交换原理课程设计图文Word文档下载推荐.docx
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3.具体要求（5
第2章用户容量及系统容量确定（7
第3章数字程控交换机的系统结构及基本原理（9
3.1数字交换机的系统结构（9
3.2程控交换机的基本构成（10
3.3控制设备（10
3.4话路子系统（11
3.6信令设备（15
3.7交换网络特点（15
3.8数字程控交换机软件基本组成（17
第4章交换网络规划（19
4.1话务量及其计算（19
4.1.1话务量的概念（19
4.1.2话务量的计算（19
4.2中继线的计算（20
第5章用户编号计划（22
1.国际网编号（22
2.国内长途网的编号（22
3.本地网编号（22
第6章交换网络的技术指标（24
6.1交换网络的呼损概率（24
6.2交换网络的阻塞概率（24
6.3交换系统的呼叫处理能力及其提高（24
6.3.1呼叫处理能力（24
6.3.2呼叫处理能力的提高（25
参考文献（27
课设总结.........................................................................................................错误!
未定义书签。
致谢................................................................................................................错误!
人类已经迈入一个全新的信息化时代,通信网作为国家信息基础设施的主体和骨干,发挥着越来越重要的作用,成为社会发展、人类活动必不可少的重要组成部分,并成为信息时代各个国家战略意义上的竞争点。
而交换技术是通信网的核心技术。
交换设备是通信网的重要组成部分,随着通信网现代化进程的加快,新技术、新设备和新的标准不断出现。
交换系统也从单一的链路接续变为集信息交换、信息处理和信息数据库为一体的大型复杂设备。
自80年代以来,各类交换设备层出不穷,如程控数字交换设备,存储转发的报文交换和分组交换设备。
大学是一所极具现代意识、以现代化教学为特色的地方。
为了更好地使用电脑这一现代化的高科技产物,使其在教学、管理等方面发挥应有的作用,学校计划在校内建立校园网并与国际互连网（Internet相连。
我们按照“统一规划、分布实施、讲究实效、安全可靠”的原则,进行大学校园网综合系统设计,以满足校园内外电话交换系统的需要。
学校校园电话交换网建成后,将为全校教师、科研人员、管理人员、学生提供一个先进的电话网络环境,方便了教职工和学生校内外的联系,改善学校教学科研、管理和学习环境,提高其水平。
熟悉现代化的工作环境和掌握先进的教学、科研、管理和学习手段,有利于培养面向世界、面向未来的高层次人才。
本次课程设计我们采用了数字程控交换机设计出兰州理工大学西校区校园电话交换网络,具体的介绍了数字程控交换机的系统结构及原理,设计了交换基础数据并进行了电话编号,在设计中虽然遇到了很多困难,但最终我们还是以团结的力量完成了本次课设。
第1章课设训练内容
1.目的及意义
本次课设要求学生在掌握交换原理的基础上,利用数字程控交换机完成校园交换网的设计,以期达到培养和提高学生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.设计任务及要求
要求利用现代交换原理学过的数字程控交换机,完成如下工作:
1、数字程控交换机设备认知,掌握交换机的结构和基本原理;
2、设计任务:
以西校区为模型,完成用户交换机的配置计划。
