3第二章数字交换与交换机(2).ppt

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1、 现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠第二章第二章数字交换原理与交换机数字交换原理与交换机-电路交换技术电路交换技术(二）二）现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠2.4 2.4 数字交换原理与数字交换网络数字交换原理与数字交换网络数字交换网络的基本功能：数字交换网络的基本功能：数字交换网络不仅能对空间线路（母线）进行交换，数字交换网络不仅能对空间线路（母线）进行交换，还要在不同时隙之间进行交换（时隙交换）。还要在不同时隙之间进行交换（时隙交换）。DSNTS5TS18 现代交换原理现代交换

2、原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠l数字程控电路交换机，用户信号以数字程控电路交换机，用户信号以8bit8bit的字节流表示，的字节流表示，125125u us s为一帧为一帧 ，时分复用接入数字交换网络单元。，时分复用接入数字交换网络单元。l数字交换网络的作用，完成用户数字信号的时隙交换，数字交换网络的作用，完成用户数字信号的时隙交换，通过交换通信双方所占时隙号来实现信息互通。通过交换通信双方所占时隙号来实现信息互通。l数字交换网络，可采用共享存储器方式、公共时分总线数字交换网络，可采用共享存储器方式、公共时分总线方式实现电路接续交换。方式实现电路接续交换

3、。现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠2.4.1 2.4.1 基本交换单元基本交换单元1 1、共享存储器型时分交换单元（时间接线器）、共享存储器型时分交换单元（时间接线器）l多个用户的数字话音信号以串行时分复用总线方多个用户的数字话音信号以串行时分复用总线方式接到交换单元，各个用户占用固定的时隙。式接到交换单元，各个用户占用固定的时隙。l交换单元，按一定规律将流入的数据以时隙为单交换单元，按一定规律将流入的数据以时隙为单位存放在公共存储器的单元中，随后再按照交换位存放在公共存储器的单元中，随后再按照交换的需要分时从指定单元读出数据，并送给相

4、关用的需要分时从指定单元读出数据，并送给相关用户（时隙）。户（时隙）。l电路交换为同步操作模式，各用户数据信号以电路交换为同步操作模式，各用户数据信号以125us125us时间间隔周期地被写入和读出。时间间隔周期地被写入和读出。现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠2 2、时间接线器（、时间接线器（T-接线器）类型接线器）类型 时间接线器时间接线器(Time switch)是用于同步时分复用信号是用于同步时分复用信号交换的共享存储器型交换单元，简称交换的共享存储器型交换单元，简称T T接线器。接线器。功能功能:是完成一条时分复用线上时隙的交换

5、。是完成一条时分复用线上时隙的交换。组成：组成：话音存储器（话音存储器（SM-Speech Memory）控制存储器（控制存储器（CM-Control Memory）类型：类型：按工作方式分类按工作方式分类 顺序写入，控制读出（或输出控制）顺序写入，控制读出（或输出控制）控制写入，顺序读出（或输入控制）控制写入，顺序读出（或输入控制）现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠顺序写入、控制读出的顺序写入、控制读出的T T接线器的结构示意图接线器的结构示意图AAAWR82WRSMCM210定时脉冲处理机时钟TS2TS8*在CLK2时刻，A顺序写入到

6、SM的第2号单元。*在在CLK 8 时刻，时刻，CM读出读出第第8号单元的数据号单元的数据2，2选中选中SM的第的第2号单元，号单元，A被读出。被读出。以TS2TS8的实现，介绍T接线器的工作原理。*要实现TS2TS8的交换，首先要由处理机在CM的8号单元写入2。输入时隙号输入时隙号输入时隙号输入时隙号输出时隙号输出时隙号 现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠控制写入、顺序读出的控制写入、顺序读出的T T接线器的结构示意图接线器的结构示意图AAAWR28WRSMCM8定时脉冲处理机时钟TS2TS8*在在CLK8时刻，时刻，SM第第8号单元中

