TST交換網(wǎng)絡(luò)的MATLAB仿真與教學(xué)研究①

雒明世，程亞剛，魏二虎

(1.西安石油大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 陜西 西安710065;2.武漢大學(xué)測繪學(xué)院，湖北 武漢430079)

T接線器完成同一復(fù)用線上不同時隙間的交換，S接線器完成多個輸入復(fù)用線與多個輸出復(fù)用線之間的空間交換，而不改變其時隙位置。TST網(wǎng)絡(luò)是電話交換系統(tǒng)中經(jīng)常使用的一種三級交換網(wǎng)絡(luò)，它由兩級T接線器與一級S接線器組合而成，能完成不同復(fù)用線上的不同時隙內(nèi)的信息交換。交換網(wǎng)絡(luò)是數(shù)字程控交換系統(tǒng)的核心，大型的數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)普遍采用TST三級結(jié)構(gòu)，同時TST網(wǎng)絡(luò)也是電路交換中經(jīng)常使用的一種典型的交換網(wǎng)絡(luò)［1］。

一 T接線器

(一)T接線器的組成

T接線器也稱時間接線器，主要由話音存儲器(SM)和控制存儲器(CM)組成。控制存儲器用來存放SM的地址碼，SM的容量等于時分復(fù)用線上的時隙數(shù)，CM的容量通常等于SM的容量，功能是完成同一條PCM復(fù)用線上的時隙交換。

(二)T接線器工作原理

就控制存儲器對話音存儲器的控制而言，T接線器有兩種控制方式:

1.輸出控制

圖1(a)所示為輸出控制方式，T接線器PCM入線上各時隙的話音信號在時鐘脈沖的控制下按時隙號順序地寫入到話音存儲器，然后在控制存儲器的控制下讀出到指定的時隙上。例如，當(dāng)有時隙內(nèi)容a需要從時隙m交換到時隙n時，在話音存儲器的第m個單元順序?qū)懭雰?nèi)容a，由處理機(jī)控制在控制存儲器的第n個單元寫入地址m作為話音存儲器的輸出地址。當(dāng)?shù)趎個時隙到達(dá)時，從控制存儲器中去取出輸出地址m，從話音存儲器第m個單元中取出內(nèi)容a輸出，完成交換。

圖1 T接線器工作原理圖

2.輸入控制

圖1(b)所示為輸入控制方式，T接線器PCM入線上的各時隙的話音信號在控制存儲器CM的控制下寫入到話音存儲器的指定存儲單元，然后在時鐘脈沖的控制下順序讀出。當(dāng)?shù)趍個輸入時隙到達(dá)時，由于控制存儲器第m個單元寫入的內(nèi)容是n，作為話音存儲器的寫入地址，就使得第m個輸入時隙中的話音信息寫入話音存儲器的第n個單元。當(dāng)?shù)趎個時隙到達(dá)時，話音存儲器按順序讀出內(nèi)容a，完成交換。

二 S接線器

(一)S接線器的組成

S接線器也稱空間接線器，主要由電子交叉矩陣和控制存儲器(CM)組成。一般情況下N×N交叉矩陣對應(yīng)著N個控制存儲器。

(二)S接線器工作原理

S接線器有兩種工作方式，是按照控制存儲器配置的不同而劃分的。按輸入線配置的稱為輸入控制方式，按輸出線配置的稱為輸出控制方式。

1.輸入控制方式

輸入控制方式是指由PCM輸入線數(shù)來決定控制存儲器(CM)的個數(shù)，同時每個控制存儲器(CM)控制一條同號輸入線上的所有交叉點。

圖2 S接線器工作原理圖

如圖2(a)所示，對應(yīng)每條入線有一個控制存儲器(CM)，用于控制該入線上每個時隙接通哪一條出線?？刂拼鎯ζ鞯牡刂穼?yīng)時隙號，其內(nèi)容為該時隙所應(yīng)接通的出線編號，在圖2(a)中，第1個存儲器第8單元由處理機(jī)控制寫入了2。第8單元對應(yīng)于第8個時隙，當(dāng)每幀的第8個時隙到達(dá)時，讀出第8單元中的2，表示在第8個時隙應(yīng)將第1條入線與第2條出線接通，也就是第1條入線與第2個出線的交叉點在第8時隙中應(yīng)該接通。

2.輸出控制方式

輸出控制方式是指每個控制存儲器(CM)控制一條同號輸出線上的所有交叉點。圖2(b)與(a)基本相同，不同的是這時每個控制存儲器對應(yīng)一條出線，用于控制該出線在每個時隙接通哪一條入線。在圖2(b)中，如果仍然要使第1輸入線與第2輸出線在第8時隙接通，應(yīng)由處理機(jī)第2個控制存儲器的第8單元寫入輸入線1，然后，在第8個時隙到達(dá)時，讀出第8單元中的1，控制第2條出線與第1條入線的交叉點在第8時隙接通［2］。

