現(xiàn)代交換原理課件

現(xiàn)代交換原理

資訊工程包括資訊的檢測(cè)、傳輸、交換、處理、識(shí)別本課程即是介紹信息的交換技術(shù)第一章概論

——介紹本課程的基本概念和主要內(nèi)容——

交換與通信網(wǎng)通信網(wǎng)的種類及發(fā)展交換技術(shù)的種類及發(fā)展§1.1交換與通信網(wǎng)組成通信網(wǎng)的三個(gè)基本要素：

終端：

傳輸線路：或稱傳輸媒介。如：電纜、光纜、無(wú)線電波

交換設(shè)備：能夠完成任意兩個(gè)用戶之間的資訊交換任務(wù)。如：交換機(jī)、路由器發(fā)送和接收消息的設(shè)備。如：電話機(jī)、傳真機(jī)、電腦圖1.1用戶間互連構(gòu)成通信網(wǎng)用戶間通過(guò)交換設(shè)備構(gòu)成通信網(wǎng)圖1.2說(shuō)明：在圖1.2中，任意兩個(gè)終端需要通信（交換資訊），可由交換設(shè)備控制相應(yīng)的開關(guān)接點(diǎn)接通，為兩者提供一條通信鏈路，當(dāng)通信結(jié)束，則相應(yīng)的開關(guān)接點(diǎn)斷開，釋放通信鏈路。比較：互連式通信網(wǎng)可靠，不會(huì)出現(xiàn)通信阻塞，但成本高（需n×(n-1)/2根線）。通過(guò)交換設(shè)備構(gòu)成的通信網(wǎng)有可能出現(xiàn)阻塞（不是一定會(huì)阻塞），成本低。通信網(wǎng)越大，後者的優(yōu)點(diǎn)越明顯。如N=100時(shí)，交換式通信網(wǎng)需100根線互連式通信網(wǎng)需100×99÷2=4950根線終端用戶小交換機(jī)市話交換機(jī)匯接交換機(jī)中繼線用戶線圖1.3大型通信網(wǎng)結(jié)論

交換設(shè)備是通信網(wǎng)的重要組成部分，交換設(shè)備的好壞決定了通信網(wǎng)的好壞?！?.2通信網(wǎng)的種類及發(fā)展

現(xiàn)有的通信網(wǎng)：電話網(wǎng)、電報(bào)網(wǎng)、傳真網(wǎng)、電腦數(shù)據(jù)網(wǎng)、有線電視網(wǎng)CATU、移動(dòng)通信網(wǎng)、微波通信網(wǎng)、無(wú)線尋呼網(wǎng)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)通信網(wǎng)的種類電話網(wǎng)—主要業(yè)務(wù)為電話、圖文傳真、低速數(shù)、慢速圖像。電報(bào)網(wǎng)—主要業(yè)務(wù)為電報(bào)和低速數(shù)據(jù)（電子信箱）傳真網(wǎng)—主要利用電話網(wǎng)進(jìn)行圖文傳真。電腦數(shù)據(jù)網(wǎng)—主要業(yè)務(wù)為電腦數(shù)據(jù)、分組話音、圖像。電腦數(shù)據(jù)網(wǎng)有各種類型，現(xiàn)存的電腦網(wǎng)如：公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)、公用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)、Internet、金融網(wǎng)、教育科研網(wǎng)以及各種局域網(wǎng)?，F(xiàn)代交換原理有線電視網(wǎng)CATU—主要業(yè)務(wù)為視頻（電視）信號(hào)及話音、數(shù)據(jù)。綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)—在一網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)話音、數(shù)據(jù)、電報(bào)、視頻多種業(yè)務(wù)，而且象可視電話、圖文電視、視頻點(diǎn)播傳輸?shù)氖嵌嗝襟w資訊，即一種業(yè)務(wù)同時(shí)傳輸話音、圖像、視頻、文本的多媒體資訊。此外還有移動(dòng)通信網(wǎng)、微波通信網(wǎng)、無(wú)線尋呼網(wǎng)等。通信網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)：

電話網(wǎng)各種單一業(yè)務(wù)通信網(wǎng)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN（IntegratedServicesDigitalNetwork）§1.3交換技術(shù)的發(fā)展及種類交換的控制方式是隨著電子技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。交換方式的發(fā)展是隨著通信網(wǎng)的發(fā)展而發(fā)展，不同業(yè)務(wù)的通信有不同的特點(diǎn)，其交換方式也不同。

控制方式的發(fā)展：交換方式的發(fā)展：人工交換機(jī)電式電子式自動(dòng)交換電路交換報(bào)文交換分組交換快速電路交換ATM交換幀中繼電話網(wǎng)中的交換方式——

電路交換（circuitswitch）主叫方通過(guò)撥號(hào)的方式通知網(wǎng)路被叫方的電話號(hào)碼，網(wǎng)路根據(jù)被叫方的號(hào)碼在主叫與被叫之間建立一條通路特點(diǎn)：通信之前先建立通路，通信時(shí)通路獨(dú)佔(zhàn)，通信結(jié)束，通路釋放。即時(shí)性好，線路利用率差。

將整個(gè)報(bào)文資訊（報(bào)文+目的地址+源地址）在網(wǎng)路的每個(gè)節(jié)點(diǎn)處（交換局）都是先存儲(chǔ)，等輸出線路空閒再轉(zhuǎn)發(fā)，直至送達(dá)目的地。特點(diǎn)：無(wú)需建立通路（無(wú)連接），即時(shí)性差，線路利用率好（可在非高峰時(shí)期傳送）電報(bào)網(wǎng)的交換方式——

