现代交换原理全部讲义.pptx

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1、教材及参考书目现代电信交换技术与通信网。尤克，黄静华。北京航空航天大学出版社，2002.9现代交换原理第2版。金惠文等。电子工业出版社，2005.4，21世纪高等学校电子信息类教材程控数字交换与现代通信网。叶敏。北京邮电大学出版社1998.2程控交换与综合业务通信网。乐正友。清华大学出版社，1999.5 第1页/共270页第一章 概论介绍本课程的基本概念和主要内容交换与通信网通信网的种类及发展交换技术的种类及发展交换设备的组成第2页/共270页1.1交换与通信网组成通信网的三个基本要素：终端：传输线路：交换设备：将消息（话音、图像、数据）转换成媒介能够接受的电信号形式，同时将来自传输媒介的电信

2、号还原成原始消息。如：电话机、传真机、计算机或称传输媒介，信息的传输通道。如：电缆、光缆、无线电波。负责在任意的两条用户之间建立和（而后）释放一条通信链路。如：交换机、路由器。第3页/共270页图1。1 用户间互连构 成通信网用户间通过交换设备构成通信网图1。2第4页/共270页说明：在图1.2中，任意两个终端需要通信（交换信息），可由交换设备控制相应的开关接点接通，为两者提供一条通信链路，当通信结束，则相应的开关接点断开，释放通信链路。比较：互连式通信网可靠，不会出现通信阻塞，但成本高（需 n(n-1)/2根线）。通过交换设备构成的通信网有可能出现阻塞（不是一定会阻塞），成本低。通信网越大，

3、后者的优点越明显。如N=100时，交换式通信网需100根线 互连式通信网需100992=4950根线第5页/共270页终端用户小交换机市话交换机汇接交换机中继线用户线图1.3大型通信网第6页/共270页结 论 交换设备是通信网的重要组成部分，交换设备的好坏决定了通信网的好坏。第7页/共270页第一章 概论介绍本课程的基本概念和主要内容交换与通信网通信网的种类及发展交换技术的种类及发展交换设备的组成第8页/共270页1.2通信网的种类及发展现有的通信网：电话网、电报网、传真网、计算机数据网、有线电视网CATV、移动通信网、微波通信网、无线寻呼网、综合业务数字网ISDN。第9页/共270页通信网的

4、种类电话网主要业务为电话、图文传真、低速数据、慢速图像。电报网主要业务为电报和低速数据（电子信箱）传真网主要利用电话网进行图文传真。计算机数据网主要业务为计算机数据、分组话音、图像。计算机数据网有各种类型，现存的计算机网如：公用分组交换数据网、公用数字数据网、Internet、金融网、教育科研网以及各种局域网。第10页/共270页有线电视网CATV主要业务为视频（电视）信号及话音、数据。综合业务数字网在一网中实现话音、数据、电报、视频多种业务，而且象可视电话、图文电视、视频点播传输的是多媒体信息，即一种业务同时传输话音、图像、视频、文本的多媒体信息。此外还有移动通信网、微波通信网、无线寻呼网等

5、。第11页/共270页通信网的发展趋势：电话网 各种单一业务通信网 综合业务数字网ISDN（Integrated Services Digital Network）NGN下一代网络第12页/共270页第一章 概论介绍本课程的基本概念和主要内容交换与通信网通信网的种类及发展交换技术的种类及发展交换设备的组成第13页/共270页1.3交换技术的发展及种类交换技术的发展可以从两个方面看：交换的控制方式是随着电子技术的发展而发展（设备方面）。交换方式的发展是随着通信网的发展而发展，不同业务的通信有不同的特点，其交换方式也不同（理论方面）。第14页/共270页 控制方式的发展：交换方式的发展：人工交换人

6、工交换机电式机电式电子式电子式自动交换自动交换电路交换电路交换报文交换报文交换分组交换分组交换快速电路快速电路交换交换ATM交换交换帧中继帧中继多协议标记交换多协议标记交换MPLS三种基本交三种基本交换方式换方式宽带交换方式宽带交换方式软交换软交换单一业务网宽带综合业务网下一代网络第15页/共270页一、电话网中的交换方式 电路交换（circuit switching）主叫方通过拨号的方式通知网络被叫方的电话号码，网络根据被叫方的号码在主叫与被叫之间建立一条通路特点：特点：通信之前先建立通路，通信时通路独占，通信之前先建立通路，通信时通路独占，通信结束，通路释放。实时性好，线路利用率差。通信结

