新編第二章12電路交換交換二課件

1、第二章 電路交換技術(shù)(二）數(shù)字交換原理與交換機2.4 數(shù)字交換原理與數(shù)字交換網(wǎng)絡數(shù)字交換網(wǎng)絡的基本功能： 數(shù)字交換網(wǎng)絡不僅能對空間線路（母線）進行交換，還要在不同時隙之間進行交換（時隙交換）。數(shù)字交換網(wǎng)絡TS5TS18數(shù)字程控電路交換機，用戶信號以8bit的字節(jié)流表示，125us為一幀 ，時分復用接入數(shù)字交換網(wǎng)絡單元。數(shù)字交換網(wǎng)絡的作用，完成用戶數(shù)字信號的時隙交換，通過交換通信雙方所占時隙號來實現(xiàn)信息互通。數(shù)字交換網(wǎng)絡，可采用共享存儲器方式、公共時分總線方式實現(xiàn)電路接續(xù)交換。2.4.1 基本交換單元一、共享存儲器型時分交換單元（時間接線器）多個用戶的數(shù)字話音信號以串行時分復用總線方式接到交換單

2、元，各個用戶占用固定的時隙。交換單元，按一定規(guī)律將流入的數(shù)據(jù)以時隙為單位存放在公共存儲器的單元中，隨后再按照交換的需要分時從指定單元讀出數(shù)據(jù)，并送給相關(guān)用戶（時隙）。電路交換為同步操作模式，各用戶數(shù)據(jù)信號以125us時間間隔周期地被寫入和讀出。 1、時間接線器（T-接線器）類型 時間接線器是用于同步時分復用信號交換的共享存儲器型交換單元，可簡稱T接線器，具體功能是完成一條時分復用線上時隙的交換。 組成： 話音存儲器（SM-Speech Memory） 控制存儲器（CM-Control Memory）類型：按工作方式分類 順序?qū)懭?，控制讀出（或輸出控制） 控制寫入，順序讀出（或輸入控制）（1）輸

3、出控制方式的T接線器：SM順序?qū)懭耄刂谱x出CM控制寫入，順序讀出（2）輸入控制方式的T接線器： SM控制寫入，順序讀出CM控制寫入，順序讀出2、順序?qū)懭搿⒖刂谱x出的T接線器的結(jié)構(gòu)示意圖AAAWR82WRSMCM210定時脈沖處理機時鐘TS2TS8在TS2時刻，A順序?qū)懭氲絊M的第2號單元在TS8 時刻，CM讀出第8號單元的數(shù)據(jù)2，以2為地址選中SM的第2號單元，A被讀出。以TS2TS8 的實現(xiàn)介紹T接線器的工作原理。要實現(xiàn)TS2TS8 的交換，首先要由處理機在CM的8號單元寫入2。3、控制寫入、順序讀出的T接線器的結(jié)構(gòu)示意圖AAAWR28WRSMCM8定時脈沖處理機時鐘TS2TS8在TS8時

4、刻，SM第8號單元中的A被順序讀出。在TS2時刻，CM讀出第2號單元的數(shù)據(jù)8，以8為地址選中SM的第8號單元，A被寫入SM的第8號單元。要實現(xiàn)TS2TS8 的交換，首先要由處理機在CM的2號單元寫入8。4、工作原理： 順寫控讀的T接線器PCM入線上各時隙的話音信號在定時脈沖的控制下按時隙號順序地寫入到話音存儲器，然后在控制存儲器的控制下讀出到指定的時隙上。 控寫順讀的T接線器PCM入線上的各時隙的話音信號在控制存儲器CM的控制下寫入到話音存儲器的指定存儲單元，然后在定時脈沖的控制下順序讀出。 T接線器的CM是按控制寫入順序讀出的方式工作。 定時脈沖由環(huán)形計數(shù)器輸出，輸出數(shù)據(jù)值與時隙時刻值相等。

5、 備注:順寫控讀的T接線器中，定時脈沖作為SM寫入 數(shù)據(jù)時存儲單元的地址，控制存儲器CM的輸出數(shù)據(jù)作為SM讀出數(shù)據(jù)時存儲單元的地址。 說明:SM的讀寫是在同一時隙完成，但讀和寫不能同時進行，需要將時隙一分為二或一分為三， 分別進行讀和寫，前半時隙進行寫操作，后半時隙讀操作。T型接線器的輸入時隙數(shù)和輸出時隙數(shù)可以不等。 如:控寫順讀時，輸入時隙可以比輸出時隙多，順寫控讀則反過來。二、空分陣列交換單元 （空間接線器） 空間接線器用來完成不同復用線之間的交換，而不改變時隙的位置，可簡稱為S接線器 。1、結(jié)構(gòu)&組成 交叉矩陣（交叉點陣） 控制存儲器2、類型：兩種工作方式對應兩種類型 輸入控制：控制存儲