7、的号单元中的A被顺序读出。被顺序读出。*在在CLK2时刻，时刻，CM读出读出 第第2号单元的数据号单元的数据8，8选中选中SM的第的第8号单元，号单元，A被写入被写入SM的第的第8号单元。号单元。*要实现要实现TS2TS8的的交换，首先要由处理机交换，首先要由处理机在在CM的的2号单元写入号单元写入8。输出时隙号输出时隙号输入时隙号输入时隙号输出时隙号输出时隙号 现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠3 3、工作原理：、工作原理：顺写控读顺写控读的的T T接线器接线器PCMPCM入线上各时隙的话音信号在定入线上各时隙的话音信号在定时脉冲的控制

8、下按时隙号顺序地写入到话音存储器，然后时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。在控制存储器的控制下读出到指定的时隙上。控写顺读控写顺读的的T T接线器接线器PCMPCM入线上的各时隙的话音信号在入线上的各时隙的话音信号在控制存储器控制存储器CMCM的控制下写入到话音存储器的指定存储单元，的控制下写入到话音存储器的指定存储单元，然后在定时脉冲的控制下顺序读出。然后在定时脉冲的控制下顺序读出。T T接线器的接线器的CMCM是按控制写入顺序读出的方式工作，原是按控制写入顺序读出的方式工作，原理与理与S S接线器的接线器的CMCM相同。相同。定时脉冲由

9、环形计数器输出，输出数据值与时隙时刻定时脉冲由环形计数器输出，输出数据值与时隙时刻值相等。值相等。现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠 备注备注:顺写控读的顺写控读的T T接线器中，定时脉冲作为接线器中，定时脉冲作为SMSM写入数据写入数据时存储单元的地址，控制存储器时存储单元的地址，控制存储器CMCM的输出数据作为的输出数据作为SMSM读读出数据时存储单元的地址。出数据时存储单元的地址。说明说明:SMSM的读写是在同一时隙完成，但读和写不能同时的读写是在同一时隙完成，但读和写不能同时进行，需要将时隙一分为二或一分为三，进行，需要将时隙一分

10、为二或一分为三，分别进行读分别进行读和写，前半时隙进行写操作，后半时隙读操作。和写，前半时隙进行写操作，后半时隙读操作。T T型接线器的输入时隙数和输出时隙数可以不等。型接线器的输入时隙数和输出时隙数可以不等。如如:控写顺读时，输入时隙可以比输出时隙多，顺写控控写顺读时，输入时隙可以比输出时隙多，顺写控读则反过来。读则反过来。现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠问问 题题T接线器的话音存储器接线器的话音存储器(SM)和控制存储器和控制存储器(CM)的单元数的单元数量及字长如何确定。量及字长如何确定。SM-暂存数字化的语音信息暂存数字化的语音

11、信息单元数量单元数量=复用度复用度（母线上一帧的时隙数）母线上一帧的时隙数）母线上一帧的时隙数）母线上一帧的时隙数）字长字长=8bitCM-存储处理机的命令字存储处理机的命令字单元数量单元数量=复用度复用度字长字长:由由SM地址数量决定地址数量决定 设设:CM每个单元的比特数每个单元的比特数(字长字长)为为n，SM的单元数量为的单元数量为N(复用度复用度)，则，则2n=N 现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠课堂练习课堂练习:利用利用T接线器的两种控制方式，完成接线器的两种控制方式，完成基群母线上如下交换。基群母线上如下交换。TS24TS5

12、(话音信息为话音信息为A)TS25TS6(话音信息为话音信息为B)TS26TS7(话音信息为话音信息为C)现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠三三、复用器复用器/分路器分路器 为提高为提高DSN的工作效率，的工作效率，DSN的输入、输出母线为高的输入、输出母线为高度复用。则在度复用。则在DSN的输入的输入/输出侧要加上复用器输出侧要加上复用器/分路器。分路器。DSN分分路路器器HW0HW1HW2HWn复复用用器器HW0HW2HW1HWnITS（号号）ITS（号号）HHW上行母线上行母线下行母线下行母线 现代交换原理现代交换原理2012.04

