Разработка коммутатора

СОДЕРЖАНИЕ

Введение      . . . . . . . . . . 4

Задание на курсовой проект . . . . . . . . 6

1 Разработка функциональной схемы коммутатора . . . . 7

2 Назначение элементов  и принцип работы коммутатора . . . 10

3 Постановка требований к узлам коммутатора . . . . . 12

3.1 Последовательно-параллельный  преобразователь . . . 12

3.2 Речевое и адресное запоминающие устройства . . . . 17

3.3 Мультиплексоры адреса АЗУ и РЗУ . . . . . 20

3.4 Счетчик . . . . . . . . . . 22

3.5 Параллельно - последовательный преобразователь . . . 24

4 Расчет блокировок коммутационного  поля . . . . . 27

Заключение . . . . . . . . . . 30

Список литературы . . . . . . . . . 32

Приложение А – Схема электрическая принципиальная . . . 33

Приложение Б – Спецификация . . . . . . . 34

Приложение В – Временные диаграммы работы коммутатора . . 35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Развитие науки и ускорение  технического прогресса невозможны без совершенствования средств связи, систем сбора, передачи и обработки информации. В вопросах развития сетей связи страны большое внимание уделяется развитию систем передачи и распределения (коммутации) информации.

Способ пространственно-временной  коммутации относится к области  электротехники, а именно к технике  проводной связи, и может быть использован при построении асинхронных  цифровых систем коммутации. Техническим  результатом от использования способа  является снижение нагрузки на ЭВМ  путем устранения процесса поиска свободных  временных позиций промежуточных  путей ЦСК при установлении соединений, а также упрощения процесса установления соединений и уменьшения его времени.

В коммутаторе цифровых потоков  возможна:

• полнодоступная коммутация любого канала 64 кбит/с в любой из потоков
• конвертирование межстанционных протоколов сигнализации анализ всех транслируемых цифр номера набираемого абонентом с определением нужного направления связи
• обеспечение стыков с линейными трактами с различными линейными кодами
• организация прямых, транзитных и удаленных абонентов фиксирование, хранение и выдача на терминал оператора подробной информации по всем типам соединений
• полное администрирование коммутатора с удаленного ЦТО фиксирование и отображение пожарно-охранной сигнализации со всех сельских АТС
• уменьшение энергопотребления и габаритов оборудования

Модуль предназначен для  работы на телефонных сетях и сетях  передачи данных в качестве полнодоступного  коммутатора, кросс-коннектора цифровых каналов и конвертера протоколов межстанционной сигнализации. В устройстве используется коммутационное оборудование с пространственно-временным разделением каналов.

При работе в цифровой сети устройство работает в синхронном режиме по принципу иерархической синхронизации. Синхронизация от ведущей станции  осуществляется через ИКМ потоки.

Особенности цифровых коммутационных устройств с импульсно-кодовой  модуляцией (ИКМ) сигналов: процессы на входах, выходах и внутри устройств  согласованы по частоте и времени (синхронные устройства). Для коммутации  стандартных цифровых потоков используется пространственно – временной коммутатор. Коммутатором в телефонии называется n×m – полюсник, предназначенный для соединения информационных сигналов любого из своих n-входов с любым из m-выходов.

В данном курсовом проекте спроектирован пространственно – временной коммутатор согласно техническому заданию.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание на курсовой проект

Разработать пространственно-временной  коммутатор потоков ИКМ – 30 (32 канала), и построить на его основе коммутационное поле с расчетом коэффициента блокировок. 

Исходные данные:

– общее число входов коммутационного поля  N = 64;

–  число входов одного коммутатора n = 8;

–  число коммутаторов в среднем звене m = 7;

–  вероятность блокировки р = 0,5.

         Структура коммутационного поля, соответствующая исходным данным, представлена на рисунке 1.

 

Рисунок 1 –  Структура коммутационного поля

Для реализации данного коммутационного поля необходимо спроектировать пространственно- временной коммутатор  8х7.