報(bào)文交換messageswitching電腦網(wǎng)的交換方式——分組交換packetswitch

將報(bào)文分成若干個(gè)報(bào)文組（packet)，每個(gè)報(bào)文組要加上地址、編號(hào)、校驗(yàn)碼，然後以報(bào)文組為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)單位逐節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，到達(dá)目的地再按編號(hào)組裝成原報(bào)文。分組交換有兩種工作模式：數(shù)據(jù)報(bào)、虛電路方式。數(shù)據(jù)報(bào)方式：以分組為基本單位逐節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，且不同節(jié)點(diǎn)可沿不同的路徑傳輸，類似報(bào)文交換。虛電路方式：首先網(wǎng)路在通信兩端建立邏輯連接，然後用戶數(shù)據(jù)以分組為單位沿該路徑順序傳送到達(dá)終點(diǎn)（逐節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)）。類似於電路交換，但通路不是一直佔(zhàn)用。X.25分組交換網(wǎng)採(cǎi)用虛電路方式。Internet採(cǎi)用的是數(shù)據(jù)報(bào)方式。分組交換的特點(diǎn)：即時(shí)性較好，線路利用率高。三種基本交換方式的比較電路交換報(bào)文交換分組交換通路建立時(shí)間長(zhǎng)中短即時(shí)性好差中交互性好差中線路利用率低中高協(xié)議處理簡(jiǎn)單中複雜終端一致性要求不要求不要求五、寬頻交換技術(shù)

隨著通信網(wǎng)向綜合業(yè)務(wù)發(fā)展，人們希望有一種交換方式能支持各種業(yè)務(wù)的通信，為此提出了各種改進(jìn)方案?？焖匐娐方粨Q——在呼叫建立時(shí)，網(wǎng)路先尋找到一條合適的通道，但並不立即建立連接，在用戶發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)迅速連接該通道，用戶沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)則立即釋放該通道，通信結(jié)束，所選擇的通道號(hào)不再保留。（改進(jìn)電路交換線路利用率低的缺點(diǎn)）高速分組交換——為提高分組交換的即時(shí)性，主要措施是減少分組在網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)處的停留時(shí)間，其代表是幀中繼。3.非同步轉(zhuǎn)移模式ATMAsynchronousTransferMode

ATM是ITU-T建議在寬頻綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)B-ISDN中資訊複用、傳輸、交換的方式。ATM可以看成是分組交換和電路交換的結(jié)合，兼具兩者的優(yōu)點(diǎn)。

ATM是將消息分成固定長(zhǎng)度的信元進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，採(cǎi)用非同步時(shí)分複用方式，即不同的業(yè)務(wù)根據(jù)資訊速率的不同決定信元的發(fā)送頻率，以適應(yīng)綜合業(yè)務(wù)的需要。

XXYZXZXXX—圖像信元Y—話音信元Z—其他信元4.IP交換和標(biāo)記交換

Internet已取得了巨大成功，但隨著用戶亮的急劇增加，由多層路由器構(gòu)成的網(wǎng)路已趨於飽和，網(wǎng)路經(jīng)常阻塞，用戶的業(yè)務(wù)品質(zhì)得不到保證，為此需用ATM網(wǎng)路對(duì)傳統(tǒng)的Internet網(wǎng)路進(jìn)行改進(jìn)。

IP交換和標(biāo)記交換就是ATM技術(shù)與IP路由技術(shù)結(jié)合的兩個(gè)產(chǎn)物。5.光交換技術(shù)

光技術(shù)在資訊的傳輸中已得到廣泛應(yīng)用，特別是在B-ISDN中幾乎所有的傳輸都採(cǎi)用光纖傳輸，而目前的交換機(jī)都是電交換機(jī)，採(cǎi)用光交換已是迫切需要。光交換技術(shù)處在研發(fā)階段。光→電光→電電→光電→光電交換······光→電光→電電→光電→光電交換······光信號(hào)光信號(hào)光交換······光信號(hào)採(cǎi)用光交換的優(yōu)點(diǎn)：減少了光電變換的損傷。光信號(hào)的抗干擾能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高於電信號(hào)。提高了交換速度。電交換的速度受電子器件的速度限制。小結(jié)交換設(shè)備是通信網(wǎng)的重要組成部分。交換設(shè)備負(fù)責(zé)用戶間路由的接續(xù)和釋放。常用的交換方式有：電路交換、報(bào)文交換、分組交換、幀中繼、非同步轉(zhuǎn)移模式。本課程即是介紹交換設(shè)備的組成、各種交換方式的原理和方法。

第二章交換單元與交換網(wǎng)絡(luò)

交換網(wǎng)絡(luò)是交換設(shè)備的一個(gè)重要組成部分，用來(lái)提供交換所需的通路。

交換網(wǎng)絡(luò)是由基本的交換單元組成。本章介紹基本交換單元的構(gòu)成，原理和常用的交換網(wǎng)絡(luò)。

什麼是交換網(wǎng)絡(luò)？

§2.1交換網(wǎng)絡(luò)中心的信號(hào)形式及

時(shí)隙交換概念

交換網(wǎng)絡(luò)中的信號(hào)形式是數(shù)字的、時(shí)分複用信號(hào).電路交換採(cǎi)用

同步時(shí)分複用信號(hào)分組交換和ATM交換採(cǎi)用

統(tǒng)計(jì)時(shí)分複用信號(hào)什麼是同步時(shí)分複用信號(hào)和統(tǒng)計(jì)時(shí)分複用信號(hào)？1.通道共用與多用複用技術(shù)

為了提高通道的利用率通常採(cǎi)用多路複用技術(shù),使多路資訊在一個(gè)通道或一條傳輸線路上傳輸.

