《现代程控交换技术》实验指导书资料.docx
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《现代程控交换技术》实验指导书资料
现代程控交换技术
实验指导书
编写人：
王慧敏
审核人：
朱东弼
延边大学工学院
电子信息通信学科
目 录
一、基础实验部分
实验一用户线接口模块实验……………………………………………………………1
实验二信令信号的产生与观测………………………………………………………4
实验三双音多频（DTMF）接收与检测……………………………………………7
实验四话路PCM编译码…………………………………………………………………9
实验五呼叫处理与线路信号的传输过程…………………………………………11
实验六二/四线变换与回波返损测试………………………………………………14
实验七空分交换的过程与分析………………………………………………………18
二、选做实验部分
实验八模拟中继接口实验……………………………………………………………20
实验九时分交换网络基本原理………………………………………………………22
实验十局内数字交换实验……………………………………………………………24
实验十一信令插入与提取……………………………………………………………29
三、创新实验部分
实验十二程控交换系统指标测试…………………………………………………31
实验十三计费实验……………………………………………………………………35
实验一用户线接口模块实验
一、实验目的
1．全面了解用户线接口电路功能（BORST）的作用及其实现方法；
2．通过对用户模块电路学习与实验，进一步加深对BORST功能的理解。
二、实验仪器及材料
1．程控交换实验箱一台
2．电话单机二~四台
3．示波器一台
三、预习要求
1.预习用户线接口电路的作用。
2.预习用户线接口电路的实现方法。
四、实验内容
1.用户线接口电路工作原理
用户线接口电路（SubscriberLineInterfaceCircuit—SLIC）有时也可以简称为用户电路，在本实验指导书中两者为同一概念。
任何交换机都具有用户线接口电路。
根据用户电话机的不同类型，用户线接口电路（SLIC）分为模拟用户接口电路和数字用户接口电路两种。
模拟用户线接口电路应能承受馈电、铃流和外界干扰等高压大电流的冲击，过去一般采用晶体管、变压器（或混合线圈）、继电器等分立元件构成。
在实际中，基于实现和应用上的考虑，通常将BORSHCT功能中过压保护由外接元器件完成，编解码器部分另单成一体，集成为编解码器（CODEC），其余功能由集成模拟SLIC完成。
在布控交换机中，向用户馈电，向用户振铃等功能都是在绳路中实现的，馈电电压一般是-60V，用户的馈电电流一般是20mA～30mA，铃流是25Hz,90V左右，而在程控交换机中，由于交换网络处理的是数字信息，无法向用户馈电、振铃等，所以向用户馈电、振铃等任务就由用户线接口电路来完成，再加上其它一些要求，程控交换机中的用户线接口电路一般要具有B（馈电），R（振铃）、S（监视）、C（编译码）、H（混合）、T（测试）、O（过压保护）七项功能。
图1-1为模拟用户线接口功能框图。
模拟用户线接口电路的功能可以归纳为BORSCHT七种功能，具体含义是：
馈电（B-Batteryfeeling）向用户话机送直流电。
通常要求馈电电压为-48
伏或-24伏，环路电流不小于18mA；
过压保护（O—Overvoltageprotection）防止过压过流冲击和损坏电路、设备。
振铃控制（R—RingingControl）向用户话机馈送铃流；