13、 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠1 1、复用器、复用器*放在放在DSN的输入侧的输入侧*作用：将多条低速母线（作用：将多条低速母线（HW）复用成一条高速母线复用成一条高速母线 （HHW）*完成串并转换工作。完成串并转换工作。HHW由由8条传输线组成。条传输线组成。语音信号抽样值语音信号抽样值:8bit HHW为为8条并行线组成（条并行线组成（D7D0）如图所示如图所示 现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠复复用用器器HW1HW0HWnHHW复复用用器器HW0HW1HWnD0D1D7.等效于：等效于：现代交换原理现代交换原

14、理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠输入输入/输出信号波形图输出信号波形图D0D7D0D7TS1D7D0HW0HWnHW1输输 入入 波波 形形 图图TS0D0D7D0D7D0D7 现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠输输 出出 波波 形形 图图D0D1D7HW0HWnTS0HW0HWnTS1HW1HW11TS 现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠2 2、分路器、分路器*放在放在DSN的输出侧的输出侧*将完成交换的高速母线（将完成交换的高速母线（HHW）分

15、成多条低速母线分成多条低速母线 （HW）。）。*完成并串转换完成并串转换 如图所示：如图所示：HHW分分路路器器HW0HW1HWn 现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠时隙变换关系计算方法：时隙变换关系计算方法：复用器复用器若输入母线每帧若输入母线每帧32TS32TS 复用后每帧包含（复用后每帧包含（n+1n+1）3232个时隙个时隙HHW TSHHW TS号（号（n+1n+1）TSTS号号+HW+HW号号如图举例：如图举例：现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠ABC复用器HW0HW1H

16、W2HW3TS2TS18TS30CBA C:4*2+1=9 B:4*18+2=74 A:4*30+3=123HHWTS123TS74TS9复用器时隙变换关系计算举例：复用器时隙变换关系计算举例：现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠分路器分路器HHW TSHHW TS号（号（n+1n+1）TSTS号号+HW+HW号号举例：举例：HHW TSHHW TS号号5050 n+1 n+116 16 50 501616商商3 3 余余2 2 被除数被除数HHW TSHHW TS号；号；除数除数n+1n+1；商是商是TSTS号；余数是号；余数是HWHW号

17、号 现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠分分路路器器HW0HW1HW2HW15HHWATS50ATS3 现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠两个概念两个概念上行母线上行母线：接入复用器进入：接入复用器进入DSNDSN参与交换的参与交换的PCMPCM基群基群 母线。母线。下行母线下行母线：经：经DSNDSN参与交换后从分路器引出的参与交换后从分路器引出的PCMPCM基群基群 母线。母线。现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠课堂练习课堂练

18、习:已知已知16条条(HW0HW15)PCM母线，母线，接入复用器，试求接入复用器，试求:1.复用后高速母线上一帧时隙数复用后高速母线上一帧时隙数(复用度复用度)。2.高速母线由多少条传输线组成。高速母线由多少条传输线组成。3.HW2 TS18、HW6 TS14复用后时隙数。复用后时隙数。现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠共享存储器型时分交换单元共享存储器型时分交换单元 这是一个顺序写入控制读出这是一个顺序写入控制读出结构，时序电路按总线序号结构，时序电路按总线序号将同一时隙各总线上的数据将同一时隙各总线上的数据并行写入到相邻的对应存储并

19、行写入到相邻的对应存储单元中。单元中。控制存储器内容写入由处理机按控制存储器内容写入由处理机按照连接需求操作，单元号对应数照连接需求操作，单元号对应数据接收方时隙序号，内容指示发据接收方时隙序号，内容指示发方时隙序号。控存读出由时钟顺方时隙序号。控存读出由时钟顺序控制。序控制。现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠共享存储器型时分交换单元共享存储器型时分交换单元 这是一个控制写入、顺序这是一个控制写入、顺序读出方式交换单元结构，读出方式交换单元结构，话音存储器的写入地址由话音存储器的写入地址由控制存储器提供，话音数控制存储器提供，话音数据读出

