现代交换技术实验报告.docx
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现代交换技术实验报告
五邑大学
现代交换技术实验
院系信息工程学院
专业通信工程
指导教师
学号学生姓名
学号学生姓名
学号学生姓名
报告日期2014年6月
一、实验要求
完成实验册的实验一、二、四，观察实验波形，学习理解相关信号传输的技术和实现方法。
二、实验仪器
1、程控交换系统实验箱一台
2、电话机两台
3、示波器一台
4、万用表一台
三、实验原理
1、实验一：
信号音及铃流发生器
（1）整个系统的原理框图如图1所示，
图1系统原理框图
主要完成系统所需要的各种电源，本实验系统中有+5V、-5V、+12V、-12V、-24V、-80V六组电源，由箱内部的开关电源提供。
（2）用户模块电路
主要完成BORSCHT七种功能
（3）交换网络系统
主要完成信号音和话音信号的交换功能
图2实验系统原理、结构图
（4）信号音及DTMF电路
主要完成各种信号音的产生与发送以及DTMF编码的产生
（5）CPU中央处理器控制电路
主要完成对系统电路的各种控制、信号检测、号码识别、键盘输入信息、输出显示信号等各种功能。
（6）程控交换系统网络分成话路部分和控制部分两大类，在这次实验中，我们主要介绍控制部分，框图如图3所示。
CPU控制处理系统结构方框图
一个完整的电话通信系统，除了交换系统和传输系统外，还应有信号系统。
下面是本实验系统的传送信号流程，见图所示。
实验系统传送信号流程图
（7）拨号音及产生电路电路原理图。
图5450Hz拨号音电路原理图
（8）回铃音及控制电路
回铃音信号由CPU中央处理单元控制送出，通知主叫用户正在对被叫用户振铃，回铃音信号所用频率也同拨号音频率，断续周期为1秒通，4秒断，与振铃一致。
本实验系统的回铃音由NE556和CD4053一起产生的。
（9）忙音及控制电路
忙音表示用户处于忙状态，此时用户应挂机等一会再重新呼叫。
CCITT对于忙音信号的断续周期有关建议见表2所示,在实验系统中采用大约0.35秒断，0.35秒续的400Hz~450Hz的信号
（10）铃流信号发生器电路
铃流信号的作用是交换机向被叫用户发出，作为呼入信号，一般采用低频电流，如频率有16.67Hz,25Hz,33.3Hz等几种。
它的断续周期同回铃音信号相同，因此，在本实验系统中采用大约4秒断、1秒通的断续信号。
电原理图见图
（10）信号音的数字方式产生
传统方式的正弦信号的取样、量化、编码均是由硬件来实现的，而数字方式中的正弦信号的取样、量化、编码是用理论运算来实现的，而把理论运算的结果，即PCM数字信息码，存入EPROM中，因此，实际上数字信号产生音信号的电路，在组成上只是从EPROM中读取数据并把它输出来而已。
2、实验二：
用户线接口电路
（1）用户线接口电路及二/四线变换原理
任何交换机都具有用户线接口电路。
根据用户电话机的不同类型，用户线接口电路（SLIC）或用户环路接口电路可分为模拟用户接口电路和数字用户接口电路两种。
在程控交换机中，向用户馈电，向用户振铃等功能都是在绳路中实现的，馈电电压一般是—60V，用户的馈电电流一般是20mA~30mA，铃流是25HZ/90V左右，而在程控交换机中，由于交换网络处理的是数字信息，无法向用户馈电、振铃等，所以向用户馈电、振铃等任务就由用户线接口电路来承担完成，再加上其它一些要求，程控交换机中的用户线接口电路一般要具有B（馈电），R（振铃）、S（监视）、C（编译码）、H（混合）、T（测试）、O（过压保护）七项功能,具体含义是：
（1）馈电（B）向用户话机送直流电流，通常要求馈电电压为-48V或-24V，环路电流≥18mA。
（2）过压保护（O）防止过压过流冲击和损坏电路、设备。
（3）振铃控制（R）向用户话机馈送铃流，通常为25HZ/90Vrms正弦波。
（4）监视（S）监视用户线的状态，检测话机摘机、挂机与拨号脉冲等信号以送往控制网络和交换网络。
（5）编解码与滤波（C）在数字交换中，它完成模拟话音与数字码间的转换，通常采用PCM编码器与解码器来完成，统称为CODEC。
相应的防混叠与平滑低通滤波器占有话路（300HZ—3400HZ）带宽，编码速率为64kb/s。
（6）混合（H）完成二线与四线的转换功能，即实现模拟二线双向信号与PCM发送，接收数字四线单向信号之间的连接。