监视（S-Supervision）监视用户线的状态，检测话机摘机、挂机与拨号脉冲等信号以送往控制网络和交换网络；
编解码与滤波（C-CODEC/Filter）在数字交换中,它完成模拟话音与数字编码间的转换。
通常采用PCM编码器（Coder）与解码器（Decoder）来完成,，统称为CODEC。
相应的防混叠与平滑低通滤波器占有话路（300Hz-3400Hz）带宽，编码速率为64kb/s；
混合（H—Hyhird）完成二线与四线的转换功能，即实现模拟二线双向信号与PCM发送，接收数字四线单向信号之间的连接。
过去这种功能由混合线圈实现，现在改为集成电路，因此称为“混合电路”；
测试（T—Test）对用户电路进行测试。
图1-1模拟用户线接口功能框图
2.实验步骤
1、阅读电路，理解电路的工作原理；
2、通过电源线接通电源，打开实验箱电源开关，准备好电话机开始实验；
3、“甲方一路”接上话机，分别摘机和挂机，在摘机和挂机时用万用表测量TP301,TP302，TP303的电压值；
4、“甲方一路”分别摘机和挂机，利用示波器观察TP306的波形。
注意，此时示波器设为直流耦合，探针衰减设为×1；
5、通过键盘和液晶显示，选择时分交换方式，“甲方一路”呼叫“甲方二路”，利用示波器观察TP301的波形。
五、实验报告
1.画出本次实验的电路方框图，叙述其工作过程；
2.填表写出TP301,TP302，TP303在摘挂机时的电平，并简述这三个测试点的意义。
TP301
TP302
TP303
摘机前
摘机后
摘机前
摘机后
摘机前
摘机后
电平（V）
摘机时的
波形
六、思考题
1.根据实验概括叙述用户接口电路的主要功能。
实验二信令信号的产生与观测
一、实验目的
1.了解常用的几种信令信号音和铃流发生器的电路组成和工作过程；
2.熟悉这些信号音和铃流信号的技术要求。
二、实验仪器及材料
1．程控交换实验箱一台
2．电话单机二~四台
3．示波器一台
三、预习要求
预习种信令信号音和铃流音的技术要求。
四、实验内容
在用户话机与交换机之间的用户线上，要沿两个方向传递语言信息。
但是，为了实现一次通话，还必须沿两个方向传送所需的控制信号。
比如，当用户想要通话时，必须首先向交换机提供一个信号，能让交换机识别并准备好有关设备，此外，还要把指明呼叫的目的地的信号发往交换机。
当用户想要结束通话时，也必须向交换机提供一个信号，以释放通话期间所使用的设备。
除了用户要向交换机传送信号之外，还需要交换机向用户传送信号，如交换机要向用户传送关于交换机设备状况，以及被叫用户状态的信号。
由此可见，一个完整电话通信系统，除了交换系统和传输系统外，还应有信令系统。
用户向交换机发送的信号有用户状态信号（一般为直流信号）和号码信号（地址信号）。
交换机向用户发送的信号有各种可闻信号与振铃信号（铃流）两种。
各种可闻信号：
一般采用频率为500Hz（或者450Hz）的交流信号（本实验箱采用500Hz交流信号）。
例如：
1 拨号音：
（Dialtone）连续发送的500Hz信号；
2 回铃音：
（Echotone）1秒送，4秒断的5秒断续的500Hz信号；
3 忙音：
（busytone）0.35秒送，0.35秒断的0.7秒断续的500Hz信号；
4 催挂音：
连续发送响度较大的信号与拨号音有明显区别。
5 振铃信号（铃流）一般采用频率为25Hz，以1秒送，4秒断的5秒断续方式发送。
6 拨号音频率为500Hz，幅度在2V左右。
测量点为TP06；
7 回铃音为1秒通、4秒断的重复周期为5秒的信号。
测量点为TP04；
8 忙音为0.35秒通，0.35秒断的重复周期为0.7S的500Hz的信号，测量点为TP07；
9 铃流控制信号是25Hz方波经RC积分电路后形成，它的测量点为TP05。
