第2章數(shù)字交換和數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)

1、第2章 數(shù)字交換和數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)2.1 數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)1、 數(shù)字交換 電話交換系統(tǒng)的任務(wù)就是在各條用戶線之間、用戶線和中繼線之間或中繼線與中繼線之間建立起語音信號(hào)臨時(shí)通道（接續(xù)）。這一工作是由交換網(wǎng)絡(luò)最后完成的。交換網(wǎng)絡(luò)可以說是交換系統(tǒng)中占用設(shè)備最多也是最為復(fù)雜的設(shè)備。交換網(wǎng)絡(luò)是能實(shí)現(xiàn)各個(gè)用戶間話路接續(xù)的四通八達(dá)的信息通路,它應(yīng)該能夠根據(jù)用戶的要求，通過控制部分的接續(xù)命令，建立主叫與被叫用戶間的連接通路。在程控交換機(jī)中,目前主要采用由電子開關(guān)陣列構(gòu)成的空分接線器（S接線器）和由存儲(chǔ)器等電路構(gòu)成的時(shí)分接線器（T接線器）。 2、 時(shí)隙交換網(wǎng)絡(luò) 多路復(fù)用：是指在同一個(gè)信道上同時(shí)傳輸多路信號(hào)而互不干擾的一

2、種技術(shù)。 最常用的多路復(fù)用方式： 頻分復(fù)用（FDM） 時(shí)分復(fù)用（TDM） 碼分復(fù)用（CDM）三、PCM30/32路系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu) 對于多路數(shù)字電話系統(tǒng)，國際上有兩種標(biāo)準(zhǔn)化制式，即PCM 30/32路制式（E體系）和PCM 24路制式（T體系）。 我國規(guī)定采用的是PCM 30/32路制式，一幀共有32個(gè)時(shí)隙，可以傳送30路電話，即復(fù)用的路數(shù)n=32路，其中話路數(shù)為30。 抽樣頻率為8 kHz，則抽樣周期125s。每個(gè)時(shí)隙占125us/32=3.9s。32個(gè)時(shí)隙構(gòu)成一個(gè)“幀”，16幀合成一個(gè)“復(fù)幀”，一個(gè)復(fù)幀占125s*16=2ms。(1) 時(shí)隙分配。在PCM30/32路的制式中，抽樣周期為1/8

3、000=125s，它被稱為一個(gè)幀周期，即125s為一幀。一幀內(nèi)要時(shí)分復(fù)用32路，每路占用的時(shí)隙為125/32=3.9s，稱為一個(gè)時(shí)隙。因此一幀有32個(gè)時(shí)隙，按順序編號(hào)為TS0、TS1、 TS31。 時(shí)隙的使用分配為 TS1TS15, TS17TS31為30個(gè)話路時(shí)隙。 TS0為幀同步碼，監(jiān)視碼時(shí)隙。 TS16為信令(振鈴、占線、摘機(jī)等各種標(biāo)志信號(hào))時(shí)隙。 (2) 話路比特的安排。每個(gè)話路時(shí)隙內(nèi)要將樣值編為8位二元碼，每個(gè)碼元占3.9s/8=488 ns，稱為一比特，編號(hào)為18。第1比特為極性碼， 第24比特為段落碼，第58比特為段內(nèi)碼。 (3) TS0時(shí)隙比特分配。為了使收發(fā)兩端嚴(yán)格同步，每幀

4、都要傳送一組特定標(biāo)志的幀同步碼組或監(jiān)視碼組。幀同步碼組為“0011011”， 占用偶幀TS0的第28碼位。第1比特供國際通信用，不使用時(shí)發(fā)送“1”碼。 奇幀比特分配為第3位為幀失步告警用，以A1表示。同步時(shí)送“0”碼，失步時(shí)送“1”碼。為避免奇幀TS0的第28碼位出現(xiàn)假同步碼組，第2位碼規(guī)定為監(jiān)視碼， 固定為“1”， 第48位碼為國內(nèi)通信用，目前暫定為“1”。 (4) TS16時(shí)隙的比特分配。若將TS16時(shí)隙的碼位按時(shí)間順序分配給各話路傳送信令，需要用16幀組成一個(gè)復(fù)幀，分別用F0、F1、F15表示，復(fù)幀周期為2ms，復(fù)幀頻率為500 Hz。復(fù)幀中各子幀的TS16分配為 F0幀：14碼位傳送復(fù)