20、采用时钟顺序计数据读出采用时钟顺序计数方式。方式。现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠2.4.2 具体交换单元介绍一、空间接线器（space switch）空间接线器用来完成不同复用线之间的交换，而不改变时隙的位置，可简称为S接线器，主要用于同步时分复用信号的交换。1、结构 组成 交叉矩阵（交叉点阵）控制存储器 现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠类型：类型：两种工作方式对应两种类型两种工作方式对应两种类型 输入控制：控制存储器对交叉矩阵的入线进行控制，输入控制：控制存储器对交叉矩阵的入

21、线进行控制，一条入线配一个控制存储器一条入线配一个控制存储器 输出控制：控制存储器对交叉矩阵的出线进行控制，输出控制：控制存储器对交叉矩阵的出线进行控制，一条出线配一个控制存储器一条出线配一个控制存储器 现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠 TS2 TS1 TS0 PCM出线出线 TS0 TS2 TS1 0 1 2 3 PCM入线入线 1 3 2 CM0 （a）输入控制方式）输入控制方式 0 1 2 31 CM1CM2CM3 0 1 12 2 3 3S(4 4x4 4)*入线上有多少个时隙，入线上有多少个时隙，CM控制控制 存储器就有多少个

22、存储单元。存储器就有多少个存储单元。存储单元的地址码与时隙号一一存储单元的地址码与时隙号一一 对应。对应。*存储单元的内容表示该时隙应接存储单元的内容表示该时隙应接 通的出线号。通的出线号。*CM控写顺读、写入内容来自控写顺读、写入内容来自 CPU的选路控制。的选路控制。出线号出线号 现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠 PCM入线入线 PCM出线出线 0 1 2 3 1 3 0 （b b）输出控制方式）输出控制方式 0 1 2 3 CM3CM2CM1CM0S(4x4)0 1231入线号 TS2 TS1 TS0 TS0 TS1 TS2 现代

23、交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠问题问题S接线器的接线器的CM的数量的数量、单元数单元数、字长及字长及内容如何确定。内容如何确定。CM数量数量=入（出）线数入（出）线数CM单元数单元数=入（出）线的复用度入（出）线的复用度CM字长（每个单元所含的比特数）字长（每个单元所含的比特数）:决定于入（出）线决定于入（出）线 数。数。CM内容内容:由控制方式决定。由控制方式决定。现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠2 2、S接线器的交叉矩阵接线器的交叉矩阵 8选一选一（1）PCM1选通选通B0B1

24、B2来自控制来自控制存储器存储器1 8选一选一（0）PCM0选通选通B0B1B2来自控制来自控制存储器存储器0 8选一选一（7）PCM7选通选通B0B1B2来自控制来自控制存储器存储器7PCM0PCM1PCM7该该交交叉叉矩矩阵阵是是什什么么控控制制方方式式？输入控制方式输入控制方式 现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠8-1(0)8-1(7)8-1(1)选通选通自自CM0自自CM7自自CM1071输输出出70输输入入电子交叉接点矩阵的组成电子交叉接点矩阵的组成选通选通选通选通B0 B2B0 B2B0 B2 现代交换原理现代交换原理2012

25、.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠控制存储器控制存储器（RAM）锁锁存存器器 锁锁存存器器 来自来自CPU比比 较较R/W写命令写命令A0An-1n-1 定定时时脉脉冲冲（形形成成写写入入地地址址）CP B0Bn-1n-13、S接接线线器器的的控控制制存存储储器器当当CP、比较值、写命令三者同时为、比较值、写命令三者同时为1时，时，R/W=0，进行写操作，进行写操作当当CP、比较值、写命令三者之一为、比较值、写命令三者之一为0时，时，R/W=1，进行读操作，进行读操作CM的读出需要按时隙顺序地进行，CM的写入由处理机控制。DB0DBn-1AB0ABn-1R/W=CP比较

