程控交换课程设计

1、程控交换课程设计我校XX校区用户交换机配置计划 -程控数字交换与交换网课程设计姓 名 XXX 学 号 XXXXXXXX 学 院 XXXXX学院 专业班级 20XX级XX工程X班 XXXXX榆中校区用户交换机配置计划专业：XXXXXX 姓名：XXX 指导老师：XXX摘 要 本文主要论述了我校榆中校区用户交换机配置方案的具体设计。在明确我们需要实现目标和考虑的问题之后，通过大致估算的办法确定校区的用户数量，并对需求和现状进行分析。文中只要介绍了对交换机的配置，交换机的系统结构、用户容量和系统容量、编号计划、中继线配置和控制部分的配置。关键词 程控交换，用户交换机，配置，榆中校区ABSTRACTTh

2、e article discusses the Yuzhong campus of my school specific design of the user switches to configure the program. Clear we need to achieve the objectives and considerations, a rough estimate approach to determine the number of users of the campus, and demand and to analyze the situation. The paper

3、describes the configuration of the switch, switch the system architecture, user capacity and system capacity, the numbering plan, the trunk configuration and control part of the configuration. Key Words: Program controlled exchange, Switching equipment, configure, Yuzhong Campus1绪论为了实现用户间通话的接续，早前的电话

4、交换是有专门的接线员机负责接线，工作非常繁琐、枯燥。而且，因为人为的原因，接错线的概率非常大。为了改进这些缺点，1889年美国人A.B.史端乔发明步进制电话交换机的关键部件三磁铁上升旋转型选择器。1892年第一个史端乔步进制电话局投入使用。 步进制电话交换机是由选择器和继电器组成的一种自动电话交换机。它以机械动作代替人工电话交换机话务员的接线动作。当用户拨号时，交换机内相应的选择器就随着拨号时发出的脉冲电流一步一步地改变接续位置，将主叫和被叫用户间的电话线路自动接通。1913年美国首先提出纵横制原理。1923年瑞典首先制成可供实用的纵横接线器。1926年瑞典开始制出大容量纵横制电话交换机。纵横

5、接线器由纵线（入线）和横线(出线)组成。平时，纵线同横线互相隔离，但在每个交叉点处有一组接点。根据需要使一组接点闭合，就能使某一纵线与某一横线接通（图2）。10条纵线和10条横线有100个交叉点，控制这100个交叉点处的接点组的闭合，最多能接通10个各自独立的通路。随着电子技术，尤其是半导体技术的迅速发展，人们在交换机内引入电子技术，称做电子交换机。最初引入电子技术的是在交换机的控制部分。而在对落差系数要求较高的交换”。它们都是在话路部分采用机械接点，而控制部分则采用电子器件。差别只是后者采用了速度较快的“笛簧接线器”。只有在微电子技术和数字技术的进一步发展以后才开始了全电子交换机的迅速发展。

6、 1946年第一台存储程序控制的电子计算机的诞生，对现代科学技术起到了划时代的作用-震撼着各个领域。这一新技术也使得人们有可能在电子交换技术中引入“存储程序控制这一概念。一开始，由于计算机的可靠性还不十分高，而交换机对其控制部件要求却很高，要求其在几十年内连续不断地工作，这对专用于交换机的计算机提出了很高要求，从而提高了成本。由于控制机的昂贵，当时采用的是集中控制方式，故控制系统较为脆弱。只有在大规模集成电路，尤其是微处理器和半导体存储器大量问世以后，这种状况才得到彻底改变。本设计中的交换机就是最后一种类型的交换机，现在的市场上交换机按功能和使用环境不同可以分为市话交换机、用户交换机、长途交换