6、器對交叉矩陣的入 線進行控制，一條入線配一個控制存儲器 輸出控制：控制存儲器對交叉矩陣的出線進行控制，一條出線配一個控制存儲器3.空分型交換單元（空間（S）接線器） 由空分選擇開關(guān)和控制存儲器組成，輸入控制方式的選擇開關(guān)為一選多（譯碼器），控制存儲器按入線配置，內(nèi)容指明在對應單元號的時隙期間打開通往對應出線的開關(guān)。3. 空分型交換單元 同樣由空分選擇開關(guān)和控制存儲器組成，輸出控制方式的選擇開關(guān)為多選一（選通器），控制存儲器按出線配置，內(nèi)容指明在對應單元號的時隙期間選擇對應入線接通出線。空分型交換單元只能完成不同總線之間同一時隙的數(shù)據(jù)交換，交換過程中不改變數(shù)據(jù)原占用的時隙，不能單獨使用，作用是和

7、時分交換單元配合以構(gòu)成更大容量的數(shù)字交換網(wǎng)絡。三、 共享總線型時分交換單元（DSE) 16個交換端口在時鐘操作下，分時將流入的PCM數(shù)據(jù)和接收端口標識放在總線上，與標識匹配的端口接收數(shù)據(jù)、緩存，隨后經(jīng)TX轉(zhuǎn)送給下一級。 DSE內(nèi)部電路各模塊作用 緩存和時序轉(zhuǎn)發(fā)接收本時隙數(shù)據(jù)的端口地址。緩存和時序轉(zhuǎn)發(fā)接收本時隙數(shù)據(jù)的信道地址。端口地址匹配比較，匹配時產(chǎn)生寫信號將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)RAM。緩存數(shù)據(jù)，并按時序操作輸出數(shù)據(jù)。 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RA

8、M在時序操作下，自動將命令字按時序放在總線上。當收到的端口地址數(shù)據(jù)與本端口號符合時，則產(chǎn)生寫信號并總線上的信道地址將數(shù)據(jù)寫入到數(shù)據(jù)RAM的對應單元。在時序操作下，按序?qū)⒏鲉卧臄?shù)據(jù)讀出。DSE命令字和數(shù)據(jù)表示格式DSE采用每時隙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。 2.4.2 復用器/分路器為提高DSN的工作效率，DSN的輸入、輸出母線為高度復用。則在DSN的輸入/輸出側(cè)要加上復用器/分路器。1、復用器放在DSN的輸入端作用：將多條低速母線（HW）復用成一條高速母線（HHW）完成串并轉(zhuǎn)換工作。HHW由8條傳輸線組成。語音信號抽樣值: 8bitHHW為8條并行線組成

9、（D7D0） 如圖所示復用器HW1HW0HWnHHW復用器HW0HW1HWnD0D1D7.等效于：2、分路器放在DSN的輸出側(cè)將完成交換的高速母線（HHW）分成多條低速母線（HW）。完成并串轉(zhuǎn)換如圖所示：分路器HW0HW1HW2HW15HHWATS50ATS3HHW分路器HW0HW1HWn時隙變換關(guān)系計算方法：復用器若輸入母線每幀32TS 復用后每幀包含（n+1）32個時隙HHW TS號（n+1）TS號+HW號如圖舉例：ABC復用器HW0HW1HW2HW3TS2TS18TS30CBAC: 4*2+1=9 B: 4*18+2=74 A: 4*30+3=123HHWTS123TS74TS9復用器時

10、隙變換關(guān)系計算舉例：分路器HHW TS號（n+1）TS號+HW號舉例：HHW TS號50 n+116 5016商3 余2 被除數(shù)HHW TS號； 除數(shù)n+1； 商是TS號；余數(shù)是HW號兩個概念上行母線：接入復用器進入DSN參與交換的PCM基群母線下行母線：經(jīng)DSN參與交換后從分路器引出的PCM基群母線2.4.3 CLOS交換網(wǎng)絡模型大型交換系統(tǒng)可達幾十萬用戶端口，通常最大交換單元電路只能提供幾千個端口的交換容量，因此，必須按某種拓撲結(jié)構(gòu)將多個交換單元組成更大容量的交換網(wǎng)絡。構(gòu)建大型交換網(wǎng)絡，須保證連接在網(wǎng)絡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最低。為