3、设计工作要求
1设计系统结构,给出系统原理介绍。
2调查用户情况,估计忙时话务量,并设计用户容量和系统容量。
3设计用户编号计划,包括位数。
4设计中继线。
4、用户交换机配置计划的技术要求和技术指标:
1呼损概率
忙时（话务量达到峰值的时间段呼损概率=3%。
2交换网络的阻塞概率
要求交换网络的阻塞概率为0,即无阻塞网络。
3控制部件的呼叫处理能力
控制部件的呼叫处理能力——BHCA是以忙时呼叫次数来衡量。
正常情况下,交换机的呼叫处理能力应达到10万次/时,当负荷值超过设计能力,但未达到50%时,交换机的呼叫处理能力应不低于9万次/时。
3.具体要求
1、查阅文献资料,一般在5篇以上;
2、分析任务书题目要求,严格按照任务书的要求,完成训练任务;
3、完成课设报告书,不少于8000字。
内容包括:
中文摘要150字;
关键字3
到5个;
正文内容应包括:
前言、基本原理、训练内容、训练步骤及主要内容的记录、训练结果以及对训练成果作出评价,说明本训练的特点和存在的问题,提出改进意见、心得体会、参考文献、致谢等;
4、认真、详细填写综合训练任务书中的各项内容。
第2章用户容量及系统容量确定
本次课程设计为兰州理工大学西校区校园电话网规划,为了能够让网络既满足实际需求又不造成浪费,我们对西校区各楼做出了详尽的调查,以便于进行分析和计算,然后整体规划布局。
我校新校区大体可分为:
南村宿舍、北村宿舍、1,2,4,6号教学楼、实验楼、体育教育研究室、校医院、工程训练中心、图书馆、大学生活动中心、食堂和各门的保卫处。
现列出具体调查结果如下。
北村宿舍:
有A.B.C.D.E.F.G.H.共8座,每座有七层,每栋楼有26*7=182个宿舍,各分配一部电话,每两栋宿舍之间有一个值班室,配一部电话,这样的话北村宿舍共有约1456部电话。
南村宿舍:
有A.B.C.D.E.F.G.H8和南苑9号楼,前五栋的分配和北村相同。
南苑9号共有245个宿舍,每个宿舍配一部电话,值班室一部电话,总共有246部电话。
因此南村总共有1702部电话。
1号和2号教学楼:
教学楼三层有4间办公室和1个选课中心,四层共有4间办公室,共9间办公室,每个办公室3张办公室,每张办公桌有一部电话,每栋楼有一个值班室和一个教研休息室,各配一部电话,共3*9+2=29部,两栋楼总计有29*2=58部电话。
4号和6号教学楼:
共有包括值班室和教研休息室2个信息点,各配一部电话,共4部电话。
实验馆AB:
各有5个办公室,每个办公室有2张办公桌配一部电话,每馆一个值班室,配一部电话,共11*2=22部。
工程训练中心:
2个办公室,每个办公室和一个值班室配一部电话,共3部电话。
体育教研室:
4个教研室和4间办公室,教研室不配电话,每间办公室配一部电话,共4部。
图书馆及大学生活动中心:
6间办公室,各配一部,共6部。
校医院:
3部电话。
食堂:
8个办公室,其中3个为学生团委办公室,每个办公室配3部,其余5个各配2部,共计13部电话。
保卫处:
西门和南门保卫各一部,共2部。
将以上数据综合统计,可得西校区现有固话数约为3279部,考虑到未来的扩建增加办公人数,初步设计用户电话容量为4500部,能够满足较长一段时间的需求。
第3章数字程控交换机的系统结构及基本原理
程控交换机按信息传送方式可分为:
模拟交换机和数字交换机。
由于程控空分交换机的接续网络（或交换网络采用空分接线器（或交叉点开关阵列,且在话路部分中一般传送和交换的是模拟话音信号,因而习惯称为程控模拟交换机,这种交换机不需进行话音的模数转换（编解码,用户电路简单,因而成本低,目前主要用作小容量模拟用户交换机。