多路複用技術(shù)頻分複用:將通道按頻率分割為多個(gè)子通道.

時(shí)分複用:將通道按時(shí)間分割為多個(gè)子通道.

空分複用:將通道按空間分割為多個(gè)子通道.

碼分複用:將通道通過(guò)不同的擴(kuò)頻碼序列分割成多個(gè)子通道.2.同步時(shí)分複用

將時(shí)間劃分為基本的時(shí)間單位幀，一幀分成若干時(shí)隙，時(shí)隙順序編號(hào)，所有幀中編號(hào)相同的時(shí)隙成為一個(gè)子通道，一個(gè)子通道傳輸一個(gè)話路信號(hào)。*子通道的速率是恒定的。

同步時(shí)分複用的來(lái)由：話音信號(hào)的頻率300HZ～3400HZ，採(cǎi)樣頻率為8HZ，即採(cǎi)樣週期為125us，採(cǎi)樣值是8位二進(jìn)位編碼，8位二進(jìn)位佔(zhàn)用的時(shí)間相對(duì)於125us很少，為了提高利用率，將125us分成若干時(shí)隙，不同用戶的採(cǎi)樣值佔(zhàn)用不同的時(shí)隙進(jìn)行傳輸。

因?yàn)樽油ǖ涝诿恳粠瑫r(shí)間軸上的位置是固定的，所以稱為同步時(shí)分複用。同步時(shí)分複用通道又稱位置通道，是通過(guò)時(shí)間軸上的位置來(lái)區(qū)分子通道（話路）的。3.統(tǒng)計(jì)時(shí)分複用

資訊按分組先存儲(chǔ)再發(fā)送,每個(gè)分組附加標(biāo)誌碼,各個(gè)分組佔(zhàn)用不同的時(shí)隙;但標(biāo)誌相同的分組屬於一個(gè)用戶,將它們所佔(zhàn)用的通道容量看成一個(gè)子通道,這種複用方式稱為統(tǒng)計(jì)時(shí)分複用.

特點(diǎn):先存儲(chǔ)再發(fā)送,資訊速率高的用戶所占的通道容量大,且所占通道容量隨著資訊的多少動(dòng)態(tài)變化,取消了幀概念,統(tǒng)計(jì)時(shí)分複用通道又稱標(biāo)誌通道,是通過(guò)標(biāo)誌來(lái)區(qū)分各子通道的.3.統(tǒng)計(jì)時(shí)分複用

資訊按分組先存儲(chǔ)再發(fā)送,每個(gè)分組附加標(biāo)誌碼,各個(gè)分組佔(zhàn)用不同的時(shí)隙;但標(biāo)誌相同的分組屬於一個(gè)用戶,將它們所佔(zhàn)用的通道容量看成一個(gè)子通道,這種複用方式稱為統(tǒng)計(jì)時(shí)分複用.

資訊2速度＞資訊速度1＞資訊速度3

特點(diǎn):先存儲(chǔ)再發(fā)送,資訊速率高的用戶所占的通道容量大,且所占通道容量隨著資訊的多少動(dòng)態(tài)變化,取消了幀概念,統(tǒng)計(jì)時(shí)分複用通道又稱標(biāo)誌通道,是通過(guò)標(biāo)誌來(lái)區(qū)分各子通道的.※統(tǒng)計(jì)時(shí)分複用的顯著優(yōu)點(diǎn)是按照用戶的需要?jiǎng)討B(tài)地分配通道容量。一個(gè)用戶資訊速度高時(shí)，占的通道容量大，當(dāng)它的資訊速度變低的時(shí)候，它占的通道容量也隨之減小?！纸M交換的統(tǒng)計(jì)複用時(shí)分信號(hào)使用的分組長(zhǎng)度不相等，因此子通道速率不固定，不適於採(cǎi)用硬體交換單元。ATM交換的統(tǒng)計(jì)時(shí)分複用信號(hào)使用的分組長(zhǎng)度相等（信元）適於採(cǎi)用硬體交換單元，故ATM交換速度快?！?.1交換單元的數(shù)學(xué)描述1交換單元交換單元的基本功能是交換，能在任意時(shí)刻在任意的入線和任意的出線之間建立連接。

交換單元對(duì)同步時(shí)分複用信號(hào)的交換情況同步時(shí)分複用信號(hào)只攜帶用戶信號(hào)，當(dāng)信號(hào)到達(dá)時(shí)，交換單元可根據(jù)外部送入的命令，知道該信號(hào)應(yīng)交換到哪個(gè)出線在交換單元內(nèi)部建立通道，將相應(yīng)的入線與出線連接起來(lái)。由於不同的時(shí)隙對(duì)應(yīng)不同話路，交換單元對(duì)同一入線應(yīng)在不同的時(shí)隙時(shí)刻建立不同的連接。交換單元對(duì)統(tǒng)計(jì)時(shí)分複用信號(hào)的交換情況統(tǒng)計(jì)時(shí)分複用信號(hào)不僅攜帶用戶信號(hào)，還攜帶地址信號(hào)。當(dāng)信號(hào)到達(dá)時(shí)，交換單元根據(jù)信號(hào)所攜帶的出線地址，建立相應(yīng)的連接。對(duì)同一根入線，交換單元應(yīng)根據(jù)信號(hào)地址標(biāo)記的不同建立不同的連接。