11、解決大型網(wǎng)絡的可靠性、可用性、低內(nèi)部阻塞和低成本，通常利用數(shù)學方法來解決。1. 多級交換網(wǎng)絡按照開關(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。單個交換單元，容量受電子器件工作參數(shù)限制，并且內(nèi)部控制復雜度隨容量增大而急劇增加，較難實現(xiàn)更大容量。大容量交換網(wǎng)絡，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。1. 多級交換網(wǎng)絡一個K級交換網(wǎng)絡，其交換單元命名為第1、2、K級第0、1、m1單元，且滿足：所有入線都與第1級的不同交換單元連接；所有第1級單元都只與入線和第2級的不同單元連接；所有第2級單元都只與第1級單元和第3級單元連接； 依此類推，所有第K級交換單

12、元都只與第K1級交換單元和出線連接。則稱其為多級交換網(wǎng)絡，或K級交換網(wǎng)絡。一個交換網(wǎng)絡的組織結(jié)構(gòu)，可用拓撲圖或連接函數(shù)進行表示。 2. 多級網(wǎng)絡的內(nèi)部阻塞內(nèi)部阻塞，由于網(wǎng)絡的內(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。在多級交換網(wǎng)絡中，由于拓撲結(jié)構(gòu)的不同安排，將會出現(xiàn)內(nèi)部阻塞問題。2. 多級網(wǎng)絡的內(nèi)部阻塞 第1級0號單元的0號入線與第2級0號單元1號出線已建立連接，第2級0號單元其他出線空閑。雖然第2級0號單元其他出線空閑，但第1級0號單元其他入線都不能與第2級0號單元其他出線建立連接，稱這種情形為內(nèi)部阻塞。無阻塞網(wǎng)絡 嚴格無阻塞網(wǎng)絡。不管網(wǎng)絡處于何種狀態(tài)

13、，只要連接的起點和終點空閑，任何時刻都可在網(wǎng)絡中建立一個連接，且不影響網(wǎng)絡中已建立的其他連接。 可重排無阻塞網(wǎng)絡。不管網(wǎng)絡處于何種狀態(tài)，只要連接的起點和終點空閑，任何時刻都可在網(wǎng)絡中直接或者對已有連接重新選擇路由來建立一個連接。 廣義無阻塞網(wǎng)絡。指一給定的網(wǎng)絡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)絡中已建立起來的連接。 3. CLOS網(wǎng)絡 人們尋求使用元件最少、又能滿足阻塞要求，利用多級結(jié)構(gòu)構(gòu)造更大容量交換單元。CLOS于1953年在貝爾實驗室構(gòu)造了這個NN無阻塞交換網(wǎng)絡，其交叉點數(shù)增長的速度小于 。 2.4.4 TS組成的交換網(wǎng)絡-

14、TST交換網(wǎng)絡TST網(wǎng)絡是由時間接線器T和空間接線器S聯(lián)合組成的一種CLOS型交換網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。常用的有三級結(jié)構(gòu)，是可重排無阻塞網(wǎng)絡。為了做到嚴格無阻塞，可以增加中間級S的級數(shù)來解決(如TSST)。圖2.23表示一個典型TST網(wǎng)絡模型結(jié)構(gòu)。2.4.4 TST交換網(wǎng)絡 實例TST網(wǎng)絡1.基本組成 ： * 輸入級T接線器（A級T接線器） * S級接線器 * 輸出級T接線器（B級T接線器）2.網(wǎng)絡類型（由工作方式?jīng)Q定）（1）理論上，TST網(wǎng)絡共有2x2x2=8種類型。（2）實際中，輸入T接線器與輸出T接線器的工作方式總是相反，TST網(wǎng)絡有4種類型。CMCM3-13-3AAATS100HW0(A發(fā))SMC

15、M51115010001505110CPITS150BBBTS200HW3(B發(fā))SM406200406CPITS406BBBITS406HW0(A收)SM406100406CPCMTS10002313210AAASM150200150CPTS200HW3(B收)ITS150S（44）004065113150CM02CM22CM32CM12ITSITS+ 150+256406 即ITS4060511051105110-10-13-10-30-33-3051105115110幾點說明*發(fā)話總在網(wǎng)絡的輸入側(cè)，受話總在網(wǎng)絡的輸出側(cè)。*實際中，發(fā)話、受話在網(wǎng)絡的同一側(cè)。（單側(cè)折疊式網(wǎng)絡） TST交換網(wǎng)

16、絡電路結(jié)構(gòu) 輸入級T接線器由32組512單元的話音存儲器和控制存儲器組成。輸出級T接線器也由32組512單元的話音存儲器和控制存儲器組成。中間S接線器由32組空分開關(guān)和控制存儲器組成，每個控制存儲器有512個單元。該TST交換網(wǎng)絡可完成51232個時隙話路的交換連接。TST交換網(wǎng)絡工作原理 以a、b兩用戶雙向交換為例，a用戶占用0#PCM總線的時隙2，b占用31#PCM總線的時隙511，時隙分配由用戶模塊確定。這里TST網(wǎng)絡的輸入T接線器采用順序?qū)懭肟刂谱x出方式，輸出T接線器采用控制寫入順序讀出方式，S接線器采用輸出控制方式。TST交換網(wǎng)絡電路結(jié)構(gòu) 內(nèi)部時隙ITS由呼叫處理機按占用狀態(tài)任意選擇

