TST交换网络设计

*******************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院2010年春季学期交换原理课程设计题目：T-S-T数字交换网络设计专业班级：通信工程（3）班姓名：张天昆学号：07250318指导教师：蔺莹成绩：1摘要一个完整的通信系统由终端、交换、传输三部分构成，交换是通信系统的核心。其中，时分接线器(T型)和空分接线器(S型)是程控交换技术中最基本的交换单元电路。单独的T接线器和S接线器，只适用于容量比较小的交换机，而对于大容量的交换机通常选用空分交换芯片和时分交换芯片构成TST交换网络，完成多语音用户间的交换。TST（时分-空分-时分）交换网络是在电路交换系统中经常使用的一种交换网络，它是三级交换网络，两侧为T接线器，中间一级为S接线器，S级的出入线数决定于两侧T接线器的数量。第1级T接线器：负责输入母线的时隙交换。S接线器：负责母线之间的空间交换。第2级T接线器：负责输出母线的时隙交换。本次课程设计是在现代交换原理的基础上利用时分交换芯片MT8980及空分交换芯片MT8816构成TST交换网络。其中，输入级T型接线器为顺序写入、控制读出，中间级S型接线器为输入控制方式也可以是输出控制工作方式，输出级T型接线器工作方式为控制写入、顺序读出。关键字：交换网络MT8980MT8816TST。第1章TST网络及其组成1.1时间接线器能。T接线器主要由话时间接线器简称T接线器，其作用是完成一条时分复用线上的时隙交换功音存储器(SM)和控制存储器(CM)组成如图所示，话音存储器用来暂存话音数字编码信息，每个话路为8bit。SM的容量即SM的存储单元于时2分复用线上的时隙数。控制存储器用来存放SM的地址码(单元号码)，CM的容量通常等于SM的容量，每个单元所存储SM图1.1T接线器1.工作方式是针对SM而言（CM总是输入控制）2.话音存储器的位数总按8bit计算。3.话音存储器的容量等于输入母线上每帧的时隙数。4.控制存储器的容量等于话音存储器的容量，控制存储器每个单元的比特数决定于话音存储器的容量。1.2空间接线器空间接线器简称S接线器，其作用是完成不同时分复用线之间在同一时隙的交换功能，即完成各复用线之间空间交换功能。在S接线器中，CM对电子交叉点的控制方式有两种：输入控制和输出控制。图1-2中S接线器采用输入控制方式，S接线器完成了把话音信息b从入线PCM1上的TS1交换到出线PCM2上；同时完成了把话音信息a从入线PCM2上的TS3交换到出线PCM1上1.2S接线器程控数字交换机，可采用小容量的程控数字用户交换机的交换网络采用单级T或多级T接线器组成。大容量的TST、TSST、甚至级数更多的数字交换网络。31.3TST数字交换网络TST交换网络由三级接线器组成，两侧为T接线器，中间为S接线器，其三级结构如图1-3所示。TST交换网络完成时分交换和空分交换，时分交换由T接线器完成，空分交换由S接线器完成。S接线器的输入复用线和输出复用线的数量决定于两侧T接线器的数图1.3TST交换网络假定PCM1上的TS2与PCM8上的TS31进行交换，即两个时隙代表A、B两4个用户通过TST交换网络建立连接，构成双方通话。由于数字交换采用四线制交换，因此建立去（A→B）和来话（B→A）两个方向的通话路由。交换过程如下：(1)A→B方向，即发话是PCM1上的TS2，受话是PCM8上的TS31。PCM1上的TS2把用户A的话音信息顺序写入输入T接线器的话音存储器的2单元，交换机控制设备为此次接续寻找—空闲内部时隙，现假设找到的空闲内部时隙为TS7，处理机控制话音存储器2单元的话音信息在TS7读出，则TS2的话音信息交换到了TS7，这样输入T接线器就完成了TS2→TS7的时隙交换。S接线器在TS7将入线PCM1和出线PCM8接通，使入线PCM1上的TS7交换到出线PCM8上。