7、机等。本设计中所使用的交换机就是用户交换机。用户交换机也称为程控交换机，完成企业内部之间以及与公共电信网络的电话交换，并将电话，传真，调制解调器等功能合并。一般的术语ext.(extension)是指连接在主线上的分机。用户交换机就是处理分机之间的通话同时再通过主干线与公共交换电话网（PSTN）连接。我校榆中校区大约有师生两万多人，使用的固定电话数量巨大，其中由于同学老师间的交流需要。会导致局内呼叫的概率远大于局外呼叫的概率，所以我们考虑使用用户交换机，使得校区内固话可以实现任意免费的通话，而对外呼叫则按话机的类型进行相应的配置，如果是行政或后勤电话，局外呼叫免费，而对于学生公寓，局外呼叫则必

8、须使用电话卡进行呼叫，对于教师公寓和临时公寓，我们禁止其对外进行呼叫。2 XXXX大学XX校区概况XXXXX校区概况如下图 1 所示（来自谷歌地图）：图 1 XXXX校区概况我校XX校区位于XX市东郊，占地面积大约2000亩，总建筑面积达43万平方米，生活区、行政单位、教学单位和后勤单位区分明显。学生的生活区主要位于校区的北面，如上图所示的黄色区域，一共有23栋宿舍楼，其中有20栋是6层的，另外3栋是12层的。教学区位于榆中校区的南面，具体为图中红色的区域，这块区域中分布了我们学校的16个教学单位，是学生每天主要的学习场所。该区域现有教学单位16个，分别为：经济学院、法学院、民族学与社会学学院

9、、现代教育技术学院、体育学院、文学院、外国语学院、新闻传播学院、历史文化学院、数学与计算机科学学院、电气工程学院、土木工程学院、化工学院、生命科学与工程学院、管理学院、预科部、实验中心。行政单位主要分布在教学区周围，因为教学和行政是对于一个高校来说是互补的，也是交流最为密切的，所以它们的联合分布也具有一定的合理性，除了各学院的行政办公室，还有专门处理行政问题的办公楼（蓝色区域），办公楼里有13个行政单位，校长办公室、教务处、学生就业工作处、学生工作处、教学质量监控与评估处、科研处、人事处、财务处、基建处、发展规划处、国际交流合作处、审计处、监察处。除了以上提到的单位，还有为我们做后勤保障的保卫

10、处和后勤集团，因为它们的工作是为我们学生和老师服务的，所以必须渗透到学校的各个角落，因而它们的分布比较分散。3 需求分析3.1总体目标内部电话用户之间可以互通，也可以拨打外网电话。3.2具体目标及呼叫权限设置1、 全校范围内提供电话接口。2、 行政和后勤单位局内呼叫和局外呼叫均为免费。3、 临时公寓和教师公寓局内呼叫免费，不允许局外呼叫。4、 学生宿舍局内呼叫免费，局外呼叫收费。5、 留有一定的用户余量以便于潜在用户的使用。3.3 目标要求1、 适应性：能适应不同用户对固定电话的需求，并能保证通话质量和接通率。2、 扩展性：榆中校区正在不断的扩建和发展，所以可能在不久的将来，用户的话务量和用户

11、数量都会显著的提升，因而我们的通信网络在构建以前就必须考虑到扩展问题。3、 灵活性：固定电话网不仅能满足现在用户对固定电话的需求，还必须考虑用户对数据业务的需求，甚至可能出现其他新的通信业务，所以网络必须灵活才能满足通信业务的发展速度。4校园现状分析及线路配置我校的XX校区如图 1（来自网络）所示：图 1 XX校区地图我校XX校区的区域分布有明显的区域范围，如图 1，黄色标注的建筑物为生活区建设，包括学生、教工宿舍及食堂，红色标注的为行政区和教学区建筑，其它为标注的为一些辅助单位。因为不同的用户类型对应着不同的建筑群，这对我们进行施工布线、安装各种机器设备的工作提供了非常大便利。另外，因不同的