7、束，通路释放。实时性好，线路利用率差。第16页/共270页 将整个报文信息（报文将整个报文信息（报文+目的地址目的地址+源地址）在源地址）在网络的每个节点处（交换局）都是先存储，等输出网络的每个节点处（交换局）都是先存储，等输出线路空闲再转发，直至送达目的地。线路空闲再转发，直至送达目的地。特点：特点：无需建立通路（无连接），实时性差，线路无需建立通路（无连接），实时性差，线路利用率好（可在非高峰时期传送）利用率好（可在非高峰时期传送）二、电二、电报网的交换方式报网的交换方式 报文交换报文交换 message switching第17页/共270页三、计算机网的交换方式三、计算机网的交换方式分

8、组交换分组交换 packet switching 将报文分成若干个报文组（将报文分成若干个报文组（packet)，每个报文组要加上地址、编号、校验码，然，每个报文组要加上地址、编号、校验码，然后以报文组为存储转发单位逐节点转发，到达目的地再按编号组装成原报文。后以报文组为存储转发单位逐节点转发，到达目的地再按编号组装成原报文。分组交换有两种工作模式：分组交换有两种工作模式：数据报、虚电路方式。数据报、虚电路方式。数据报方式：数据报方式：以分组为基本单位逐节点转发，且不同分组可以分组为基本单位逐节点转发，且不同分组可 沿不同的路径传输，类似报文交换。沿不同的路径传输，类似报文交换。第18页/共2

9、70页虚电路方式：虚电路方式：首先网络在通信两端建立逻辑连接，然后用户首先网络在通信两端建立逻辑连接，然后用户 数据以分组为单位沿该路径顺序传送到达终点数据以分组为单位沿该路径顺序传送到达终点 （逐节点转发）。类似于电路交换，但通路不（逐节点转发）。类似于电路交换，但通路不 是一直占用。是一直占用。X.25分组交换网分组交换网采用虚电路方式。采用虚电路方式。InternetInternet采用的是数据报方式。采用的是数据报方式。分组交换的特点：分组交换的特点：实时性较好，线路利用率高。实时性较好，线路利用率高。第19页/共270页三种基本交换方式的比较电路交换报文交换分组交换通路建立时间长中短

10、实时性好差中交互性好差中线路利用率低中高协议处理简单中复杂终端一致性要求不要求不要求第20页/共270页四、异步转移模式 ATM Asynchronous Transfer Mode ATM是ITU-T建议在宽带综合业务数字网B-ISDN中信息复用、传输、交换的方式。ATM可以看成是分组交换和电路交换的结合，兼具两者的优点。ATM是将消息分成固定长度的信元进行存储转发，采用统计时分复用方式，即不同的业务根据信息速率的不同决定信元的发送频率，以适应综合业务的需要。第21页/共270页五、多协议标记交换MPLS Internet已取得了巨大成功，但随着用户量的急剧增加，由多层路由器构成的网络已趋于

11、饱和，网络经常阻塞，用户的业务质量得不到保证，为此需用ATM技术对传统的Internet网络进行改进。IP交换和标记交换就是ATM技术与IP路由技术结合的两个产物，最后这两种产物技术统一成一个标准多协议标记交换MPLS。第22页/共270页六、软交换Soft Switch软交换技术是能够将现存网络融合成以IP为中心同时可以支持语音、数据和多媒体业务的下一代网络NGN的关键技术。软交换的核心思想是通过软件的方式实现原来电路交换机的控制、接续、业务处理等功能。第23页/共270页SCP策略服务器AAA服务器HRL应用服务器软交换设备软交换设备SGMGAGIPPBXIADH。323终端MGCP终端H

12、。248终端SIP终端等WAGSS7网PSTN/ISDN无线网综合接入IP/ATM 网 络接入层控制层业务层传输层软交换网络的体系结构图第24页/共270页七、光交换技术 光技术在信息的传输中已得到广泛应用，特别是在B-ISDN中几乎所有的传输都采用光纤传输，而目前的交换机都是电交换机，采用光交换已是迫切需要。光交换技术处在研发阶段。光电光电电光电光电 交 换光光电电光光电电电电光光电电光光电电 交交 换换光光信信号号光光信信号号光光 交交 换换光光信信号号采用光交换的优点：采用光交换的优点：减少了光电转换的损伤。光信号的抗干扰能力远远高于电信号。减少了光电转换的损伤。光信号的抗干扰能力远远高

