1、 課程設計報告 設計類型： 課程設計綜合課程設計 設計題目： 數字時分中繼自環通信模型設計 系 別： 電子信息學院 年級專業： 通信工程 學 號： 111003410734 學生姓名： 指導教師： 2013年 12月23日-2013年12月27日摘要： 隨著互聯網的高速發展人們對高速數據傳輸和移動多媒體業務的渴望不斷上升，通信界正依托當今飛速發展的通信技術向3G體制挺進。在這一演進過程中，分組交換技術以自己獨特的優點扮演著愈來愈重要的角色。在數字通信中，為了提高通信線路的利用率，采用時分復用技術進行信息傳送。分組交換采用統計時分復用技術，它在給用戶分配線路資源時，不像同步時分復用那樣

2、固定分配帶寬，而是按需動態分配。這樣線路利用率比較高。近年來，隨著光纖技術獲得巨大成就，信道的傳輸速率明顯增強，這位分組交換技術的發展開辟了新的道路，幀中繼、異步轉移模式等快速分組交換技術迅速的發展起來。展望未來的高速互聯網世界以分組交換技術為基礎的分組核心網最終將承擔全部數據業務已是不爭的事實。目錄1簡介：21.1時分中繼的背景21.2同步時分復用簡介21.3同步時分復用設計22時分中繼實驗32.1 實驗目的32.2 實驗方法32.3 實驗步驟53數字交換網絡芯片MT8980介紹63.1 簡要說明63.2 引出端符號說明73.3 引出端功能說明73.4 電路的基本原理84實驗相關波形105

3、實驗總結13 數字時分復用與中繼傳輸一 簡介：1.1時分中繼的背景在數字通信系統中，對模擬信源使用抽樣、量化、編碼等過程進行數字化后，一般都采用時分復用來提高信道的傳輸效率。復用就是用同一個信道傳輸多路信號（如語音、數據、圖像信號）。為了在接收端能將多路信號區分開，必須使不同路信號具有某種不同的特征、按照區分多路信號的方式可以把復用分為時分復用、頻分復用和碼分復用。時分復用就是將傳輸時間分為多個互不重疊的時隙，利用不同時隙傳輸各路不同信號，多路信號使用各自的時隙，合路稱為一個復用信號，在同一信道中傳輸。在接收端可以按同樣的規律把多路信號從復用的一路信號中分開。1.2同步時分復用簡介同步時分復用

4、：一個幀的若干時隙，按順序編號，標號相同的成為一個子信道，傳遞同一路話路信息，速率恒定。固定分配帶寬，對傳遞的信號無差別控制，并且不做任何處理，其流量控制基于呼叫延時制。位置化信道（STDM，SynchronousTime-DivisionMultiplexing）這種技術按照信號的路數劃分時間片，每一路信號具有相同大小的時間片。時間片輪流分配給每路信號，該路信號在時間片使用完畢以后要停止通信，并把物理信道讓給下一路信號使用。當其他各路信號把分配到的時間片都使用完以后，該路信號再次取得時間片進行數據傳輸。這種方法叫做同步時分多路復用技術。同步時分多路復用技術優點是控制簡單，實現起來容易。缺點是

5、如果某路信號沒有足夠多的數據，不能有效地使用它的時間片，則造成資源的浪費；而有大量數據要發送的信道又由于沒有足夠多的時間片可利用，所以要拖很長一段的時間，降低了設備的利用效率。1.3同步時分復用設計針對數字CCD圖像數據傳輸的問題,提出了一種借助于光纖的串行傳輸方案，闡述了系統工作原理、硬件結構和軟件仿真。以CPLD和FIFO為核心器件，基于同步時分復用原理，實現了2路同步控制信號和8路圖像數據的不同速率信號的復接和分接。對以往的并行傳輸系統進行了改進,簡化了系統結構，并實現了CCD相機圖像數據高速率，遠距離傳輸的要求。常用于電路交換中，適合透明數據傳輸。二 時分中繼實驗2.1 實驗目的1通過

6、時隙的改變和調整實驗，進一步理解時分復用的概念。2. 說出數字時分復用技術優越之處。2.2 實驗方法 打開電源開關，選擇“時分中繼”，按確認。見圖16-1所示。此時四個話路（即甲方一、二路，乙方一、二路的PCM的編碼波形）的時序初始值分別設置為04、08、16、30，用示波器雙蹤通道接入到TP202和TP08，通過測量該兩點波形來觀察32個時隙內的四個話路時序分配的情況，其中TP08為8KHz幀同步窄脈沖信號（零時隙位置，可容納32個話路復用），TP202為四個話路時分復用輸出的波形。閃動的數字即表示對應話路的時隙位置當前可設置，通過上下鍵可更改此數字。按“確認”鍵，可更改下一話路的時隙位置，

