內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)現(xiàn)代交換網(wǎng)絡(luò)02第二講 電路交換技術(shù)(二)1

1、第二部分 電路交換技術(shù) 數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò) v大型交換系統(tǒng)可達(dá)大型交換系統(tǒng)可達(dá)幾十萬幾十萬用戶端口，通常最大交換用戶端口，通常最大交換單元電路只能提供單元電路只能提供幾千幾千個端口的交換容量，因此，個端口的交換容量，因此，必須按某種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將必須按某種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將多個多個交換單元組成更大容量交換單元組成更大容量的交換網(wǎng)絡(luò)。的交換網(wǎng)絡(luò)。v構(gòu)建大型交換網(wǎng)絡(luò)，須保證連接在網(wǎng)絡(luò)上所有終端都構(gòu)建大型交換網(wǎng)絡(luò)，須保證連接在網(wǎng)絡(luò)上所有終端都能能兩兩互通兩兩互通，合理安排結(jié)構(gòu)以避免，合理安排結(jié)構(gòu)以避免內(nèi)部阻塞內(nèi)部阻塞，還，還要保證用要保證用最少最少的元件以使代價最低。的元件以使代價最低。v為解決大型網(wǎng)絡(luò)的可靠性、可用

2、性、低內(nèi)部阻塞和低為解決大型網(wǎng)絡(luò)的可靠性、可用性、低內(nèi)部阻塞和低成本，通常利用數(shù)學(xué)方法來解決成本，通常利用數(shù)學(xué)方法來解決。交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)v集線器集線器、分配器分配器、擴展器擴展器v容量容量：輸入信道數(shù)輸入信道數(shù)輸出信道數(shù)輸出信道數(shù)v阻塞阻塞：有空閑，但不能構(gòu)成通路，表示網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部通路的可用有空閑，但不能構(gòu)成通路，表示網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部通路的可用性。一個網(wǎng)絡(luò)是否阻塞由網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)決定，而阻塞率的大小不僅性。一個網(wǎng)絡(luò)是否阻塞由網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)決定，而阻塞率的大小不僅和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)，還和話務(wù)量的大小及其分布有關(guān)。和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)，還和話務(wù)量的大小及其分布有關(guān)。vHW(High Way)線線：在數(shù)字通信中，由于每一條總線都至

3、少在數(shù)字通信中，由于每一條總線都至少可傳送可傳送30路路(PCM基群基群)用戶的消息，因此我們把連接交換網(wǎng)絡(luò)用戶的消息，因此我們把連接交換網(wǎng)絡(luò)的入、出線叫做的入、出線叫做PCM母線或母線或HW線。線。交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)是由若干個交換單元按照一定的是由若干個交換單元按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方式構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方式構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。交換網(wǎng)絡(luò)的三個基本要素交換網(wǎng)絡(luò)的三個基本要素 交換單元交換單元 不同交換單元間的不同交換單元間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 控制方式控制方式交換網(wǎng)絡(luò)的一般結(jié)構(gòu)交換網(wǎng)絡(luò)的一般結(jié)構(gòu)控制單元出線入線交換單元交換單元交換單元交換單元交換網(wǎng)絡(luò)單級交換網(wǎng)絡(luò)和

4、多級交換網(wǎng)絡(luò)單級交換網(wǎng)絡(luò)和多級交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)按交換網(wǎng)絡(luò)按拓?fù)溥B接方式拓?fù)溥B接方式可分為：可分為： 單級交換網(wǎng)絡(luò)單級交換網(wǎng)絡(luò) 多級交換網(wǎng)絡(luò)多級交換網(wǎng)絡(luò)出線出線0 N-1入線入線0M-1單級交換網(wǎng)絡(luò)單級交換網(wǎng)絡(luò)交換交換單元單元多級交換網(wǎng)絡(luò)多級交換網(wǎng)絡(luò)v按照開關(guān)理論，電路交換單元看作多入和多出的按照開關(guān)理論，電路交換單元看作多入和多出的開關(guān)陣列，作用是為某一入線選一合適的出口。開關(guān)陣列，作用是為某一入線選一合適的出口。v單個交換單元，容量受電子器件工作參數(shù)限制，單個交換單元，容量受電子器件工作參數(shù)限制，并且內(nèi)部控制復(fù)雜度隨容量增大而急劇增加，較并且內(nèi)部控制復(fù)雜度隨容量增大而急劇增加，較難實現(xiàn)更大容

