现代交换技术实验一.docx
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现代交换技术实验一
实验报告
实验目的:
通过本实验，让学生了解程控交换机单元所具备的最基本的功能。
实验要求：
（一）程控交换机的发展历史：
磁石交换机－步进制交换机－纵横式交换机－程控交换机。
（二）程控交换机的特点：
1、体积小，重量轻，功耗低，它一般只有纵横制交换机体积的1/8-1/4，大大压缩了机房占用面积，节省了费用。
2、能灵活的向用户提供众多的新业务服务功能。
由于采用SPC技术，因而可以通过软件方便的增加或修改交换机功能，向用户提供新型服务，如缩位拨号、呼叫等待、呼叫传递、呼叫转移、遇忙回叫、热线电话、会议电话，给用户带来了很大的方便。
3、工作稳定可靠、维护方便，由于程控交换机一般采用大规模集成电路（LSI）电路或专用集成电路（ASIC），因而有很高的可靠性。
它通常采用冗余技术或故障自动诊断措施，以进一步提高系统的可靠性。
此外，程控交换机借助故障诊断程序对故障自动进行检测和定位，以及时地发现及排除故障，从而大大减少了维护工作量。
系统还可方便地提供自动计费，话务量记录，服务质量自动监视，超负荷控制等功能，给维护管理工作带来了方便。
4、便于采用新型共路信号方式（CCS,CommonChannelSignalling）。
由于程控数字交换机及数字传输设备可以直接进行数字连接，提供高速公共信号信道，适于采用先进的CCITT7号信令方式，从而使得信令传送速度快、容量大、效率高，并能适应未来新业务及交换网控制的特点，为实现综合业务网（ISDN,IntegratedServicesDigitalNetwork）创造必要的条件。
5、易于及数字终端，数字传输系统联接，实现数字终端，传输及交换的综合及统一。
可以扩大通信容量，改善通话质量，降低通信系统投资，并为发展综合数字网（IDN）和综合业务数字网（ISDN）奠定基础。
（三）华为cc&08程控交换机发展历程：
A型机－C型机－B型机（万门机）－128模交换机，目前实验室使用的是B型机的一个独立模块，即B独立局。
（四）B型机的总体结构为：
模块－机柜（可以包含多个机柜）－功能机框－功能单板。
实验方法（步骤及结果）：
CC08交换机是采用全数字三级控制方式。
无阻塞全时分交换系统。
语音信号在整个过程中在实现全数字化。
同时为满足实验方对模拟信号认识的要求，也可以根据用户需要配置模拟中继板。
实验维护终端通过局域网（LAN）方式和交换机BAM后管理服务器通信，完成对程控交换机的设置、数据修改、监视等来达到用户管理的目的。
（一）实验平台数字程控交换系统总体配置图
（二）C&C08的硬件层次结构
C&C08在硬件上具有模块化的层次结构。
整个硬件系统可分为以下4个等级：
1、单板
单板是C&C08数字程控交换系统的硬件基础，是实现交换系统功能的基本组成单元。
2、功能机框
当安装有特定母板的机框插入多种功能单板时就构成了功能机框，如SM中的主控框、用户框、中继框等。
3、模块单个功能机框或多个功能机框的组合就构成了不同类别的模块，如交换模块SM由主控框、用户框（或中继框）等构成。
4、交换系统。
不同的模块按需要组合在一起就构成了具有丰富功能和接口的交换系统。
C&C08的硬件结构示意图
这种模块化的层次结构具有以下优点：
（1）便于系统的安装、扩容和新设备的增加。
（2）通过更换或增加功能单板，可灵活适应不同信令系统的要求，处理多种网上协议。
（3）通过增加功能机框或功能模块，可方便地引入新功能、新技术，扩展系统的应用领域。
（三）程控交换实验平台配置
外形结构如下图所示:
本实验平台由如下6大部分组成：
BAM后管理服务器、主控框、时钟框、中继框、
用户框、实验用终端。
BAM的配置