13、于电信号。提高了交换速度。电交换的速度受电子器件的速度限制。提高了交换速度。电交换的速度受电子器件的速度限制。第25页/共270页第一章 概论介绍本课程的基本概念和主要内容交换与通信网通信网的种类及发展交换技术的种类及发展交换设备的组成第26页/共270页用户电路用户电路 交换网络出中继入中继收号器 扫描与驱动电路中央处理器I/O设备存储器 话路部分控制部分一、程控交换机的基本结构1.4程控交换机的组成中继线第27页/共270页用户电路交换机与用户线之 间的接口，向用户话机提供通话电流，向处理机提供用户状态等。出入中继交换机之间的接口，或交换机与中继线之间的接口。收号器 接收用户所拨的电话号码

14、。扫描驱动电路 对话路设备的状态进行扫 描，以便送入CPU进行分析处理，CPU发出的指令经驱动电路控制话路设备动作。I/O设备 键盘，显示器，打印机等。第28页/共270页交换网络外围接口电路 用户电路 模拟用户电路 数字用户电路 中继单元 模拟中继单元 数字中继单元 操作管理和维护接口控制系统：实现交换的控制和系统的维护管理。信令系统：在交换系统各部件之间、用户与交换机之间、交换机与交换机之间传送专用的控制联络信号 (信令)的发送接收设备。网络连接设备：与其它网络(数据网，移动通信网)互连的接 口设备。其它辅助设备：电源，配线架二 目前程控交换机的组成第29页/共270页小 结交换设备是通信

15、网的重要组成部分。交换设备负责用户间路由的接续和释放。常用的交换方式有：电路交换、报文交换、分组交换、帧中继（局域网中使用）、异步转移模式ATM、多协议标记交换MPLS。本课程即是介绍交换设备的组成、各种交换方式的原理和方法。第30页/共270页第一章 作 业1 组成通信网的基本要素有哪些？各有什么作用？2 介绍电路交换、报文交换、分组交换的特点，并比较三种基本交换的性能。3 程控交换机由那些部件组成？第31页/共270页 第二章 交换单元与交换网络 交换网络是交换设备的一个重要组成部分，用来提供交换所需的通路。什么是 交换网络？交换网络交换网络是由基本的交换单元组成。是由基本的交换单元组成。

16、第32页/共270页第二章 内容2.1 交换网络中的信号形式及时隙交换概 念（背景知识）2.2 具体交换单元介绍2.3 交换网络2.4 举例第33页/共270页2.1 交换网络中的信号形式及 时隙交换概念 交换网络中的信号形式是数字的、时分复用信号。电路交换采用 同步时分复用信号分组交换和ATM交换采用 统计时分复用信号什么是同步时分复用信号和统计时分复用信号？第34页/共270页1 信道共享与多路复用技术 为了提高信道的利用率，通常采用多路复用技术，使多路信息在一个信道或一条传输线路上传输。多路复用技术 频分复用:将信道按频率分割为 多个子信道。时分复用:将信道按时间分割为 多个子信道。空分

17、复用:将信道按空间分割为 多个子信道。码分复用:将信道通过不同的扩 频码序列分割成多个子信道。第35页/共270页a 频分复用b 时分复用不同用户在同一时段发送，占用不同频道不同用户占用同一频道，在不同时段发送第36页/共270页 同步时分复用的由来：话音信号的频率300HZ3400HZ，取采样频率为8KHZ，即采样周期为125us，采样值用8位二进制编码，8位二进制占用的时间相对于125us很少，为了提高传输线的利用率，将125us分成若干时隙，不同用户的采样值占用不同的时隙进行传输。因为子信道在每一帧时间轴上的位置是固定的，所以称为同步时分复用。同步时分复用信道又称位置信道，是通过时间轴上

18、的位置来区分子信道（话路）的。同步时分复用子信道的速率是恒定的。TS1TSn-1TSn-1TS1TS0时间125us125usTS02 同步时分复用每个用户的采样周期都是125us，都能在接收端正确还原第37页/共270页 信息按分组先存储再发送，每个分组附加标志码，各个分组占用不同的时隙；但标志相同的分组属于一个用户，将它们所占用的信道容量看成一个子信道，这种复用方式称为统计时分复用。信息2速度信息速度1信息速度3 因为信道是按时间分割为多个子信道，而子信道的容量需要通过统计才能得到，所以称为统计时分复用。特点:先存储再发送，信息速率高的用户所占的信道容量大，且所占信道容量随着信息的多少动态