7、或完成了全部設置并輸出時分復用波形。下面是更改復用中話路時隙位置的波形示意圖1人工交換2. 空分交換3時分交換4時分中繼時 隙 分 配話路1. 04 話路2. 08話路3. 16 話路4. 30 圖2-1 數字時分交換時序初始化設置示意圖圖2-2 數字時分交換時序初始化設置后輸出波形圖時 隙 分 配話路1. 19 話路2. 21話路3. 24 話路4. 271人工交換2. 空分交換3時分交換4時分中繼圖2-3 數字時分交換時序改變設置示意圖圖2-4 數字時分交換時序改變設置后輸出波形圖1人工交換2. 空分交換3時分交換4時分中繼時 隙 分 配話路1. 12 話路2. 13話路3. 14 話路4

8、. 15圖2-5 數字時分交換時序排隊設置示意圖 圖2-6 數字時分交換時序排隊設置后輸出波形圖1人工交換2 空分交換3時分交換4時分中繼時 隙 分 配話路1. 17 話路2.17話路3. 17 話路4. 17圖2-7 數字時分交換時序競爭重疊設置示意圖 圖2-8 數字時分交換時序競爭重疊設置后輸出波形圖 本實驗中，四個電話用戶的數據都是分別放在時分交換網絡輸入端四路碼流的0時隙位置上。通過薄膜開關給每路電話用戶分配輸出時隙，將這四路碼流0時隙的用戶數據都搬移到中繼線上（一路碼流）輸出。TP202、TP203可以觀測到其時分復用的信號波形。本實驗中，采用了一次群速率標準2048Kb/s，而每路

9、話音的數字編碼速率為64Kb/s（8 KHz×8Bit），這樣一幀中就可以容納32路數據復用。因為本實驗平臺上只設置了4路電話，所以只能占有一幀中的4個信道位置，其它信道位置高阻狀態輸出。中繼信號通過K201開關自環后，返回時分交換網絡，根據呼叫的交換信令將中繼線上的用戶數據再搬移到某個用戶端的接收部分。這樣，只要沒有新的交換信令出現，則交換網絡一直維持這種數據搬移傳輸狀態，從而達到數字交換的目的。 數字時分中繼的信號流程框圖（見圖2-9） 2.3 實驗步驟1. 打開電源開關，按下“復位”鍵，顯示“歡迎使用程控交換實驗”，按下“開始”鍵，進入交換狀態選擇，此時選擇“時分中繼”方式，按

10、下“確認”鍵。2. 給四路電話接口都接上電話單機。示波器一通道（觸發）放在TP08上（幀同步窄脈沖，0時隙），另一通道放在TP202上（中繼線上的時分復用波形）3. 通過上面介紹的時隙分配的設置方法，分別按照圖16-1至圖16-8的示意圖給每路用戶電話分配其在中繼線上的時分復用位置，記住這些時隙數據并按“確認”鍵，輸出時分復用波形，見TP202。4. 對某電話單機講話或按鍵，可見到只有此電話對應的時分復用數據在不斷變化，對照TP02的幀同步窄脈沖波形位置，驗證剛才給此電話用戶分配的時分復用位置是否正確。5. 我們以甲一路（號碼：48）與甲二路（號碼：49）為例，進行兩路電話用戶間的正常呼叫，驗

11、證這兩路電話是否能正常通話。6. 甲一路與甲二路之間的信息交換是通過時分交換芯片MT8980完成的，下面我們將通過示波器測量波形驗證芯片MT8980的工作情況，其方法可參見上一課實驗步驟4至實驗步驟6。7. 思考主叫甲一路用戶和被叫甲二路用戶的通信信號的流程。PCM乙二路乙一路甲二路甲一路K201自環中繼線時隙分配輸出/接收中繼局中繼線傳輸圖2-9 數字時分中繼的信號流程框圖3.數字交換網絡芯片MT8980介紹3.1 簡要說明該器件是8線×32信道數字交換電路。它內部包含串-并變換器，數據存儲器、幀計數器、控制接口電路、接續存儲器、控制寄存器、輸出復用電路及并-串變換器等功能單元。輸

12、入和輸出均連接8條PCM基群(3032路)數據線，在控制信號作用下，可實現240256路數字話音或數據的無阻塞數字交換。它是目前集成度較高的新型數字交換電路，可用于中、小型程控用戶數字交換機。電路的基本特性為：(1)輸入信通容量為8線×32路。輸出信道容量為8線×32路。(2)信道數據率64kbs。提供256路無阻塞數字交換。具有微處理器控制接口。(3)電源 +5V(4)功耗 30mW(5)工藝 CMOS(6)封裝 40引線雙列直插3.2 引出端符號說明 數據應答信號輸出 幀同步脈沖輸入 VSS 負電源(地) 時鐘輸入 VDD 正電源 DS 數據選通 ODE 輸出驅動允許R