26、值比较值写命令写命令 现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠*CPCP信号（时序脉冲，周期为时隙周期）信号（时序脉冲，周期为时隙周期）*控制写入：在控制写入：在CPCP的前半周期，且写命令有效时，处理机提供的地址的前半周期，且写命令有效时，处理机提供的地址ABABn-1n-1ABAB0 0 在对应的时隙时刻到来时（在对应的时隙时刻到来时（ABABn-1 n-1 AB AB0 0=A=An-1 n-1 AA0 0，R/W=0R/W=0）选中对应的存储单元，处理机过来的数据写入其中（选中对应的存储单元，处理机过来的数据写入其中（CMCM的写入不是

27、每个的写入不是每个CPCP时刻时刻进行，只在通路建立或释放时进行）。进行，只在通路建立或释放时进行）。*顺序读出：在顺序读出：在CPCP的后半周期，的后半周期，CP=0CP=0，则，则R/W=1R/W=1，定时脉冲为，定时脉冲为CMCM的读出地址，的读出地址，控制控制CMCM中的内容顺序读出至中的内容顺序读出至B Bn-1n-1B B0 0 线。线。后半周期前半周期 现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠2.2.空分型交换单元（空间（空分型交换单元（空间（S S）接线器）接线器）由空分选择开关和控制存储器组成，输入由空分选择开关和控制存储器组

28、成，输入控制方式的选择开关为控制方式的选择开关为一选多一选多（译码器），（译码器），控制存储器按控制存储器按入线配置入线配置，内容指明在对应单元，内容指明在对应单元号的时隙期间打开通往对应出线的开关。号的时隙期间打开通往对应出线的开关。现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠2.2.空分型交换单元空分型交换单元 同样由空分选择开关和控制存储器组成，输同样由空分选择开关和控制存储器组成，输出控制方式的选择开关为出控制方式的选择开关为多选一多选一（选通器），（选通器），控制存储器控制存储器CM按按出线配置出线配置，内容指明内容指明在对在对应单元号的

29、时隙期间选择对应应单元号的时隙期间选择对应入线接通出线。入线接通出线。空分型交换单元只能完成不同总线之间同空分型交换单元只能完成不同总线之间同一时隙的数据交换，交换过程中不改变数一时隙的数据交换，交换过程中不改变数据原占用的时隙，不能单独使用，作用是据原占用的时隙，不能单独使用，作用是和时分交换单元配合以构成更大容量的和时分交换单元配合以构成更大容量的DSN。如：。如：TST或或STS 现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠3.3.共享总线型时分交换单元共享总线型时分交换单元 16个双向交换端口在时钟操作下，个双向交换端口在时钟操作下，分时将

30、流入的分时将流入的PCM数据和接收端数据和接收端口标识放在总线上，与标识匹配口标识放在总线上，与标识匹配的端口接收数据、缓存，随后经的端口接收数据、缓存，随后经TX转送给下一级。转送给下一级。3.3.共享总线型时分交换单元共享总线型时分交换单元 现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠(1)(1)每片每片DSE由一块印刷电路板由一块印刷电路板(SWCH)构成构成(2)(2)包括包括16个双向交换端口个双向交换端口(3)(3)每个端口包括一个每个端口包括一个Rx端口端口,一个一个Tx端口端口(4)(4)每个端口连每个端口连2条条PCM Link(

31、5)(5)各端口间有一组各端口间有一组TDM总线总线(数据总线、端口总线、数据总线、端口总线、话路总线、控制总线等话路总线、控制总线等),),完成端口间通信完成端口间通信(6)(6)一片一片DSE相当于一个相当于一个512x512全利用度接线器全利用度接线器 现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠 DSEDSE内部电路各模块作用内部电路各模块作用 缓存和时序转发缓存和时序转发接收本时隙数据接收本时隙数据的端口地址。的端口地址。缓存和时序转发缓存和时序转发接收本时隙数据接收本时隙数据的信道地址。的信道地址。端口地址匹配比较，匹端口地址匹配比较，

32、匹配时产生写信号配时产生写信号将数据写入数据将数据写入数据RAM。缓存数据，缓存数据，并按时序操作并按时序操作输出数据。输出数据。现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠 DSEDSE的交换工作原理的交换工作原理 呼叫建立阶段，外围模块按接呼叫建立阶段，外围模块按接续要求产生通道选择字写入端续要求产生通道选择字写入端口口RAM和信道和信道RAM，例如：例如：端口端口3的的TS10上数据上数据要交换到端口要交换到端口9的的TS20。数据交换阶段，端口数据交换阶段，端口RAM和信道和信道RAM在时在时序操作下，自动将命令序操作下，自动将命令字按时序