19、变化，取消了帧概念，统计时分复用信道又称标志信道，是通过标志来区分各子信道的。3 统计时分复用第38页/共270页统计时分复用统计时分复用的显著的显著优点优点是按照用户的需是按照用户的需要动态地分配信道容量。一个用户信息速要动态地分配信道容量。一个用户信息速度高时，占的信道容量大，当它的信息速度高时，占的信道容量大，当它的信息速度变低的时候，它占的信道容量也随之减度变低的时候，它占的信道容量也随之减小。小。分组交换分组交换的统计复用时分信号使用的分组的统计复用时分信号使用的分组长度不相等，因此分组传输速率不固定，长度不相等，因此分组传输速率不固定，不适于采用硬件交换单元。不适于采用硬件交换单元

20、。ATM交换交换的统的统计时分复用信号使用的分组长度相等（信计时分复用信号使用的分组长度相等（信元），适于采用硬件交换单元，故元），适于采用硬件交换单元，故ATM交交换速度快。换速度快。第39页/共270页4 4 话音信号的同步时分复用话音信号的同步时分复用 PCM30/32PCM30/32帧结构帧结构 话音信号需要数字化后才能在数字交换网络中传输、交换，话音信号数字化后的信号为PCM信号。话音信号的采样周期为125us，将125us分成32个时隙进行时分复用就形成了PCM30/32帧结构(欧洲体制)，或将125us分成24个时隙就形成了24时隙的帧结构(北美与日本体制）。我们国家采用欧洲体制

21、。第40页/共270页PCM30/32帧结构的特点:一帧周期为125us，分成32个时隙TS0 TS31。每个时隙传输8位二进制码，一个时隙3。91us。s32个时隙中，TS0为帧同步时隙，TS16为标志信号时隙，其余时隙传送30路的话音信号。每个话路的传输码率：8000HZ8bit=64kbit/s 复用后线路基群的传输码率:32 64Kbit/s=2048 kbit/s=2Mb/s16 帧为一复帧，复帧周期为2ms第41页/共270页关于帧同步时隙TS0偶帧奇帧第42页/共270页关于标志信号时隙TS16(信令时隙)标志信号以标志信号以500Hz 频率频率出现就行了，出现就行了，所以每话路

22、所以每话路标志信号出标志信号出现的周期是现的周期是2ms。第43页/共270页 一个信道复用了32个时隙(或24个时隙)称为PCM基群。随着技术的发展，信息传输速率的提高，PCM基群可以进一步复用，形成PCM高次群。复用PCM 基群PCM一次群复用PCM n-1次基群PCM n次群第44页/共270页5 同步时分复用信号的交换常常是要通过 时隙交换实现（时隙交换的概念）时隙交换示意图（实现第一话路与第三话路的信息交换）TS3TS1复用 第一路分路第三路分路发分路收群发送群接收分路发分路收数字交换网络TS3TS1第45页/共270页 同步时分复用信号的交换需要通过复用线的交换和时隙的交换来完成。

23、第46页/共270页第二章 内容2.1 交换网络中的信号形式及时隙交换概 念（背景知识）2.2 具体交换单元介绍2.3 交换网络2.4 举例第47页/共270页2.2 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）控制存储器第48页/共270页类型：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，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，一条出线配一个控制存储器第49页/共270页第

24、50页/共270页第51页/共270页注意：1.S型接线器的入线数与出线数可以不等2.控制存储器的内容只在通路建立或拆 除时才写入或清除。第52页/共270页2 S接线器的交叉矩阵8选选一一（1）PCM1选通选通B0B1B2来自控来自控制存储制存储器器18选选一一（0）PCM0选通选通B0B1B2来自控来自控制存储制存储器器08选选一一（7）PCM7选通选通B0B1B2来自控来自控制存储制存储器器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第53页/共270页3 S接线器的控制存储器当CP、比较值、写命令三者同时为1时，R/W=0，进行写

25、操作当CP、比较值、写命令三者之一为0时，R/W=1，进行读操作R/W=CP比较值比较值写命令写命令 写命令 DB0 CP R/W 来自处理机锁存器锁存器定时脉冲比较Bn-1B1 B0 DBn-1AB0ABn-1A0An-1CM（RAM）CM的读出需要按时隙顺序地进行，CM的写入由处理机控制。第54页/共270页CP信号（时序脉冲，周期为时隙周期）在CP的 后半周期，CP=0，则R/W=1，定时 脉冲为CM的读出地址，控制CM中的内容顺序读出至Bn-1 B0 线。在CP的前半周期，且写命令有效时，处理机提供的地址ABn-1A B0 在对应的时隙时刻到来时（ABn-1 A B0=An-1 A0，