 

Проектирование  пространственно-временного коммутатора

1. Разработка функциональной схемы пространственно-временного коммутатора

Функциональная ная схема пространственно-временного коммутатора 6х6 представлена на рисунке 2. Данный коммутатор осуществляет пространственно-временную коммутацию входящих ИКМ трактов в исходящие ИКМ тракты.

 

                                                                                                             

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2 –  Условная структурная схема пространственно - временного коммутатора

 

Обозначения на схеме:

S/P - последовательно-параллельный преобразователь;

P/S - параллельно-последовательный преобразователь;

РЗУ - речевое запоминающее устройство;

АЗУ - адресное запоминающее устройство;

СЧ - счетчик;

МX1 - мультиплексор адреса РЗУ;

МX2 - мультиплексор адреса АЗУ

В качестве входного сигнала используется  ИКМ-30

         Параметры ИКМ-30:

Число канальных интервалов – 32

Длительность цикла – 125 мкс

Число разрядов в канальном интервале – 8

Определим тактовую частоту  и цикловую частоту:

 

 

 

 

 

 

 

 

2.  Назначение элементов и принцип работы пространственно - временного коммутатора

Последовательно-параллельный преобразователь S/P осуществляет преобразование входящих ИКМ трактов, представленных в последовательной форме, в параллельную форму.

С выхода последовательно - параллельного  преобразователя поступает на вход данных РЗУ. В РЗУ происходит регулярная запись под воздействием сигналов со счетчика, являющихся адресами для  РЗУ. В нулевую ячейку записывается 0-й канал 0-го тракта, в первую - 0-й  канал 1-го тракта и т.д.

От внешнего управляющего устройства по шинам N_вх и N_исх поступает информация о том, какие каналы входящих и исходящих цифровых трактов должны быть соединены между собой. Информация о номере входящего канала и тракта записывается в адресное АЗУ по адресу, равному номеру исходящего канала и тракта, приходящему через мультиплексор (МХ2).

РЗУ предназначено для  записи и хранения в определенных ячейках, по адресам счетчика, кодовых  комбинаций и считывания их в нужный момент времени.

АЗУ используется для записи и хранения информации о том, какой входящий и исходящий канал необходимо коммутировать, и в последующем обеспечивает считывание в нужный момент времени номера входящего канала на адресные входы РЗУ при помощи счетчика.

Счетчик в свою очередь выдает адреса на РЗУ для записи по ним входящих каналов, а на АЗУ для считывания по ним номеров входящих каналов.

Дешифратор, получая адреса со счетчика, выдает логическую 1 на соответствующих выводах, что необходимо для разрешения параллельной загрузки информации на регистры S/P, и P/S при преобразовании кода в последовательную форму в исходящем тракте.

Мультиплексор МX1 осуществляет автоматическое включение на адресный вход РЗУ сигналов со счетчика (в режиме записи)  или сигналов с выхода АЗУ (в режиме считывания).

Мультиплексор МX2 осуществляет автоматическое включение на адресный вход  АЗУ сигналов со счетчика (в режиме считывания)  или сигналов с регистра номера исходящего  канала  (в режиме записи).

Параллельно-последовательный преобразователь P/S преобразует параллельную кодовую комбинацию с выхода РЗУ  в последовательную форму для  последующей коммутации с заданным исходящим каналом.

Считанная под управлением  адресов, приходящих со счетчика (СЧ) через (MX2) с выходов адресного ОЗУ, информация через MX1 поступает на адресные входы РЗУ. По этим адресам канальная информация входящих трактов, ранее записанных в РЗУ, считывается оттуда и после параллельно–последовательного преобразователя (P/S) поступает в требуемые канальные интервалы исходящих цифровых трактов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.  Постановка требований к узлам пространственно-временного коммутатора

Разрядность и производительность пространственно-временного коммутатора (рисунок 2) напрямую зависит от количества входящих и исходящих цифровых трактов и скорости передаваемой по ним информации. Все поступающие на  коммутатор входящие тракты синхронизированы по тактовой и цикловой частоте, т. е. начала циклов (нулевые канальные интервалы) случаются одновременно.