输出T接线器在控制存储器的控制下，将内部时隙TS7中话音信息写入其话音存储器的31单元,输出时在TS31时刻顺序读出，这样输出T接线器就完成了TS7→TS31的时隙交换。(2)B→A方向，即发话是PCM8上的TS31，受话是PCM8上的TS2。PCM8上的TS31把用户B的话音信息顺序写入输入T接线器的话音存储器的31单元，交换机控制设备为此次接续寻找一空闲内部时隙，现假设找到的空闲内部时隙为TS23处理机控制话音存储器31单元的话音信息在TS23读出，则TS31的话音信息交换到了TS23，这样输入T接线器就完成了TS31→TS23的时隙交换。S接线器在TS23将入线PCM7和出线PCM0接通，使入线PCM8上的TS23交换到出线PCM1上。输出T接线器在控制存储器的控制下，将内部时隙TS23中话音信息写入其话音存储器的2单元,输出时在TS2时刻顺序读出，这样输出T接线器就完成了TS23→TS2的时隙交换。为了减少链路选择的复杂性，双方通话的内部时隙选择通常采用反相法。所谓反相法就是如果A→B方向选用了内部时隙x，则B→A方向选用的内部时隙号由下式决定：x+n/2式中n为PCM复用线上一帧的时隙数，也就是说将一条时分复用线的上半帧作为去话时隙，下半帧作为来话时隙，使来去话两个信道的内部时隙数相差半帧。例如在图1-3中，A→B方向选用内部时隙TS7，x=7，则B→A方向选用的内部时隙为7+32/2=23，即TS23。此外，个别程控数字交换机采用奇、偶时隙法安排双向信道。5第2章设计内容2.1目的及意义一个完整的通信系统由终端、交换、传输三部分构成，交换是通信系统的核心，因此，“现代交换原理”是通信专业的重要专业基础课程。其中，时分接线器(T型)和空分接线器(S型)是程控交换技术中最基本的交换单元电路。单独的T接线器和S接线器，只适用于容量比较小的交换机，而对于大容量的交换机通常选用空分交换芯片和时分交换芯片构成TST交换网络，完成多语音用户间的交换。本设计要求学生在学习现代交换原理的基础上，掌握T接线器和S接线器的功能，以及构成TST交换网络的方法，正确理解接线器的组成、工作方式和工作原理，这对学习和分析电话通信网、程控交换机是非常有益的。通过该课程设计的训练，培养和提高学生的综合设计能力和实际动手能力，为今后的学习和工作积累经验。2.2训练任务及要求1、掌握T接线器和S接线器的工作原理，TST交换网络构建的方法。2、利用时分交换芯片和空分交换芯片构成TST交换网络，画出原理图。其中，输入级T型接线器为顺序写入、控制读出，中间级S型接线器为输入控制方式也可以是输出控制工作方式，输出级T型接线器工作方式为控制写入、顺序读出。要求该网络能够实现任何时隙语音和数据间的交换。3、可选用的芯片有时分交换芯片MT8980及空分交换芯片MT8816。其中，时分交换芯片MT8980是8线×32信道数字交换电路，输入和输出均链接8条PCM集群（30/32路）数据线，在控制信号作用下，可实现240/256路数字语音或数据的无阻塞数字交换。空分交换MT8816芯片为CMOS大规模集成电路芯片，是一片8×16模拟交换矩阵，有8条COL线（L0—L7）和16条ROW线（ROW0～ROW15），形成一个模拟交换矩阵，它们可以通过任意一个交叉点接通。查阅以上芯片的资料，熟悉各芯片的工作原理、性能及使用方法。6第3章设计所需元器件3.1时分交换芯片MT8980MT8980由串-并变换器、数据存储器、帧计数器、控制寄存器、控制接口单元、接续存储器、输出复用器与并-串变换器等部分构成。串行PCM数据流以2.048Mb／s速率(共32个64kb／s，8比特数字时隙)分八路由STI0～STI7输入，经串-并变换，根据码流号和信道(时隙)号依次存入256×8比特数据存储器的相应单元内。控制寄存器通过控制接口，接受来自微处理器的指令，并将此指令写到接续存储器。这样，数据存储器中各信道的数据按照接续存储器的内容(即接续命令)，以某种顺序从中读出，再经复用、缓存、并-串变换，变为时隙交换后的八路2.048Mb／s串行码流，从而达到数字交换的目的。