5、幀同步信號(hào)“0000”； 第6碼位傳送復(fù)幀失步對局告警信號(hào)A2，同步為“0”，失步為“1”。5、7、8碼位傳送“1”碼。 F1F15各幀的TS16前4比特傳115話路信令信號(hào)，后4比特傳1630話路的信令信號(hào)。 2.2 T型時(shí)分接線器 一、T接線器的基本組成 時(shí)分接線器的功能是完成一條PCM復(fù)用線上各時(shí)隙間信息的交換。 組成： 話音存儲(chǔ)器（Speech Memory） 控制存儲(chǔ)器（Control Memory） 話音存儲(chǔ)器(SM)是用來暫時(shí)存儲(chǔ)話音脈碼信息的，故又稱“緩沖存儲(chǔ)器”。 控制存儲(chǔ)器（CM）是用來寄存話音時(shí)隙地址的，故又稱“地址存儲(chǔ)器”。 類型：按工作方式分類 順序?qū)懭?，控制讀出 控

6、制寫入，順序讀出 “順序”指按話音存儲(chǔ)器地址的順序?！翱刂啤敝赴纯刂拼鎯?chǔ)器中已規(guī)定的內(nèi)容來讀或?qū)懺捯舸鎯?chǔ)器。二、T接線器的工作原理1.讀出控制方式順序?qū)懭搿⒖刂谱x出（輸出控制）的T接線器的結(jié)構(gòu)示意圖2.寫入控制方式控制寫入、順序讀出（輸入控制）的T接線器的結(jié)構(gòu)示意圖思考： A. 若話音存儲(chǔ)器有32個(gè)單元，采用控制寫入，順序讀出方式，現(xiàn)在要求把輸入復(fù)用線上TS10信息A交換到輸出復(fù)用線TS7上去，試在“？“處填入相應(yīng)的符號(hào)。B. SM與CM存儲(chǔ)單元數(shù)相同嗎？由誰決定？C. SM的每個(gè)單元位數(shù)由誰決定？CM的每個(gè) 單元位數(shù)由誰決定？PCM30/32中？D. T接續(xù)器工作時(shí)，話音脈沖有時(shí)延嗎？ 3.

7、話音存儲(chǔ)器與控制存儲(chǔ)器 話音存儲(chǔ)器用來暫時(shí)存放數(shù)字編碼的話音信息，（SM單元的個(gè)數(shù)與每個(gè)單元大?。┰捯舸鎯?chǔ)器大小與入復(fù)用線（或出復(fù)用線）上的時(shí)隙數(shù)相關(guān)，如果一條入復(fù)用線（或出復(fù)用線）上有n個(gè)時(shí)隙，那么話音存儲(chǔ)器相對應(yīng)必須有n個(gè)單元，由于每個(gè)時(shí)隙上傳輸?shù)氖?位編碼，因此話音存儲(chǔ)器每個(gè)單元的大小也應(yīng)該是8位。 例如一個(gè)時(shí)間接線器它的入復(fù)用線（或出復(fù)用線）上的時(shí)隙數(shù)為32，那么該接線器的SM有32個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)單元的大小為8比特，話音存儲(chǔ)器的容量為328比特。 控制存儲(chǔ)器用來控制話音存儲(chǔ)器的讀或?qū)?，它存放的?nèi)容是話音存儲(chǔ)器在當(dāng)前時(shí)隙內(nèi)應(yīng)該寫入或讀出的地址。控制存儲(chǔ)器與話音存儲(chǔ)器的單元個(gè)數(shù)相等（等于

