TST交换网络的MATLAB仿真与教学研究①

雒明世，程亚刚，魏二虎

(1.西安石油大学 计算机学院 陕西 西安710065;2.武汉大学测绘学院，湖北 武汉430079)

T接线器完成同一复用线上不同时隙间的交换，S接线器完成多个输入复用线与多个输出复用线之间的空间交换，而不改变其时隙位置。TST网络是电话交换系统中经常使用的一种三级交换网络，它由两级T接线器与一级S接线器组合而成，能完成不同复用线上的不同时隙内的信息交换。交换网络是数字程控交换系统的核心，大型的数字交换网络普遍采用TST三级结构，同时TST网络也是电路交换中经常使用的一种典型的交换网络［1］。

一 T接线器

(一)T接线器的组成

T接线器也称时间接线器，主要由话音存储器(SM)和控制存储器(CM)组成。控制存储器用来存放SM的地址码，SM的容量等于时分复用线上的时隙数，CM的容量通常等于SM的容量，功能是完成同一条PCM复用线上的时隙交换。

(二)T接线器工作原理

就控制存储器对话音存储器的控制而言，T接线器有两种控制方式:

1.输出控制

图1(a)所示为输出控制方式，T接线器PCM入线上各时隙的话音信号在时钟脉冲的控制下按时隙号顺序地写入到话音存储器，然后在控制存储器的控制下读出到指定的时隙上。例如，当有时隙内容a需要从时隙m交换到时隙n时，在话音存储器的第m个单元顺序写入内容a，由处理机控制在控制存储器的第n个单元写入地址m作为话音存储器的输出地址。当第n个时隙到达时，从控制存储器中去取出输出地址m，从话音存储器第m个单元中取出内容a输出，完成交换。

图1 T接线器工作原理图

2.输入控制

图1(b)所示为输入控制方式，T接线器PCM入线上的各时隙的话音信号在控制存储器CM的控制下写入到话音存储器的指定存储单元，然后在时钟脉冲的控制下顺序读出。当第m个输入时隙到达时，由于控制存储器第m个单元写入的内容是n，作为话音存储器的写入地址，就使得第m个输入时隙中的话音信息写入话音存储器的第n个单元。当第n个时隙到达时，话音存储器按顺序读出内容a，完成交换。

二 S接线器

(一)S接线器的组成

S接线器也称空间接线器，主要由电子交叉矩阵和控制存储器(CM)组成。一般情况下N×N交叉矩阵对应着N个控制存储器。

(二)S接线器工作原理

S接线器有两种工作方式，是按照控制存储器配置的不同而划分的。按输入线配置的称为输入控制方式，按输出线配置的称为输出控制方式。

1.输入控制方式

输入控制方式是指由PCM输入线数来决定控制存储器(CM)的个数，同时每个控制存储器(CM)控制一条同号输入线上的所有交叉点。

图2 S接线器工作原理图

如图2(a)所示，对应每条入线有一个控制存储器(CM)，用于控制该入线上每个时隙接通哪一条出线。控制存储器的地址对应时隙号，其内容为该时隙所应接通的出线编号，在图2(a)中，第1个存储器第8单元由处理机控制写入了2。第8单元对应于第8个时隙，当每帧的第8个时隙到达时，读出第8单元中的2，表示在第8个时隙应将第1条入线与第2条出线接通，也就是第1条入线与第2个出线的交叉点在第8时隙中应该接通。

2.输出控制方式

输出控制方式是指每个控制存储器(CM)控制一条同号输出线上的所有交叉点。图2(b)与(a)基本相同，不同的是这时每个控制存储器对应一条出线，用于控制该出线在每个时隙接通哪一条入线。在图2(b)中，如果仍然要使第1输入线与第2输出线在第8时隙接通，应由处理机第2个控制存储器的第8单元写入输入线1，然后，在第8个时隙到达时，读出第8单元中的1，控制第2条出线与第1条入线的交叉点在第8时隙接通［2］。

三 TST交换网络的仿真

(一)TST交换网络的工作原理

TST是三级交换网络，两侧为T接线器，中间一级为S接线器，S级的出入线数决定于两侧T接线器的数量。第1级T接线器负责输入母线的时隙交换。S接线器负责母线之间的空间交换。第2级T接线器负责输出母线的时隙交换。

