現(xiàn)代交換技術基礎課件

二、交換技術基礎1整體概述THEFIRSTPARTOFTHEOVERALLOVERVIEW,PLEASESUMMARIZETHECONTENT第一部分電信交換基本技術交換單元與交換網絡交換單元的基本概念交換網絡網絡阻塞與clos網同步時分交換網絡基本話務理論主要內容32.1電信交換基本技術交換網絡控制系統(tǒng)接口接口接口接口用戶線中繼線4接口技術模擬用戶接口、數(shù)字用戶接口、模擬中繼接口、數(shù)字中繼接口信令技術用戶信令、局間信令控制技術控制系統(tǒng)的結構方式、處理機間的通信方式、多處理機結構互連技術交換網絡的拓撲結構、選路策略、控制機理、多播方式、阻塞特性、故障防衛(wèi)1、電信交換的基本技術5交換的基本功能是在任意的入線和出線之間建立連接。在交換系統(tǒng)中完成這一基本功能的部件就是交換網絡，它是交換系統(tǒng)的核心。交換網絡是由若干個交換單元按照一定的拓撲結構和控制方式構成的。

交換單元是構成交換網絡的最基本的部件。交換網絡有：空分、時分數(shù)字、模擬2.2交換單元與交換網絡62.2交換單元與交換網絡2.2.1交換單元的基本概念2.2.2交換網絡2.2.3網絡阻塞與clos網2.2.4同步時分交換網絡72.2.1交換單元的基本概念入線出線控制端狀態(tài)端…………MXN的交換單元0011M-1N-18入線出線0011442323同步時分復用信號的交換兩種信號的交換9入線出線001221異步時分復用信號的交換0210001222兩種信號的交換10交換單元按使用需要的不同可分為：入線0M-1出線0N-1入線0M-1出線0N-1出線0N-1入線0M-1集中型（M>N）擴散型（M<N）連接型（M=N）11交換單元按信息流向分為：有向交換單元：當信息經過交換單元時只能從入線進出線出，具有唯一確定的方向。無向交換單元：交換單元的每條線即可入也可出，其入線數(shù)必等于出線數(shù)。出線0N-1入線0M-1MXN有向交換單元入線/出線0N-1N無向交換單元…..…..12交換單元的性能

容量：交換單元所有入線可以同時送入的總的信息量接口：交換單元需要規(guī)定自己的信號接口標準，即信號形式、速率及信息流方向質量：完成交換動作的速度、任何情況下是否能完成指定連接、信息經過交換單元是否有損傷（時間、語義）13幾種典型的交換單元——開關陣列在交換單元內部，要建立任意入線和任意出線之間的連接，就在每條入線和每條出線之間都各自接上一個開關，所有開關就構成了交換單元內部的開關陣列。14MXN有向交換單元01N-101M-1入線出線MXN有向矩形開關陣列開關陣列的工作原理出線0N-1入線0M-1…..…..15全連接交換單元和部分連接交換單元01N-101N-1入線出線01N-101N-1入線出線1601M-1入線出線入線0M-1出線入線0N-1出線01N-1入線出線多路選擇器一行入線開關復接等效1選n分配器一列出線開關復接等效m選1選擇器17開關陣列的特性開關控制簡單，從入線到出線具有均勻的單位延遲時間。開關陣列適合于構成較小的交換單元（開關數(shù)反映了實現(xiàn)的復雜度和成本的高低）。交換單元的性能依賴于所使用的開關?？刂菩盘柡唵稳菀讓崿F(xiàn)同發(fā)和廣播功能18繼電器：其構成的交換單元是無向的，可交換模擬和數(shù)字信息，干擾和噪聲大、動作慢（ms級）、體積大（cm級）。模擬電子開關：一般利用半導體材料制成。如：MC142100、MC145100（4x4開關陣列）

只能單向傳送，且衰耗和時延較大。數(shù)字電子開關：由簡單的邏輯門構成，用于數(shù)字信號的交換，開關動作極快且無信號損失。實際的開關陣列19幾種典型的交換單元——共享總線型交換單元20入線控制部件的功能：接收入線信號，進行相應的格式變換，放在緩沖存儲器中，并在分配給該部件的時隙上把收到的信息送到總線上。出線控制部件的功能：檢測總線上的信號，并把屬于自己的信息讀入一個緩沖存儲器中，進行格式變換，放在緩沖存儲器中，由出線送出，形成出線信號。共享總線型交換單元21總線：一般包括多條數(shù)據(jù)線和控制線。數(shù)據(jù)線用于在入線控制部件和出線控制部件傳送信號；控制線用于控制各入線控制部件獲得時隙和發(fā)送信息，以及出線控制部件讀取屬于自己的信息。

總線按時隙輪流分配給各個入線控制部件和出線控制部件使用，其時隙的分配有一定的規(guī)則。共享總線型交換單元22幾種典型的交換單元——共享存儲器型的交換單元01N-1輸入信號輸出信號共享存儲器型交換單元的一般結構工作方式：入線緩沖、出線緩沖232.2.2交換網絡交換網絡是由若干個交換單元按照一定的拓撲結構和控制方式構成的網絡。交換網絡的三個基本要素是：交換單元、不同交換單元間的拓撲連接和控制方式。24交換網絡的一般結構……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絡25單級交換網絡和多級交換網絡交換網絡按拓撲連接方式可分為：單級交換網絡多級交換網絡出線0N-1入線0M-1單級交換網絡交換單元26單級交換網絡和多級交換網絡