33、放在总线上。字按时序放在总线上。当收到的端口地址数据与本端当收到的端口地址数据与本端口号符合时，则产生写信号并口号符合时，则产生写信号并将总线上的信道地址数据写入将总线上的信道地址数据写入到数据到数据RAM的对应单元。的对应单元。在时序操作下，在时序操作下，按序将各单元的按序将各单元的数据读出。数据读出。现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠DSEDSE命令字和数据表示格式命令字和数据表示格式DSE采用每时隙采用每时隙16比特宽度的数据格式，在比特宽度的数据格式，在PCMPCM总线上总线上传送话音数据和交换控制命令。传送话音数据和交换控制命令

34、。现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠2.4.2 2.4.2 CLOS交换网络模型交换网络模型l大型交换系统可达几十万用户端口，通常最大交换单元大型交换系统可达几十万用户端口，通常最大交换单元电路只能提供几千个端口的交换容量，因此，必须按某电路只能提供几千个端口的交换容量，因此，必须按某种拓扑结构将多个交换单元组成更大容量的交换网络。种拓扑结构将多个交换单元组成更大容量的交换网络。l构建大型交换网络，须保证连接在网络上所有终端都能构建大型交换网络，须保证连接在网络上所有终端都能两两互通，合理安排结构以避免内部阻塞，还要保证用两两互通，合理安

35、排结构以避免内部阻塞，还要保证用最少的元件以使代价最低。最少的元件以使代价最低。l为解决大型网络的可靠性、可用性、低内部阻塞和低成为解决大型网络的可靠性、可用性、低内部阻塞和低成本，通常利用数学方法来解决。本，通常利用数学方法来解决。现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠1.1.多级交换网络多级交换网络l按照开关理论，电路交换单元看作多入和多出的开关阵按照开关理论，电路交换单元看作多入和多出的开关阵列，作用是为某一入线选一合适的出口。列，作用是为某一入线选一合适的出口。l单个交换单元，容量受电子器件工作参数限制，并且内单个交换单元，容量受电子

36、器件工作参数限制，并且内部控制复杂度随容量增大而急剧增加，较难实现更大容部控制复杂度随容量增大而急剧增加，较难实现更大容量。量。l大容量交换网络，通常将多个单元电路组合起来，形成大容量交换网络，通常将多个单元电路组合起来，形成多级互通的交换网络。多级互通的交换网络。现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠1.1.多级交换网络多级交换网络l一个一个K级交换网络，其交换单元命名为第级交换网络，其交换单元命名为第1、2、K级第级第0、1、m1单元，且满足：单元，且满足：所有入线都与第所有入线都与第1级的不同交换单元连接；级的不同交换单元连接；所有第所

37、有第1级单元都只与入线和第级单元都只与入线和第2级的不同单元连接；级的不同单元连接；所有第所有第2级单元都只与第级单元都只与第1级单元和第级单元和第3级单元连接；级单元连接；依此类推，所有第依此类推，所有第K级交换单元都只与第级交换单元都只与第K1级交换单元级交换单元 和出线连接。和出线连接。l则称其为多级交换网络，或则称其为多级交换网络，或K级交换网络。级交换网络。l一个交换网络的组织结构，可用拓扑图或连接函数进行表示。一个交换网络的组织结构，可用拓扑图或连接函数进行表示。现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠2.2.多级网络的内部阻塞多级

38、网络的内部阻塞l内部阻塞内部阻塞，由于网络的内部连接方式引起的入出线之间，由于网络的内部连接方式引起的入出线之间不能建立连接的情形，即某一出线为空闲状态却不能被不能建立连接的情形，即某一出线为空闲状态却不能被连接。连接。l在多级交换网络中，由于拓扑结构的不同安排，将会出在多级交换网络中，由于拓扑结构的不同安排，将会出现内部阻塞问题。现内部阻塞问题。现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠2.2.多级网络的内部阻塞多级网络的内部阻塞 第第1级级0号单元的号单元的0号入线与第号入线与第2级级0号单元号单元1号出线号出线已建立连接，第已建立连接，第2