程控时分交换机一般在话路部分中传送和交换的是模拟话音信号,因而习惯称为程控数字交换机,随着数字通信与脉冲编码调制（PCM技术的迅速发展和广泛应用,世界各先进国家自60年代开始以极大的热情竞相研制数字程控交换机,经过艰苦的努力,法国首先于1970年在拉尼翁（Lanion成功开通了世界上第一个程控数字交换系统E10,它标志着交换技术从传统的模拟交换进入数字交换时代。
由于程控数字交换技术的先进性和设备的经济性,使电话交换跨上了一个新的台阶,而且对开通非话业务,实现综合业务数字交换奠定了基础,因而成为交换技术的主要发展方向
程控交换机的优点
（1灵活性大（2提供新的服务项目（3便于维护管理,可靠性高（4通话质量高（5体积小、耗电省（6便于保密（7支持综合业务数字网（ISDN
3.1数字交换机的系统结构
窗体顶端
图3-1数字交换机的基本结构
3.2程控交换机的基本构成
数字交换机的最基本组部分为话路和控制两部分。
话路部分则以数字交换网络为核心,还包括模拟/数字接口、信号发生器以及各种信
令设备等。
控制部分则是一个处理机系统。
最简单的控制部分是一台处理机。
程控交换机是电话交换网的核心设备,其主要功能是完成用户之间的接续。
控制部分包括中央处理器（CPU、存储器和输入/输出设备。
话路部分由交换网络、出/入中继器、用户电路等组成,交换网络可以是各种接线器（如纵横接线器、编码接线器、笛簧接线器等,也可以是电子形状矩阵（电子接线器。
交换网络可以是模拟空分的,也可以是数字时分的,并由CPU发送控制命令驱动。
用户电路是每个用户独用的设备,包括用户状态的监视和与用户有关的功能。
在电子交换机,尤其在数字交换机中,加强了用户电路的功能。
电话交换机的主要任务是实现用户间通话的接续。
基本划分为两大部分:
话路设备和控制设备。
话路设备主要包括各种接口电路（如用户线接口和中继线接口电路等和交换（或接续网络;
控制设备在纵横制交换机中主要包括标志器与记发器,而在程控交换机中,控制设备则为电子计算机,包括中央处理器（CPU,存储器和输入/输出设备。
程控交换机实质上是采用计算机进行“存储过程控制”的交换机,它将各种控制功能,方法编成程序,存入内存,利用对外部状态的扫描数据和存储程序来控制,管理整个交换系统的工作。
3.3控制设备
控制部分是程控交换机的核心,其主要任务是根据外部用户与内部维护管理的要求,执行存储程序和各种命令,以控制相应硬件实现交换及管理功能。
实际上图（1采用的是分级分散控制方式,其控制子系统是由中央级（选组级控制系统和用户级控制系统两级组成。
用户级控制系统即用户级CPU,一般负责对用户模块内所有用户线路进行监视扫描,控制用户及交换网络,完成话务的集中,并对相关资源进行分配,中央及控制系统是由处理器（CPU、存储器、各种
OAM各种终端和外设组成,,远端接口是控制子系统与集中操作维护中心、网管中心、计费中心等的数据传送接口。
中央CPU一般负责系统资源的分配,,中央交换网络的控制、呼叫处理、信令处理、控制用户级CPU以及完成系统的操作、维护、管理等功能。
该电路系统具有包括一个中央交换网络和一台中央调度处理机的中央部分,中央部分接有若干中继线群,每个中继线群分别包括一个群交换器和一个程控群控制器,群交换器经过已选择确定的连接方式而占用的连接通路如传输线,通道或类似途径与中央交换网络连接,群控制器的功能之一是通过群交换器服务于线路接通;
在中继线群上,经过用户线专用的和/或中继线专用的终端电路连接有用户线和/或中继线,或在传输系统内,比如在脉码调制系统内与用户线和中继线组成的通道相连接;
从中央调度处理机到各群控制器有一条控制通道,尤其是这些控制通道电路走向相同,每个群控制器各有一条;