图2-1为它们各测量点工作波形图，依次为：
回铃控制信号、铃流信号、拨号音信号、忙音信号。
图2-1各测量点工作波形图
实验步骤
1.通过电源线接通电源，打开实验箱电源开关，准备好电话机开始实验；
2.用示波器观察各种信令信号输出波形：
TP04：
回铃音信号。
TP05：
铃流控制信号。
此时必须用甲方二路呼叫甲方一路。
TP06：
拨号音信号。
TP07：
忙音信号。
3.将两部话机分别接在甲方一路和乙方一路上；
4.甲方一路呼叫乙方一路，用示波器观察TP301的波形。
五、实验报告
1.认真画出实验过程各测量点波形，并进行分析；
2.画出主、被叫用户各种信号音顺序输出的程序流程框图。
测试点
波形
TP04
回铃音信号
TP05
铃流控制信号
TP06
拨号音信号
TP07
忙音信号
六、思考题
1.画出电路组成框图，
2.对在实验过程中遇到的其它情况作出记录，并进行分析。
实验三双音多频（DTMF）接收与检测
一、实验目的
1.了解电话号码双音多频信号在程控交换系统中的发送和接收方法；
2.熟悉该电路的组成及工作过程；
3.观测电话机发送的DTMF信号波形；
4.观测DTMF信号的接收工作波形和译码显示。
二、实验仪器及材料
1．程控交换实验箱一台
2．电话单机二~四台
3．示波器一台
三、预习要求
预习电话号码双音多频信号在程控交换系统中的发送和接收方法
四、实验内容
DTMF接收器包括DTMF分组滤波器和DTMF译码器，其基本原理如图3—1所示。
DTMF接收器先经高、低群带通滤器进行fL/fH区分，然后过零检测、比较，得到相应于DTMF的两路fL、fH信号输出。
该两路信号经译码、锁存、缓冲，恢复成对应于16种DTMF信号音对的4比特二进制码（D1～D4）。
图3-1典型DTMF接收器原理框图
DTMF接收器的主要功能：
输入信号的高，低频组带通滤波、限幅、频率检测与确认、译码、锁存与缓冲输出及振荡，监测等，具体说来，就是DTMF信号从芯片的输入端输入，经过输入运放和拨号音抑制滤波器进行滤波后，分两路分别进入高，低频组滤波器以分离检测出高、低频组信号。
实验步骤
1、通过电源线接通电源，打开实验箱电源开关，准备开始实验；
2、在甲方一路和乙方一路接上电话单机；
3、打开实验箱电源开关，按“开始”键，进入主菜单，然后通过按上、下方向键选择交换方式子菜单，在按确认进入交换方式菜单，选择空分交换；
4、一位同学将甲方二路用户摘机，听到到拨号音后开始拨打号码，即按电话单机上的任意键，此时液晶屏上将显示所拨的号码，同时译码指示灯的D0、D1、D2、D3组成的二进制码。
其中另一位同学对有关电路的测量点进行观察并记录波形，测量点有TP401、TP404、TP309。
5、电话单机不工作时，即不发送DTMF波形时，再测量上述各测量波形。
五、实验报告
画出接收DTMF过程测量点在有、无信号状态的波形
六、思考题
简要分析DTMF接收电路工作过程。
实验四话路PCM编译码
一、实验目的
1.掌握PCM编译码器在程控交换机中的作用；
2.熟悉单片PCM编译码集成电路TP3067的电路组成和使用方；
3.观测TP3067各测量点的工作波形。
二、实验仪器及材料
1．程控交换实验箱一台
2．电话单机二~四台
3．示波器一台
三、预习要求
预习PCM编译码电路工作原理
四、实验内容
由于四路数字电话编译码电路的原理图都是一样的，因此只对其中一路进行说明。
图4-1就是甲方一路的PCM编译码电原理框图。
图4-2就是甲方一路PCM编译码数字信号波形图：
图4-1甲方一路PCM编译码方框图
TP8018
TP802
实验步骤
1、打开实验箱电源开关，在甲方一路和甲方二路接上电话机；