3

0

0

3

2

0

1

2

0

2

2

1013201232連接與連接函數(shù)

交換的基本功能是建立連接和拆除連接

連接函數(shù)則是用來(lái)描述交換單元的連接特性，表示相互連接的入線編號(hào)與出線編號(hào)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)係。連接函數(shù)的表現(xiàn)形式：通常有三種：函數(shù)表示形式出線編號(hào)y=f（x）x—入線編號(hào)排列表示形式將入線與出線標(biāo)號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)係一一羅列出來(lái)

t0，t1，……tn-1

r0，r1，……rn-1圖形表示形式：將出線與入線順序排列，用直接將對(duì)應(yīng)的入線和出線連接起來(lái)表示連接關(guān)係。3幾種常用的連接函數(shù)交叉連接——實(shí)現(xiàn)二進(jìn)位地址編號(hào)中第

0位位置不同的入線與出線之間的連接E（Xn-1Xn-2……X1X0）=Xn-1Xn-2……X1X0n=8時(shí)，E(X2X1……X0)=X2X1……X00123456710325476間接交叉連接——實(shí)現(xiàn)二進(jìn)位編碼中第K位位值不同的入線與出線之間的連接。C(Xn-1Xn-2……X1X0)=Xn-1Xn-2……Xk＋１Xk……X1X0

n=8時(shí),有三種連接函數(shù)：

C0=(X2X1X0)=X2X1X0

C0就是交叉連接

C1=(X2X1X0)=X2X1X0

C2=(X2X1X0)=X2X1X0

0123456723016745012345674567012301234567103254760011223344556677(a)C10011223344556677(a)C00011223344556677(a)C2012345671032547601234567103254760123456710325476均勻洗牌連接——將入線地址編號(hào)迴圈左移一位作為出線地址編號(hào)δ(Xn-1Xn-2……X1X0)=Xn-2Xn-3……X1X0Xn-1

n=8時(shí)，δ(X2X1X0)=X1X0X2逆均勻洗牌連接——將入線地址編號(hào)迴圈右移一位作為出線地址編號(hào)δ(Xn-1Xn-2……X1X0)=X0Xn-1Xn-2Xn-3……X1

n=8時(shí)，δ(X2X1X0)=X0X2X10011223344556677均勻洗牌連接0011223344556677逆均勻洗牌連接000001010011100101110111000001010011100101110111000001010011100101110111000001010011100101110111

子洗牌連接——全部的入線和出線分成若幹個(gè)子部分,每個(gè)子部分獨(dú)立完成均勻洗牌連接δ(k+1)(Xn-1Xn-2…Xk+1XkXk-1…X1X0)=Xn-1Xn-2…Xk+1Xk-1…X1X0Xkδ(2)(X2X1X0)=X2X0X10011223344556677子洗牌連接δ(2)000001010011100101110111解釋：子洗牌連接是將中間某一位放到最末位，也就是後半部迴圈左移了，結(jié)果是Xn-1…Xk+1的二進(jìn)位編碼有幾種組合，就分成了幾部分，每一部分都是均勻洗牌連接。XkXk蝶式連接

——入線二進(jìn)位地址編號(hào)的最高位與最低位互換作為出線地址編號(hào)β(Xn-1Xn-2……X1X0)=X0Xn-2……X1

Xn-1子蝶式連接

βk(Xn-1Xn-2…Xk+1XkXk-1…X1X0)=Xn-1Xn-2…Xk+1X0

Xk-1…X1

Xk0011223344556677碟式連接0011223344556677子碟式連接β(2)4話音信號(hào)的同步時(shí)分複用-PCM30/32幀結(jié)構(gòu)

話音信號(hào)需要數(shù)位化後才能在數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)中傳輸,交換話音信號(hào)數(shù)位化後的信號(hào)為PCM信號(hào).

話音信號(hào)的採(cǎi)樣週期為125us,將125us分成32時(shí)隙進(jìn)行時(shí)分複用子元形成了PCM30/32幀結(jié)構(gòu)(歐洲體制),或?qū)?25us分成24時(shí)隙的幀結(jié)構(gòu)(北美與日本體制),這是PCM基群.PCM30/32幀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn):※一幀週期為125us,分成32個(gè)時(shí)隙TS0～

TS31,每個(gè)時(shí)隙傳輸8位二進(jìn)位碼,一個(gè)時(shí)隙3.91us?！?2個(gè)時(shí)隙中,T0為幀同步時(shí)隙,T16為標(biāo)誌信號(hào)時(shí)隙,其全時(shí)隙傳送30路的話音信號(hào)※每個(gè)話路的傳輸:8000HZ×8bit=64kbit/s

複用後線路的基群的傳輸碼率:

32×64Kbit/s=2048kbit/s=2Mb/s※16幀為一複幀,複幀週期為2ms關(guān)於幀同步時(shí)隙TS0偶幀奇幀關(guān)於標(biāo)誌信號(hào)時(shí)隙TS16(信令時(shí)隙)

一個(gè)通道複用了32個(gè)時(shí)隙(或24個(gè)時(shí)隙)稱為PCM基群.