BAM系统由前后台MCP通信板，工控机，加载电缆等组成。
BAM通过MCP卡及主机交换数据，并通过集线器挂接多个工作站，如右图所示。
BAM的配置见下表：
名称
规格
配置
前后台通信板
C805MCP
2
加载电缆
AM06FLLA8芯双绞加载电缆
2
网络终接器
50Ω网络终接器
2
工控机
C400以上/128M/2*10G以上/640MMO/CDROM/MODEM/网卡
1
工具软件
中文WindowsNTServer4.0
1
工具软件
MSSQLServer7.0
1
主控框配置
主控框的单板配置如图所示：
其中，NO7、MFC、LAP、MEM板槽位兼容，但在MEM槽位不能插NO7板、LAP板和MFC板。
MC2槽位和其他槽位不兼容，其他单板插到MC2板的槽位容易烧板。
MEM板用于话单存储，也可在C&C08数字程控交换系统作为智能交换平台时提供计算机网络接口。
每块LAP板提供4路协议处理，可以配合不同的单板软件配置成以下几种类型的协议处理板：
（1）CB03LAP0：
No.7信令处理板，提供4条TUP信令链路或4条ISUP信令链路。
（2）CB03LAP1：
V5.2协议处理板，提供8路Link协议处理，可支持8组V5.2接口。
（每组1～16条E1）每块NO7板提供2条TUP信令链路或2条ISUP信令链路。
（NO7板不支持ISUP长消息，目前已停止生产）。
时钟框配置
时钟框其主要单板包括二次电源板PWC、时钟板CKS等，单板配置如下图：
时钟框的单板配置
数字中继框配置
数字中继框配置如BSM数字中继框配置图所示：
BSM数字中继框配置图
说明：
每1块DTM板占1个主节点，占2条HW线。
每个中继框最多可配16块DTM板，即960DT。
实际需要DT数多于960时，需另加1个中继框。
每块C805DTM提供2路E1接口，可以配合不同的单板软件和不同的协议处理板配置成以下几种接口：
（1）DT数字中继接口：
在MFC多频互控板的配合下，实现中国一号信令局间连接，每个BSM最多配32块板，提供1920条话路。
（2）TUPNo.7信令中继接口：
在NO7板或No.7信令处理板（CB03LAPA0）配合下，实现No.7信令局间连接，每个BSM最多配24块板，提供1440条话路。
用户框配置
本程控交换实验平台系统采用32路用户框，配置如下：
框内可插2块PWX，19块ASL32（简称A32）、2块DRV32（简称D32）共608个用户。
整框的板位结构如下图所示：
32路用户框板位结构图
用户中继配置原则说明
（1）交换模块（BSM）配置原则是兼顾主节点NOD和HW线资源的限制及资源的合理利用两个方面。
（2）交换模块（最多可提供64条HW线、44个主节点（11块NOD板）。
（3）一个满配置用户框占2个主节点和2条HW线，那么4个满配置用户框刚好占满2块主节点板。
（4）一块DTM板占1个主节点和2条HW线，那末4块DTM板就占满一个主节点板。
（5）对于用户/中继混装的模块，每减少4个用户框（1216ASL/608DSL）就可以将闲置出来的8个主节点用来增加8块中继板DTM（480DT）。
实验用终端设备的配置
C&C08数字程控交换系统一般带有多台计算机终端（工作站），分别用做维护终端、计费终端等等，各终端通过网线及BAM系统相连，其配置见下表：
设备名称
规格
配置
维护终端
台式微机/P41.7GHz或以上/128M/20G/软驱/CDROM/集成网卡/集成声卡/17"彩显/中文Win98
1~15
（四）单板介绍
1、C&C08MPU主处理机板
功能及原理
C&C08MPU是B型机平台所用的主控板，主控板是SM模块的核心控制部件，主要用于处理SM模块的各种业务，完成对主控框内其它单板的控制。
C&C08MPU主机板主要功能如下：
（1）通过NOD接收用户和中继的状态，并对其发出相应的命令；