如果一個交換網絡中的交換單元可以分為N級，順序命名為第1,2,…,N級，并且滿足：所有入線都只與第1級交換單元連接；所有第1級交換單元都只與入線和第2級交換單元連接；所有第2級交換單元都只與第1級和第3級交換單元連接；依此類推，所有第N級交換單元都只與第N-1級和出線連接；則稱這樣的交換網絡為多級交換網絡，或N級交換網絡。27多級交換網絡的拓撲結構可用三個參數(shù)來說明：每個交換單元的容量交換單元的級數(shù)交換單元間的連接通路（鏈路）單級交換網絡和多級交換網絡28多級交換網絡(nmxnm兩級交換網絡)……………O1n-1O1n-1…O1n-1O1m-1O1m-1O1m-1……………………OO11m-1n-11級2級292.2.3多級交換網絡的內部阻塞

若出、入線空閑，但因交換網絡級間鏈路被占用而無法接通的現(xiàn)象，稱為多級交換網絡的內部阻塞。嚴格無阻塞網絡：不管網絡處于何種狀態(tài)，任何時刻都可以在交換網絡中建立一個連接，只要這個連接的起點、終點是空閑的，而不會影響網絡中已建立起來的連接。30可重排無阻塞網絡：不管網絡處于何種狀態(tài)，任何時刻都可以在交換網絡中直接或對已有的連接重選路由來建立一個連接，只要這個連接的起點、終點是空閑的，而不會影響網絡中已建立起來的連接。廣義無阻塞網絡：指一個給定的網絡存在著固有的阻塞可能，但又可能存在著一種精巧的選路方法，使得所有的阻塞均可避免，而不必重新安排網絡中已建立起來的連接。多級交換網絡的內部阻塞3113421342C1C1C2C21，2，3，44，2，1，3

可重排無阻塞網絡入線出線3213421342C1C1cc2cc2可重排無阻塞網絡33CLOS網絡為了減少交叉點總數(shù)而同時具有嚴格的無阻塞特性，CLOSC.很早就提出一種多級結構，推出了嚴格無阻塞的條件，這就是著名的CLOS網絡?！?n…1n1n1n……1…1m

1r11rmmmm11111111rrrr3級CLOS網絡34在最壞情況下，中間級會有（n-1）X2個交換單元被占用，因此中間級至少要有（n-1）X2+1=2n-1個交換單元，即m≥2n-1時，可確保無阻塞（嚴格無阻塞）。CLOS網絡35

時間交換單元也稱為時間接線器（TimeSwitch），簡稱為T單元或T接線器，用來實現(xiàn)時隙交換功能。所謂時隙交換是指入線上各個時隙的內容要按照交換連接的需要，分別在出線上的不同時隙位置輸出。1.時間交換單元2.2.4同步時分交換網絡36T接線器主要由話音存儲器（SM:SpeechMemory）和控制存儲器(CM:Controlmemory)構成。SM用來暫存話音的數(shù)字編碼信息，故每個單元至少應為8比特。SM的容量等于輸入復用線上每幀的時隙數(shù)。CM的容量等于SM的容量；設CM每個單元的比特數(shù)為n，SM的單元數(shù)為N，則有2n=N，N也就是復用線上的時隙數(shù)。時間交換單元的基本結構37時間交換單元的控制方式38

空間交換單元也稱為空間接線器（SpaceSwitch），簡稱為S單元或S接線器，用來實現(xiàn)多個輸入復用線與多個輸出復用線之間的空間交換，而不改變其時隙位置。2.空間交換單元39S接線器的構成：交叉點矩陣、控制存儲器交叉點矩陣：開關陣列控制存儲器（CM-ControlMemory）：S接線器所含CM數(shù)量等于入（出）線數(shù)每個CM的所含有的存儲單元個數(shù)等于入（出）線上的復用時隙數(shù)每個存儲單元為n位bit,且滿足N≤2n,其中N

為入（出）線上數(shù)

空間交換單元的基本結構40空間交換單元的控制方式012012012TS12TS8TS12TS808121272TS8TS8輸入控制方式1TS12TS122041空間交換單元的控制方式012012012TS12TS8TS12TS808122TS8TS8輸出控制方式0TS12TS1220127423.TST網絡TST網絡是在電路交換系統(tǒng)中經常使用的一種交換網絡，它是三級交換網絡，兩側為T接線器，中間一級為S接線器，S級的出入線數(shù)決定于兩側T接線器的數(shù)量。第1級T接線器：負責輸入母線的時隙交換。S接線器：負責母線之間的空間交換交換。第2級T接線器：負責輸出母線的時隙交換。43123123123TS2TS310723313TS2TS31S(輸入控制)TS7TS2310312720313123232231731CMACMASMASMASMBSMBCMBCMBTS23TS7T(輸出控制)T(輸入控制)用戶ABAB44關于T-S組合網絡T-S(n)-TT-S-T網絡：AXE10，F(xiàn)ETEX-150，E10B，5ESS等T-S-S-T網絡：NEAX61T-S-S-S-T網絡：EWSDT-S-S-S-S-T網絡：4ESS(長途)S-T(n)-S452.3基本話務理論

話務量話務量反映了電話負荷的大小，與呼叫強度和呼叫保持時間有關。呼叫強度是單位時間內發(fā)生的呼叫次數(shù)，呼叫保持時間也就是占用時間。單位時間內的話務量等于使用相同時間單位的呼叫強度與呼叫保持時間之乘積，其單位為愛爾蘭（Erlang）。

例：呼叫強度=1800次/小時呼叫保持時間=（1/60）小時/次話務量=1800次/小時X（1/60）小時/次=30Erl

46設：n

=時間T內，單個用戶終端發(fā)出的平均呼叫數(shù)

h

=由用戶終端發(fā)出的呼叫的平均占用時間N=用戶數(shù)的總和

Y=單位時間內流過所有用戶終端的話務量則：Y=N*(n/T)*h

話務量呼