12、用户有不同的呼叫权限，如对于行政和后勤单位允许局内和局外呼叫且都免费，而学生宿舍出局呼叫则要收费，而临时公寓和教师公寓禁止出局呼叫。为了区分各种不同的用户群体和不同的用户数据，对不同的用户群体进行相应的编号是十分必要的。实际上，任何一个用户必须有其“身份证号码”，因此，以上的这些不同用户都要进行不同的编码以达到识别的目的。针对榆中校区用户的实际情况本人大致地统计了各单位固定电话的用户数量，具体如下：4.1 公寓配置方案1 学生宿舍配置方案榆中校区共有20栋为6层宿舍楼，3栋为12层宿舍。六层宿舍楼一层有23个宿舍，则一栋六层的宿舍楼需要23*6=138路用户线，所以20栋宿舍楼需要138*20

13、=2760路用户线。其余三栋宿舍每层有28间宿舍，则一共需要3*28*12=1008路用户，另外，每层楼预留4路用户线，所以学生公寓一共需要2760+1008+（12*3+6*20）*4=4392路用户（约4500路）。2 教师公寓配置方案：教室公寓一共五层，每层共有80间，五层一共400路用户，加上前台服务和预留线路，一共分配450路用户。3.临时公寓分配方案临时公寓里主要住的是一些分配不上宿舍的学生和一些接受继续教育社会成员等，一共两层，每层65间宿舍，共130间宿舍，再加上值班室对线路的需求，一共为临时公寓分配140+10（预留）=150路用户线。4.2 教学单位配置方案1 四院部配置方

14、案：四院部一共有四个学院，分别为外国语学院、新闻传播学院、民族学与社会学学院和预科部。每个学院院长办公室1个、副院长办公室多个（可分配4路）、党总支书记办公室1个、各种教研室每专业一个（假设每学院5个专业）、学院办公室1个、团委副书记办公室1个、教学秘书办公室1个、辅导员办公室1个，还可能设有研究所、院研究生党支部、院工会和院学生会等（假设共4个）。所以根据四院部的实际情况，共分配每学院：20路用户线+5路预留用户线=25路用户线考虑到例如教师服务站等辅助机构需要的用户数，我们一共给四院部分配：25路用户线/学院*4学院+10路辅助机构用户线=110路用户线2经法楼配置方案：经法楼也有四个学院

15、，分别为文学院、经济院、管理院和法学院，每个学院情况同四院部的个学院情况类似，所以根据经法楼的情况，应分配110路用户线。法学院的地下层为大学生创新实践中心。目前现有工作室17个，正在建设的工作室大约20个。每个工作室分配一路用户线，另外预留20路（在第三期建设中将会继续增加工作室数量），共57路。考虑现有的及以后的工作室数量或许会增加一些，故大学生创新实践中心可分配70路用户线。3公教楼分配方案 公教楼需要分配用户线的机构只有教师服务站和马克思主义学院的办公室，因而我们给公教楼一共分配10路用户线。4实验中心分配方案实验中心有综合办公室、行政办公室、设备与实验室管理科、化学试验室、形态实验室

16、、机能实验室、物理试验室、物理实践创新基地等机构，再加上教师服务站和值班室，根据实际情况，我们给实验中心分配50+10（预留）=60路用户线。5 数计院分配方案数计院有数学与计算机科学学院、理工科图书馆、阅览室、通信工程专业的实验室、金工实习中心等机构，再加上教师服务站等辅助机构，我们给数计院一共分配60路用户线。6电气楼分配方案电气楼有电气工程学院、土木工程学院、现代教育技术学院、网络中心和文科图书馆等机构。每个学院25路用户线，再加上教师服务站等辅助机构，我们给电气楼一共分配110+10（预留）=120路用户线。7生科楼分配方案生科楼有两个学院，分别为化工学院和生命科学与工程学院。每个学院