（2）针对用户状态，控制SIG板送出相应的信号音和语音信号；
（3）根据本局用户和中继状态，控制MFC板接受和发送MFC信号；
（4）控制交换网板进行接续；
（5）以邮箱方式通过通信板（MC2,LAPMC2）及其它模块通信；
（6）通过HDLC同步串口及后台通信，并由此进行主机软件加载；
（7）通过EMA进行主备切换和主机数据热备份。
（8）CC08MPU由CPU、3.3V-5V逻辑电平转换接口、逻辑控制单元、DRAM、FLASH、同步串口、异步串口、邮箱接口组成。
（9）CC08MPU板的原理框图见下图：
2、CC0HASL32路模拟用户板
功能及原理
模拟用户模块在主机（MPU）控制下，用户板（ASL）上的单片机完成对用户线状态的检测和上报。
ASL是用户模块的终端电路部分。
按照所接模拟用户线的数目可将用户板分为16路模拟用户板和32路模拟用户板，CC0HASL单板为32路模拟用户板，它只能插在32路用户框内。
CC0HASL单板主要实现以下功能：
（1）提供32路模拟用户接口。
（2）单板具备BORSCHT（馈电、过压/流保护、振铃、监视、编译码、混合、测试）功能。
（3）提供某些特殊功能（2路反极、CID等）。
（4）单板提供软件A/μ率可调、接口阻抗可调、增益可调功能。
CC0HASL，简称ASL32或A32。
原理如下图所示：
模拟用户板（ASL32）原理图
采用单片机（CPU）对32路用户电路进行控制，并及上级主节点（NOD）通信。
COMBO具有很强的DSP功能，主要完成时隙分配及交换、铃流控制及摘挂机检测等功能。
用户电缆（32对用户线），接在用户框母板的对应电缆接口。
32路用户框可以插16路用户电缆的插头，两个插头分别插在最上面和最下面，32路用户电缆插法如图所示，其中第9到第12用户是第一个插头的中间一竖排针，第13到16用户是第二个插头的中间一竖排针。
3、C841CKS时钟板
功能及原理：
C&C08时钟同步系统拥有标准三级或二级（包括A类和B类）及BITS系统多种级别时钟可供选择，可满足C5、C4、C3、C2等各种交换局的不同要求。
其中CKS是交换机时钟系统的基准时钟源产生板。
板内有二级高稳恒温晶体，提供的定时信号具有高频率准确度和稳定度等特点。
CKS板的主要功能：
（1）CKS为二、三级时钟合一板，可以根据需要提供二、三级时钟。
可提供8kHz、2048kHz、2048kbit/s三种输入基准源信号接口，提供BITS接口。
（2）跟踪外部基准信号、过滤外基准的抖动、漂移等，使其本身输出的定时信号具有高频率准确度和稳定度，为交换机提供一个优良的时钟源。
其原理框图见图：
CKS原理框图
4、CB02BNETAB模块交换网板
功能及原理
CB02BNETA位于SM的主控框内，是SM自身控制、维护通信链路的交换中心，同时也是话音通信和数据通信的交换中心。
能完成以下功能：
（1）提供本框及用户框、中继框的工作时钟。
（2）完成4096×4096时隙的无阻塞交换。
（3）完成32时隙主叫号码FSK数字信号的发送处理。
（4）提供一组最多64方的会议电话或多组多方会议电话。
（5）具有多种时钟工作方式：
a.本板时钟（自由振荡方式）；b.锁相时钟框时钟；c.锁相DT时钟；d.锁相OPT时钟。
（6）提供本板自测功能。
（7）支持OPT主备用或负荷分担工作方式。
交换模块（SM）内的交换网络是一个4K×4K的T网络，它是由4片单T网片组成的。
这种T网片具有以下特点：
（1）提供2048×2048无阻塞时隙交换单T网络：
a.具有对每一个时隙的插入/提取功能和控制存储器回读功能，支持网络的在线测试、自环测试；b.集成的串/并、并/串转换电路，无需外围电路；c.支持广播方式，即将某一个输入时隙交换到任意多个输出时隙。
（2）除完成上述基本交换功能以外，还支持64个时隙的会议电话，华为公司的会议电话专用集成电路，具有以下特点：