三 TST交換網(wǎng)絡(luò)的仿真

(一)TST交換網(wǎng)絡(luò)的工作原理

TST是三級交換網(wǎng)絡(luò)，兩側(cè)為T接線器，中間一級為S接線器，S級的出入線數(shù)決定于兩側(cè)T接線器的數(shù)量。第1級T接線器負(fù)責(zé)輸入母線的時隙交換。S接線器負(fù)責(zé)母線之間的空間交換。第2級T接線器負(fù)責(zé)輸出母線的時隙交換。

圖3所示為TST交換網(wǎng)絡(luò)的一種形式，輸入級T接線器采用“順序?qū)懭?，控制讀出”方式，輸出T接線器采用“控制寫入，順序讀出”方式，簡稱“出入方式”。

假設(shè)要完成信息從PCM0復(fù)用線上TS1時隙到PCM7復(fù)用線上TS8時隙交換，TST交換網(wǎng)絡(luò)(出入方式)工作原理如圖3所示:

圖3 TST交換網(wǎng)絡(luò)工作原理圖

信息交換過程如下:

A→B方向，即發(fā)話是PCM0上的TS1，受話是PCM7上的TS8。

假設(shè)找到的空閑內(nèi)部時隙為ITS2，初級T接線器在TS1時隙將話音信息順序?qū)懭朐捯舸鎯ζ鱏MA0的第1個單元，在ITS2時隙到來時，在控制存儲器CMA0的控制下讀出話音信息，這樣輸入T接線器就完成了TS1→ITS2內(nèi)部時隙的信息交換。

S接線器在ITS2將入線PCM0和出線PCM7接通，使入線PCM0上的信息從ITS2時隙交換到出線PCM7上。輸出T接線器在PCM7上的ITS2時隙，在控制存儲器CMB7的控制下把用戶A的話音信息寫入輸出T接線器的話音存儲器SMB7的第8個單元，在TS8時隙順序讀出，則ITS2的話音信息交換到了TS8時隙，這樣輸出T接線器就完成了 ITS2→TS8時隙的信息交換［3］。

B→A方向，即發(fā)話是PCM7上的TS8時隙，受話是PCM0上的TS1時隙。其交換過程和A→B方向是一致的。

(二)主程序設(shè)計

%完成PCM0復(fù)用線上的TS1時隙到PCM7復(fù)用線上的TS8時隙信息交換的部分程序設(shè)計。

(三)仿真結(jié)果與分析

如圖4所示，在A→B方向上，經(jīng)TST交換網(wǎng)絡(luò)，輸入T接線器完成了TS1→TS2時隙的信息交換［5］。然后S接線器在ITS2將入線PCM0和出線PCM7接通，使入線PCM0上的TS2交換到出線PCM7上。輸出T接線器完成了TS2→TS8時隙的信息交換。整個TST交換網(wǎng)絡(luò)就完成了信息從復(fù)用線上PCM0時隙TS1→復(fù)用線PCM7上時隙TS8的信息交換。

圖4 TST交換網(wǎng)絡(luò)仿真結(jié)果(a)

相反如圖5所示，在B→A方向上，輸入T接線器完成了TS8→ITS7時隙的信息交換。然后S接線器在TS7將入線PCM7和出線PCM0接通，使入線PCM7上的TS7交換到出線PCM0上。輸出T接線器完成了TS7→TS1信息的時隙交換。整個TST網(wǎng)絡(luò)就完成了復(fù)用線上PCM7時隙TS8→PCM0上時隙TS1的信息交換［6］。實際上也就完成了話音的反向通話。對程序的輸出結(jié)果進(jìn)行了核對檢驗，時隙交換后所得的結(jié)果正確，即所編寫的MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)了TST三級交換網(wǎng)絡(luò)交換原理的仿真。

圖5 TST交換網(wǎng)絡(luò)仿真結(jié)果(b)

四 結(jié)論

文章主要利用MATLAB軟件語言設(shè)計仿真了TST交換網(wǎng)絡(luò)信息的交換過程，結(jié)果表明采用最簡單的控制方式以及脈沖信號可實現(xiàn)同一PCM復(fù)用線不同時隙、不同PCM復(fù)用線相同時隙以及不同PCM復(fù)用線不同時隙之間的信息交換，非常清楚并且便于理解。如果要對多級交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行更完整的仿真，還需要添加串并轉(zhuǎn)換電路，同時對來自控制存儲器的控制信號進(jìn)行操作，這將大大增加電路仿真的復(fù)雜程度［7］。

［1］葉 敏.程控數(shù)字交換與現(xiàn)代通信網(wǎng)［M］.北京:北京郵電大學(xué)出版社，2002.

［2］金惠文，紀(jì) 紅，馮春燕.現(xiàn)代交換原理［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2007.

［3］朱世華.程控數(shù)字交換原理與應(yīng)用［M］.西安:西安交通大學(xué)出版社，1999.

［4］沈 輝.精通SIMULINK系統(tǒng)仿真與控制［M］.北京:北京大學(xué)出版社，2003.

［5］郭 瑞.T接線器時分交換原理仿真［J］.中山大學(xué)學(xué)報論叢，2007，27(11).

［6］李海濤，鄧 櫻.MATLAB程序設(shè)計教程［M］.北京:高等教育出版社，2002.

［7］燕慧英，時永鵬，王松德.基于MATLAB數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)的仿真［J］.大眾科技，2009(1).