8、每線復(fù)用的時(shí)隙數(shù)）（CM單元個(gè)數(shù)與內(nèi)容）每個(gè)CM單元的大小與話音存儲(chǔ)器的單元數(shù)目n（時(shí)隙數(shù)）有關(guān)系，設(shè)控制存儲(chǔ)器每個(gè)單元大小為c比特，那么c至少應(yīng)該滿足條件2c=n，才能控制尋址到話音存儲(chǔ)器的所有單元。 假設(shè)一條輸入或輸出復(fù)用線上的時(shí)隙數(shù)為32，那么話音存儲(chǔ)器就應(yīng)具有32個(gè)單元，控制存儲(chǔ)器也具有32個(gè)單元，且每個(gè)CM單元大小為5比特，控制存儲(chǔ)器的容量就應(yīng)該為325比特。 經(jīng)過時(shí)間接線器交換的信息存在著時(shí)延，時(shí)延最好的情況是入復(fù)用線上第i個(gè)時(shí)隙的信息要交換到出復(fù)用線第i+1個(gè)時(shí)隙（只經(jīng)過1個(gè)時(shí)隙的時(shí)延）；時(shí)延最壞的情況是入復(fù)用線上第i個(gè)時(shí)隙的信息要交換到出復(fù)用線上第i-1個(gè)時(shí)隙，那么從入復(fù)用線上

9、來的第i個(gè)時(shí)隙的信息將會(huì)存儲(chǔ)在話音存儲(chǔ)器中，直到下一幀第i-1個(gè)時(shí)隙到來時(shí)，才從出復(fù)用線上輸出，其時(shí)延為n-1個(gè)時(shí)隙的時(shí)間（n為1幀的時(shí)隙數(shù)）。2.3 空分接線器（space switch）一、S型時(shí)分接線器的基本組成可簡稱為S接線器 ，完成不同PCM復(fù)用線之間的交換，而不改變時(shí)隙的位置（指在幀內(nèi)的時(shí)隙序號(hào)），主要用于同步時(shí)分復(fù)用信號(hào)的交換。1. 組成 交叉矩陣（交叉點(diǎn)陣） 控制存儲(chǔ)器2.類型：兩種工作方式對應(yīng)兩種類型輸入控制：控制存儲(chǔ)器對交叉矩陣的入線進(jìn)行控制，一條入線配一個(gè)控制存儲(chǔ)器。輸出控制：控制存儲(chǔ)器對交叉矩陣的出線進(jìn)行控制，一條出線配一個(gè)控制存儲(chǔ)器。 交叉陣列/開關(guān)陣列 交換單元完成

10、的最基本的功能就是交換。在交換單元內(nèi)部，要把某條入線上的信息交換到某條出線上去，最簡單最直接的方法就是把該入線與該出線在需要的時(shí)候直接連接起來。為了做到在需要的時(shí)候直接將入線和出線連接起來，人們自然會(huì)想到在入線與出線之間加上一個(gè)開關(guān)，開關(guān)接通，則入線與出線連接；開關(guān)斷開，則入線與出線連接斷開。如此構(gòu)成的交換單元的內(nèi)部就是一個(gè)由大量開關(guān)組成的陣列，因此，我們把這樣的交換單元稱為開關(guān)陣列。二、S型時(shí)分接線器的工作原理1. 輸出控制方式入線上有幾個(gè)時(shí)隙，控制存儲(chǔ)器就有幾個(gè)存儲(chǔ)單元。存儲(chǔ)單元的地址碼與時(shí)隙號(hào)一一對應(yīng)。存儲(chǔ)單元的內(nèi)容表示該時(shí)隙應(yīng)接通的出線號(hào)。2. 輸入控制方式S接線器應(yīng)該有多少個(gè)控制器？