a.每个受话者接收除自己以外其他参加方中声音最大者；b.话音清晰，会议参加方多；c.直接的HW接口及T网片配合；d.支持A/μ律PCM码型及偶比特翻转；e.同时支持多个会议电话，参加会议的总成员数不超过64个或多达21组的三方通话。
（3）此外还集成了主叫号码识别（CID，CallerIdentification）产生器，支持CID-I（振铃状态显示主叫号码）和CID-II（通话状态显示主叫号码，并向主叫送呼叫等待音）方式，其主要功能如下：
a.支持A/μ律编码；b.同时支持32×n路CID信号发送，n为调制数字信号处理（DSP）电路的个数；c.交换网络板（BNETA）还具备时钟源的选择及软/硬切换、时钟锁相及驱动、HW驱动等功能，为SM模块内各部分提供统一的时钟。
（4）为保证交换网络的稳定可靠，SM模块的交换网络（BNETA）采用双套配置方式，具有以下特点：
a.主/备用交换网络可以选择共写分读方式作热备份；b.主用交换网络离线，备用交换网络升级为主用时，可以硬件自动倒换，不需软件控制；c.当检测到主网故障时，主机可以命令交换网络进行主备用网的互助倒换；d.可由后台人机命令控制倒换。
模块内交换网络（BNETA）由话音存储器和控制存储器及串/并、并/串电路组成。
话音存储器用来存储话音的PCM码字，控制存储器用于存储对话音存储器的控制信息。
T交换网络的容量用同时可以交换的时隙数来表示，例如，一次可以同时交换32条HW，每条HW为32个时隙，则交换网络的容量为32×32＝1024时隙，简称1K网络，即每次暂存1024个PCM码字。
因此4K容量的BNETA可以提供128条HW,其中64条可以自由分配给用户和中继，另64条已被固定用于系统资源。
分配原则是：
每一框模拟用户，或一块数字中继板（DTM）或半框模拟中继板（8块）占用两条HW。
BNETA板的硬件结构如下图所示，主要包含：
4K×4K的T网、64时隙会议电话电路、32时隙主叫号码（CID）调制数字信号处理（DSP）电路及总线接口、时钟锁相/驱动、HW输入/输出驱动等电路。
4K交换网络将会议电话和主叫号码调制信号等交换到任意一个中继/用户时隙。
输出/输入驱动提供对中继单元、用户单元和AM的HW总线接口，总线接口提供对SM主控单元（MPU）的接口，时钟锁相及输出电路用来锁相同步时钟源，并将锁相出的时钟信号提供给整个SM模块的其它部分。
BNETA板硬件结构
SM内话路总线结构如下图所示，由SM模块用户级、中继级以及AM/CM来的话路分别经不同的HW线接到4K单T网，在这里及会议电话的时隙、主叫号码（CID）的时隙及信号音的时隙进行交换，或者及其它用户时隙、中继时隙以及AM/CM转入的时隙进行交换。
子模块话路总线网络级
内部呼叫接续过程示意图
交换模块（SM）内部用户之间的话路仅通过该SM的BNETA交换，呼叫接续过程如下图所示。
SM模块内的一个用户打电话给另一个用户时，主机通过主节点（NOD）控制双音多频驱动板（DRV）进行收号，在分析完被叫号码以及确定有空闲的时隙后，主机控制网板BNETA将对应于主叫用户的时隙和被叫用户的时隙进行交换，从而实现主、被叫方的通话。
CB01DRV32路双音收号及驱动板
功能及原理
16路用户框由16路用户板和16路收号DRV组成，每线成本较高，集成度低，所提供功能较少。
为了适应市场的需求，推出维护方便、运行可靠、高集成度的32路用户框。
CB01DRV板，简称DRV32，是为配合32路用户框使用而设计的。
每个用户组有两块互助的DRV32板，每块DRV32板拥有32个双音多频收号器，同时完成框外差分HW到框内HW的收敛比调整（可将用户板的20条HW收敛为8条HW送到网板或交换机近端），实现HW线信号和串行通信口的驱动。
DRV32板内的DSP实现HW导通测试及用户端口的自环测试。