2、在键盘上按“开始”键，进入主菜单，然后通过按上、下方向键选择交换方式子菜单，在按确认进入交换方式菜单，选择时分交换，此时时分交换工作指示灯亮起；
3、将甲方一路与甲方二路按正常呼叫接通，建立正常通话后，通过话机输入话音信号或双音多频信号。
在人工交换单元甲一路、甲二路各收发测量点（TP304、TP305、TP404、TP405）进行观察测量；
4、测量并分析PCM编译码电路各测量点的波形，各测量点波形说明如下：
TP304：
甲方一路PCM模拟话音信号输入；
TP305：
甲方一路PCM模拟话音信号输出；
TP307：
甲方一路PCM数字信号输出；
TP308：
甲方一路PCM数字信号输入。
五、实验报告
画出各测量点的波形，并注明它是在何种状态下测试到的波形。
六、思考题
写出对实验电路的改进措施，有何体会。
实验五呼叫处理与线路信号的传输过程
一、实验目的
1．熟悉一次正常呼叫的传送信号流程；
2．了解信号在交换过程中的传输特性。
二、实验仪器及材料
1．程控交换实验箱一台
2．电话单机二~四台
3．示波器一台
三、预习要求
预习一次正常呼叫的传送信号流程
四、实验内容
如图5-1所示，为一次正常呼叫传送信号的流程图，其中振铃信号、应答信号、催挂信号均有信令产生单元的CPLD提供，框图显示了正常呼叫状态下的信号传送流程；
如图5-2所示，为一次正常呼叫的状态分析，分三个阶段分析了呼叫的各种状态，包括输入信号、振铃、通话三个阶段。
图5-1一次正常呼叫传送信号的流程图
图5-2一次正常呼叫状态分析图
实验步骤
1、打开电源，将交换工作方式设置在空分交换进行实验，此时空分交换工作指示灯亮起；
2、甲方一路和甲方二路分别接上电话机，甲方一路作为主叫呼叫甲方二路；
3、用示波器测量TP304、TP305各点在接续的不同阶段的波形。
TP304：
甲方一路模拟话音信号输出
TP305：
甲方一路电话信号输入。
4、将交换工作方式设置在时分交换，此时时分交换工作指示灯亮起，重复步骤3。
五、实验报告
根据测试的实验数据与波形，写出分析的结果与实际测量的是否一致。
六、思考题
画出一次完整的电话接续的程序流程图。
实验六二/四线变换与回波返损测试
一、实验目的
1．熟悉二/四线变换电路的工作原理；
2．了解回波的定义；
3．了解回波产生的原因及其对通信的影响。
二、实验仪器及材料
1．程控交换实验箱一台
2．电话单机二~四台
3．示波器一台
三、预习要求
预习话音信号的TR、T、R等功能的具体作用
四、实验内容
1、二/四线变换电路
在实验系统中，用户线端口采用二线制，即发送与接收的话音信号在一条共用的线对（TR）中传输，而交换网络端口采用四线制，即发送与接收的话音信号分别在独立的线对（T）与（R）中传输。
因此，用户线与交换网络之间需加上二线制与四线制的变换电路，如图6-1所示：
图6-1二/四线变换电路功能框图
对二/四线变换的要求为：
1、将二线电路转换成四线电路；
2、信号由四线收端到四线发端要有尽可能大的衰减，衰减越大越好；
3、信号由二线端到四线发端和由四线收端到二线端的衰减应尽可能小，越小越好；
4、应保持各传输端的阻抗匹配。
2、回波返损实验
什么叫回波？
从接收支路泄漏到发送支路的话音信号称为回波。
在理想的二/四线变换器中，TR、T、R三个端口的阻抗完全匹配，此时接收信号只进入用户话机，而不会泄漏到发送支路，如图6-2所示。
在实际的二/四线变换电路中，TR、T、R三个端口的阻抗不完全匹配，这时候就会有一小部分接收信号漏入发送支路，导致收后重发，即二次发送或多次发送，造成用户在听筒中听到自己讲话二次或多次回声的现象，如图6-3中虚线所示。
回波产生的主要原因是由于二/四线变换电路各个端口的阻抗不匹配。