17、分配25路用户线，另外，生科院有许多实验室，这一部分需要预留大量的用户线。所以根据生科楼的实际情况，我们给生科楼一共分配50+50（预留）=100路用户线。8行政楼分配方案行政楼校长办公室、教务处、学生就业工作处、学生工作处、教学质量监控与评估处、科研处、人事处、财务处、基建处、发展规划处、国际交流合作处、审计处、监察处和保安室等办公室，并且每个办公室有多台固定电话，所以我们给行政楼分配80+20（预留）=100路用户线。9图书馆（在建）将来的图书馆可能拥有比较完备的设施，可能有咖啡厅、书店、小饰品商店，并且本部的许多学员也要陆续地搬到榆中校区，因而将来的文学院、马克思学员都可能会在新建的图书

18、馆大楼里扎根，所以为了满足将来图书馆对固定电话线路数的需求，我们将给整个图书馆大楼分配200+30（预留）=230路用户线。10 后勤集团和保卫处分配方案后勤集团有综合办公室、物流管理服务部、饮食服务部、商贸服务部、运输服务部。保卫处有处长办公室、副处长办公室、综合办公室、政保科、刑侦治安一科、刑侦治安二科、消防科和户籍科等，根据它们部门的设置，我们将给后勤集团和保卫处一共分配80+10（预留）=90路用户数。11 主体育馆分配方案 主体育馆内有体育学院，根据体育学院的机构设置，我们将给它分配60+10（预留）=70路用户线。4.3 服务区配置方案1食堂分配方案 为方便学生和老师订餐和食材原料

19、的配送，我们有必要为食堂分配一定的用户线。我校一共有10个食堂，9个已使用，一个在建。根据学校食堂的实际情况，我们为食堂一共分配40+10（预留）=50路用户数。2校医院分配方案 为方便学生就医和突发情况的报告，我们也有必要为校医院分配一定的用户线。根据实际情况，我们为食堂一共分配30+10（预留）=40路用户数。4.4 总配置路数及交换机选择综上所述，整个XX校区有6212路用户（包含预留线路），所以只要选用一个6500门左右的中小型交换机即可满足榆中校区的用户需求。 5 XX校区用户交换机的配置计划5.1 用户交换机配置5.2.1用户交换机系统结构设计分级数字交换网络系统结构如下图 2 （

20、visio 绘制）所示。程控交换机以控制方式划分可分为3类，分别是集中控制、分级控制和全分散控制。我们所使用的工作方式就是分级控制方式，分级控制方式的特点是在程控交换机里配置若干个微处理机作为区域处理机来完成如监视用户摘机、挂机及接受拨号脉冲等这些比较简单而重复的工作，以减轻中央处理机的大量处理工作，从而使程控交换机处理机配备上构成二级或二级以上的结构，这就是分级控制方式。图 2 分级数字交换网络系统结构 5.2.2用户交换机硬件结构程控交换机结构框图设计如下图 3 所示（visio 绘制）：图 3 程控交换机结构框图其中，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

21、可以是电子开关矩阵（电子接线器）。它可以是空分的，也可以是时分的。同样也可以是空-时分结合的网络。无论是何种交换网络，都是由CPU送控制命令驱动的。交换网络是交换机实现用户间或端口间接续的关键部件，根据交换制式与容量的不同，交换网络的结构形式也是多种多样的。基于交换网络结构与工作方式的不同，通常将其分为空分接续网络、时分接续网络、时分-空分接续网络等网络形式。本设计中因用户数比较多，单纯的时分或空分不能很好的满足本次设计的要求。在本次设计中交换网络采用常用的TST接续网络。下图表示TST接续网络的构成框图（visio 绘制）。图4 TST接续网络构成框图结合两个图形及实际中交换机的硬件结构，我

22、们可以大概绘制出用户交换机的与用户及与电话局交换机的网络图结构图，如图5（visio 绘制）所示。图 5 用户交换机的与用户及与电话局交换机的网络图结构图本设计的网络很明显是属于分级数字交换网络。本网络的最大的好处是能够将从数字传输设备进来的数字信号直接进行交换，而不必进行数/模和模/数转换。本设计中的分级数字交换网络系统结构说明如下：（1） 核心为T-S-T三级交换网络该网络主要由一个S接线器和两个T接线器组成，S接线器主要完成不同复用线（母线）之间同一时隙的信息交换，即复用线之间的空间交换，而T接线器主要完成同一复用线（母线）之间不同时隙的信息交换，即时分交换。（2） 信号设备主要由收号器