11、每個(gè)控制器多少個(gè)單元，每個(gè)單元大小由誰決定？ 假設(shè)每條復(fù)用線上一幀有n個(gè)時(shí)隙，那么每個(gè)控制存儲(chǔ)器就應(yīng)該具有n個(gè)單元。假設(shè)每個(gè)CM單元的比特?cái)?shù)為m，則m應(yīng)該滿足2m=N（N為入線數(shù)或出線數(shù)）。 例如一個(gè)44的空間接線器，有4條輸入復(fù)用線與4條輸出復(fù)用線，每條入線與出線復(fù)用了32個(gè)時(shí)隙，那么需要4個(gè)（N個(gè)）控制存儲(chǔ)器，且每個(gè)控制存儲(chǔ)器有32個(gè)單元（每線復(fù)用時(shí)隙數(shù)），每個(gè)CM單元的大小為2bit（m比特） 。2.4 數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò) 在大型程控交換機(jī)中，數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)的容量比較大，只靠T接線器或者S接線器是不能實(shí)現(xiàn)的。必須將它們結(jié)合起來，才能達(dá)到要求。下面舉兩個(gè)三級(jí)組合的例子，來看看如何利用T接線器和S接

12、線器組合成大容量的數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)。2.4.1 T-S-T型時(shí)分交換網(wǎng)絡(luò) 假設(shè)HW1上TS2與HW3上TS31存在信息交換，注意這是兩個(gè)方向上的信息交換：AB與BA方向。（1） （AB，選擇內(nèi)部時(shí)隙）：在中間級(jí)S接線器上應(yīng)選擇一個(gè)對其入線0與出線31都空閑的內(nèi)部時(shí)隙進(jìn)行AB方向的信息交換，假設(shè)這個(gè)內(nèi)部時(shí)隙為TS7。（2） （AB，通路建立）： 那么第1級(jí)與復(fù)用線0相連的T接線器的工作目的就非常明顯了，它的工作是要將復(fù)用線1上TS2來的信息交換到內(nèi)部時(shí)隙TS7上去，為此在它的CMA中的7號(hào)單元中寫入2； 當(dāng)內(nèi)部時(shí)隙TS7到來的時(shí)候，中間級(jí)S接線器完成該信息從復(fù)用線1交換到復(fù)用線3，為此在S接線器中C

13、MC1中的7號(hào)單元寫入3； 最后由第3級(jí)T接線器完成復(fù)用線3上由內(nèi)部時(shí)隙TS7到最終輸出時(shí)隙TS31上的信息交換，為此在CMB3中的7號(hào)單元寫入31；（3）（ AB，話音傳輸 ） 第1級(jí)（T接線器）：復(fù)用線0 （輸入端口0）的 TS2到來時(shí)，TS2上信息A按順序?qū)懭霃?fù)用線1對應(yīng)的第1級(jí)T接線器（輸出控制）SMA1的2號(hào)單元。當(dāng)TS7時(shí)隙到來時(shí)，從CMA1中的7號(hào)個(gè)單元讀出數(shù)據(jù)2，即將SMA1中的2號(hào)單元信息A放到內(nèi)部時(shí)隙TS5上去； 第2級(jí)（S接線器） 中間級(jí)S接線器（輸入控制）從CMC1中的7號(hào)單元讀出數(shù)據(jù)3，打開入復(fù)用線1與出復(fù)用線3之間的開關(guān)，完成不同復(fù)用線上相同內(nèi)部時(shí)隙TS7的信息交換； 第3級(jí)（T接線器）：復(fù)用線3對應(yīng)的最后一級(jí)T接線器（輸入控制）從CMB3中的7號(hào)單元讀出數(shù)據(jù)31，把TS7上來的信息A寫入SMB3的31號(hào)單元中；最后當(dāng)復(fù)用線3的TS31到來的時(shí)候，從SMB3的31號(hào)單元中順序讀出信息a輸出。 完成AB方向上的信息交換。（4） （BA，通路建立）： BA方向的路由選擇通常采用“反相法”。所謂反相法就是A