如果不再对控制寄存器发出命令，则电路内部维持现有状态，刚才交换过的两时隙将一直处于交换过程，直到接受新命令为止。接受存储器的容量为256×11位，分为高3位和低8位两部分，前者决定本输出时隙的状态；后者决定本输出时隙所对应的输入时隙。另外，由于输出多路开关的作用，电路还可以工作于消息模式(messagemode)，以使接续存储器低8位的内容作为数据直接输出到相应时隙中去。电路内部的全部动作均由微处理器通过控制接口控制，可以读取数据存储器、控制寄存器和接续存储器的内容，并可向控制寄存器和接续存储器写入指令。此外，还可置电路于分离方式，即微处理器的所有读操作均读自于数据存储器，所有写操作均写至接续存储器的低8位。时分交换芯片MT8980是8线×32信道数字交换电路，输入和输出均链接8条PCM集群（30/32路）数据线，在控制信号作用下，可实现240/256路数字语音或数据的无阻塞数字交换。微处理器对电路的控制主要体现在对内部存储器的读写操作，控制格式为：地址线(A5～A0)：若A5＝0，选择控制寄存器，所有操作均针对控制寄存器。若A5＝1，则由A4～A0选择输出码流的信道号（时隙号）。MT8980共有8条2.048Mb/s速率的PCM串行输入码流，每个码流中共有32个8比特数字时隙（信道），输入的各信道数据经串并转换后存入该信道对应的数据存储器中（片内有256个8比特的数据存储器）。7MT8980共有8条2.048Mb/s速率的PCM串行输出码流，每个码流中共有32个8比特数字时隙（信道），每个输出信道（时隙）都有一个11位的接续存储器和它对应。控制寄存器通过控制接口，接受来自微处理器的指令，并将此指令写到接续存储器。这样，数据存储器中各信道的数据按照接续存储器的内容（即接续命令，输出信道的数据来自哪个输入码流的哪个时隙），以某种顺序从中读出，再经复用、缓存、并串变换，变为时隙交换后的8路2.048Mb/s串行码流,从而达到数字交换的目的。如果不再改写接续存储器中的内容，则电路内部维持现有状态，刚才交换过的两时隙将一直交换下去，直到接受新命令为止。3.2空分交换MT8816空分交换MT8816芯片为CMOS大规模集成电路芯片，是一片8×16模拟交换矩阵，有8条COL线（L0—L7）和16条ROW线（ROW0～ROW15），形成一个模拟交换矩阵，它们可以通过任意一个交叉点接通。该实验系统是由话路单元和控制单元两大部分组成，其中话路单元由用户电路、自动交换网络、音信号产生电路、供电系统电路等组成,如图3.1。图3.2是空分交换网络芯片MT8816功能图。图3.1实验系统的交换网络结构方框图8图3.2空分交换网络芯片MT8816功能图。图3.3MT8816交换矩阵示意图9表3.1MT8816地址译码真值表MT8816工作原理MT8816是一片8×16模拟交换矩阵CMOS大规模集成电路芯片，如图3.2所示，图中有8条COL线（COL0—COL7）和16条ROW线（ROW0～ROW15），形成一个模拟交换矩阵。它们可以通过任意一个交叉点接通。芯片有保持电路，因此可以保持任一交叉接点处于接通状态，直至来复位信号为止。CPU可以通过地址线ACOL2～ACOL0和数据线AROW3∽AROW0进行控制和选择需要接通的交叉点号。ACOL2～ACOL0管COL7～COL0中的一条线。ACOL2～ACOL0编成二进制码，经过译码以后就可以接通交叉点相应的COLi；AROW3～AROW0管ROW15～ROW0中的一条。AROW3～AROW0编成二进制码，经过译码以后就可以接通交叉点相应的ROWi。例如要接通L1和J0之间的交叉点。这时一方面向ACOL0～ACOL2送001，另一方向面向AROW3～AROW0送0000，当送出地址启动门ST时，就可以将相应交叉点接通了。图中还有一个端子叫”CS”，它是片选端，当CS为”1”时，全部交叉点就打开了。综上所