当某个中继线群的交换工作开始时,中央调度处理机从它所属的中央存储器里取出外设数据,经过这条,尤其是经过这些条控制通道传送到该中继线群,该中继线群将这些数据半永久性地存储在它本身附设的存储器内,这些外设数据一部分是用于交换技术方面的程序控制过程的程序信息,一部分是分别分配给终端电路及所连接的通道的、在接续和控制技术上对具体情况下的交换工作起决定作用的接续数据,如用户拨叫号码数据、用户连接状态数据、用户分配数据、操作状态数据、操作范畴数据、用户种类数据、中继线种类及通道种类数据等等;
这种电路系统的特征在于,将外设数据向每个中继线群的传输分作两个过程,在有关中继线群开始交换工作过程之前进行的传输为第一传播过程,在交换工作过程开始之后的传输为第二传输过程;
第一传输过程传输的外设数据首先仅限于程序信息,第二传输过程又分为若干单独的传输子步骤,在已经开始的工作过程中,这些传输步骤被恰当地穿插到中央调度处理机与群控制器之间服务于交换工作过程的数据交换当中进行,这样,在交换工作过程相应开始后,当某个终端电路或某个相应接通的通道上首次出现来向占用或去向占用时,中央调度处理机便将有关群控制器首先请求的线路专用或通道专用接续数据分别按终端电路或按相应的通道传送到有关的中继线群,并存储在它的存储器里。
3.4话路子系统
话路子系统是由中央级（选组级交换网络和用户级交换网络以及各种接口
设备组成的。
交换网络主要完成交换的功能,即在某条入线和出线之间建立连接,从而实现不同线路端口上的话音交换。
数字程控交换交换机的交换网络是数字交换网络,主要采用T接线器或T或S接线器,并按照一定的拓扑结构和控制方式构成,用于完成时分复用信号的交换。
接口设备是数字程控交换机与外围环境的接口,其功能主要是完成外部信号与交换机内部信号的转换。
程控数字交换机的接口设备主要由用户电路、中继电路和信令收发设备。
用户电路是用户终端设备与交换机的接口,用户终端通过用户线连接到交换机,因而每条用户线对应一条用户电路。
人们通常将交换机与交换机之间的通信线路叫做中继线,中继电路是连接中继线的接口,它一般是交换机与交换机之间的接口,连接数字中继线的是数字中继电路,连接模拟中继线的是模拟中继电路,模拟中继电路现在很少出现。
信令收发设备是指信号发生器、DTMF接收器、MFC收发器（采用CAS信令时和公共信道信令终端设备（采用CCS信令时。
信号发生器完成用户信令的发送,如各种音信号的发送;
DTMF接收器负责DTMF信号的接收,如中国No.1信令的MFC信号的收发;
公共信道信令终端设备负责No.7信令的发送和接受。
话路子系统的交换网络和接口设备在CPU的控制下工作。
我们采用的数字程控交换机系统采用模块化的结构,它又中央级（选组级模块和用户级模块组成。
中央级模块主要包括中央级交换网络、信令接口、中继接口和中央级控制系统,完成交换机的核心交换功能和信令处理。
用户级模块指用户模块,包括远端用户模块,它主要由用户级交换网络、用户电路和CPU组成。
需要说明的是,有些交换系统为了便于管理中继线,设置了中继模块,中继模块配备专门的中继处理机,用于完成监视扫描中继线、控制话音信息传送等功能。
设置用户级,主要完成话务量集中的功能,集中比一般为2:
1或4:
1,这样可将一群用户以较少的链路接至交换网络,提高了链路的利用率。
用户模块一般都具有用户级交换网络,该网络大多为单T的交换网络。
根据各个交换机功能设计的不同,具有用户模块内部交换功能或具有集中话务功能。
用户模块具有用户模块CPU,专门负责用户线的扫描监视、用户级交换网络的控制等。
3.5用户线接口电路（SLIC
1.基本概念
用户电路的作用是实现各种用户线与交换之间的连接,通常又称为用户线接口电路（SLIC,SubscriberLineInterfaceCircuit。