39、级级0号单元其他出线空闲。号单元其他出线空闲。虽然第虽然第2级级0号单元其他出线空闲，但第号单元其他出线空闲，但第1级级0号单号单元其他入线都不能与第元其他入线都不能与第2级级0号单元其他出线建立连号单元其他出线建立连接，称这种情形为接，称这种情形为内部阻塞内部阻塞。现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠无阻塞网络无阻塞网络 严格无阻塞网络严格无阻塞网络。不管网络处于何种状态，只要连接。不管网络处于何种状态，只要连接的起点和终点空闲，任何时刻都可在网络中建立一个连的起点和终点空闲，任何时刻都可在网络中建立一个连接，且不影响网络中已建立的其他连

40、接。接，且不影响网络中已建立的其他连接。可重排无阻塞网络可重排无阻塞网络。不管网络处于何种状态，只要连。不管网络处于何种状态，只要连接的起点和终点空闲，任何时刻都可在网络中直接或者接的起点和终点空闲，任何时刻都可在网络中直接或者对已有连接重新选择路由来建立一个连接。对已有连接重新选择路由来建立一个连接。广义无阻塞网络广义无阻塞网络。指一给定的网络存在着固有阻塞的。指一给定的网络存在着固有阻塞的可能，但也有可能存在着一种精巧的选路方法，使得所可能，但也有可能存在着一种精巧的选路方法，使得所有的阻塞均可避免，而不必重新安排网络中已建立起来有的阻塞均可避免，而不必重新安排网络中已建立起来的连接。的连

41、接。现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠3.CLOS3.CLOS网络网络 人们寻求使用元件最少、人们寻求使用元件最少、又能满足阻塞要求，利用又能满足阻塞要求，利用多级结构构造更大容量交多级结构构造更大容量交换单元。换单元。CLOS于于1953年在贝尔实年在贝尔实验室构造了这个验室构造了这个NN无阻无阻塞交换网络，塞交换网络，其交叉点数增其交叉点数增长的速度小于长的速度小于 。现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠3级级CLOS网络无阻塞条件网络无阻塞条件lCLOS利用数学归纳法从利用数学归

42、纳法从n n2 2开始验证，最坏情形，中开始验证，最坏情形，中间级将会有间级将会有(n(n1)21)2个交换单元被占用，中间级至少个交换单元被占用，中间级至少要有要有(n(n1)21)21 1个交换单元，即个交换单元，即m2nm2n1 1时可确保时可确保 交换网络无阻塞。交换网络无阻塞。l对于对于C(m,n,rC(m,n,r)的的CLOS网络，网络，严格无阻塞条件是：严格无阻塞条件是：m2nm2n1 1。l对于对于3 3级级CLOSCLOS网络网络C(m,n,rC(m,n,r)，当，当2n2n1 1mnmn时，时，则称作是可重排无阻塞网络。则称作是可重排无阻塞网络。现代交换原理现代交换原理20

43、12.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠3级可重排无阻塞级可重排无阻塞CLOS网络网络 欲作如下交换连接欲作如下交换连接 C1 C2 C3 C4 现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠3级可重排无阻塞级可重排无阻塞CLOS网络网络 假定如图已建立了连接假定如图已建立了连接C1和和C3，虽然出线端，虽然出线端2空闲，但不能建立连接空闲，但不能建立连接C2，产生内部阻塞。，产生内部阻塞。同样，同样，C4也不能建立。也不能建立。现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠3级可重排

