第二講-電路交換技術(shù)(二)電子教案

第二章電路交換技術(shù)

2.4數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)

12.4數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)數(shù)字程控電路交換機(jī)，用戶信號(hào)以8bit的字節(jié)流表示，125us為一幀，時(shí)分復(fù)用接入數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)單元。數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)的作用，完成用戶數(shù)字信號(hào)的時(shí)隙交換，通過(guò)交換通信雙方所占時(shí)隙號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息互通。數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)，可采用共享存儲(chǔ)器方式、公共時(shí)分總線方式實(shí)現(xiàn)電路接續(xù)交換。22.4.1基本交換單元1.共享存儲(chǔ)器型時(shí)分交換單元多個(gè)用戶的數(shù)字話音信號(hào)以串行時(shí)分復(fù)用總線方式接到交換單元，各個(gè)用戶占用固定的時(shí)隙。交換單元，按一定規(guī)律將流入的數(shù)據(jù)以時(shí)隙為單位存放在公共存儲(chǔ)器的單元中，隨后再按照交換的需要分時(shí)從指定單元讀出數(shù)據(jù)，并送給相關(guān)用戶（時(shí)隙）。電路交換為同步操作模式，各用戶數(shù)據(jù)信號(hào)以125us時(shí)間間隔周期地被寫(xiě)入和讀出。31.共享存儲(chǔ)器型時(shí)分交換單元

這是一個(gè)控制寫(xiě)入、順序讀出方式交換單元結(jié)構(gòu)，話音存儲(chǔ)器的寫(xiě)入地址由控制存儲(chǔ)器提供，話音數(shù)據(jù)讀出采用時(shí)鐘順序計(jì)數(shù)方式。52.空分型交換單元

由空分選擇開(kāi)關(guān)和控制存儲(chǔ)器組成，輸入控制方式的選擇開(kāi)關(guān)為一選多（譯碼器），控制存儲(chǔ)器按入線配置，內(nèi)容指明在對(duì)應(yīng)單元號(hào)的時(shí)隙期間打開(kāi)通往對(duì)應(yīng)出線的開(kāi)關(guān)。62.空分型交換單元

同樣由空分選擇開(kāi)關(guān)和控制存儲(chǔ)器組成，輸出控制方式的選擇開(kāi)關(guān)為多選一（選通器），控制存儲(chǔ)器按出線配置，內(nèi)容指明在對(duì)應(yīng)單元號(hào)的時(shí)隙期間選擇對(duì)應(yīng)入線接通出線?？辗中徒粨Q單元只能完成不同總線之間同一時(shí)隙的數(shù)據(jù)交換，交換過(guò)程中不改變數(shù)據(jù)原占用的時(shí)隙，不能單獨(dú)使用，作用是和時(shí)分交換單元配合以構(gòu)成更大容量的數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)。73.共享總線型時(shí)分交換單元

16個(gè)交換端口在時(shí)鐘操作下，分時(shí)將流入的PCM數(shù)據(jù)和接收端口標(biāo)識(shí)放在總線上，與標(biāo)識(shí)匹配的端口接收數(shù)據(jù)、緩存，隨后經(jīng)TX轉(zhuǎn)送給下一級(jí)。8

DSE內(nèi)部電路各模塊作用

緩存和時(shí)序轉(zhuǎn)發(fā)接收本時(shí)隙數(shù)據(jù)的端口地址。緩存和時(shí)序轉(zhuǎn)發(fā)接收本時(shí)隙數(shù)據(jù)的信道地址。端口地址匹配比較，匹配時(shí)產(chǎn)生寫(xiě)信號(hào)將數(shù)據(jù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)RAM。緩存數(shù)據(jù)，并按時(shí)序操作輸出數(shù)據(jù)。9

DSE的交換工作原理

呼叫建立階段，外圍模塊按接續(xù)要求產(chǎn)生通道選擇字寫(xiě)入端口RAM和信道RAM，這里，端口3的TS10上數(shù)據(jù)想交換到端口9的TS20。數(shù)據(jù)交換階段，端口RAM和信道RAM在時(shí)序操作下，自動(dòng)將命令字按時(shí)序放在總線上。當(dāng)收到的端口地址數(shù)據(jù)與本端口號(hào)符合時(shí)，則產(chǎn)生寫(xiě)信號(hào)并總線上的信道地址將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到數(shù)據(jù)RAM的對(duì)應(yīng)單元。在時(shí)序操作下，按序?qū)⒏鲉卧臄?shù)據(jù)讀出。10DSE命令字和數(shù)據(jù)表示格式DSE采用每時(shí)隙16比特寬度的數(shù)據(jù)格式，在PCM總線上傳送話音數(shù)據(jù)和交換控制命令。