5、量。難實現(xiàn)更大容量。v大容量交換網(wǎng)絡(luò)，通常將多個單元電路組合起來，大容量交換網(wǎng)絡(luò)，通常將多個單元電路組合起來，形成多級互通的交換網(wǎng)絡(luò)。形成多級互通的交換網(wǎng)絡(luò)。 如果一個交換網(wǎng)絡(luò)中的交換單元可以分為如果一個交換網(wǎng)絡(luò)中的交換單元可以分為N級，順序級，順序命名為第命名為第1,2,N級，并且滿足：級，并且滿足： 所有入線都只與第所有入線都只與第1級交換單元連接；級交換單元連接； 所有第所有第1級交換單元都只與入線和第級交換單元都只與入線和第2級交換單元連接；級交換單元連接； 所有第所有第2級交換單元都只與第級交換單元都只與第1級和第級和第3級交換單元連接；級交換單元連接； 依此類推，所有第依此類推，所

6、有第N級交換單元都只與第級交換單元都只與第N-1級和出線級和出線連接；連接； 則稱這樣的交換網(wǎng)絡(luò)為則稱這樣的交換網(wǎng)絡(luò)為多級交換網(wǎng)絡(luò)多級交換網(wǎng)絡(luò)，或，或N級交換網(wǎng)級交換網(wǎng)絡(luò)絡(luò)。多級交換網(wǎng)絡(luò)多級交換網(wǎng)絡(luò) 多級交換網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可用三個參數(shù)來說多級交換網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可用三個參數(shù)來說明：明： 每個交換單元的每個交換單元的容量容量 交換單元的交換單元的級數(shù)級數(shù) 交換單元間的交換單元間的連接通路連接通路（鏈路鏈路）多級交換網(wǎng)絡(luò)多級交換網(wǎng)絡(luò)O1n-1O1n-1O1n-1O1m-1O1m-1O1m-1OO11m-1n-1 1級級2級級多級交換網(wǎng)絡(luò)多級交換網(wǎng)絡(luò)(nm x nm兩級交換網(wǎng)絡(luò)兩級交換網(wǎng)絡(luò))2. 多級

7、網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部阻塞 第第1級級0號單元的號單元的0號入線與第號入線與第2級級0號單元號單元1號出線已號出線已建立連接，第建立連接，第2級級0號單元其他出線空閑。號單元其他出線空閑。雖然第雖然第2級級0號單元其他出線空閑，但第號單元其他出線空閑，但第1級級0號單元號單元其他入線都不能與第其他入線都不能與第2級級0號單元其他出線建立連接，號單元其他出線建立連接，稱這種情形為內(nèi)部阻塞。稱這種情形為內(nèi)部阻塞。多級交換網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部阻塞多級交換網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部阻塞 交換網(wǎng)絡(luò)的組織結(jié)構(gòu)可用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行表示，由于交換網(wǎng)絡(luò)的組織結(jié)構(gòu)可用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行表示，由于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同安排，將會出現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同安排，將會出現(xiàn)內(nèi)部阻塞內(nèi)

8、部阻塞問題。問題。 若出入線空閑，由于交換網(wǎng)絡(luò)級間鏈路被占用而無若出入線空閑，由于交換網(wǎng)絡(luò)級間鏈路被占用而無法接通的現(xiàn)象，稱為法接通的現(xiàn)象，稱為多級交換網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部阻塞多級交換網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部阻塞。嚴(yán)格無阻塞網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)格無阻塞網(wǎng)絡(luò) 不管網(wǎng)絡(luò)處于何種狀態(tài)，任何時刻都可以在交換網(wǎng)不管網(wǎng)絡(luò)處于何種狀態(tài)，任何時刻都可以在交換網(wǎng)絡(luò)中建立一個連接（只要這個連接的起點、終點是空閑絡(luò)中建立一個連接（只要這個連接的起點、終點是空閑的），而不會影響網(wǎng)絡(luò)中已建立起來的連接。的），而不會影響網(wǎng)絡(luò)中已建立起來的連接?？芍嘏艧o阻塞網(wǎng)絡(luò)可重排無阻塞網(wǎng)絡(luò) 不管網(wǎng)絡(luò)處于何種狀態(tài)，任何時刻都可以在交換網(wǎng)不管網(wǎng)絡(luò)處于何種狀態(tài)，任何時刻都可以在

