线信号)图4-1 本实验系统传送信号流程图2、数字信号音的产生(1)传统方式产生数字音信号450HZ正弦量化及非线性编码取样450HZ正弦信号发生器信号发生器图4-2 传统方式产生音信号电原理图(2)数字电路产生数字音信号图4-3是大约450Hz正弦波信号一个周期取样示意图，图4-4是数字电路产生音信号的原理框图。图4-3 450Hz正弦波信号取样示意图四、实验内容用示波器测

17、量拨号音，忙音、回铃音及铃流信号的波形。五、实验步骤及结果1、用示波器观察TPLL的波形。f=28.31 Hz，VPP 2 V2用户1、用户3接上电话单机，用户1呼叫用户3，在呼叫过程中观察TP12的波形。(1)用示波器观察TP12的波形，用户1摘机后听到拨号音，TP12的波形为连续的450Hz的正弦波信号。f= 446.4 Hz，VPP 2V(2)用户1拨完被叫电话号码“3456” 后听到回铃音时，用双踪示波器观察TP12的波形。可观察到TP12波形一样为1秒通，4秒断的断续信号。(3)用户3振铃时，用双踪示波器观察TP33A的波形，即当用户3振铃时，TP33A为方波；不振铃时，TP33A无

18、波形。(4)用户3摘机通话后，用户3先挂机，此时用户1听到忙音，用双踪示波器观察TP12的波形，可观察到TP12的波形为0.35秒通，0.35秒断的断续信号。六、实验结论：通过此次的实验我们知道了电话通信中常用的几种信号音有：拨号音、忙音、回铃音和铃流等。还了解了各种信号音的产生和控制电路。通过此次实验我们还验证了各种铃音的不同和有关的控制电路以及信号产生电路实验五 双音多频DTMF接收实验实验时间：2010年11月29日 实验地点：理工楼2#505一、实验目的1了解双音多频信号在程控交换系统中的发送和接收方法。2熟悉该电路的组成及工作过程。二、实验仪器1程控交换实验箱 一台2电话单机 两个3

19、20MHz示波器 一台三、实验原理：1、双音多频，简写DTMF（DTMF=Dual Tone Multifrequency）DTMF发送器的原理与构成如图5-1所示，它主要包括：(1)晶体振荡器:外接晶体（通常采用3.MHz）与片内电路构成振荡器，经分频产生参考信号。(2)键控可变时钟产生电路:它是一种可控分频比的分频器，通常由n级移位寄存器与键控反馈逻辑单元组成。(3)正弦波产生电路:它由正弦波编码器与D/A变换器构成，通常使用可变速时钟列正弦波形成可变速列时钟产生fH(C1C4)时钟产生321AB546C987DTMF信 号（输入控制）D*0#(R1R4)fL行正弦波形成可变速行时钟产生

20、图5-1 一个典型的DTMF发送电路原理框图信号先经5位移位寄存器，产生一组5位移位代码，再由可编程逻辑阵列（PLA）将其转换成二进制代码，加到D/A变换器形成台阶型正弦波。显然台阶的宽度等于时钟频率的倒数，这样形成的正弦波信号频率必然对应时钟的速率和按键的号码。(4)混合电路将键盘所对应产生的行、列正弦波信号（即低、高群fL、fH）相加、混合成双音信号输出。2双音多频接收电路高频组带通滤波器过零检测器码变换锁存与缓冲信号输入输入电路低频组带通滤波器过零检测器图5-2 典型DTMF接收器原理框图DTMF接收器包括DTMF分组滤波器和DTMF译码器，其基本原理如图5-2所示。DTMF接收器先经高

21、、低频组带通滤器进行fL/fH区分，然后过零检测、比较，得到相应于DTMF的两路fL、fH信号输出。两路信号经译码、锁存、缓冲，恢复成对应于16种DTMF信号音的4比特二进制码（D01D04）。五、实验内容1用示波器观察发送DTMF信号的波形。2用示波器观察DTMF信号接收的波形。六、实验步骤及结果1、用户1、用户3接上电话单机。2、用户1摘机，开始拨打号码，即按电话单机上的任意键，用示波器的直流档对以下测量点进行观察并记录波形：(1)TPDTMF：开始收号前有拨号音的波形,当有按键后停拨号音,同时按住键有双音多频信号，无键按下时无信号。(2) TPSDT：当无键按下时该点为高电平，有键按下时

