交换网络的结构与原理精选PPT.ppt
《交换网络的结构与原理精选PPT.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《交换网络的结构与原理精选PPT.ppt(81页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、交换网络的结构与原理第1页,此课件共81页哦3.1 交换网络的结构交换网络的结构 从外部看,交换网络相当于一个由若干入线和若干出线构成的开关矩阵,如图3-1所示。在图3-1中,由每条入线和出线构成的交叉接点类似于开关电路,平时是断开的,当选中某条入线和出线时,对应的交叉接点才闭合。实际中的开关矩阵叫接线器,接线器的入线接主叫用户接口电路,出线接被叫用户接口电路或各种中继接口电路。第2页,此课件共81页哦图3-1 交换网络示意图 第3页,此课件共81页哦3.1.1 3.1.1 交换网络的线束利用度交换网络的线束利用度 交换网络的线束利用度分为两种不同的情况:全利用度线束和部分利用度线束。1.1.
2、全利用度线束全利用度线束任一条入线可以到达任一条出线的情况叫全利用度线束。2.2.部分利用度线束部分利用度线束任一条入线只能到达部分出线的情况叫部分利用度线束。可见,与部分利用度线束相比,全利用度线束的接通率高,但出线的效率低。第4页,此课件共81页哦3.1.2 3.1.2 交换网络的结构设计交换网络的结构设计交换网络的结构分单级接线器结构和多级接线器结构。1.1.单级接线器结构单级接线器结构单级接线器结构如图3-1所示,一个n m的接线器存在n m个交叉接点。如果交换网络的n和m数值很大,则交叉接点数必然变得很大。在数字交换中,这意味着对存储器的存取速率要求很高。第5页,此课件共81页哦2.
3、2.多级接线器结构多级接线器结构多级接线器结构可以克服单级接线器结构存在的问题。图3-2所示为n nm的二级接线器结构,第一级接线器A的入线数与出线数相等,是一个n n的接线器,如果第一级接线器A的n条出线接至n个1 m的第二级接线器B的入线,则第一级的每条入线将有nm条出线,于是1+n个接线器便构成了一个n nm的交换网络。第6页,此课件共81页哦图3-2 一个n nm的二级接线器结构 第7页,此课件共81页哦若把第一级接线器A增加到m个,并把第二级每个接线器的入线数也增加到m条,便可得到如图3-3(a)所示的nm nm的二级交换网络,其简化形式如图3-3(b)所示。第8页,此课件共81页哦
4、图3-3 一个nmnm的二级接线器结构(a)连线图;(b)简化图 第9页,此课件共81页哦在二级接线器结构中,由于第一级的每一个接线器与第二级的每一个接线器之间仅存在一条内部链路,因此任何时刻在一对接线器之间只能有一对出、入线接通。例如,当第一级第1个接线器的1号入线与第二级第2个接线器的m号出线接通时,第一级第1个接线器的其他入线都无法再与第二级第2个接线器的其余出线接通。这种虽然入、出线空闲,但因没有空闲级间链路而无法接续的现象称为交换网络的内部阻塞。二级接线器结构的每条内部链路被占用的概率可近似为 (3.1)式中,A整个交换网络的输入话务量。第10页,此课件共81页哦交换网络的内部阻塞率
5、应等于所需链路被占用的概率,则二级接线器结构的内部阻塞是:Bi2=a(3.2)当进一步增加网络的输入线数时,可依照相同的方法将二级接线器结构扩展为三级或更多级。图3-4所示为一个三级接线器结构。第11页,此课件共81页哦图3-4 一个nmknmk的三级接线器结构 第12页,此课件共81页哦在三级接线器结构中,任何一个第一级接线器与一个第三级接线器之间仍然只存在一条通路,但这条通路却是由两条级间链路级联而成的。因此,当假设每条内部链路被占用的概率是a时,每条链路空闲的概率是1-a。两条链路均空闲,则级联链路空闲的概率便为(1-a)2。因此,三级接线器结构的内部阻塞率为Bi3=1-(1-a)2 (
6、3.3)比较式(3.2)和式(3.3)不难发现:Bi3Bi2 可见,增加级数虽然扩大了交换网络可接续的容量,但也增加了网络的内部阻塞率。第13页,此课件共81页哦3.3.减小内部阻塞率的方法减小内部阻塞率的方法减小内部阻塞率的方法通常有两种:扩大级间链路数和采用混合级交换网络。1)扩大级间链路数扩大级间链路数的方法如图3-5所示。第14页,此课件共81页哦图3-5 一个x重连接的二级交换网络 第15页,此课件共81页哦图3-5所示的级间链路扩大到了x条,其内部阻塞率将减少为 Bi=ax (3.4)同理,一个x重连接的三级交换网络的内部阻塞率为 Bi=1-(1-ax)2 (3.5)扩大级间链路数