DRV32板的原理框图如下图所示：
DRV32板原理框图
DRV32板采用数字信号处理器（DSP）实现双音多频的收发功能。
当需要进行DTMF收号时，主机通过主节点对DRV32板上的单片机下发命令，CPU控制交换网络的相应的时隙交换到数字信号处理器的同步串口。
数字信号处理器检测到号码后，通过中断上报CPU。
CPU再经串口上报主机。
在一个用户框内有两个DRV32板。
DRV32单板的串行通信口驱动功能模块工作于互助方式。
正常工作时，每块DRV32单板分别负责各自半框串行通信口驱动。
当其中一块DRV32板串口通讯故障或主机强制互助时，在主机控制下，进入节点互助状态，由正常的DRV32完成整框的串行通信口驱动。
DRV32单板上的收号器工作于负荷分担方式，每块单板上的收号器均可供整框用户使用。
DRV32实现框内HW到框外HW的收敛，收敛比固定为1:
2.5、1:
5两种，根据话务量的需求来选择，由主机配置。
DRV32同时实现用户框HW、时钟的驱动功能。
HW、时钟的驱动功能工作于主备方式，由主用的DRV32单板提供用户框内的HW和时钟驱动。
CB02SIG信号音板
功能及原理
CB02SIG信号音板采用专用的信号音处理软件，对于不同指标要求的信号音可形成相应的数据文件，语音也可录制成数据文件；将不同国家和地区要求的信号音和语音合成不同的文件组，开局时根据需要选择加载信号音文件即可满足各种不同的需求。
当需要改变语音内容时，可以现场录制，现场加载。
CB02SIG单板实现对单板软件和所有数据文件的加载，将单板软件和数据文件放在BAM中作为主机软件的若干个文件进行管理。
主要特点如下：
（1）兼容CB01SIG单板
（2）128路放音通道，放音内容可动态控制
（3）每路放音内容可现场录音
（4）所有语音内容以文件形式从BAM动态加载
交换机在接续过程中所需的全部数字音信号由数字音信号电路（SIG）产生，而对应的模拟信号则由其它电路转换生成。
在整个交换机系统中，数字音信号电路（SIG）及其它部分的关系如下图所示。
数字音信号电路（SIG）所处位置
SIG电路受控于MPU电路，其工作状态、放音内容均由MPU电路以命令或表格方式下达给SIG电路，语音信号的出入则以2.048Mbit/sPCM方式（E1接口）及BNET板相连后提供，一套SIG电路可接2条PCM的HW线，使得在任一时刻能提供存储器所存语音中的128种语音，并可用任一条HW通道对四个可录音时隙之一进行录音。
信号音电路在每个模块中有A、B两套互为热备份。
CB02SIG板电路原理框图如下图所示：
CB02SIG板原理框图
一块CB02SIG板提供4条HW，128个放音时隙。
语音数据以PcmRawData文件格式存储在单板自带的语音存储器中。
单板逻辑在时钟的严格控制下依次将语音数据从存储器中取出，通过并串变换，转化为2M的语音码流。
语音存贮器低10位地址是在2MCLK和/FO时钟作用下自动增加的，而16高位地址是由386EX系统每隔0.128秒刷新的。
整个放音内容就是通过这种方式，在386EX的控制下实现放音。
语言存储器最大为64M，最大语言存储长度为137分钟。
C805DTM（TUP，ISUP，PRA，V5TK，IDT，RDT）E1数字中继板
功能及原理
C805DTM（TUP，ISUP，PRA，V5TK，IDT，RDT）E1数字中继板可用于随路信令方式、公共信道信令方式、综合业务数字网。
C805DTME1数字中继板插于中继框。
C805DTM（TUP，ISUP，PRA，V5TK，IDT，RDT）E1数字中继板的主要功能有：
（1）提供2路E1（32时隙）PCM接口及其他交换机相接。
（2）从上级局提取8K时钟送交换机系统为参考时钟源，以便交换机及其它交换机同步。
（3）为不同协议接口（如TUP，ISUP，PRA，V5TK，IDT，RDT）提供物理链路。