9、交換網(wǎng)絡(luò)中絡(luò)中直接或?qū)σ延械倪B接重選路由來直接或?qū)σ延械倪B接重選路由來建立一個連接（只要建立一個連接（只要這個連接的起點、終點是空閑的），而不會影響網(wǎng)絡(luò)中已這個連接的起點、終點是空閑的），而不會影響網(wǎng)絡(luò)中已建立起來的連接。建立起來的連接。廣義無阻塞網(wǎng)絡(luò)廣義無阻塞網(wǎng)絡(luò) 指一個給定的網(wǎng)絡(luò)存在著指一個給定的網(wǎng)絡(luò)存在著固有固有的阻塞可能，但又可的阻塞可能，但又可能存在著一種能存在著一種精巧精巧的選路方法，使得所有的阻塞均可避免，的選路方法，使得所有的阻塞均可避免，而不必重新安排網(wǎng)絡(luò)中已建立起來的連接。而不必重新安排網(wǎng)絡(luò)中已建立起來的連接。多級交換網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部阻塞多級交換網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部阻塞3級可重排無阻塞網(wǎng)絡(luò)

10、 欲作如下交換連接欲作如下交換連接 C1 C2 C3 C4312443213級可重排無阻塞網(wǎng)絡(luò) 假定如圖已建立了連接假定如圖已建立了連接C1和和C3，雖然出線端，雖然出線端2空閑，但不能建立連接空閑，但不能建立連接C2，產(chǎn)生內(nèi)部阻塞。，產(chǎn)生內(nèi)部阻塞。同樣，同樣，C4也不能建立。也不能建立。312443213級可重排無阻塞網(wǎng)絡(luò) 31244321重排重排C1，可使網(wǎng)絡(luò)，可使網(wǎng)絡(luò)無內(nèi)部阻塞。無內(nèi)部阻塞。數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)的工作原理數(shù)字接線器有兩種： 空間空間（S）接線器：母母(復(fù)用復(fù)用)線線交換 時間時間（T）接線器：時隙時隙交換空間（S）接線器（空間交換單元）： 由交叉節(jié)點矩陣交叉節(jié)點矩陣和控制存儲器控

11、制存儲器組成。88電子交叉接點矩陣88電子交叉接點矩陣空間空間（S）接線器的輸出）接線器的輸出控制方式控制方式0 1 20 1 20 1 2TS12 TS8TS12 TS808122TS8TS8輸出控制方式輸出控制方式0TS12TS1220127空間（空間（S）接線器的輸入控制方式）接線器的輸入控制方式0 1 20 1 20 1 2TS12 TS8TS12 TS808121272TS8TS8輸入控制方式輸入控制方式1TS12TS1220空間（S）接線器空間（S）接線器S接線器的說明：(1) S接線器按空間開關(guān)時分方式工作，矩陣中的交叉接點狀態(tài)每時隙更換一次，每次接通的時間是一個TS，即3.9

12、s。從這個意義上理解，S接線器雖是一種空分接線器，卻具有“時分”的含義。(2) S接線器在每一時隙不允許矩陣中一行或一列同時有兩個以上的交叉接點閉合，否則會造成串話。 時間時間(T)接線器接線器1. 時間時間(T)接線器接線器(時間交換單元時間交換單元)的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)T接線器由話音話音(信息信息)存儲器存儲器和控制存儲器控制存儲器組成,都是隨機存儲器RAM。1) 話音(信息)存儲器緩沖存儲器話音存儲器(SM，Speech Memory)用于寄存經(jīng)過PCM編碼處理的話音信息，每個單元存放一個時隙的內(nèi)容，即存放一個8 bit的編碼信號，故SM的單元數(shù)等于PCM的復(fù)用度(PCM復(fù)用線上的時隙總數(shù))。

13、2) 控制存儲器地址存儲器控制存儲器(CM，Control Memory)又稱為地址存儲器，其作用是寄存話音信息在SM中的單元號。通過在CM中存放地址，從而控制話音信號的寫入或讀出。 一個SM的單元號占用CM的一個單元，故CM的單元數(shù)等于SM的單元數(shù)。CM每單元的字長則由SM總單元數(shù)的二進(jìn)制編碼字長決定。例如，某T接線器的輸入端PCM復(fù)用度為128，則SM的單元數(shù)應(yīng)是128個，每單元的字長是8 bit，CM單元數(shù)應(yīng)是128個，每單元的字長是7 bit。 時間時間(T)接線器的控制方式接線器的控制方式1、在定時脈沖、在定時脈沖CP控制下，將控制下，將HW線上的每個輸入時隙所攜帶的話音線上的每個輸