112.4.2CLOS交換網(wǎng)絡(luò)模型大型交換系統(tǒng)可達(dá)幾十萬(wàn)用戶端口，通常最大交換單元電路只能提供幾千個(gè)端口的交換容量，因此，必須按某種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將多個(gè)交換單元組成更大容量的交換網(wǎng)絡(luò)。構(gòu)建大型交換網(wǎng)絡(luò)，須保證連接在網(wǎng)絡(luò)上所有終端都能兩兩互通，合理安排結(jié)構(gòu)以避免內(nèi)部阻塞，還要保證用最少的元件以使代價(jià)最低。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(lái)解決。121.多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)按照開(kāi)關(guān)理論，電路交換單元看作多入和多出的開(kāi)關(guān)陣列，作用是為某一入線選一合適的出口。單個(gè)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，較難實(shí)現(xiàn)更大容量。大容量交換網(wǎng)絡(luò)，通常將多個(gè)單元電路組合起來(lái)，形成多級(jí)互通的交換網(wǎng)絡(luò)。131.多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)一個(gè)K級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)，其交換單元命名為第1、2、…、K級(jí)第0、1、…、m－1單元，且滿足：所有入線都與第1級(jí)的不同交換單元連接；所有第1級(jí)單元都只與入線和第2級(jí)的不同單元連接；所有第2級(jí)單元都只與第1級(jí)單元和第3級(jí)單元連接；依此類推，所有第K級(jí)交換單元都只與第K－1級(jí)交換單元和出線連接。則稱其為多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)，或K級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)的組織結(jié)構(gòu)，可用拓?fù)鋱D或連接函數(shù)進(jìn)行表示。142.多級(jí)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部阻塞內(nèi)部阻塞，由于網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部連接方式引起的入出線之間不能建立連接的情形，即某一出線為空閑狀態(tài)卻不能被連接。在多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)中，由于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同安排，將會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部阻塞問(wèn)題。152.多級(jí)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部阻塞

第1級(jí)0號(hào)單元的0號(hào)入線與第2級(jí)0號(hào)單元1號(hào)出線已建立連接，第2級(jí)0號(hào)單元其他出線空閑。雖然第2級(jí)0號(hào)單元其他出線空閑，但第1級(jí)0號(hào)單元其他入線都不能與第2級(jí)0號(hào)單元其他出線建立連接，稱這種情形為內(nèi)部阻塞。16無(wú)阻塞網(wǎng)絡(luò)①嚴(yán)格無(wú)阻塞網(wǎng)絡(luò)。不管網(wǎng)絡(luò)處于何種狀態(tài)，只要連接的起點(diǎn)和終點(diǎn)空閑，任何時(shí)刻都可在網(wǎng)絡(luò)中建立一個(gè)連接，且不影響網(wǎng)絡(luò)中已建立的其他連接。②可重排無(wú)阻塞網(wǎng)絡(luò)。不管網(wǎng)絡(luò)處于何種狀態(tài)，只要連接的起點(diǎn)和終點(diǎn)空閑，任何時(shí)刻都可在網(wǎng)絡(luò)中直接或者對(duì)已有連接重新選擇路由來(lái)建立一個(gè)連接。③廣義無(wú)阻塞網(wǎng)絡(luò)。指一給定的網(wǎng)絡(luò)存在著固有阻塞的可能，但也有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(wǎng)絡(luò)中已建立起來(lái)的連接。173.CLOS網(wǎng)絡(luò)

人們尋求使用元件最少、又能滿足阻塞要求，利用多級(jí)結(jié)構(gòu)構(gòu)造更大容量交換單元。CLOS于1953年在貝爾實(shí)驗(yàn)室構(gòu)造了這個(gè)N×N無(wú)阻塞交換網(wǎng)絡(luò)，其交叉點(diǎn)數(shù)增長(zhǎng)的速度小于。

183級(jí)CLOS網(wǎng)絡(luò)無(wú)阻塞條件CLOS利用數(shù)學(xué)歸納法從n＝2開(kāi)始驗(yàn)證，最壞情形，中間級(jí)將會(huì)有(n－1)×2個(gè)交換單元被占用，中間級(jí)至少要有(n－1)×2＋1個(gè)交換單元，即m≥2n－1時(shí)可確保交換網(wǎng)絡(luò)無(wú)阻塞。對(duì)于C(m,n,r)的CLOS網(wǎng)絡(luò)，如果m≥2n－1，則認(rèn)為該網(wǎng)絡(luò)是嚴(yán)格無(wú)阻塞的。對(duì)于3級(jí)CLOS網(wǎng)絡(luò)C(m,n,r)，當(dāng)2n－1＞m≥n時(shí)，則稱作是可重排無(wú)阻塞網(wǎng)絡(luò)。193級(jí)可重排無(wú)阻塞CLOS網(wǎng)絡(luò)

欲作如下交換連接C1C2C3C4203級(jí)可重排無(wú)阻塞CLOS網(wǎng)絡(luò)

假定如圖已建立了連接C1和C3，雖然出線端2空閑，但不能建立連接C2，產(chǎn)生內(nèi)部阻塞。同樣，C4也不能建立。213級(jí)可重排無(wú)阻塞CLOS網(wǎng)絡(luò)