26、R/W=0）选中对应的存储单元，处理机过来的数据写入其中（CM的写入不是每个CP时刻进行，只在通路建立或释放时进行）。后半周期前半周期第55页/共270页二二 共享存储器型交换单元和时间接线器共享存储器型交换单元和时间接线器1 共享存储器型交换单元 共享存储器型交换单元的一般结构如图所示，N路输入信号分别送入存储器的N个不同区域，再分别送出，存储器的写入和读出采用不同的控制，以实现交换。共享存储器型交换单元可对三种时分复用信号进行交换，但其具体实现有所不同。0N-1第56页/共270页2 时间接线器（Time Switch）时间接线器是用于同步时分复用信号交换的共享存储器型交换单元，可简称T接

27、线器，具体功能是完成一条时分复用线上时隙的交换。组成：话音存储器（Speech Memory）控制存储器（Control Memory）类型：按工作方式分类 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）第57页/共270页顺序写入、控制读出的T接线器的结构示意图AAAWR82WRSMCM210定时脉冲处理机时钟TS2TS8u在CLK2时刻，A顺序写入到SM的第2号单元u在在CLK8 时刻，时刻，CM读出第读出第8号单号单元的数据元的数据2，2选选中中SM的第的第2号单号单元，元，A被读出。被读出。u以TS2TS8 的实现介绍T接线器的工作原理。u要实现TS2TS8 的交换，

28、首先要由处理机在CM的8号单元写入2。第58页/共270页控制写入、顺序读出的T接线器的结构示意图AAAWR28WRSMCM8定时脉冲处理机时钟TS2TS8u在在CLK8时刻，时刻，SM第第8号单元号单元中的中的A被顺序被顺序读出。读出。u在在CLK2时刻，时刻，CM读出第读出第2号单号单元的数据元的数据8，8选选中中SM的第的第8号单号单元，元，A被写入被写入SM的第的第8号单元。号单元。u要实现TS2TS8 的交换，首先要由处理机在CM的2号单元写入8。第59页/共270页工作原理：顺写控读的T接线器PCM入线上各时隙的话音信号在定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

29、储器的控制下读出到指定的时隙上。控写顺读的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，然后在定时脉冲的控制下顺序读出。T接线器的CM是按控制写入顺序读出的方式工作，原理与S接线器的CM相同。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。备注:顺写控读的T接线器中，定时脉冲作为SM写入 数据时存储单元的地址，控制存储器CM的输出数据作为SM读出数据时存储单元的地址。第60页/共270页说明:SM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，分别进行读和写，前半时隙进行写操作，后半时隙读操作。T型接线器的输入时

30、隙数和输出时隙数可以不等。如: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。第61页/共270页二 总线型交换单元和数字交换单元DSEDSE1 总线型交换单元一般结构第62页/共270页各部分功能:(1)入线控制部件将入线上的信息经过格式变换存入缓冲存储器，在分配给该部件的时隙上将信息送到总线上。(2)出线控制部件检测总线上的信息，将属于自己的信息读入缓冲存储中，经过格式变换，由出线送出。特点:可以实现三种时分复用信号的交换，但是具体实现有所不同。若入线上信息的传输码率为bit/s，则总线上信息的传输码率为n bit/s。第63页/共270页2 数字交换单元DSE（digital s

31、witch element）DSE是一种总线型交换单元，又称空时结合交换单元，既可实现时隙之间交换，又可实现复用线之间的交换。只适用于同步时分复用信号的交换。第64页/共270页结 构 16个双向端口：每个端口包含发送部分T和接收部分R，可连接复用了32个话路的PCM复用线。并行时分复用总线：又分为数据总线、信道总线、控制总线，总线是并行时分工作（分成16个时隙供16个端口使用）RTRTRTRT并并行行时时分分复复用用总总线线07815时钟时钟 DSE任一端口的接收部分的任一信道（时隙）可以与任一端口的发送部分的任一信道接通。第65页/共270页端口的内部组成及DSE的工作原理：以Port3T

32、S10Port9TS20 实现过程进行说明要实现要实现Port3TS10 Port9TS20 的接的接续，首先要由处续，首先要由处理机在理机在Port3的接的接收部分的端口收部分的端口RAM的的10号单元号单元写入写入9，信道，信道RAM的的10号单元号单元写入写入20，以控制，以控制交换到交换到Port9和和TS20。910端口RAM2010信道RAMS20数据RAMTS0P D CTS20R3T9P端口端口Port总线总线D数据总线数据总线C信道（时隙）总线信道（时隙）总线第66页/共270页端口的内部组成及DSE的工作原理：以Port3TS10 Port9TS20 实现过程进行说明TS1