17、，為了方便處理，來往方向ITS以差半幀方式選擇。這里a-b選擇ITS7。內(nèi)部時隙選擇了ITS7，初級T為順序?qū)懭肟刂谱x出方式，那么，控存的7號單元應寫入a輸入話音數(shù)據(jù)的時隙號2。S接線器采用輸出配置，為了將0號T接線器ITS7的數(shù)據(jù)接續(xù)到31號T接線器，因此須對CMC31的單元7寫入0。TST交換網(wǎng)絡電路結(jié)構(gòu) 輸出T接線器采用控制寫入順序輸出方式，用戶b占用511號時隙，因此須對CM31的單元7寫入511。反向接續(xù)操作，ITS相差半幀，由于輸入級T和輸出級T采用互補的控制方式，因此控存內(nèi)容一樣，單元號相差256。雙向接續(xù)完成。5.控制存儲器（CM）的合用在TST網(wǎng)中，A、B兩級T接線器工作方式

18、相反。A、B二級接線器的CM可以合用設：初級T輸入控制方式 次級T 輸出控制方式如圖分析可知 ： CM0-1、 CM0-3 分別在100號單元中存了150 、 406150010010110 406110010110 最高位相反，其余位相同因此：建立反向路由時，將最高位取反，則可用一個CM0同時控制發(fā)話受話兩側(cè)的時隙交換。 思考：初級T輸出控制方式 次級T 輸入控制方式 控制存儲器（CM）如何合用？2.4.5 TS組成的交換網(wǎng)絡-STS交換網(wǎng)絡#基本組成 初級S接線器（S1) T接線器 次級S接線器（S2)#結(jié)構(gòu)條件如下：（舉例）*網(wǎng)絡輸入側(cè)有128條PCM基群母線 HW0HW127*16個復

19、用器( 8HW1HHW.每幀具有 256個TS)S1為1616交叉矩陣*輸出側(cè)128條PCM基群母線HW0HW12716個分路器 S2為1616交叉矩陣S1 輸入控制方式 S2 輸出控制方式 T 輸出控制方式連線規(guī)律：S1出線號T號S2入線號TS10HW120HW127HW0HW7TS5復用器0復用器15HW0HW7A發(fā)AITS40HHW0AITS40151010BITS80HHW1540CM0-10080CM15-1SM15-28040CM0CM1500BITS80A40408000111515S2（1616）S1（1616）AITS80BITS40AITS80AATS5HW120HW127

20、BTS10BBITS40B受A受B發(fā)分路器15分路器0CM15-2SM0-2CM0-2.15.練習題：設計一個TST網(wǎng)絡，畫圖并完成雙向路由接續(xù) 條件：*初級T-輸出控制方式；S-輸出控制方式；次級T-輸入控制方式*64條PCM基群母線，主叫A（Cg）占HW0 TS18，被叫B（Cd）占HW63 TS6*8個復用器， 8個分路器*正向路由的中間時隙TS252.4.4 DSE組成的交換網(wǎng)絡-DSN網(wǎng)絡# 組成: 入口級（AS級） （第1級） 選組級（GS級）# 選組級由4個平面組成（平面1、平面2、平面3、平面4）# 每個平面由3級組成（第2級、第3級、第4級）# 第2、3級分別由16個交換組組

21、成（組0組15） 第4級分別由8個交換組組成（組0組7）#每個交換組由8個DSE組成（ DSE0 DSE7） 2.4.4 DSE組成的交換網(wǎng)絡-DSN網(wǎng)絡 采用多級多平面結(jié)構(gòu)，入口級DSE分為兩部分分別連接終端模塊，熱備用或負荷分擔，向上連接不同平面。選組級采用多平面結(jié)構(gòu)，最多4個平面，熱備用或負荷分擔，通路連接采用折疊返回方式，鏈路為入出雙向。各個DSE之間的連線按照已設計好的固定規(guī)律相連，例如，入口級到第2級，端口號8平面號，DSE號或DSE號4第2級端口號。DSN工作原理建立連接時，首先由主叫終端模塊處理機產(chǎn)生選擇命令字，包括主被叫終端模塊的網(wǎng)絡地址A B C D和A B C D 。選擇命令字經(jīng)入口級進入DSN，DSN中各相關(guān)DSE按照命令字要求，將相關(guān)