图3所示为TST交换网络的一种形式，输入级T接线器采用“顺序写入，控制读出”方式，输出T接线器采用“控制写入，顺序读出”方式，简称“出入方式”。

假设要完成信息从PCM0复用线上TS1时隙到PCM7复用线上TS8时隙交换，TST交换网络(出入方式)工作原理如图3所示:

图3 TST交换网络工作原理图

信息交换过程如下:

A→B方向，即发话是PCM0上的TS1，受话是PCM7上的TS8。

假设找到的空闲内部时隙为ITS2，初级T接线器在TS1时隙将话音信息顺序写入话音存储器SMA0的第1个单元，在ITS2时隙到来时，在控制存储器CMA0的控制下读出话音信息，这样输入T接线器就完成了TS1→ITS2内部时隙的信息交换。

S接线器在ITS2将入线PCM0和出线PCM7接通，使入线PCM0上的信息从ITS2时隙交换到出线PCM7上。输出T接线器在PCM7上的ITS2时隙，在控制存储器CMB7的控制下把用户A的话音信息写入输出T接线器的话音存储器SMB7的第8个单元，在TS8时隙顺序读出，则ITS2的话音信息交换到了TS8时隙，这样输出T接线器就完成了 ITS2→TS8时隙的信息交换［3］。

B→A方向，即发话是PCM7上的TS8时隙，受话是PCM0上的TS1时隙。其交换过程和A→B方向是一致的。

(二)主程序设计

%完成PCM0复用线上的TS1时隙到PCM7复用线上的TS8时隙信息交换的部分程序设计。

(三)仿真结果与分析

如图4所示，在A→B方向上，经TST交换网络，输入T接线器完成了TS1→TS2时隙的信息交换［5］。然后S接线器在ITS2将入线PCM0和出线PCM7接通，使入线PCM0上的TS2交换到出线PCM7上。输出T接线器完成了TS2→TS8时隙的信息交换。整个TST交换网络就完成了信息从复用线上PCM0时隙TS1→复用线PCM7上时隙TS8的信息交换。

图4 TST交换网络仿真结果(a)

相反如图5所示，在B→A方向上，输入T接线器完成了TS8→ITS7时隙的信息交换。然后S接线器在TS7将入线PCM7和出线PCM0接通，使入线PCM7上的TS7交换到出线PCM0上。输出T接线器完成了TS7→TS1信息的时隙交换。整个TST网络就完成了复用线上PCM7时隙TS8→PCM0上时隙TS1的信息交换［6］。实际上也就完成了话音的反向通话。对程序的输出结果进行了核对检验，时隙交换后所得的结果正确，即所编写的MATLAB程序实现了TST三级交换网络交换原理的仿真。

图5 TST交换网络仿真结果(b)

四 结论

文章主要利用MATLAB软件语言设计仿真了TST交换网络信息的交换过程，结果表明采用最简单的控制方式以及脉冲信号可实现同一PCM复用线不同时隙、不同PCM复用线相同时隙以及不同PCM复用线不同时隙之间的信息交换，非常清楚并且便于理解。如果要对多级交换网络进行更完整的仿真，还需要添加串并转换电路，同时对来自控制存储器的控制信号进行操作，这将大大增加电路仿真的复杂程度［7］。

［1］叶 敏.程控数字交换与现代通信网［M］.北京:北京邮电大学出版社，2002.

［2］金惠文，纪 红，冯春燕.现代交换原理［M］.北京:电子工业出版社，2007.

［3］朱世华.程控数字交换原理与应用［M］.西安:西安交通大学出版社，1999.

［4］沈 辉.精通SIMULINK系统仿真与控制［M］.北京:北京大学出版社，2003.

［5］郭 瑞.T接线器时分交换原理仿真［J］.中山大学学报论丛，2007，27(11).

［6］李海涛，邓 樱.MATLAB程序设计教程［M］.北京:高等教育出版社，2002.

［7］燕慧英，时永鹏，王松德.基于MATLAB数字交换网络的仿真［J］.大众科技，2009(1).