33、0到来时刻，话音信号S置入数据总线D，端口RAM10号单元中的端口信息“9”顺序读出置入端口总线P，信道RAM的10号单元中的信道信息20也被顺序读出到信道总线C。910端口RAM2010信道RAMS20数据RAMSTS10P D CSTS20R3T9P端口端口Port总线总线D数据总线数据总线C信道（时隙）总线信道（时隙）总线S920第67页/共270页端口的内部组成及DSE的工作原理：以Port3TS10 Port9TS20 实现过程进行说明 这时各端口的端口比较器（位于发送部分T），对端口总线上的端口号码进行识别，这时Port9的发送部分的端口比较器比较端口总线上的数据与本端口一致，允许

34、其它总线（D、C）数据进入本发送部分，控制数据RAM进行写操作。信道总线上的信道号20作为数据RAM的地址信号选中20号单元，数据总线上的话音信号S经数据RAM的数据输入线写入到20号单元。910端口RAM2010信道RAMS20数据RAMSTS10P D CSTS20R3T9P端口Port总线D数据总线C信道（时隙）总线S920第68页/共270页端口的内部组成及DSE的工作原理：以Port3TS10 Port9TS20 实现过程进行说明在TS20到来时，话音信号S被顺序读出到PCM出线上。910端口RAM2010信道RAMS20数据RAMSTS0P D CSTS20R3T9P端口Port总

35、线D数据总线C信道（时隙）总线第69页/共270页注意：各端口的接收部分应在分配给它的时隙上向总线置入数据，如另一端口的R部件也在同一时隙TS10将数据置入总线，会造成数据混乱。实际上，总线上的时隙=1/N*PCM复用线上的时隙 其中，N为端口数。发送部分应在每个总线时隙检测端口信息。总结：回过头来看一下，S接线器是通过多路转换开关实现空间交换，T接线器是通过话音存储器的缓冲来实现时间的交换，DSE利用总线的地址选择来实现空间交换，利用存储器（数据存储器）实现时间交换。第70页/共270页第二章 内容2.1 交换网络中的信号形式及时隙交换概 念（背景知识）2.2 具体交换单元介绍2.3 交换网

36、络2.4 举例第71页/共270页2.4 交换网络按结构分 单级交换网络：入线到出线的连接只经过 一个交换单元；可以由一 个交换单元形成或由 多个 交换单元并联构成。多级交换网络：入线到出线的连接经过 多个交换单元。第72页/共270页按功能分 集中型交换网络：输出链路数输入链路数，实现话务 或信息的 集中。分配型交换网络：输出链路数输入链路数，实现交换。扩展型交换网络：输出链路数输入链路数，实现话务或信息的扩散。（注：交换单元也可以进行这样的划分）第73页/共270页结构：类型：根据T接线器控制方式的不同有两种基本类型 第一种：输入T级采用输出控制，输出T级采用输入控制 第二种：输入T级采用

37、输入控制，输出T级采用输出控制 （S接线器控制方式不限）一、TSTTST交换网络是电路交换系统中广泛使用的交换网络输入T级STTTTS级级输出T级第74页/共270页工作原理：下面以第一种TST实现PCM0TS2 PCM31TS51的实现过程讲解TST交换网络的工作原理。(设每根复用线复用了512个时隙)RWSMSMTS272bbTS22PCM0PCM0WSMTS7TS51PCM31RSMbTS5126351PCM31要实现PCM0TS2 PCM31TS51的交换，首先要找到一个空闲的内部时隙，在此时隙上，S接线器的PCM0入线和PCM31出线均空闲。这样PCM0TS2PCM31TS51=PC

38、M0TS2PCM0TS内PCM31TS内PCM31TS51假设找到一个假设找到一个空闲的内部时隙空闲的内部时隙TS7在有关的控制在有关的控制存储器中写入数存储器中写入数据以实现预定交据以实现预定交换换TS7TS263bTS2632bb51517要实现要实现PCM31TS51PCM0TS2交换，同样要交换，同样要选择一个空闲选择一个空闲的内部时隙，的内部时隙，为方便处理，为方便处理，通常采用反相通常采用反相法获取第二条法获取第二条通道的空闲内通道的空闲内部时隙，即两部时隙，即两个方向的内部个方向的内部时隙相差半帧时隙相差半帧（最高位取反）（最高位取反）7+512/2=263512263第75页/