数字中继电路按功能可分为中继接口部分和信号处理部分。
功能框图见图：
数字中继电路功能框图
中继接口部分主要完成以下功能：
（1）线路保护功能
采用保护电路是为了防止外线异常大电流或高电压给中继模块造成损害。
（2）自环测试功能
为了测试目的，在这部分中可将整个发送路径和接收路径连成自环。
（3）阻抗匹配功能
外部中继线有两种类型：
一种是75欧的同轴电缆，另一种是120欧的平衡对称电缆，可由DTM数字中继板上的拨动开关来选择其中的一种。
（4）线路信号的驱动及接收功能
这部分完成发送信号的线路驱动，给线路信号适当的发送功率，接收部分完成信号的提取。
（5）外部时钟再生
此电路能从入中继上的比特流中提取出外部时钟信号，用于从入中继上读取数据，因为外部时钟和内部时钟不一定相同。
同时这个时钟信号也送到时钟同步系统，作为外部参考时钟源。
信号处理部分主要完成以下功能：
（1）HDB3编译码
这部分电路完成适合线路传输的3阶高密度双极性码（HDB3）和适合电子电路处理的单极性不归零码（NRZ）之间的转换。
（2）帧信号和CRC4产生电路
这部分电路完成帧信号的形成和插入功能，并对比特数据流进行循环冗余码校验（CRC4）。
（3）发送接口
这部分电路完成随路信令和复帧信号的插入功能。
（4）帧信号提取和CRC4校验
这部分电路完成帧同步监视，并完成循环冗余码（CRC4）校验功能。
（5）告警检测
这部分电路完成以下告警功能：
帧同步丢失；复帧同步丢失；对端帧失步；对端复帧失步；输入信号丢失；误码；滑码；CRC4错误。
（6）弹性缓冲接口
这部分电路完成随路信令和复帧信号的提取以及接收比特流的缓冲，即再定时功能。
（7）状态和控制寄存器部分
这部分电路主要是提供外部CPU访问的接口。
（8）每块数字中继板配有2个PCM30/32路系统。
一个中继框可配置16块DTM板，共960条中继线。
数字中继板原理框图如下图所示：
数字中继原理图
数字中继电路采用PCM30/32CEPT制式，传送和接收局间基群数字信号。
中继接口部分由保护器件、自环电路、匹配电阻、变压器等构成，主要完成保护功能、自环测试功能和阻抗匹配功能。
信号处理部分是一个专用大规模集成电路芯片，它在CPU的控制下完成和信号处理有关的大部分功能。
控制部分由微处理器、RAM、ROM、串口芯片等构成，完成本板控制功能以及及主节点NOD板通信的功能。
总线驱动部分由线路信号驱动芯片构成，主要完成主备交换网选择、主备主节点板选择以及电平转换等。
CC03EMA双机倒换板
功能及原理
双机热备份及倒换是交换机可靠性的保障。
双机倒换软件在正常情况下进行主备CPU间的数据备份管理，当接收到EMA的倒换命令时，完成备机升主用时的平滑接替，以及协调容错、数据一致性检查等。
CC03EMA双机倒换板主要用于控制双机倒换及数据备份，具体功能包括：
（1）监视双机工作状态。
（2）裁决主备用CPU。
（3）控制双机倒换。
（4）协调双机数据备份。
（5）透传功能。
EMA板原理如下图（虚框内）所示。
EMA板原理框图
图中EMA板上CPU通过2个通信邮箱A、B及主、备机MPUA、MPUB交换信息，监视双机软件执行情况。
在交换机上电后，由状态裁决MPUA为主用机，MPUB为备用机。
当主用机工作出现故障时，由EMA执行主、备机的自动倒换。
DPRAM是大邮箱，供双机随时备份数据。
倒换时，EMA先从主机分消息块读出数据并存入DPRAM，然后写进备机，依次循环，直至数据读写完毕，最后EMA比较主备机的数据，确认完全一致后，把控制权交给备机。
在EMA板中，还设计有单板自检、显示、告警电路以及硬件看门狗定时器（WDT）电路。
CB03LAPN74链路七号信令处理板
功能及原理
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