3.1 Последовательно-параллельный преобразователь

На входы параллельной загрузки 8-ми разрядных регистров Рег1 – Рег8 последовательно-параллельного преобразователя поступают сигналы 8 входящих трактов. Первые 6 из них несут полезную информацию, а остальные 2 не несут информации, так как по техническому заданию дано n=6. Дешифратор (DC), подключенный к младшим разрядам счётчика, управляет поочерёдной записью в регистры параллельных выборок одноимённых разрядов канальных слов входящих трактов с ИКМ. После окончания записи в регистрах под управлением сигнала тактовой частоты, приходящего со счётчика, осуществляется поразрядный сдвиг информации вправо. Сигналы с выходов регистров подаются на входы семи регистров сдвига, которые обеспечивают задержку своих входных сигналов на 7, 6, 5, …1 тактовый интервал, начиная с верхнего. Выходной сигнал нижнего регистра RG8 проходит на выход без задержки. В результате осуществлённых задержек выборок разрядов канальных слов на выходах последовательно-параллельного преобразователя формируется групповой сигнал восьми входящих трактов с ИКМ, в котором вначале следуют нулевые каналы входящих трактов, начиная с первого по восьмой, затем первые каналы и т.д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3 – Функциональная схема последовательно-параллельного преобразователя

Канальные слова на выходах  регистров сдвига RG9 – RG15, RG8 последовательно-параллельного преобразователя представлены восьмиразрядными словами в параллельном коде с длительностью, равной периоду тактовой частоты входящих трактов с ИКМ. Данное устройство обеспечивает при подаче на его входы группового сигнала (восьми трактов в параллельной форме) обратное преобразование из параллельной формы в последовательную.

Первая ступень последовательно-параллельного  преобразователя состоит из 8 регистров  К155ИР9, где происходит непосредственное преобразование информации из последовательной  формы в параллельную. На входы параллельной загрузки 8-ми разрядных регистров Рег1 – Рег8 последовательно-параллельного преобразователя поступают сигналы 8 входящих трактов. Когда на входе разрешения параллельной загрузки РЕ напряжение низкого уровня, происходит загрузка данных в регистры. При поступлении положительного перепада тактового импульса f_T на вход С в регистре происходит сдвиг данных вправо на одну позицию, в результате чего на последовательном выходе Q7 получим данные в последовательном виде, но сдвинутые на 8 тактов. На входы СЕ и S1 регистров К155ИР9 подается уровень логического нуля.

Назначение выводов и  таблица истинности микросхемы К155ИР9 приведены в таблицах 1 и 2.

Рисунок 3 – Условное графическое обозначение микросхемы К155ИР9

Таблица 1 – Назначение выводов микросхемы К155ИР9.

Выводы	Назначение	Обозначение
1	Разрешение параллельной Загрузки	РЕ
10	Вход последовательной Загрузки	S1
11-14, 3-6	Входы параллельной загрузки	D0 - D7
2	Тактовый вход	С
15	Разрешение тактовым импульсам	СЕ
16	Питание	Ucc
8	Общий	0
7	Выходы	Q7

Таблица 2 – Таблица  истинности микросхемы К155ИР9.

Режим работы	Входы					Внутреннее  состояние		Выходы
	РЕ	СЕ	С	S1	D0-D7	Q0	Q1…Q6	Q7
Параллельная загрузка	0	X	X	X	0	0	0…0	0
	0	X	X	X	1	1	1…1	1
Последовательный сдвиг	1	0		0	Х	0	Q0…Q5	Q6
	1	0		1	Х	1	Q0…Q5	Q6
Хранение	1	1	Х	Х	Х	Q0	Q1…Q6	Q7