44、无阻塞级可重排无阻塞CLOS网络网络 重排重排C1，可使网络，可使网络无内部阻塞。无内部阻塞。现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠2.4.3 2.4.3 TST交换网络交换网络lTST网络是由时间接线器网络是由时间接线器T和空间接线器和空间接线器S联合组成的一联合组成的一种种CLOS型交换网络结构。型交换网络结构。l常用的有三级结构，是可重排无阻塞网络。为了做到严常用的有三级结构，是可重排无阻塞网络。为了做到严格无阻塞，可以增加中间级格无阻塞，可以增加中间级S的级数来解决的级数来解决(如如TSST)。l图表示一个典型图表示一个典型TST网络

45、模型结构。网络模型结构。现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠2.4.3 2.4.3 TST交换网络交换网络 现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠TSTTST交换网络电路结构交换网络电路结构 输入级输入级T接线器由接线器由32组组512单元的话音存单元的话音存储器和控制存储器组储器和控制存储器组成。成。输出级输出级T接线器也由接线器也由32组组512单元的话音单元的话音存储器和控制存储器存储器和控制存储器组成。组成。中间中间S接线器由接线器由32组组空分开关和控制存储空分开关和控制存储器组

46、成，每个控制存器组成，每个控制存储器有储器有512个单元。个单元。该该TST交换网络可完交换网络可完成成51232个时隙话个时隙话路的交换连接。路的交换连接。现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠TSTTST交换网络工作原理交换网络工作原理 以以a、b两用户双向交换为例，两用户双向交换为例，a用户用户占用占用0#PCM总线的时隙总线的时隙2，b占用占用31#PCM总线的时隙总线的时隙511，时隙分配，时隙分配由用户模块确定。由用户模块确定。这里这里TST网络的输入网络的输入T接线接线器采用顺序写入控制读出方器采用顺序写入控制读出方式，式，输出

47、输出T接线器采用控制写接线器采用控制写入顺序读出方式，入顺序读出方式，S接线器采接线器采用输出控制方式。用输出控制方式。现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠TSTTST交换网络电路结构交换网络电路结构 内部时隙内部时隙ITS由呼叫处理机按占用状由呼叫处理机按占用状态任意选择，为了方便处理，来往态任意选择，为了方便处理，来往方向方向ITS以差半帧方式选择。这里以差半帧方式选择。这里a-b选择选择ITS7。内部时隙选择了内部时隙选择了ITS7，初级，初级T为顺序写入控制读出方式，为顺序写入控制读出方式，那么，控存的那么，控存的7号单元应写号单元

48、应写入入a输入话音数据的时隙号输入话音数据的时隙号2。S接线器采用输出配置，为接线器采用输出配置，为了将了将0号号T接线器接线器ITS7的数的数据接续到据接续到31号号T接线器，接线器，因此须对因此须对CMC31的单元的单元7写入写入0。现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠TSTTST交换网络电路结构交换网络电路结构 输出输出T接线器采用控制写入接线器采用控制写入顺序输出方式，用户顺序输出方式，用户b占用占用511号时隙，因此须对号时隙，因此须对CM31的单元的单元7写入写入511。反向接续操作，反向接续操作，ITS相差半相差半帧，由于输入

49、级帧，由于输入级T和输出级和输出级T采用互补的控制方式，因此采用互补的控制方式，因此控存内容一样，单元号相差控存内容一样，单元号相差256。双向接续完成。双向接续完成。现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠课堂练习题课堂练习题设计一个设计一个TST网络。网络。条件：条件：初级初级T输入控制方式输入控制方式 S（4x4）输入控制方式输入控制方式 次级次级T输出控制方式输出控制方式设设:主叫主叫(A)占用占用HW0 TS100 被叫被叫(B)占用占用HW3 TS200 每条母线复用度为每条母线复用度为512。正向路由的中间时隙正向路由的中间时隙I

50、TS150。求求画图并完成正向、反向的路由接续画图并完成正向、反向的路由接续。现代交换原理现代交换原理2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠 HW3(B受受)AAATS100HW0(A发发)SMCM51115010001505110ITS150BBBTS200HW3(B发发)SMCM406200 406BBBITS406HW0(A受受)SM406100 406CMTS10002313210AASM150200 150CMTS200ITS150S(4x4)004065113 150CM0CM2CM3CM1WRWRAITS406 现代交换原理现代交换原理2012.04