通信网与交换技术课程设计报告

现代交换技术课程设计报告目录一、设计任务书 (1)二、电路设计框图及系统概述 (4)三、各单元电路的原理及功能说明 (8)四、波形仿真过程及结果分析 (11)五、课程设计心得体会 (13)六、参考文献 (14)七、元器件列表 (14)一、设计任务书1 研究内容及研究意义研究内容现代通信网由三大部分构成，分别是终端设备、传输设备和交换设备，其中交换设备是整个通信网的核心，它的基本功能是实现将连接到交换设备的所有信号进行汇集、转发和分配，从而完成信息的交换。

电路交换是在电话网络中使用的一种交换技术，而数字程控交换机是电路交换机的典型代表。

本课程设计要求设计一简易数字交换网络，在通信系统原理实验箱的硬件基础上，完成类似PCM系统有关的时隙内容在时间位置上的搬移，即时隙交换。

研究意义现代交换技术理论课上，我们对数字交换网络的基本结构和工作原理等进行了系统学习，在此基础上设计一个数字交换网络实现时隙的交换，不仅可以让我们从实践中加深对交换思想理论的理解，还能让我们对数字电路和元件以及通信原理的有关内容知识进行有效的巩固，达到温故而知新的效果。

通过现代交换技术课程设计，我们可以达到理论知识与实践能力的整合与统一，加强对仿真软件的掌握程度，对我们课程理论学习能力以及实验操作水平的提高有着重要的意义，也培养了我们的设计能力和创新意识。

2 设计原理及设计要求设计原理在PCM30/32路数字传输系统中，每个样值均编8位码，一帧分为32个时隙，通常用TS0~TS31来表示，其中30个时隙用于30路话音业务。

TS0为帧定位时隙，用于接收分路做帧同步用。

TS16时隙用于信令信号传输，完成信令的接续。

TS1~TS15以及TS17~TS31s时隙用于话音业务，分别对应第1路到第15路和第16路到第30路话音信号。

在通信系统原理实验箱中，信道传输上采用了类似TDM的传输方式、定长组帧、帧定位码和信息格式。

实验电路设计了一帧共含有4个时隙，分别用TS0~TS3表示，每个时隙含8比特码，依次为帧同步时隙、话路时隙、开关信号时隙和M序列时隙。

网络通信与交换理论实验报告一、时隙ALOHA协议MATLAB仿真ALOHA算法ALOHA （Additive Link On-line Hawaii System）原意是夏威夷方言问候语“你好”的意思，现意为“无线广播通信技术”的简称。

ALOHA 系统起始于1968年夏威夷大学一个解决夏威夷群岛直接计算机网络通信问题的项目，利用ALOHA 网络实现单个站点到多个站点的无线通信。

1.纯ALOHA算法纯ALOHA 算法是最简单的时分多路算法，该算法采用“标签先发言”方式，而该类标签仅存储一些简单序列号信息。

当标签进去阅读器可识别范围内，标签将在任何时刻自动的、随机的、不停的向阅读器发送数据帧，而标签发送数据帧时间是极短的，这样造成一个周期内大部分时间浪费，同时标签之间还会相互干扰，因此，纯ALOHA 算法系统吞吐率极低。

在纯ALOHA 算法中，如果标签在发送数据过程中其他标签也在发送数据，那么会造成信号部分重叠或完全重叠，则形成标签部分碰撞或完全碰撞，无论是哪种碰撞将造成所有碰撞的标签无法识别，碰撞标签将随机选择时间重新发送数据帧。

纯ALOHA 算法标签发送数据形成的部分碰撞和完全碰撞情况如下图所示。

图 1 纯ALOHA 算法原理示意图采用纯ALOHA 算法，阅读器通过检测接收信号来判断是否存在碰撞，若阅读器检测到碰撞，向标签发送停止命令，指示标签随机等待一段时间再次发送数据；若没有碰撞，阅读器向标签发送应答命令，成功识别标签后，标签进入静默状态。

2.时隙ALOHA算法由于纯ALOHA 算法浪费较多时间，因此，如何节约时间是对纯ALOHA 算法最简单改进。

时隙ALOHA(Slotted-ALOHA)算法是对纯ALOHA 算法一种最简单的节约时间的改进算法，这种算法是在纯ALOHA 算法基础上把阅读器发送信号的时间划分成多个连续的离散时隙（slot），时隙长度由系统时钟控制。

本算法系统需要满足：1）每个时隙的长度必须大于标签发送数据所需时间；2）系统各控制单元必须与时钟控制单元同步；3）标签必须在系统约定的时隙内向阅读器传输数据；4）同步时钟使阅读器可识别范围内标签时隙同步。