在实际电路中，一方面因为用户电话单机的生产厂家很多，指标不尽相同，所以造成用户线端口阻抗不同；另一方面用户电话单机到交换机距离不等而引起阻抗不匹配，许多原因导致了二/四线网络各个端口阻抗的失配，从而产生回波。
图6-2理想二/四线变换器
二/四线变换电路用来完成二线端口（TR）与四线端口（T）、（R）的转换如图6-2所示。
它由AM79R70的内部电路实现。
回波产生后，讲话人在话机中，将听会听到自己讲话的回音。
回音延迟时间与发送支路到接收支路之间的信号传播距离有关，回波对通信的影响是有条件的，一般来讲当时延越长，回波对通信的危害也越大。
当通信时延大于50ms时，人耳就可以明显感觉到回波的存在，从而影响通信双方的通话质量。
对回波的控制通常有以下三种方法来处理：
A、加接收支路到发送支路之间的回波损耗，使从接收支路泄漏到发送支路的话音信号尽量损耗。
B、回波抑制法。
C、回波抵消法。
具体的抑制方法这里就不在详细叙述。
图6-3实际电话网中回波产生的原因
二/四线变换器电路抑制回波的能力可用回波返损（又称对端损耗）来表示。
回波返损＝10lg接收信号电平回波信号电平（dB）
回波返损越大，表示从R端漏到T端的信号电平越低，二/四线变换电路抑制回波的能力越强。
回波不能一概以好坏来区分，在某些场合下，还需要有回波存在，例如在音响设备电路中，一般还人为加入一些时延以产生回波，从而在音响效果上产生一种振鸣感。
而在市话网中，由于通信信道时延较短，我们并没有感觉到回波的存在。
本实验电路中，由于用户模块AM79R70内部电路已经加入回波抑制电路。
所以我们在做实验时，主叫与被叫在通话时，只能从主观上仔细感受到是否有回波的存在。
实验步骤
1、接通实验箱电源，打开开关准备实验，甲方一路和乙方一路接上电话机；
2、以乙方一路主叫与甲方一路被叫为例，两用户进行通信；
2、测试音的加入：
用音频信号发生器输出峰峰值为1V的正弦信号，接在主叫用户的
用户电路（TR）端口测量点TP504上，此时主叫用户乙方一路话机处于静音状态（不发送话音信号）；
3、被叫用户接收信号电平测试：
被叫用户甲方一路接收支路，即R端口信号电平在TP305进行测试，记录其峰峰值；
4、被叫用户回波电平测试：
在被叫用户的用户电路发送支路即T端口测量点TP304测试回波电平，记录其峰峰值。
将实验步骤3中的峰峰值除以实验步骤4中测量所得的峰峰值，则该比值的分贝数即为2/4线变换电路或用户线接口电路的回波相对损耗值，称为回波返损值。
五、实验报告
画出各测量点在各种情况下的波形图，填下表：
测试点
TP504
TP305
TP304
波形
峰峰值（V）
回波返损值
六、思考题
说明什么叫回波，它是怎样产生的。
在通话过程中有什么危害？
回波抑制能力如何表示，抑制回波的措施有哪些？
实验七空分交换的过程与分析
一、实验目的
1.掌握程控交换中空分交换网络交换的基本原理与实现方法；
2.通过对空分交换实验，熟悉空分交换网络的工作过程。
2、二、实验仪器及材料
1．程控交换实验箱一台
2．电话单机二~四台
3．示波器一台
三、预习要求
预习空分交换网络的工作过程
四、实验内容
该实验系统是由话路单元和控制单元两大部分组成，其中话路单元由用户电路，自动交换网络，音信号产生电路，供电系统电路等组成。
如图7-1所示：
图7-1实验系统的交换网络结构方框图
实验步骤
1、打开实验箱电源开关，通过薄膜键盘操作使实验系统进入“空分交换”方式，按“确认”键。
2、根据前面所进行的实验，以甲方一路与乙方一路、甲方二路与乙方二路通信为例，仔细观察并记录主叫用户和被叫用户的通信流程。
下面列出本实验各信号测量点：
空分交换网络输入信号测量点：
TP304：
甲方一路电话信号发送波形；
TP404：