隨著技術(shù)的發(fā)展,資訊傳輸速率的提高,PCM基群可以進(jìn)一步複用,形成PCM高次群.5同步時(shí)分複用信號(hào)的交換常常是要通過(guò)時(shí)隙交換實(shí)現(xiàn)（時(shí)隙交換的概念）時(shí)隙交換示意圖（實(shí)現(xiàn)第一話路與第三話路的資訊交換）§2.2具體交換單元介紹一、空間接線器（spaceswitch）可簡(jiǎn)稱為S接線器，完成不同複用線之間的交換，而不改變時(shí)隙的位置，主要用於同步時(shí)分複用信號(hào)的交換。1結(jié)構(gòu)

組成交叉矩陣（交叉點(diǎn)陣）控制記憶體類型：兩種工作方式對(duì)應(yīng)兩種類型輸入控制：控制記憶體對(duì)交叉矩陣的入線進(jìn)行控制，一條入線配一個(gè)控制記憶體輸出控制：控制記憶體對(duì)交叉矩陣的出線進(jìn)行控制，一條出線配一個(gè)控制記憶體備註：話路資訊的交換要通過(guò)複用線之間的交換和時(shí)隙之間的交換實(shí)現(xiàn)。注意：S型接線器的入線數(shù)與出線數(shù)可以不等控制記憶體的內(nèi)容只在通路建立或拆除時(shí)才寫入或清除。2S接線器的交叉矩陣

8選一（0）PCM1選通B0B1B2來(lái)自控制記憶體08選一（0）PCM0選通B0B1B2來(lái)自控制記憶體08選一（0）PCM7選通B0B1B2來(lái)自控制記憶體0PCM0PCM1PCM7該交叉矩陣是什麼控制方式？輸入控制方式3S接線器的控制記憶體R/W=CP?比較值?寫命令當(dāng)CP、比較值、寫命令三者同時(shí)為1時(shí)R/W=0，進(jìn)行寫操作當(dāng)CP、比較值、寫命令三者之一為0時(shí)R/W=1，進(jìn)行讀操作CP信號(hào)在CP的後半週期，CP=0，則R/W=1，定時(shí)脈衝為CM的讀出地址，控制CM中的內(nèi)容順序讀出至Bn-1～B0線。在CP的前半週期，且寫命令有效時(shí)，處理機(jī)提供的地址ABn-1～AB0在對(duì)應(yīng)的時(shí)隙時(shí)刻到來(lái)時(shí)（ABn-1…AB0=An-1…A0，R/W=0）選中對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元，處理機(jī)過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)寫入其中（CM的寫入不是每個(gè)CP時(shí)刻進(jìn)行，只在通路建立或釋放時(shí)進(jìn)行）。前半週期後半週期前半週期二共用記憶體型交換單元和時(shí)間接線器1共用記憶體型交換單元共用記憶體型交換單元的一般結(jié)構(gòu)如圖所示，N路輸入信號(hào)分別送入記憶體的N個(gè)不同區(qū)域，再分別送出，記憶體的寫入和讀出採(cǎi)用不同的控制，以實(shí)現(xiàn)交換。共用記憶體型交換單元可對(duì)三種時(shí)分複用信號(hào)進(jìn)行交換，但其具體實(shí)現(xiàn)有所不同。0???N-12時(shí)間接線器（TimeSwitch）

時(shí)間接線器是用於同步時(shí)分複用信號(hào)交換的共用記憶體型交換單元，可簡(jiǎn)稱T接線器，具體功能是完成一條時(shí)分複用線上時(shí)隙的交換。組成：話音記憶體（SpeechMemory）控制記憶體（ControlMemory）類型：按工作方式分類順序?qū)懭?，控制讀出控制寫入，順序讀出順序?qū)懭?、控制讀出的T接線器的結(jié)構(gòu)示意圖A???AAWR8???2???WRSMCM210定時(shí)脈衝處理機(jī)時(shí)鐘TS2TS8在CLK2時(shí)刻，A寫入到SM的第2號(hào)單元在CLK8時(shí)刻，CM讀出第8號(hào)單元的數(shù)據(jù)2，2選中SM的第2號(hào)單元，A被讀出?？刂茖懭?、順序讀出的T接線器的結(jié)構(gòu)示意圖???A???AAWR2???8???WRSMCM8定時(shí)脈衝處理機(jī)時(shí)鐘TS2TS8在CLK8時(shí)刻，SM第8號(hào)單元中的A被順序讀出。在CLK2時(shí)刻，CM讀出第2號(hào)單元的數(shù)據(jù)8，8選中SM的第8號(hào)單元，A被寫入SM的第8號(hào)單元。工作原理：順寫控讀的T接線器PCM入線上各時(shí)隙的話音信號(hào)在定時(shí)脈衝的控制下按時(shí)隙號(hào)順序地寫入到話音記憶體,然後在控制記憶體的控制下讀出到指定的時(shí)隙上.

控寫順讀的T接線器PCM入線上的各時(shí)隙的話音信號(hào)在控制記憶體CM的控制下寫入到話音記憶體的指定存儲(chǔ)單元,然後在定時(shí)脈衝的控制下順序讀出.T接線器的CM是按控制寫入順序讀出的方式工作,原理與S接線器的CM相同.

定時(shí)脈衝由環(huán)形計(jì)數(shù)器輸出,輸出數(shù)據(jù)值與時(shí)隙時(shí)刻值相等.備註:順寫控讀的T接線器中,定時(shí)脈衝作為SM寫入數(shù)據(jù)時(shí)存儲(chǔ)單元的地址,控制記憶體CM的輸出數(shù)據(jù)作為SM讀出數(shù)據(jù)時(shí)存儲(chǔ)單元的地址.說(shuō)明:SM的讀寫是在同一時(shí)隙完成,但讀和寫不能同時(shí)進(jìn)行,需要將時(shí)隙一分為二或一分為三,分別進(jìn)行讀和寫,前半時(shí)隙進(jìn)行寫操作,後半時(shí)隙讀操作.T型接線器的輸入時(shí)隙和輸出時(shí)隙可以不等.

