实践教学
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理工大学
计算机与通信学院 2012年春季学期
交换原理课程设计题目：
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指导教师：
成绩：
目录
摘要及关键词 (2)
前言 (3)
第一章 T-S-T网络基本原理 (4)
1.1 T-S-T网络的工作原理 (4)
1.2 T-S-T网络的工作过程 (5)
第二章硬件介绍 (6)
2.1 单片机AT89C51简介 (6)
2.2 时分交换芯片MT8980介绍 (8)
2.3 空分交换芯片MT8816介绍 (10)
2.4 锁存器74HC573简介 (12)
第三章 T-S-T网络总体设计及结果分析 (13)
3.1 T-S-T网络硬件设计 (13)
3.2 T-S-T网络软件设计 (14)
3.3 结果分析 (17)
第四章 T-S-T网络性能分析 (17)
4.1 T-S-T阻塞的概率计算 (17)
4.2 T-S-T网络的容量 (18)
4.3 T-S-T网络的不足和改进 (18)
总结及心得体会 (18)
参考文献 (18)
摘要
数字交换网络在程控数字交换系统中占有重要的地位，其容量的大小，可靠性直接关系到整个系统的交换能力及系统的可靠性。程控用户交换机用于集团部，可以实现部的通话服务，并可以方便地组建各种专用网。通过添加汇接功能也可以与公用网（PSTN）接通。用户交换机与电信系统的局用交换机的任务不同，其设计方案与技术指标也不相同。MT8980 是用于数据或语音交换的专用芯片，文章介绍了利用该芯片实现小型程控交换的设计方案，讨论了系统的硬件和软件结构。指出了MT8980 与CPU 的接口设计，以及对MT8980的程序控制。
并对交换技术作了简单介绍, 在此基础上着重介绍了利用MT8980和MT8816 实现小型数字程控交换的设计方案, 介绍了交小型数字程控交换机软件系统设计的核心部分。
关键词
TST网络，AT89C51，MT8980，MT8816，74HC573
前言
近20 年的时间里, 随着半导体材料技术、大规模集成电路技术、计算机技术和数字传输技术等方面的快速发展, 传统的交换系统正在逐步发展成为一种廉价、快捷、优质、可靠, 不仅能交换话音, 还能够交换数据或图像等多种综合业务的通用性的通信组网设备。
程控交换系统的主要任务是实现用户间话路的接续,它可以划分为两大部分: 话路设备
与控制设备。数字交换网络是程控交换系统中一种规模可缩放的大容量数字交换部件，目前在交换局中运行的程控数字交换系统，其数字交换网络主要采用复制式T-S-T型时分交换，在实现上通常采用专用通信芯片。对时分交换网络，信道由时隙构成。交换单元部通常采用T-S-T 型接线器结构。T-S-T 型接线器主要有话音存储器和控制存储器及一些控制电路组成,其交换工作方式有两种:顺序写入\控制读出和控制写入\顺序读出。对于单T接线器实现的交换网络，对每个时隙的存取需要一个读周期时间和一个写周期时间，因此其可交换的最大时隙数目与存储器的读写周期时间有关，随着交换容量的增大，对存储器的读写速度要求更高。由于通信专用芯片成本较高，并且对大容量的交换网络实现更为困难，因此导致交换网络成本高，设计复杂，程控交换机是现代通信技术、计算机技术与大规模集成电路有机结合的产物。
先进的硬件与日臻完美的软件综合于一体,赋予程控交换机以众多的功能和特点,使它
与机电交换机相比,特点是: 体积小,重量轻, 功耗低, 节省费用；能提供许多新的用户服务性能,如缩位拨号、叫醒业务、呼叫转移等等；工作稳定, 维护管理方便, 可靠性高；灵活性大,为适应交换机外部条件的变化,增加的新业务往往只要改变软件就能满足不同外部条件需要，便于采用公共信道信号系统,不但可以提高呼叫接续的速度和提供更多服务性能,而且还能提高通信质量。