甲方二路电话信号发送波形；
TP504：
乙方一路电话信号发送波形；
TP604：
乙方二路电话信号发送波形。
话音信号传输时，有发送话音信号波形，不通话时，无波形。
空分交换网络输出信号测量点
TP305：
甲方一路电话信号接收波形；
TP405：
甲方二路电话信号接收波形；
TP505：
乙方一路电话信号接收波形；
TP605：
乙方二路电话信号接收波形。
同样当有话音信号传输时，有接收话音信号波形，否则无波形。
五、实验报告
画出本实验系统自动交换网络的电路框图
六、思考题
分析空分交换网络的工程过程。
实验八模拟中继接口实验
一、实验目的
了解模拟中继方式信号的接续过程。
二、实验仪器及材料
1．程控交换实验箱一台
2．电话单机二~四台
3．中继电缆线
三、预习要求
预习模拟中继方式信号的接续过程。
四、实验内容
图8-1两台实验箱实现中继通信接口框图
信令的产生与信号的交换可在一个实验箱内完成四部电话单机的工作。
若将两台实验箱通过中继电缆线连接，则实现两台实验箱的长途通信。
图8-1是它们的接口框图。
中继接口电路主要通过J103和中继电缆连接而成，如图所示为用中继电缆连接好两台实验箱，利用两台实验箱完成中继接口通信的信号流程。
中继通信拨号方式：
0+被叫号码：
其中“0”表示对方电话局局号（在本实验当中，即表示被叫用户所在的实验箱）。
实验系统可以由任何一方作为主叫，呼叫另一实验箱的各路电话。
实验步骤
因为四路电话拨号是相似的，下面以甲方一路为例，来说明其工作过程：
1、将两台实验箱用一根中继电缆连接线通过模拟中继接口J103连接起来，打开电源工作开关；
2、按下薄膜输入开关上的“复位”键，再按“开始”键，进入主菜单工作状态，选择“交换方式”，按“确认”键，再选择“空分交换”工作方式，按下“确认”键后，使CPU工作在空分交换方式。
此时，CPU接通中继接口电路与交换网络电路，即可进行中继通信。
3、主叫用户（如实验箱一）摘机后，听到拨号音时，先拨出中继号码0，然后再拨实验箱二的被叫用户号码。
当被叫用户摘机后，两台实验箱两用户通信已建立，可进行通话。
ZJR：
表示中继模拟语音信号输入；ZJT：
表示中继模拟语音信号输出。
4、观察并理解中继的两台程控实验平台上液晶显示的内容。
五、实验报告
根据实验，画出中继线和被叫甲二路交换控制程序框图
六、思考题
说明电话中继接续的工作过程。
实验九时分交换网络基本原理
一、实验目的
1.掌握程控交换的基本原理与实现方法；
2.了解时分交换网络的工作过程。
二、实验仪器及材料
1．程控交换实验箱一台
2．电话单机二~四台
3．示波器一台
三、预习要求
预习时分交换网络的工作过程。
四、实验内容
电路框图见图9-1所示，它是由两大部分组成，即话路部分和控制部分，话路部分包括交换网络，用户电路出中继电路，入中继电路，收号器，信号音发生器以及话务台或信号设备等；控制部分则是一台计算机，它包括中央处理器，存储器和输入、输出设备。
图9-1交换网络组成方框图
实验步骤
1、打开实验箱电源，电话机接“甲方一路”和“乙方二路”；
2、操作薄膜键盘，进入“时分交换”方式，用“甲方一路”呼叫“乙方二路”；
3、用示波器观察TP307和TP308的波形：
TP307：
甲方一路的PCM编码输出测试点；
TP308：
甲方一路的PCM译码输出测试点；
4、比较接续成功前后TP307和TP308的波形有什么不同。
五、实验报告
简单画出接续成功前后TP307和TP308的波形。
TP307
TP308
接
续
前
波
形
接
续
后
波
形
六、思考题
分析时分交换网络的工
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