23、、发号器和信号发生器组成a、 收号器主要用于接续成功后，收集用户所拨的号码。基本过程为：主叫听到拨号音以后开始拨号，收到第一位号以后停发拨号音，收号器继续收号，收到一定的位数后进行字冠分析，以确定本次呼叫为本局呼叫，还是出局呼叫、长途呼叫、特服呼叫等。b、发号器主要用于处理本局呼叫以外的呼叫。区域处理机通过分析收号器中所收到号码的字冠，从而判断该次呼叫为局内呼叫还是局外呼叫，如果是局外呼叫，区域处理机将会把所收到的号码传送给发号器，发号器再通过由中央CPU分配的中继线进行号码的传送，以找到最终的被叫用户。收、发号器的工作示意图如图 6所示（visio 绘制）：图 6 收、发号器的工作示意图c、

24、信号发生器主要用于音频信号的产生、发送和接收，例如提供各种数字化的信号音，如拨号音、忙音、回铃音、拥塞音、空号音等，这些信号音一般都为450HZ的单音频信号，还需要接收一些双音频信号，例如双音多频（DTMF）话机产生的信号脉冲。（3） 每个用户线路插线板一共有200个插槽，可以分别接200个普通用户，每个用户插线板配备一个区域处理机，这样的处理机方便对用户线进行扫描，以便监视用户线状态的变化。具体来说，我们主要需要监视用户线的摘/挂机状态，号盘话机的拨号信号（拨号脉冲），投币话机的输入信号和用户通话时的环路状态，以上这些状态都是由用户线上的“断”和“续”状态来表示的，如用户挂机时，用户线为“断

25、”状态，摘机时则变为“续”状态，又如号盘话机在拨号时，送脉冲为“断”状态，脉冲间断为“续”状态等等。另外，程控交换机对用户线状态是作定期、周期性监视的，一般用户摘机、挂机识别的扫描周期为100200ms，而拨号脉冲的扫描周期为810ms，这些都是由区域处理机完成的。（4） 每个中继线插线板一共有150个插槽，可以分别接150个普通用户，每个中继线插线板也配备一个区域处理机。配备这样的处理机也是为了对用户线进行扫描，以便监视中继线上的忙闲状态，从而便于中央CPU配置有限的中继线资源。（5） 区域处理机、用户处理机和中央处理机之间是需要配合和通信的。目前常用的处理机间通信方式分为两大类，分别是通过

26、PCM信道进行通信和采用计算机网常用的通信结构方式。通过PCM信道进行通信的两种不同方法：a、 一种是利用TS16进行通信，即利用PCM信道中的第16时隙进行通信。TS16是用来传输数字交换局间的数字线路信号之用的，但到达交换局以后TS16就已经没用了，所以可以用来实现处理机间的通信。这种通信方式的优点是外加软、硬件的费用小，缺点是信息量小，速度慢。b、 另一种是通过数字交换网络的PCM信道直接传送，这种方式将处理机之间的通信信息和话音数据信息同等对待，可以通过PCM话音信道传送（任意一个时隙），并且也可以通过数字交换网络进行交换，只不过用不同的标志加以识别。这种方法的缺点是占用通信信道、费用