22、该点是低电平（脉冲）。 (3) TP11：开始收号前有拨号音的波形,当有按键后停拨号音,同时按住键有双音多频信号，无键按下时无信号。注意：按了四个号码后，用户1挂机再次摘机才能使DTMF电路接受新的按键号码。3、按不同的键时（比较任意两个按键的波形），其双音多频信号的波形不一样，要仔细观察。4、在按键过程中观察发光二极管D32D35与所按键值的关系：(显示二极管是在该按键抬起的瞬间发生改变的)D35D32对应的是8421码，如按下的键值为5时，对应的码字为0101，发光二极管D34，D32发光。在按键的过程中观察所按键值与发光二极管是否满足上述对应关系。七、实验结论：通过此次的实验我们知道了什

23、么是双音多频信号（DTMF），它是指 电话系统中电话机与交换机之间的一种用户信令，通常用于发送被叫号码。 在使用双音多频信号之前，电话系统中使用一连串的断续脉冲来传送被叫号码，称为脉冲拨号。 电话机向交换机同时发送两个频率的信号，发送按键信息。 一共有8个频率的音频信号，分为2组，每组4个，两两组合共可以代表16个按键，分别代表0-9 、#、*等按键。程控交换机的快速多频按键话机所发送的拨号信号，不再用脉冲而用同时发送的双音 ” 表示一个数字。 在此次的实验中我们了解了双音多频信号在程控交换系统中如何发送和接收的。以及熟悉该电路的组成和工作原理。实验七 时分复用与时分交换原理实验实验时间：20

24、10年11月29日 实验地点：理工楼2#505一、实验目的1掌握时分复用原理。2熟悉数字程控交换网络的组成、原理与实现方法。二、实验仪器1程控交换实验箱 一台2电话单机 四个320MHz示波器 一台三、实验原理 1时分交换原理外部信号输入TS6中央控制单元编译码收号器编译码用户3编译码用户1时分交换网络TS3TS1TS4TS2K52K51用户4编译码用户2编译码TS5拨号音，忙音，回铃音外线接口编译码TS9TS8TS7图7-1时分交换系统时隙分配图2. 时分交换的基本组成是一个话音存储器和一个控制存储器。话音存储器是暂时存储输入数字信号。如果是一条输入线只需要一个32X8的RAM存储器。而现在

25、专用的交换芯片（如MT8980）一般有8条2.048Kb/s输入线和8条输出线。它们内部的话音存储器的容量是2568。控制存储器是用来寄存话音时隙的地址。话音存储器有两种工作方式，一种是时钟写入，控制读出。另一种是控制写入，时钟读出。如图72(a)所示，以时钟写入，控制读出为例：话音存储器等于复用线上的时隙数，本例为256个时隙。因此控制存储器每单元需要8bit，对应于256个时隙地址的二进制编码。线路上256个时隙话音信息分别存入256个话音存储单元中，在处理器的控制下将输入Ti存储单元的地址写入控制存储器,相当于输出时隙的存储单元中当输出时隙的地址。然后根据入时隙的地址取出话音存储器的内容送至输出端，完成了将某一入时隙内容转移到另一输出时隙去的作用。图7-2(a)中控制存储器255单元写入(3)，表示入时隙3交换到出时隙255的情况。控制写入，时隙读出如图7-2（b）所示。a 0 a a 0 a a t3 t255 t3 t255 a a255 话音存储器 255 话音存储器 读 写 读 时钟 0 0 i=3 255 控制存储器 255 控制存储器 时钟 读 控制 写 时钟 读 （a）时钟写入，控制读出 （b）控制写入，时钟读出图7-2 时分交换的两种方式呼叫接续过程一般是主叫摘机，