13、 讀寫控制信號 CBO 控制總線輸出 片選信號A0A5 地址輸入 D0D7 控制數據輸入輸出 STI0STI7 串行PCM碼流輸入 STO0STO7 串行PCM碼流輸出3.3 引出端功能說明 ： 時鐘輸入，頻率為4096MHz，串行碼流由此時鐘的下降沿定位。 ： 幀同步脈沖輸入，它作為2048Mbs碼流的同步信號，低電平使內部計數器在下次負跳變時復位。 ： 片選信號輸入，低電平有效。DS ： 微處理器接口時數據輸入選通信號，高電平有效。 VDD ： 正電源。 VSS ： 負電源，通常為地。R ： 微處理器接口時讀、寫控制信號，若輸入高電平，為讀出；若輸入低電平，則為寫入。 ： 數據應答信號輸出

14、(開漏輸出)，它為微處理器接口時數據證實信號，若此端下拉至低電平，電路處理完數據，通常 經909(W4)接+5V。ODE ： 輸出驅動允許。若該輸入保持高電平，則STO0STO7輸出驅動器正常工作；若為低電平，則STO0STO7呈高阻。但是如果利用軟件控制方式，即使ODE為高電平，也可以置STO0STO7進入高阻態。CBO ： 控制總線輸出。每幀由256比特組成，每碼元為接續存儲器高位256個存儲單元第1位的值。第0碼流相應的碼元先輸出。 A0A5 ：微處理器接口時地址信號輸入。 D0D7 ：微處理器接口時雙向數據輸入輸出(三態)。 STI0STI7 ： 8路串行輸入的PCM基群(32信道)碼

15、流，速率為2048Mbs。 STO0ST07 ： 8路三態串行輸出的PCM基群碼流，速率為2048Mbs。3.4 電路的基本原理 電路由串-并變換器、數據存儲器、幀計數器、控制寄存器、控制接口單元、接續存儲器、輸出復用器與并-串變換器等部分構成。串行PCM數據流以2048Mbs速率(共32個64kbs，8比特數字時隙)分八路由STI0STI7輸入，經串-并變換，根據碼流號和信道(時隙)號依次存入256×8比特數據存儲器的相應單元內。控制寄存器通過控制接口，接受來自微處理器的指令，并將此指令寫到接續存儲器。這樣，數據存儲器中各信道的數據按照接續存儲器的內容(即接續命令)，以某種順序從中

16、讀出，再經復用、緩存、并-串變換，變為時隙交換后的八路2048Mbs串行碼流，從而達到數字交換的目的。 如果不再對控制寄存器發出命令，則電路內部維持現有狀態，剛才交換過的兩時隙將一直處于交換過程，直到接受新命令為止。 接續存儲器的容量為256×11位，分為高3位和低8位兩部分，前者決定本輸出時隙的狀態；后者決定本輸出時隙所對應的輸入時隙。另外，由于輸出多路開關的作用，電路還可以工作于消息模式(messagemode)，以使接續存儲器低8位的內容作為數據直接輸出到相應時隙中去。 電路內部的全部動作均由微處理器通過控制接口控制，可以讀取數據存儲器、控制寄存器和接續存儲器的內容，并可向控制

17、寄存器和接續存儲器寫入指令。此外，還可置電路于分離方式，即微處理器的所有讀操作均讀自于數據存儲器，所有寫操作均寫至接續存儲器的低8位。微處理器對電路的控制主要體現在對內部存儲器的讀寫操作，控制格式為：(一)地址線(A5A0)：若A50，選擇控制寄存器，所有操作均針對控制寄存器。若A51，則由A4A0選擇時隙號，以保證對各時隙進行控制，如下面尋址表所示。尋址表A5A4A3A2A1A0地址（十六進制）尋址位置0XXXXX001F控制寄存器11100100100100101120213F信道0信道1信道31(二)控制寄存器格式：不用碼流地址位存儲器選擇位模式選擇位01723456其中：b7 ：分離方

18、式選擇位。當b71時，無論b3、b4是什么狀態，所有讀操作均讀自數據存儲器；所有寫操作均寫至接續存儲器低8位。b6 ：輸出方式選擇位。當b61，ODE1時，為消息方式；當b60，為交換方式。b5 ：不用。b4、b3 ：存儲器選擇位。00 ：測試芯片時用，通常不能設成此狀態。01 ：選擇數據存儲器。10 ：選擇接續存儲器低8位。11 ：選擇接續存儲器高8位。 b2b0 ：碼流地址位，決定所選下一操作的輸入碼流或輸出碼流號。(三)接續存儲器高3位格式：01723456不用各信道控制位其中：b7b3 ：不用。若讀操作時，均置為0。b2 ：當b21時，工作于消息方式，接續存儲器低8位內容被作為數據送至