根据交换机制式和应用环境的不同,用户电路也有多种类型,对于程控数字交换机来说,目前主要有与模拟话机连接的模拟用户线电路（ALC及与数字话机,数据终端（或终端适配器连接的数字用户线电路（DLC。
模拟用户线电路是适应模拟用户环境而配置的接口
图2.2用户电路功能框图
2.基本功能有
（1馈电（Batteryfeed:
交换机通过用
户线向共电式话机直流馈电;
图3.3用户馈电原理图
（2过压保护（OvervoltageProtection:
防止用户线上的电压冲击或过压而损坏交换机。
图3.4过压保护电路
（3振铃（Ringing:
向被叫用户话机馈送铃流。
图3.5振铃控制电路
（4监视（Supervision:
借助扫描点监视用户线通断状态,以检测话机的摘机,挂机,拨号脉冲等用户线信号,转送给控制设备,以表示用户的忙闲状态和接续要求。
图3.6用户线监视
（5编解码（CODEC:
利用编码器和解码器（CODEC,滤波器,完成话音信号的模数与数模交换,以与数字交换机的数字交换网络接口。
（6混合（Hybrid:
进行用户线的2/4线转换,以满足编解码与数字交换对四线传输的要求。
图2-7混合、编译码和滤波功能的示意图
（7测试（Test:
提供测试端口,进行用户电路的测试。
图3.8测试功能的示意图
这7种功能常用第一个字母组成的缩写词（BORSCHT代表。
对于模拟程控交换机,不需要编解码功能;
而在数字程控交换机中,除某些特定应用的小型交换机利用增量调制方式外,其它大部分均采用PCM编解码方式。
数字用户线电路是为适应数字用户环境而设置的接口,它主要用来通过线路适配器（LAM或数字话机（SOPHO-SET与各种数据终端设备（DTE如计算机,打印机,VDU,电传相
连。
3.6信令设备
信令:
在电话网中任意两个电话用户之间建立接续必须通过一个或多个相关电话交换局。
在双方通话之前首先要建立一条供双方通话的线路,这个过程称为呼叫建立。
要求通话的一方称为主呼,另一方为被呼。
交换机根据主呼发出的信号,按照一定的操作程序对线路状态、被呼终端等各有关部分进行检测,选择一条最佳路径,完成信令设备的主要功能是接收和发送信令。
程控数字交换机中主要信令设备有:
双方用户的接续。
在这个过程中,有许多信号要产生并进行传送,这些信号统称为电话信令。
信令设备的主要功能是接收和发送信令。
1.信号音发生器:
用于产生各种类型的信号音,如忙音、拨号音、回铃音等。
2.DTMF接收器:
用于接收用户话机发出的DTMF信号。
3.多频信号发生器和多频信号接收器:
用于发送和接收局间的MFC信号。
4.No.7信令终端:
用于完成No.7信令的第二级功能。
3.7交换网络特点
数字交换的基本概念
在电话交换中最直观的是空分交换,它只要用一个接点（不管是机械的还是电子的将主叫用户和被叫用户接通,于是主叫用户线上的话音信号就能“交换”到被叫用户线上去,它们之间就可以进行通话了。
但是在数字交换机中,情况有所不同。
来自于不同用户和中继线的话音信号被转换为数字信号,并通过时分复有的方式被复用到不同的PCM复用线上,并由这些复用线连接到数字交换网络上。
当话音信号变成数字信号后,每个用户的话音信息就在PCM复用线上占据一个固定的时隙,在这个固定的时隙上,周期地传递该用户的话音信息。
在数字交换网络中,要进行时隙交换,就要有一个能存储话音信息的话音存储器和一个控制话音存储器的存/取的控制设备,这个控制设备就是控制存储器。
时隙交换
的实质就是将一个话音信息由某个时隙搬移至另一个时隙。
时隙交换是采用时间接线器来完成的,但时间接线器的容量不大,目前所能生产的最大容量也只有2048个单元,若组成一个电话交换局显然是不够的,还必须进行空间交换,以扩大其容量。