39、共270页1 要实现PCM0TS2 PCM31TS51的交换，首先 要找到一个空闲的内部时隙，在此时隙上S接线器的PCM0入线和PCM31出线均空闲，这样PCM0TS2 PCM31TS51=PCM0TS2 PCM0TS内 PCM31TS内 PCM31TS51 假设找到一个空闲的内部时隙TS72 在有关的控制存储器中写入数据以实现预定交换3 要实现PCM31TS51 PCM0TS2 的交换，同样要选择一个空闲的内部时隙，为方便处理，通常采用反相法获取第二条通道的空闲内部时隙，即两个方向的内部时隙相差半帧(最高位取反):7+512/2=7+256=263 PCM31TS51 PCM0TS2=PCM

40、31TS511 PCM31TS263 PCM0TS263 PCM0TS24 在相关的控制存储中写入数据以实现预定交换第76页/共270页附件:复用器和分路器 由于数据或话音在传输时采用串行方式，在交换网络中必须以并行方式工作，故话音进入交换网络之前首先要进行串/并变换，而串/并变换使信息码率降低，为充分利用交换网络的速度，故串/并变换之后要紧跟着进行复用，串/并变换电路与复用电路结合起来简称为复用器。在交换网络输出端与复用器相对应的电路就是分路器，先分路再并/串变换。第77页/共270页分分路路器器T分分路路器器T复复用用器器T复复用用器器TS复复用用线线路路S/P8S/P88复用器原理图分分

41、路路线线路路8P/SP/S88分路器原理图第78页/共270页工作原理:先找到一个空闲的内线，在此内部的PCM线上，T接线器在输入时隙和输出时隙上均空闲，即 PCM入TS入 PCM出TS出=PCM入TS入 PCM内TS入 PCM内TS出 PCM出TS出 SSTT输入输入S级级T级级输出输出S级级二、STS交换网络第79页/共270页思考:为什么不采用更简单的STTSTT第80页/共270页三DSN网络（不讲）(Digital Switch network)DSN网络是由DSE按照一定的连接方式连接而成，DSN采用单侧折叠式网络结构，即出、入线处于同一侧，DSN的通路选择时根据出，入线端子的地址

42、号进行比较，来决定接续路由的反射点，即反射点可位于网络的任一级，即接续路由不一定要经过DSN的所有各级。DSN扩充方便，可平滑扩充，且扩充时，对原网络结构不需改动。第81页/共270页最简单的一种级联 入址地址号=BA，A为第一级端口号，8个端口用3bit表示。B为第二级的端口号，16 个端口号用4bit表示。若B相等，说明，出、入线位于第一级的同一个DSE，反射点为第一级。若B不相等，说明反射点为第二级。01515007077071501500(00)(07)(F0)(F7)第82页/共270页四 BANYAN网络（banyan 榕树）（不讲）BANYAN网络是一种空分交换网络，由若干个22

43、交换单元按一定规律连接组成，适合于统计复用信号的交换。NN的BANYAN网络级数M=log2N ，每级需N/2个22交换单元。级与级之间的连接方式可以是均匀洗牌连接、子均匀洗牌、蝶式、子蝶式连接。第83页/共270页44交换网络交换网络88交交换换网网络络第84页/共270页特点：路径唯一。在每一条入线与每一条出线之间都有一条并且只有一条路径。0号入线到每一条出线都只有一条路径。自选路由。由于路径是唯一的，而且出线的M位二进制编码正好对应该路径的M个级上的22交换单元应接通的出线号（0或1），则根据出线号，网络可以自选路由，实现交换。内部有阻塞。0号入线1号出线(010)，1号入线3号出线(0

44、11)，则第一级的二根入线要同时接通0号出线阻塞。0123 45670(000)1(001)2(010)3(011)4(100)5(101)6(110)7(111)010101010101 01010101 0101第85页/共270页五 网络的阻塞和CLOS 网络1网络阻塞的概念 网络的出、入线空闲，却找不到空闲的通路将两者连接起来，这种现象称阻塞（blocking）。单级交换网络不存在内部阻塞，多级交换网络可能存在阻塞。第86页/共270页严格无阻塞网络（strict non-blocking）无论网络处于何种状态，任何时候都可以在空闲的入端和出端之间建立连接。可重排无阻塞网络（rearr