第一章 T-S-T网络基本原理
大型的数字交换网络普遍采用TST（时分-空分-时分）三级结构，它由两个T级和一个S 级组成，如图1.1所示；
图1.1 T-S-T网络结构图
1.1 T-S-T网络的工作原理
T-S-T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。因为采用两个T级，可充分利用时分接线器成本低和无阻塞的特点，并利用S级扩大容量，使他具有成本低，阻塞率小和路由寻找简单等特点。
这种数字交换网引入了空分级S，改善了话务的疏散功能，并通过扩大S级的输入母线和输出母线，将多个时分接线器连接起来，大幅度提高了交换网的容量。图中S级之前的称为前T 级，S级之后的称为后T级。TST交换网络有8 条输入PCM复用线, 每条接至一个T接线器, 有8
条输出PCM复用线从输出侧T接线器接出。T接线器的数量为输入(8) + 输出(8) 。中间一级为S接线器, 交叉点矩阵为8×8。假定每条输入或输出PCM复用线上的复用度为32, 即32个时隙, 则所有T接线器的容量应有32 个单元, 每一级的控制存储器的单元也应有32个。TST交换网络中的T接线器有两种控制方式。一种是输入T接线器采用“顺序写入, 控制读出”方式, 输出T 接线器采用“控制写入, 顺序读出”方式; 另一种控制方式是输入T接线器输出采用“控制写入, 顺序读出”方式, 输出T接线器采用“顺序写入, 控制读出”方式。中间S接线器采用输入控制和输出控制两种方式均可.这里S级的容量为8X8，即有8组输入母线和8组输出母线，分别可接8个前T级和8个后T级。
为减少选路次数，简化控制，可使两个方向的部时隙具有一定的对应关系，通常可相差半帧，俗称反相法，即：
设：Nf=一帧的时隙数, Na=A到B方向的部时隙数, Nb=B到A方向的部时隙数
则： Nb= Na +Nf/2
TST网络完全无阻塞的条件：m（部时隙数）=2n（输入时隙数）
在实际应用中，用户A所在的同一组T级网络中前T级和后T级使用同一个控制存储器来控制，但两者最高位是倒相关系，同样的方法，用户B所属的T级网络也是采用的同一个控制存储器来控制，只需要将最高位反相后送给后T级。这样在电路上大大的简化了控制电路的复杂程度。
1.2 T-S-T网络的工作过程
A B的交换：将用户A的话音信息的PCM编码由交换网络的上行通路HW1的TS1，交换到用户B占用的下行通路HW3的TS3，交换网络的部时隙选用ITS2。为完成这个交换，计算机在呼叫建立时将初级T接线器的控制存储器的CMA1(1)的值设为2，将第一个S接线器S1的控制存储器CMC2(2)的设为1，将第二个S接线器S2的控制存储器CMC32(2)的容设为2，将次级T接线器的控制存储器的CMB1(3)的容设为2。
网络中初级T接线器采用控制输入，顺序输出方式，上行通路传送来的用户A的信息被写如其话音存储器SMA1(2)，在时隙2时被读出并送到输出端，也就是S1的输入线HW1的ITS2。由于S1采用输出控制方式，S1的控制存储器CMC2(2)的值为1，所以S1的输入线HW1与输出线HW2在时隙2时连通。S1的输出线HW2也是S2的输入线。因为S2采用输出控制方式且S2的控制存储器CMC3(2)的容为2，所以S2的输入线HW2与输出线HW3在时隙2时接通。S2的输出线HW3又为次级T接线器的输入线，由于次级T接线器采用顺序输入，控制输出方式，并且次级T接线器的CMB1(3)的值为2，因此用户A的话音信息被交换到了HW3的TS3，网络完成了规定的交换。
B A的交换：将用户B的话音信息的PCM编码从交换网络的上行通路HW3的TS3交换