7、可减小网络的内部阻塞率,但这是以增大第二级接线器B入、出线数目为代价的,如图3-5所示的第二级接线器B入、出线数目将相应地增大到xmxm。第16页,此课件共81页哦 2)采用混合级交换网络 图3-6给出了一种混合级交换网络。图3-6的前两级是如图3-3所示的二级网络,但第二级网络的nm条出线并未像图3-4那样连到nm个接线器,而是仅连接了m个接线器。不难看出,第一级中任何一个接线器与第三级中的任一接线器之间现在有了n条链路,因此网络的内部阻塞率下降为 Bi=1-(1-a)2n 不难想象,当网络的内部链路数(如图3-6所示的第二级n)达到一定的数量时,可以完全消除内部阻塞。下面我们来分析图3-7
8、所示的三级无阻塞交换网络。第17页,此课件共81页哦在图3-7中,第一级有2个3 5接线器,第二级有5个2 2接线器,第三级有2个5 3接线器。现假设第一级接线器A的一条空闲入线要与第三级接线器C的一条空闲出线接通。在最坏的情况下,当接线器A的入线希望接通时,它的其余2条入线已占用了其5条出线中的2条,于是这条入线尚有3条出线与接线器C相通。再假设接线器C的其余2条出线均已被占用,而它们使用的入线又恰好是A、C之间剩余3条链路中的2条,于是A、C之间还存在1条通路。这种只要交换网络的出、入线中有空闲线,则必存在内部空闲链路的网络称为无阻塞网络或Clos网络。第18页,此课件共81页哦图3-6
9、混合级交换网络 第19页,此课件共81页哦图3-7 三级无阻塞交换网络 第20页,此课件共81页哦3.2 数字交换网络的接续原理数字交换网络的接续原理 数字交换实质上就是把PCM系统有关的时隙内容在时间位置上进行搬移,因此数字交换也叫做时隙交换。当连接数字交换网络只有一套PCM系统时,交换仅在这条总线的30个话路时隙之间进行。为了扩大数字信号的交换范围,要求数字交换网络还应具有在不同PCM总线之间进行交换的功能。具体来说,数字交换网络应具有如下功能:第21页,此课件共81页哦(1)在同一条PCM总线的不同时隙之间进行交换;(2)同一时隙在不同PCM总线之间进行交换;(3)在不同PCM总线的不同
10、时隙之间进行交换。在数字通信中,由于每一条总线都至少可传送30路(PCM基群)用户的消息,因此我们把连接交换网络的入、出线叫做PCM母线或HW(High Way)线。由于PCM信号是四线传输,即发送和接收是分开的,因此数字交换网络也要收、发分开,进行单向路由的接续。实际中用户消息通过数字交换网络发送与接收的过程如图3-8所示。第22页,此课件共81页哦图3-8 用户消息通过数字交换网络发送与接收的过程 第23页,此课件共81页哦3.2.1 3.2.1 数字交换网络的时间数字交换网络的时间(T)(T)接线器接线器1.1.时间时间(T)(T)接线器的结构接线器的结构T接线器由话音存储器和控制存储器
11、组成。话音存储器和控制存储器都是随机存储器RAM。1)话音存储器顾名思义,话音存储器(SM,Speech Memory)用于寄存经过PCM编码处理的话音信息,每个单元存放一个时隙的内容,即存放一个8 bit的编码信号,故SM的单元数等于PCM的复用度(PCM复用线上的时隙总数)。第24页,此课件共81页哦2)控制存储器控制存储器(CM,Control Memory)又称为地址存储器,其作用是寄存话音信息在SM中的单元号,如某话音信息存放于SM的2号单元中,那么在CM的单元中就应写入“2”。通过在CM中存放地址,从而控制话音信号的写入或读出。一个SM的单元号占用CM的一个单元,故CM的单元数等于
12、SM的单元数。CM每单元的字长则由SM总单元数的二进制编码字长决定。例如,某T接线器的输入端PCM复用度为128,则SM的单元数应是128个,每单元的字长是8 bit,CM单元数应是128个,每单元的字长是7 bit。第25页,此课件共81页哦2.2.时间时间(T)(T)接线器的工作方式接线器的工作方式如果话音存储器(SM)的写入信号受定时脉冲控制,而读出信号受控制存储器(CM)控制,我们称其为输出控制方式,即SM是“顺序写入,控制读出”。反之,如果话音存储器(SM)的写入信号受控制存储器(CM)控制,而读出信号受定时脉冲控制,我们称其为输入控制方式,即SM是“控制写入,顺序读出”。需要强调的