19、輸出碼流中；當b20時，工作于交換方式，即接續存儲器低8位的內容作為數據存儲器的地址，將輸入信道數據讀到交換所要求的輸出碼流的相應時隙中。b1 ：外部控制位。其內容將在下幀從CBO端輸出。b0 ：輸出允許位。當ODE1時，且控制寄存器b60，若此位為1，則數據輸出到相應碼流和時隙中；若為0，則輸出時隙呈高阻。（四)接續存儲器低8位格式：碼流地址位01723456信道地址位其中：b7b5 ：碼流地址位。這3位的二進制數確定輸入碼流號，如若b7b6b5100，則接續存儲器選中STI4存入的數據存儲地址。b4b0 ：信道地址位。這5位確定b7b5所選中碼流的信道(時隙)號。但若接續存儲器高3位的b2

20、1時，便轉入消息方式，b7b0的內容會被直接送至相應輸出碼流中。四.實驗相關波形圖1.數字時分交換時序初始化設置后輸出波形圖圖2.數字時分交換時序改變設置波形圖圖3.數字時分交換時序排隊設置后輸出波形圖圖4.數字時分交換時序競爭重疊設置后輸出波形圖 圖5.幀同步窄脈沖，0時隙圖6.通話時相應時隙的不斷變化波形圖五 實驗總結通過本次實驗，我們組通過一段時間的努力并且通過老師的指導將實驗順利的完成。這次實驗，我們了解了時分復用的基本概念，以下是我們所掌握的該實驗時分復用的基本工作方式：時分復用技術把公共信道按時間分配給用戶使用，是一種按時間區分信號的方法。時分復用時先將多個用戶設備通過時分多路復用

21、器連接到一個公共信道上，時分多路復用器給各個設備分配一段使用公共信道的時間，這段時間也稱為時隙（Time Slot）。當輪到某個設備工作時，該設備就同公共信道接通，而其它設備就同公共信道暫時斷開。設備使用時間過后，時分多路復用器將信道使用權交給下一個設備，依此類推一直輪流到最后一個設備，然后再重新開始。這樣既保證了各路信號的傳輸，又能讓它們互不干擾。使用時分復用信道的設備一般是低速設備，時分復用器將不間斷的低速率數據在時間上壓縮后變成間斷的高速率數據，從而達到低速設備復用高速信道的目的。其優點是可以獲得較高的信道利用率，缺點是由于需要緩存，會產生附加的隨機時延和數據丟失的可能。在此，我要感謝老

22、師和同組的人員的指導和幫助，通過他們的幫助，順利的完成了實驗并且了解到了關于很多時分復用的應用。 參考文獻1、RZ8623程控交換綜合實驗講義 南京潤眾科技有限公司2Digital Communication  John R. Barry , Edward A. Lee , David G. Messerschmitt  Kluwer Academic Publishers; 3rd ed. 2003 3、移動無線通信 美 Mischa Schwartz 電子工業出版社 2006.94、數據通信技術 申普兵 國防工業出版社

23、2006.85、數據通信與網絡技術 周昕 清華大學出版社 2004.26、數據通信 美 William Stallings 人民郵電出版社 2005.17、程控數字交換與交換網（第二版） 葉敏 北京郵電大學出版社2003.1同步時分復用TDM機制多路復用的另外一種主要方式是時分復用（TDM），常用的TDM有兩種：同步時分復用和統計時分復用。這一節我們研究同步時分復用，通常簡稱TDM。時分復用（TDM）：一種復用方式，把公共的信道分別分配給多個不同的信息信道，每時刻一個信道，使得將傳輸設備劃分為兩個或者多個信道。同步時分復用：一種TDM方式，共享的傳輸線的間隙以固定的預先確定的方式分配給不用的設備。當傳輸介質傳輸數據的速度超過所傳信號所需的速率時才可能采用TDM方式。加載有才、數字數據的若干數字或模擬信號，可通過在特定時間交替傳送每個信號的一小部分的方式同時傳送。圖10.3（b）是TDM的一般情況。6個信號源送入到復用器，復用器將這6個信號的比特交織在一起，依次取一個信號的一部分比特傳輸出去，并如此循環發送。例如，圖10.3（b）中的復用器的6個輸入信號均為9.6bit/s，則傳輸信號線要同時傳送這6路數據需要至少57.6kbit/s的容量。圖10.8描述了一個簡單的TDM的實例：3個數據信號在一個傳輸介質上同時傳輸。此例中，每個信號的傳輸速率均為6