过去这种功能由混合线圈实现，现改为集成电路，称为“混合电路”。
（7）测试（T）对用户电路进行测试。
A、模拟用户线接口电路的产品品种很多，在本实验系统中，用户线接口电路选用的是PBL38772。
它包含向用户话机馈电、监视、混合、环路状态检测等功能单元以及双端——单端变换话音网络。
模拟用户线接口功能框
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。
（2）双音多频接收发送原理
D
*
0
#
（R1~R4）
fL
行正弦波形成
可变速行时钟产生
图8-3一个典型的DTMF发送电路原理框图
在实验系统中，发送芯片采用的是Mitel公司的MT8888CE，该芯片的内部结构如图8-5示，管脚分配图如图8-6示，电路原理图如图8-8所示。
鉴于多方面的原因，在双音多频发送电路输入控制上，采用的是BCD接口控制方式。
图8-3双音多频发送电路原理框图
（3）双音多频接收电路
DTMF接收器包括DTMF分组滤波器和DTMF译码器，其基本原理如图所示。
典型DTMF接收器原理框图
DTMF电路原理图
3、实验三：
程控交换空分交换实验
（1）人工交换电路工作过程
1878年美国制成了第一台磁石式电话交换机，它能配合磁石电话机工作。
这种电话交换方式的特点是每部话机均备有电源电池，并且以手摇发电机作为发起呼叫信号的工具。
而在交换机上以用户吊牌接收呼叫信号，以塞绳电路连接用户的通话。
这种设备结构简单，容量有限，不能构成大的电话局，难以适应发展的需要，因而接着出现了共电式电话交换机。
这种交换机的特点是每个用户话机的电源由电话局统一通过用户线馈送，取消了手摇发电机，使用户话机得到了极大的简化，加之利用话机环路的接通作为呼叫信号，和磁石式电话机相比，用户感到方便多了。
尤其重要的是，共电式电话交换机可以组成容量相当大的电话局，于是发展很快。
这两种交换机都是人工交换方式，它们耗用大量的人力，而且用手工进行交换接续，速度慢，容易出错，劳动强度大。
随着社会对电话通信需求的增长，用户数量成倍增加，呼叫次数大量增长，人工交换不能满足需要。
电信局程控交换机用户级入网结构方式方框图
本实验系统中，人工交换的方框图见图所示（以用户三和用户四为例）。
人工交换实验框图
由图9-2可知，本次实验中话路部分由用户电路三和用户电路四组成，控制部分由ARM板和CPU共同组成。
人工交换就是通过手工接线的方式使两路用户之间话路导通，以达到通话的目的。
由于本次实验只是让学生知道人工交换的工作过程，所以没有给用户电路送信号音和振铃，只是让用户之间可以通话，在话路通道之间传送的都是模拟信号。
其中送信号音、振铃在后面的空分和时分实验中有详细的介绍。
（2）空分交换电路工作过程
早先的程控空分交换机的交换网络，采用的接线器是机械的，也就是说它由机械接点组成的，然后由这些机械接线器组成交换网络。
当前的空分交换机采用的是电子接线器。
这是从MOS型超大规模集成电路问世以后，使实现空分接线器的电子化成为可能。
如Mitel公司的MT8804，MT8812，MT8816等，MOTOROLA公司的142100，145100等，SGS公司的M089，M099，M093等。
这些电子接线器在我国生产和引进的空分用户交换机中均能见到。
本次实验交换网络的方框图和电原理图，从图中可看出自动交换网络的核心芯片是MT8816，它主要是起电子开关作用，用来切换各种信号的接通与断开。
下面将重点分析MT8816芯片的工作过程。
交换网络原理方框图
交换网络电路原理图
4、实验四：
程控交换时分交换
电信系统中的程控交换机的时分交换网络是利用控制存储器存取的原理进行PCM各话路时隙间数字信息的交换，因此又将其称为数字交换网络或时隙交换器（TSI，timeslotinterchanger）。
在通信工程中，主要用动态范围和频率特性来说明PCM编译码器的性能。
常用1KHZ的正弦信号作为输入信号来测量PCM编译码器的动态范围。
语音信号的抽样信号频率为8KHZ，为了不发生频谱混叠，常将语音信号经截止频率为3.4KHZ的低通滤波器处理后再进行A/D处理。
语音信号的最低频率一般为300HZ。
TP3057编码器的低通滤波器和高通滤波器决定了编译码系统的频率特性，当输入信号频率超过这两个滤波器的频率范围时，译码输出信号幅度迅速下降。
这就是PCM编译码系统频率特性的含义。