重排C1，可使網(wǎng)絡(luò)無(wú)內(nèi)部阻塞。222.4.3TST交換網(wǎng)絡(luò)TST網(wǎng)絡(luò)是由時(shí)間接線器T和空間接線器S聯(lián)合組成的一種CLOS型交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。常用的有三級(jí)結(jié)構(gòu)，是可重排無(wú)阻塞網(wǎng)絡(luò)。為了做到嚴(yán)格無(wú)阻塞，可以增加中間級(jí)S的級(jí)數(shù)來(lái)解決(如TSST)。圖2.23表示一個(gè)典型TST網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)。232.4.3TST交換網(wǎng)絡(luò)

24TST交換網(wǎng)絡(luò)電路結(jié)構(gòu)

輸入級(jí)T接線器由32組512單元的話音存儲(chǔ)器和控制存儲(chǔ)器組成。輸出級(jí)T接線器也由32組512單元的話音存儲(chǔ)器和控制存儲(chǔ)器組成。中間S接線器由32組空分開(kāi)關(guān)和控制存儲(chǔ)器組成，每個(gè)控制存儲(chǔ)器有512個(gè)單元。該TST交換網(wǎng)絡(luò)可完成512×32個(gè)時(shí)隙話路的交換連接。25TST交換網(wǎng)絡(luò)工作原理

以a、b兩用戶雙向交換為例，a用戶占用0#PCM總線的時(shí)隙2，b占用31#PCM總線的時(shí)隙511，時(shí)隙分配由用戶模塊確定。這里TST網(wǎng)絡(luò)的輸入T接線器采用順序?qū)懭肟刂谱x出方式，輸出T接線器采用控制寫(xiě)入順序讀出方式，S接線器采用輸出控制方式。26TST交換網(wǎng)絡(luò)電路結(jié)構(gòu)

內(nèi)部時(shí)隙ITS由呼叫處理機(jī)按占用狀態(tài)任意選擇，為了方便處理，來(lái)往方向ITS以差半幀方式選擇。這里a-b選擇ITS7。內(nèi)部時(shí)隙選擇了ITS7，初級(jí)T為順序?qū)懭肟刂谱x出方式，那么，控存的7號(hào)單元應(yīng)寫(xiě)入a輸入話音數(shù)據(jù)的時(shí)隙號(hào)2。S接線器采用輸出配置，為了將0號(hào)T接線器ITS7的數(shù)據(jù)接續(xù)到31號(hào)T接線器，因此須對(duì)CMC31的單元7寫(xiě)入0。27TST交換網(wǎng)絡(luò)電路結(jié)構(gòu)

輸出T接線器采用控制寫(xiě)入順序輸出方式，用戶b占用511號(hào)時(shí)隙，因此須對(duì)CM31的單元7寫(xiě)入511。反向接續(xù)操作，ITS相差半幀，由于輸入級(jí)T和輸出級(jí)T采用互補(bǔ)的控制方式，因此控存內(nèi)容一樣，單元號(hào)相差256。雙向接續(xù)完成。282.4.4DSN網(wǎng)絡(luò)

采用多級(jí)多平面結(jié)構(gòu)，入口級(jí)DSE分為兩部分分別連接終端模塊，熱備用或負(fù)荷分擔(dān)，向上連接不同平面。選組級(jí)采用多平面結(jié)構(gòu)，最多4個(gè)平面，熱備用或負(fù)荷分擔(dān)，通路連接采用折疊返回方式，鏈路為入出雙向。各個(gè)DSE之間的連線按照已設(shè)計(jì)好的固定規(guī)律相連，例如，入口級(jí)到第2級(jí)，端口號(hào)－8＝平面號(hào)，DSE號(hào)或DSE號(hào)＋4＝第2級(jí)端口號(hào)。29DSN工作原理建立連接時(shí)，首先由主叫終端模塊處理機(jī)產(chǎn)生選擇命令字，包括主被叫終端模塊的網(wǎng)絡(luò)地址ABCD和A′B′C′D′。選擇命令字經(jīng)入口級(jí)進(jìn)入DSN，DSN中各相關(guān)DSE按照命令字要求，將相關(guān)控制命令存入端口RAM和信道RAM的對(duì)應(yīng)單元。選擇命令字經(jīng)相關(guān)級(jí)指定建立接續(xù)通路，再?gòu)恼鄯迭c(diǎn)到被叫模塊自由選路。30DSN工作原理DSN的接續(xù)通路建立不必歷經(jīng)所有級(jí)。D＝D′，C＝C′，B＝B′，A≠A′，B第1級(jí)DSE編號(hào)，主被叫終端連在同一第1級(jí)DSE上，折回點(diǎn)在第1級(jí)。D＝D′，C＝C′，B≠B′，表示主被叫經(jīng)不同第1級(jí)DSE接到同一第2級(jí)DSE上，折回點(diǎn)在第2級(jí)。D＝D′，C≠C′，表示主被叫通過(guò)不同的第1級(jí)、第2級(jí)DSE連到同一第3級(jí)，折回點(diǎn)在第3級(jí)。D≠D′，D位不同，不管其他位如何，折回點(diǎn)在第4級(jí)，需在全網(wǎng)內(nèi)建立通路。31DSN工作原理

DSN地址D位不同，即主被叫處于不同的組（5和10），須全網(wǎng)接續(xù)。32小結(jié)電路交換網(wǎng)絡(luò)，就是從物理