这里讲的空间交换仍是时分制的数字交换,信息编码仍是在某个时隙内传输,仅仅是由这一条复用线上交换到另一条复用线上,时隙不变。
所以组成一个数字交换网络不仅需要时隙交换,而且还要进行空间交换。
为实现不同用户之间的通话,就需要将放在主叫用户时隙上的话音信号“交换”到被叫用户时隙上去。
因此,在数字交换机中,不仅要进行空分线路—复用线间的交换,还要进行时隙交换。
可见,数字交换功能包括复用线交换和时隙交换两部分功能。
下面分别加以介绍
数字交换的基本接线器
图3.9数字交换机中两用户通话经数字交换网络连接的简化示意图
无阻塞交换网络:
采用TST交换网络,一般这种网络的阻塞率是很小的,
10数量级,即可近似为无阻塞网络,。
大概是6
TST数字交换网络的结构
图3.10TST数字交换网络的结构
数字程控交换机的核心组成部分是交换网络,它具有以下特点。
1直接交换数字信号:
再多被叫用户的用户电路之间用户话音都是以数字信号的形式存在,因此不必像模拟交换机那样多次数/模和模/数的转换。
而且数字信号,可以方便在集成电路中进行处理,所以可以设计复杂多更高,规模更大的交换网络;
2根据主被叫号码进行交换;
在收号完成后,控制电路会进行号码分析,并根据号码分析的结果产生相应的信息来选择呼叫接续的路由,而经过各种交换机建立呼叫路由的过程即是交换机的过程,早期的补进式交换机是根据用户的拨号脉冲来选择交换路由;
3时隙交换:
交换实际上就是将不同线路,不同时隙上的信息进行交换,对这些不同空间和不同时间信号进行搬移;
对于本次课设中的交换机来说,由于设计的是校园电话交换网,在这个小范围内,就不在需要用户远端模块,因此,此交换机中不存在用户远端模块,将校园用户按一定的次序接到交换机上,校园电话交换网的拓扑结构如手绘大图所示。
电话网
许多的交换节点和交换链路组合起来就组成一张网——交换网。
图2.11电话交换网
3.8数字程控交换机软件基本组成
程控数字交换机中的硬件动作由软件进行控制。
软件质量的好坏直接影响整个交换机的性能。
软件由程序和数据两大部组成。
程控数字交换机的软件系统是
中继线用户用户线端局交换机汇接交换机
非常复杂和庞大的,它应具有如下特点:
规模大实时性强多任务处理可靠性要求很高可维护性好。
呼叫处理的基本过程:
（1主叫用户摘机,直到主叫听拨号音。
（2主叫拨号,交换机收号。
（3交换机进行号码分析,确定呼叫类别以及下一步执行的任务。
（4选择一条接通被叫的通路,接通至被叫。
（5给被叫振铃,给主叫送回铃音。
（6被叫应答,通话。
（7话终挂机。
第4章交换网络规划
电话交换机的基本功能是交换信息。
要经济有效地完成交换任务,就要研究电话交换的特点,即用户对电话的要求和使用电话的规律,这样在涉及交换系统时,根据所承受的电话业务量（话务量及规定的服务质量指标（呼损,做到经济合理的提供用户满意的服务质量。
4.1话务量及其计算
4.1.1话务量的概念
话务量又称为话务负荷和电话负荷,是反映交换系统话务负荷大小的量,它指从主叫用户出发,经交换网络到达被叫用户的话务流量。
显然,呼叫次数越多,每次呼叫占用的时间越长,交换机的负荷就越重。
所以影响话务量的基本因素是:
呼叫次数和占用时长。
定义:
T时间内发生平均呼叫次数和平均占用时长的乘积。
即
A=C·
t
式中A—话务量;
C—单位时间内发生的平均呼叫次数;
t—每次呼叫平均占用时长。
话务量的单位:
爱尔兰、小时·
呼、分钟·
呼、百秒·
呼
1Erl（爱尔兰=1小
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