其原理框图：
PCM编译码原理方框图
本实验系统中的电路原理图：
PCM编译码模块电原理图
本实验系统中的时分交换网络采用的是Mitel公司的MT8980D。
三、实验步骤
1、实验一
1、使实验箱上电且正常工作；
2、用户1、用户3接上电话单机，用户1呼叫用户3，在呼叫过程中观察信号的波形。
（1）用户1摘机后听到拨号音，拨号音的波形为连续的450Hz的正弦波信号。
（2）用户1拨完被叫电话号码后听到回铃音时，用双踪示波器观察回铃音的波形。
可观察到回铃音波形为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ZLYING的波形，即当用户3振铃时，ZLYING为方波；不振铃时，ZLYING无波形。
（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MYING的波形，可观察到MYING的波形为0.35秒通，0.35秒断的断续信号。
3、在用户接口模块一接上用户单机，按实验箱键盘上的“1”键，用实验导线将RX1分别与各信号输出点相连，使用户电路正常工作，听取各种信号的声音，不要听振铃音；其中按“F”键结束实验返回主菜单。
2、实验二
1、用户线接口电路实验
（1）在用户模块1接上用户单机，此时用户一处于激活状态，摘机后二极管会发亮。
（2）用万用表测量V1A。
V1B间的馈电电压。
（3）取下跳线帽ST1，测量V1A。
V1B间的馈电电流。
（4）测量DET1、P1C1、P2C2、P3C3的电平值，与状态输出真值表8-2进行比较。
（5）用户一处于振铃状态，用万用表测量P1C1、P2C2、P3C3的电平值，用示波器测量RING1的波形。
3、实验三
（1）在用户模块3和用户模块4各接一话机，打开电源开关；
（2）、按实验箱键盘上的“4”运行程序，用实验导线连接AX3和RX4、RX3和AX4，双方提机，进行通话;
（3）按实验箱键盘上的“5”，运行该实验的程序,在用户3提机的时候可以听到拨号音，用户4提机时可以听到回铃音；
（4）用万用表测量MT8816的行（X0~X15）、列（Y0~Y7）控制线的电平.
（5）用万用表测量MT8816的RESET、DI、ST各管脚的电平.
（6）按下“5”，接通话路三和四，双方可以通话。
按“C”键结束实验返回主菜单.
（7）在用户模块1和用户模块2各接一话机，重复上述步骤。
4、实验四
（1）在用户2和用户3各接一电话单机，用实验导线分别连接AX2、COD_AX2和AX3、COD_AX3；
（2）打开电源开关，按实验箱键盘上的“6”运行程序。
接通电话3和电话4的通道，实现通话。
（3）用示波器观测CLK2．04M、CLK8K、TMCLK4．096K的波形。
（4）用示波器观测TAX2、TRX2、TAX3、TRX3的波形，与时钟信号相比较，总结编码解码的规律。
（5）用示波器观测TP3057的3脚、4脚、5脚、7脚的波形，了解各管脚功能。
（6）用示波器观测TP3057的10脚、11脚、12脚的波形，了解各管脚功能。
（7）按“C”结束实验返回主菜单。
五、实验分析总结
Bhying波形mying波形khying波形
Ysying波形hlying波形zlying波形
clk2.048mclk8ktax2
Tax3tmclk4.096mtmclk8k
Trx2trx3
1、用示波器测量拨号音，忙音，空号音，拥塞音，回铃音及铃流信号的各测量点电压或波形，即测量点BHYING，MYING，KHYING，YSYING，HLYING，ZLYING。
我们熟悉了各种信号音。
2、通过电话机的摘、挂机操作，了解B、R、S等功能的具体作用。
用示波器观察并测量发送DTMF信号波形，在用户线接口电路的输出端进行测量，即在测量点AX1、AX2、AX3、AX4进行测量，在这些测量点所测量的信号为电话机所发送的DTMF波形；
3、通过人工交换实现用户三和用户四之间的通话。
利用自动交换网络进行两部电话单机通话，对工作过程作记录。
用万用表测量MT8816的行列控制线的电平以及RESET、DI、ST各管脚的电平。
本次实验只是介绍用户3打用户4。
4、利用自动交换网络进行两部电话单机通话，完成了工作过程作记录。
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