如:控寫順讀時(shí),輸入時(shí)隙可以比輸出時(shí)隙多,順寫控讀則反過(guò)來(lái).二匯流排型交換單元和數(shù)字交換單元DSE1匯流排型交換單元一般結(jié)構(gòu)各部分功能:(1)入線控制部件將入線上的資訊經(jīng)過(guò)格式變換存入緩衝記憶體,在分配給該部件的時(shí)隙上將資訊送到匯流排上.(2)出線控制部件檢測(cè)匯流排上的資訊,將屬於自己的資訊讀入緩衝存儲(chǔ)中,經(jīng)過(guò)格式變換,由出線送出.特點(diǎn):可以實(shí)現(xiàn)三種時(shí)分複用信號(hào)的交換,但是具體實(shí)現(xiàn)有所不同.若入線上資訊的傳輸碼率為

bit/s,則匯流排上資訊的傳輸碼率為n

bit/s.2數(shù)字交換單元DSE（digitalswitchelement）DSE是一種匯流排型交換單元，又稱空時(shí)結(jié)合交換單元，既可實(shí)現(xiàn)時(shí)隙之間交換，又可實(shí)現(xiàn)複用線之間的交換。只適用於同步時(shí)分複用信號(hào)的交換。結(jié)構(gòu)

16個(gè)雙向端口：每個(gè)端口包含發(fā)送部分T和接收部分R，可連接複用了32個(gè)話路的PCM複用線。並行時(shí)分複用匯流排：又分為數(shù)據(jù)匯流排、通道匯流排、控制匯流排，匯流排是並行時(shí)分工作（分成16個(gè)時(shí)隙供16個(gè)端口使用）RTRTRTRT並行時(shí)分複用總線07815時(shí)鐘★DSE任一端口的接收部分的任一通道（時(shí)隙）可以與任一端口的發(fā)送部分的任一通道接通。端口的內(nèi)部組成及DSE的工作原理：

以Port3TS10Port9TS20實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明要實(shí)現(xiàn)Port3TS10Port9TS20的接續(xù)，首先要由處理機(jī)在Port3的接收部分的端口RAM的10號(hào)單元寫入9，通道RAM的10號(hào)單元寫入20，以控制交換到Port9和TS20。910端口RAM2010通道RAMS20數(shù)據(jù)RAMTS0PDCTS20R3T9P—端口Port匯流排D—數(shù)據(jù)匯流排C—通道（時(shí)隙）匯流排端口的內(nèi)部組成及DSE的工作原理：

以Port3TS10Port9TS20實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明TS10到來(lái)時(shí)刻，話音信號(hào)S置入數(shù)據(jù)匯流排D，端口RAM10號(hào)單元中的端口信息“9”順序讀出置入端口匯流排P，通道RAM的10號(hào)單元中的通道資訊20也被順序讀出到通道匯流排C。910端口RAM2010通道RAMS20數(shù)據(jù)RAMSTS10PDCSTS20R3T9P—端口Port匯流排D—數(shù)據(jù)匯流排C—通道（時(shí)隙）匯流排S920端口的內(nèi)部組成及DSE的工作原理：

以Port3TS10Port9TS20實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明

這時(shí)各端口的端口比較器（位於發(fā)送部分T），對(duì)端口匯流排上的端口號(hào)碼進(jìn)行識(shí)別，這時(shí)Port9的發(fā)送部分的端口比較器比較端口匯流排上的數(shù)據(jù)與本端口一致，允許其他匯流排（D.C）數(shù)據(jù)進(jìn)入本發(fā)送部分，控制數(shù)據(jù)RAM進(jìn)行寫操作。通道匯流排上的通道號(hào)20作為數(shù)據(jù)RAM的地址信號(hào)選中20號(hào)單元，數(shù)據(jù)匯流排上的話音信號(hào)S經(jīng)數(shù)據(jù)RAM的數(shù)據(jù)輸入線寫入到20號(hào)單元。910端口RAM2010通道RAMS20數(shù)據(jù)RAMSTS10PDCSTS20R3T9P—端口Port匯流排D—數(shù)據(jù)匯流排C—通道（時(shí)隙）匯流排S920端口的內(nèi)部組成及DSE的工作原理：

以Port3TS10Port9TS20實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明在TS20到來(lái)時(shí)，話音信號(hào)S被順序讀出到PCM出線上。910端口RAM2010通道RAMS20數(shù)據(jù)RAMSTS0PDCSTS20R3T9P—端口Port匯流排D—數(shù)據(jù)匯流排C—通道（時(shí)隙）匯流排注意：各端口的接收部分應(yīng)在分配給它的時(shí)隙上向匯流排置入數(shù)據(jù)，如另一端口的R部件也在同一時(shí)隙TS10將數(shù)據(jù)置入?yún)R流排，會(huì)造成數(shù)據(jù)混亂。實(shí)際上，匯流排上的時(shí)隙=1/N*PCM複用線上的時(shí)隙

N——端口數(shù)發(fā)送部分應(yīng)在每個(gè)匯流排時(shí)隙檢測(cè)端口信息?？偨Y(jié)：回過(guò)頭來(lái)看一下，S接線器是通過(guò)多路轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)現(xiàn)空間交換，T接線器是通過(guò)話音記憶體的緩衝來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)間的交換，DSE利用匯流排的地址選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)空間交換，利用記憶體（數(shù)據(jù)記憶體）實(shí)現(xiàn)時(shí)間交換?！?.3交換網(wǎng)絡(luò)按結(jié)構(gòu)分