现代通信网络中的交换技术课程设计1. 引言现代通信网络在人们的生产、学习和生活中起着越来越重要的作用，随着互联网的不断发展和普及，越来越多的人开始使用各种数字化设备进行信息交流。

传统的通信方法已经不能满足人们的需求，交换技术作为人们通信中不可或缺的一环，也随着技术的不断进步而逐渐完善。

因此，本文将讨论现代通信网络中的交换技术的课程设计。

2. 课程简介本门课程将主要涵盖以下内容：1.交换技术的基本概念和原理2.交换技术的分类和发展历程3.交换技术在现代通信网络中的应用4.交换技术的相关标准和规范3. 课程目标通过本门课程的学习，学生将会：1.了解交换技术的基本概念和原理2.掌握交换技术的分类和发展历程3.熟悉交换技术在现代通信网络中的应用4.理解交换技术的相关标准和规范4. 课程教材本门课程将使用以下教材：1.《现代通信网络》（第三版）许学民、陈金波编著，高等教育出版社出版2.《交换技术》（第二版）冯友兰编著，人民邮电出版社出版3.《数字交换技术》（第四版）王晓茜、江小平编著，电子工业出版社出版5. 课程教学方法本门课程将采用以下教学方法：1.讲授：讲述交换技术的基本概念和原理、分类和发展历程、存在的问题和未来的发展方向等内容2.实践：分组进行小组设计，运用交换技术设计一个实际系统，如电话自动交换机等3.讨论：组织学生进行讨论，深入了解交换技术在通信网络中的应用和未来的创新发展方向等6. 课程评估本门课程的评估方式包括以下内容：1.平时成绩：参与讨论、小组实践、作业完成情况2.实验成绩：设计并完成小组实验项目，体现综合能力3.考试成绩：总结本门课程的知识点，在考试中发表自己对于交换技术的认知和思考7. 课程推广本门课程可以作为现代通信网络、网络工程等相关专业的必修课程，推广授课的途径如下：1.校内推广：与校内有关学院联系，利用教师资源和课程教材进行宣传推广2.网络教学：将课程教学视频和课件上传至在线教育平台，供有兴趣的学生自学或报名参加线上课程3.场外推广：与相关企业和机构联系，开展课程培训或讲座等活动，扩大课程影响力和受众范围8. 结论交换技术作为通信网络中不可或缺的一环，其在现代数字化通信中的作用愈发重要。

六、课程设计的内容（一）校园网硬件系统平台1、传输介质传输介质是计算机网络的组成部分。

它们就像是交通系统中的公路，是信息数据运输的通道。

网络中的计算机就是通过这些传输介质实现相互之间的通信。

传输介质按其特征可分为有线传输介质和无线传输介质两大类，有线传输介质主要包括双绞线、同轴电缆和光缆，无线传输介质是指无线电、微波、红外线等形式。

不同的传输介质，其特性也各不相同。

他们不同的特性对网络中数据通信质量和通信速度有较大影响！这些特性是：.物理特性。

说明传播介质的特征。

.传输特性。

包括信号形式、调制技术、传输速度及频带宽度等内容。

.连通性。

采用点到点连接还是多点连接。

.地域范围。

网上各点间的最大距离。

.抗干扰性。

防止噪声、电磁干扰对数据传输影响的能力。

.相对价格。

以元件、安装和维护的价格为基础。

2、中继器中继器是局域网环境下用来延长网络距离的最简单最廉价的互联设备，操作在OSI的物理层，中继器对在线路上的信号具有放大再生的功能。

中继器是连接网络线路的一种装置，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。

中继器是最简单的网络互联设备，主要完成物理层的功能，负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度。

由于存在损耗，在线路上传输的信号功率会逐渐衰减，衰减到一定程度时将造成信号失真，因此会导致接收错误。

中继器就是为解决这一问题而设计的。

它完成物理线路的连接，对衰减的信号进行放大，保持与原数据相同。

一般情况下，中继器的两端连接的是相同的媒体，但有的中继器也可以完成不同媒体的转接工作。

从理论上讲中继器的使用是无限的，网络也因此可以无限延长。

事实上这是不可能的，因为网络标准中都对信号的延迟范围作了具体的规定，中继器只能在此规定范围内进行有效的工作，否则会引起网络故障。

3、集线器集线器属于纯硬件网络底层设备，基本不具有类似交换机的“智能记忆”和“学习”能力。

它也不具备交换机所具有的MAC地址表，所以它发送数据时都是没有针对性的，而是采用广播方式发送。