14、入時隙所攜帶的話音信息依次寫入信息依次寫入SM的相應(yīng)單元中的相應(yīng)單元中(SM單元號對應(yīng)主叫用戶所占用的時隙單元號對應(yīng)主叫用戶所占用的時隙號號)；2、CPU根據(jù)交換要求，在根據(jù)交換要求，在CM的相的相應(yīng)單元中填寫應(yīng)單元中填寫SM的讀出地址的讀出地址(CM單元號對應(yīng)被叫所占用的時隙號單元號對應(yīng)被叫所占用的時隙號)；3、在、在CP控制下，按順序在輸出時控制下，按順序在輸出時隙隙(被叫所占的時隙被叫所占的時隙)到來時，根據(jù)到來時，根據(jù)SM的讀出地址，讀出的讀出地址，讀出SM中的話音中的話音信息。信息。 話音存儲器話音存儲器(SM)的寫入信號受定時脈沖控制，而讀出信號受控的寫入信號受定時脈沖控制，而讀出

15、信號受控制存儲器制存儲器(CM)控制，即控制，即SM是是“順序?qū)懭?，控制讀出順序?qū)懭耄刂谱x出”；時間時間(T)接線器的控制方式接線器的控制方式1、CPU根據(jù)交換要求，在根據(jù)交換要求，在CM單元內(nèi)寫入話音信號在單元內(nèi)寫入話音信號在SM的地址的地址(CM單元號對應(yīng)主單元號對應(yīng)主叫用戶所占用的時隙號叫用戶所占用的時隙號)上；上；2、在、在CM控制下，將話音信控制下，將話音信息寫入息寫入SM的相應(yīng)單元的相應(yīng)單元(SM單單元號對應(yīng)被叫用戶所占用的時元號對應(yīng)被叫用戶所占用的時隙號隙號)中；中；3、在、在CP控制下，按順序讀出控制下，按順序讀出SM中的話音信息。中的話音信息。 話音存儲器話音存儲器(SM)

16、的寫入信號受控制存儲器的寫入信號受控制存儲器(CM)控制，而讀出控制，而讀出信號受定時脈沖控制，即信號受定時脈沖控制，即SM是是“控制寫入，順序讀出控制寫入，順序讀出”。T接線器的說明：(1) 不管哪種控制方式，話音信息交換的結(jié)果是一樣的。(2) T接線器按時間開關(guān)空分方式工作，每個時隙的話音信息都對應(yīng)著一個SM的存儲單元，因為不同的存儲單元所占用的空間位置不同，所以，T接線器雖是一種時分接線器，但實際上卻具有“空分”的含義。 (3) CPU只需修改CM單元內(nèi)的內(nèi)容，就可改變信號交換的對象。但對于某次通話來說，占用T接線器的單元是固定的，這個“占用”直至通話結(jié)束才釋放。 (4) 話音信號在SM

17、中存放的時間最短為3.9 s，最長為125s。 (5) CM各單元的數(shù)據(jù)在每次通話中只需寫一次。PCM端機和T接線器的連接單端PCM30/32和T接線器的連接2) 2) 多端多端PCMPCM終端設(shè)備和終端設(shè)備和T T接線器的連接接線器的連接單端PCM終端設(shè)備接入T接線器時只能處理30個用戶的話音交換。如果將多端PCM終端設(shè)備(4端、8端、16端、32端)接入T接線器，將會大大擴大T接線器所交換的信息容量。因此，多端PCM終端設(shè)備和T接線器連接時其接口除了需要串/并、并/串電路外，還需要增加復(fù)用和分路電路，實現(xiàn)多端PCM復(fù)用線的合并。復(fù)用器的作用是將多條HW線合并成一條HW線；分路器的作用是將一

18、條HW線分成多條HW線。 TST交換網(wǎng)絡(luò)由兩種接線器組合成大容量的數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)vA級T接線器是負(fù)責(zé)輸入母線的時隙交換vS接線器負(fù)責(zé)母線之間的空間交換vB級T接線器是負(fù)責(zé)輸出母線的時隙交換TST交換網(wǎng)絡(luò)(A：HW1，TS2和B：HW3，TS31)1、HW1 TS2 HW1 TS72、HW1 TS7 HW3 TS73、HW3 TS7 HW3 TS31TST交換網(wǎng)絡(luò)（A：PCM1，TS3和B：PCM4，TS12）TST網(wǎng)絡(luò)中的同一條通路，輸入級T的輸出時隙、輸出級T的輸入時隙和S接線器的內(nèi)部時隙都是同一時隙。 若T接線器先輸出后輸入的控制方式時，兩個T接線器的控制存儲器中，同一用戶所對應(yīng)的存儲單元地址相同，這個地址就是分配給用戶的時隙地址。 對于S接線器，一般采用輸出控制方式，因為輸出控制下，S接線器的多個控制存儲器的同一地址單元中寫入相同的數(shù)據(jù)，就可以使S接線器多條輸出線的同一時隙和一條輸入線相連，實現(xiàn)了信號的廣播式傳輸，有實