27、大，并且在数字交换网络固定的情况下，限制了通信信息量的提高，从而限制了通信业务的进一步发展。采用计算机网常用的通信结构方式有两种，分别是多总线结构和环形结构。由于本交换网络只有6200多个用户，属于中小型交换网络，所以我们将采用多总线结构中的共享储存器方式，互连的方法采用时分总线额互连方法。在这种结构中，所有处理机和存储器都连在一条公共总线上。处理机采用了信息写入存储器的方法与另一台处理机进行通信，在接收端处理机可以直接从存储器读取信息。对于总线判别方法，我们采用处理机独占总线的方式，具体为：将请求线对所有处理机复接，而允许线则与所有处理机串联。一旦判别器发现请求，立即通过允许线发出允许信号，

28、没有请求的处理机只将允许信号往下传，而第一台发出请求的处理机就被赋予总线控制权。分时总线控制方式如下图 7 （visio 绘制）所示：图 7 分时总线控制方式本设计中的分级数字交换网络原理介绍：首先，用户处理机周期地扫描监视插线板上用户的状态变化，当用户摘机时，用户线状态由“断”状态变为“续”状态，接着用户处理机通知中央CPU，中央CPU查找用户数据，判断用户的类别，接着找一个空闲的收号器，把收号器和主叫用户连通，然后送拨号音。接着，用户开始拨号，收号器开始收号，收到一定位数的数字以后，中央处理机可以判别为局内呼叫还是出局呼叫，接着将号码收完。如果为局内呼叫，中央处理机将通过号码连通本局的某一

29、个用户，接着送铃流和回铃音，主被叫用户摘机后即可开始通话。如果为局外呼叫，则中央CPU需要将收号器中所收的号码存到发号器中，接着再为本次呼叫分配一条空闲的中继线，然后发号器就可以通过这条中继线将号码发送出去，以寻找被呼用户，当主被叫间的通话链路已经成功建立，中央CPU可以送铃流和回铃音，主被叫用户摘机后即可进行通话。通话原理流程图 8（visio 绘制）：图 8 通话原理流程图5.2.3用户容量和系统容量设计由以上XX校区概况可知，XX校区一共需要配置6212个用户，因为每个插线板可以接200门用户，所以一共需要32个带用户处理器的插线板，其中31个为满负荷插线板，外加1个插线板只配12个用户

30、。由实际调查可知，每个用户忙时的话务量为0.1Erl，则6212个用户的话务量则为6212*0.1Erl=621.1Erl。呼损要求为B<5%，本设计中B=2%,根据爱尔兰B表（语音业务适用），可得应该分配634条出线，即该交换机应该分配634个收号器。另外，由实际调研可知，榆中校区忙时的局内、外呼叫的话务量比例为5:1，所以可知，只要5个收号器对应有一个发号器即可满足话务量和呼损的要求，所以该交换机应该分配127个发号器。综上所述，该交换机的用户容量为6400门（实际使用6212门，另外188门为备用接口）。交换机共有634个收号器和127个发号器，所以交换机的系统容量能表示为能同时处

31、理634个本局呼叫，或能同时处理127个出局呼叫。5.2.4 用户编号计划设计a、 XX本地的号码一共有7位数，其中，451为榆中校区局内的识别码，只要本局交换机收到以451开始的号码，则表示为本局呼叫，如果本局交换机收到以451开始以外的号码，则表示为出局呼叫。后4位为用户的编码，编号范围可由00009999，可以编制10000个用户。b、 在整个榆中校区用户线路分配中，学生用户无疑是最大的群体，约有4500用户，所以学生宿舍先分配。学生宿舍号码后四位编码范围为00004999，一共可以编码5000个用户（其中500个为预留用户）。c、 行政单位和后勤单位统一编码。行政单位包括行政楼、实验中心、各学院、后勤集团、保卫处、食堂、校医院、图书馆等等，有1130个用户，所以行政单位和后勤单位号码后四位编码范围为50006999，一共可以编码2000个用户（其中870个为预留用户）。d、 教师公寓和临时公寓统一编码。教师公寓和临时公寓总和约有600个用户，所以它们所使用号码的后四位编码范围为70007999，一共可以编码1000个用户（其中400个为预留用户）。e、 还有80009999一共2000个编码没有使用，这