13、是,上述两种控制方式只针对话音存储器(SM),对于控制存储器(CM)来说,其工作方式都是“控制写入,顺序读出”,即CPU控制写入,定时脉冲控制读出。例如,某主叫用户的话音信号(A)占用TS1发送,通过T接线器交换至被叫用户的TS8接收.下图3-9(a)、(b)给出了两种工作方式的示意图。第26页,此课件共81页哦读出控制方式的T接线器图3-9(a)第27页,此课件共81页哦要把TS1的内容交换到TS8中去,只要在TS1到来时,把它的内容先寄存到SM中,等到TS8到来时,再把该内容取走即可。通过这样一存一取,即可实现不同时隙内容的交换。对于输出控制方式来说,其交换过程为:第一步,在定时脉冲CP控
14、制下,将HW线上的每个输入时隙所携带的话音信息依次写入SM的相应单元中(SM单元号对应主叫用户所占用的时隙号);第二步,CPU根据交换要求,在CM的相应单元中填写SM的读出地址(CM单元号对应被叫所占用的时隙号);第三步,在CP控制下,按顺序在输出时隙(被叫所占的时隙)到来时,根据SM的读出地址,读出SM中的话音信息。第28页,此课件共81页哦写入控制方式的T接线器图3-9(b)第29页,此课件共81页哦对于输入控制方式来说,其交换过程为:第一步,CPU根据交换要求,在CM单元内写入话音信号在SM的地址(CM单元号对应主叫用户所占用的时隙号)上;第二步,在CM控制下,将话音信息写入SM的相应单
15、元(SM单元号对应被叫用户所占用的时隙号)中;第三步,在CP控制下,按顺序读出SM中的话音信息。第30页,此课件共81页哦针对T接线器的讨论有以下几点说明:(1)不管是哪一种控制方式,话音信息交换的结果是一样的。(2)T接线器按时间开关时分方式工作,每个时隙的话音信息都对应着一个SM的存储单元,因为不同的存储单元所占用的空间位置不同,所以从这个意义上讲,T接线器虽是一种时分接线器,但实际上却具有“空分”的含义。(3)CPU只需修改CM单元内的内容,就可改变信号交换的对象。但对于某一次通话来说,占用T接线器的单元是固定的,这个“占用”直至通话结束才释放。第31页,此课件共81页哦(4)话音信号在
16、SM中存放的时间最短为3.9 s,最长为125 s。(5)CM各单元的数据在每次通话中只需写一次。(6)当CM第K个单元中的值为j时,输入的第j时隙将被转移到输出的第k时隙。由此引起的延时为 D=k-j(TS)例如,当k=3,j=1时,信号交换的延时为 D=3-1=2(TS)=7.8 s 再如,当k=1,j=3时,信号交换的延时为 D=(32-j)+k=(32-3)+1=30TS=117 s 第32页,此课件共81页哦3.话音存储器话音存储器(SM)和控制存储器和控制存储器(CM)的数字电路实现原理的数字电路实现原理 1)话音存储器(SM)的数字电路实现原理SM的数字电路实现原理如图3-11所
17、示,该电路由存储器RAM、写入与门、读出与门、或门、反相器等读/写控制电路组成。该电路是按输出控制方式设计的。第33页,此课件共81页哦图3-11 话音存储器的数字电路实现原理 第34页,此课件共81页哦当CM无输出时,B0B7全为“0”,或门输出为0,此时RAM的R/=0,RAM处于写状态。“读出控制”为0,关闭读出地址B0B7的与门;“写入控制”为1,打开写入地址A0A7的与门。根据定时脉冲A0A7组合的32个地址,在位脉冲TD0TD7控制下按顺序将D0D7 8位并行码(话音信号)写入到相应的RAM单元中。当CM有输出时,B0B7不全为“0”,此时RAM的R/=1,RAM处于读状态。“写入
18、控制”为0,关闭写入地址A0A7的与门;“读出控制”为1,打开读出地址B0B7的与门。按照CM提供的B0B7组合的256个地址,从相应的SM单元读出数据D0D7。第35页,此课件共81页哦2)控制存储器(CM)的数字电路实现原理控制存储器的数字电路实现原理如图3-12所示,该电路由存储器RAM、反相器、比较器、锁存器等组成。CPU根据用户要求,通过数据总线(DB)和地址总线(AB)向CM发送:写入数据BW0BW7(SM的地址);写入地址AW0AW7(CM的地址)。SM的地址写入CM的时机(写入条件)是:CPU发出写命令脉冲;定时脉冲A0A7所指定的地址与CPU送来的AW0AW7地址一致(同步)
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 交换 网络 结构 原理 精选 PPT
限制150内