45、angeable non-blocking）无论网络处于何种状态，任何时刻都可以在空闲的入端和出端之间直接或通过对已有的连接重选路由来建立连接。广义无阻塞交换网络（wide sense non-blocking）给定网络存在固有阻塞的可能，但通过精巧的选路方法，所有阻塞均可避免（选路不合理可能会出现阻塞）实用的广义无阻塞交换网络很少见。无阻塞交换网络有三种类型第87页/共270页 单级的空分交换网NN是无阻塞的，但交叉点数为N2（交叉点数越多，成本越高）CLOS.Z提出一种空分网络结构，可以使交叉点数尽量减少，同时又可以做到无阻塞，这种结构的网络就称为CLOS网络。2 CLOS网络（一种空分的

46、网络结构）第88页/共270页三级CLOS网络（空分的）特点：前一级交换单元与后一级的每一交换单元有连接，且只有一条连接，反之亦然。三级CLOS网络严格无阻塞的条件：m2n-1三级CLOS网络可重排无阻塞的条件：m n1r1m1r1n1n11mr11mr11rm11rm1n1n第89页/共270页严格无阻塞条件的证明：严格无阻塞条件的证明：任意入端与任意出端有m条平行链路，最不利的情况是入端接线器的其它（n-1）个入端占用了其中的n-1条链路，出端接线器的其它的其它n-1个出端占用了（n-1）条链路，且双方不重合，若还存在一条空闲链路就可建立连接，即 m=2(n-1)+1=2n-11r1m1r

47、1n1n11mr11mr11rm11rm1n1n2n-1n-1第90页/共270页非对称CLOS网络（入线数不等于出线数）严格无阻塞的条件：m（n1+n2）-1 n1为入线数，n2 为出线数 可重排无阻塞的条件 m max（n1，n2）三级CLOS网络的中间级用三级CLOS子网络替代，就形成五级CLOS网络，五级CLOS网络的中间级再用三级CLOS 子网代替就形成七级CLOS网络。第91页/共270页时分交换网络可等效为空分交换网络：T(n)(m)S1n1mS1n1nS(1)1n1nS(m)1n1n(m)(m)第92页/共270页1r1m1r1n1n11mr11mr11rm11rm1n1n输入

48、T级STTTTS级输出T级(m)(m)(m)(m)(n)(n)(n)(n)11rrTST交换网络去掉时分复用就等效为三级CLOS网络第93页/共270页TST交换网络严格无阻塞的条件：内部时隙数2倍外部时隙数1STS交换网络严格无阻塞的条件：内线数2倍外线数1对称的数字交换网络严格无阻塞的条件：（有时分复用）内部链路数2倍外部链路数1对称的数字交换网络可重排无阻塞的条件：（有时分复用）内部链路数外部链路数非对称的数字交换网络严格无阻塞的条件：内部链路数（入链路数出链路数）1非对称的数字交换网络可重排无阻塞的条件：内部链路数max（入链路数出链路数）第94页/共270页第二章 内容2.1 交换网

49、络中的信号形式及时隙交换 概念（背景知识）2.2 具体交换单元介绍2.3 交换网络2.4 举例第95页/共270页举例一一1214输出控制方式的输出控制方式的S接线器，它的每根复用线上复用了接线器，它的每根复用线上复用了64个时隙，则个时隙，则其控制存储器应有其控制存储器应有 个，每个存储器应有个，每个存储器应有 个存储单元，要实现个存储单元，要实现PCM5上的上的TS2交换到交换到PCM7的的TS2应在应在 号控制存储器的号控制存储器的 号单元存入数据号单元存入数据 。一个有一个有32个输入时隙和个输入时隙和64个输出时隙的个输出时隙的T接线器采用控制写入顺序读出的接线器采用控制写入顺序读出

50、的工作方式，其话音存储器应有工作方式，其话音存储器应有 个存储单元，控制存储器应有个存储单元，控制存储器应有 个存个存储单元。储单元。1464控制写入顺序读出的控制写入顺序读出的T接线器的控制存储器的单元数等于输入时隙数，接线器的控制存储器的单元数等于输入时隙数，话音存储器的单元数等于输出时隙数。话音存储器的单元数等于输出时隙数。顺序写入控制读出的顺序写入控制读出的T接线器的话音存储器的单元数等于输入时隙数，接线器的话音存储器的单元数等于输入时隙数，控制存储器的单元数等于输出时隙数。控制存储器的单元数等于输出时隙数。说明说明返回到原理框图返回到原理框图3264 7 25第96页/共270页画出