單級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)：入線到出線的連接只經(jīng)過(guò)一個(gè)交換單元；可以由一個(gè)交換單元形成或由多個(gè)交換單元並聯(lián)構(gòu)成。

多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)：入線到出線的連接經(jīng)過(guò)多個(gè)交換單元。按功能分

集中型交換網(wǎng)絡(luò)：輸出鏈路數(shù)＜輸入鏈路數(shù)，實(shí)現(xiàn)話務(wù)或資訊的集中。

分配型交換網(wǎng)絡(luò)：輸出鏈路數(shù)≈輸入鏈路數(shù)，實(shí)現(xiàn)交換。

擴(kuò)展型交換網(wǎng)絡(luò)：輸出鏈路數(shù)＞輸入鏈路數(shù)，實(shí)現(xiàn)話務(wù)或資訊的擴(kuò)散。（注：交換單元也可以進(jìn)行這樣的劃分）結(jié)構(gòu)：類型：根據(jù)T接線器控制方式的不同有兩種基本類型第一種：輸入T級(jí)採(cǎi)用輸出控制，輸出T級(jí)採(cǎi)用輸入控制第二種：輸入T級(jí)採(cǎi)用輸入控制，輸出T級(jí)採(cǎi)用輸出控制（S接線器控制方式不限）TST

——TST交換網(wǎng)絡(luò)是電路交換系統(tǒng)中廣泛使用的交換網(wǎng)絡(luò)輸入T級(jí)STTTTS級(jí)輸出T級(jí)工作原理：下麵以第一種TST實(shí)現(xiàn)PCM0TS2

PCM31TS51的實(shí)現(xiàn)過(guò)程講解TST交換網(wǎng)絡(luò)的工作原理。(設(shè)每根複用線複用了512個(gè)時(shí)隙)RWSMSMαTS2α72bbTS22PCM0PCM0WSMαTS7αTS51PCM31RSMbTS512632PCM31要實(shí)現(xiàn)PCM0TS2→

PCM31TS51的交換，首先要找到一個(gè)空閒的內(nèi)部時(shí)隙，在此時(shí)隙上，S接線器的PCM0入線和PCM31出線均空閒。這樣PCM0TS2→PCM31TS51=PCM0TS2→PCM0TS內(nèi)→PCM31TS內(nèi)→PCM31TS51假設(shè)找到一個(gè)空閒的內(nèi)部時(shí)隙TS7在有關(guān)的控制記憶體中寫入數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)預(yù)定交換TS7TS263bTS2632αbb51α517要實(shí)現(xiàn)PCM31TS51→PCM0TS2交換，同樣要選擇一個(gè)空閒的內(nèi)部時(shí)隙，為方便處理，通常採(cǎi)用反相法獲取第二條通道的空閒內(nèi)部時(shí)隙，即兩個(gè)方向的內(nèi)部時(shí)隙相差半幀（最高位取反）7+512/2=2635122631要實(shí)現(xiàn)PCM0TS2→

PCM31TS51的交換，首先要找到一個(gè)空閒的內(nèi)部時(shí)隙，在此時(shí)隙上S接線器的PCM0入線和PCM31出線均空閒，這樣PCM0TS2→

PCM31TS51=PCM0TS2→

PCM0TS內(nèi)→

PCM31TS內(nèi)→

PCM31TS51

假設(shè)找到一個(gè)空閒的內(nèi)部時(shí)隙TS72在有關(guān)的控制記憶體中寫入數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)預(yù)定交換3要實(shí)現(xiàn)PCM31TS51→

PCM0TS2的交換,同樣要選擇一個(gè)空閒的內(nèi)部時(shí)隙,為方便處理,通常採(cǎi)用反相法獲取第二條通道的空閒內(nèi)部時(shí)隙,即兩個(gè)方向的內(nèi)部時(shí)隙相差半幀(最高位取反):7+512/2=7+256=263∴PCM31TS51→

PCM0TS2=PCM31TS511→PCM31TS263→

PCM0TS263→

PCM0TS24

在相關(guān)的控制存儲(chǔ)中寫入數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)預(yù)定交換附件:複用器和分路器

由於數(shù)據(jù)或話音在傳輸時(shí)採(cǎi)用串行方式,在交換網(wǎng)絡(luò)中必須以並行方式工作,故話音進(jìn)入交換網(wǎng)絡(luò)之前首先要進(jìn)行串/並變換,而串/並變換使資訊碼率降低,為充分利用交換網(wǎng)路的速度,故串/並變換之後要緊跟著進(jìn)行複用,串/並變換電路與複用電路結(jié)合起來(lái)簡(jiǎn)稱為複用器.

在交換網(wǎng)絡(luò)輸出端與複用器相對(duì)應(yīng)的電路就是分路器,先分路再並/串變換.分路器T分路器T複用器T複用器TS複用線路S/P8S/P88複用器原理圖分路線路8P/SP/S88

分路器原理圖STS交換網(wǎng)絡(luò)工作原理:

先找到一個(gè)空閒的內(nèi)線,在此內(nèi)部的PCM線上,T接線器在輸入時(shí)隙和輸出時(shí)隙上均空閒即PCM入TS入→

PCM出TS出=PCM入TS入→

PCM內(nèi)TS入→

PCM內(nèi)TS出→

PCM出TS出→

SSTT輸入S級(jí)T級(jí)輸出S級(jí)思考:為什麼不採(cǎi)用更簡(jiǎn)單的STTSTTDSN網(wǎng)路

(DigitalSwitchnetwork)DSN網(wǎng)路是由DSE按照一定的連接方式連接而成,DSN採(cǎi)用單側(cè)折疊式網(wǎng)路結(jié)構(gòu),即出,入線處?kù)锻粋?cè),DSN的通路選擇時(shí)根據(jù)出,入線端子的地址號(hào)進(jìn)行比較,來(lái)決定接續(xù)路由的反射點(diǎn),即反射點(diǎn)可位於網(wǎng)路的任一級(jí),即接續(xù)路由不一定要經(jīng)過(guò)DSN的所有各級(jí).DSN擴(kuò)充方便,可平滑擴(kuò)充,且擴(kuò)充時(shí),對(duì)原網(wǎng)路結(jié)構(gòu)不需改動(dòng).最簡(jiǎn)單的一種級(jí)聯(lián)入址地址號(hào)=BA，A為第一級(jí)端口號(hào)，8個(gè)端口用3bit表示。B為第二級(jí)的端口號(hào)，16個(gè)端口號(hào)用4bit表示。若B相等，說(shuō)明，出、入線位於第一級(jí)的同一個(gè)DSE，反射點(diǎn)為第一級(jí)。若B不相等，說(shuō)明反射點(diǎn)為第二級(jí)。1168118181818116116四BANYAN網(wǎng)路（banyan榕樹）BANYAN網(wǎng)路是一種空分交換網(wǎng)絡(luò)，由若干個(gè)2×2交換單元按一定規(guī)律連接組成，適合於統(tǒng)計(jì)複用信號(hào)的交換。

N×N的BANYAN網(wǎng)路級(jí)數(shù)M=log2N，每級(jí)需N/2個(gè)2×2交換單元。級(jí)與級(jí)之間的連接方式可以是均勻洗牌連接、子均勻洗牌、蝶式、子蝶式連接。

4×4交換網(wǎng)絡(luò)8×8交換網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)：路徑唯一，在每一條入線與每一條出線之間都有一條並且只有一條路徑自選路由，由於路徑是唯一的，則根據(jù)出線號(hào)，網(wǎng)路可以自選路由，實(shí)現(xiàn)交換內(nèi)部有阻塞五網(wǎng)路的阻塞和CLOS網(wǎng)路網(wǎng)路阻塞的概念網(wǎng)路的出、入線空閒，卻找不到空閒的通路將兩者連接起來(lái)，這種現(xiàn)象稱阻塞（blocking），單級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)不存在內(nèi)部阻塞，多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)可能存在阻塞。無(wú)阻塞交換網(wǎng)絡(luò)有三種類型嚴(yán)格無(wú)阻塞網(wǎng)路（strictnon-blocking）無(wú)論網(wǎng)路處?kù)逗畏N狀態(tài)，任何時(shí)候都可以在空閒的入端和出端之間建立連接?？芍嘏艧o(wú)阻塞網(wǎng)路（rearrangeablenon-blocking）無(wú)論網(wǎng)路處?kù)逗畏N狀態(tài)，任何時(shí)刻都可以在空閒的入端和出端之間直接或通過(guò)對(duì)已有的連接重選路由來(lái)建立連接。廣義無(wú)阻塞交換網(wǎng)絡(luò)（widesensenon-blocking）給定網(wǎng)路存在固有阻塞的可能，但通過(guò)精巧的選路方法，所有阻塞均可避免（選路不合理可能會(huì)出現(xiàn)阻塞）實(shí)用的廣義無(wú)阻塞交換網(wǎng)絡(luò)很少見。2CLOS網(wǎng)路（一種空分的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)）

單級(jí)的空分交換網(wǎng)N×N是無(wú)阻塞的，但交叉點(diǎn)數(shù)為N2（交叉點(diǎn)數(shù)越多，成本越高）CLOS.Z提出一種空分網(wǎng)路結(jié)構(gòu)，可以使交叉點(diǎn)數(shù)儘量減少，同時(shí)又可以做到無(wú)阻塞，這種結(jié)構(gòu)的網(wǎng)路就稱為CLOS網(wǎng)路。三級(jí)CLOS網(wǎng)路（空分的）特點(diǎn)：前一級(jí)交換單元與後一級(jí)的每一交換單元有連接，且只有一條連接，，反之亦然。三級(jí)CLOS網(wǎng)路嚴(yán)格無(wú)阻塞的條件：

m≥2n-1三級(jí)CLOS網(wǎng)路可重排無(wú)阻塞的條件：

m≥n1r1m1r1n1n11mr11mr11mr11mr1n1n嚴(yán)格無(wú)阻塞條件的證明：任意入端與任意出端有m條平行鏈路，最不利的情況是入端接線器的其他（n-1）個(gè)入端佔(zhàn)用了其中的n-1條鏈路，出端接線器的其他的其他n-1個(gè)出端佔(zhàn)用了（n-1）條鏈路，且雙方不重合，若還存在一條空閒鏈路就可建立連接，即m=2(n-1)+1=2n-11r1m1r1n1n11mr11mr11mr11mr1n1n2n-1n-1非對(duì)稱CLOS網(wǎng)路（入線數(shù)不等於出線數(shù)）嚴(yán)格無(wú)阻塞的條件：

m≥（n1+n2）-1

n1為入線數(shù)，n2

為出線數(shù)可重排無(wú)阻塞的條件

m≥max（n1，n2

）三級(jí)CLOS網(wǎng)路的中間級(jí)用三級(jí)CLOS子網(wǎng)路替代，就形成五級(jí)CLOS網(wǎng)路，五級(jí)CLOS網(wǎng)路的中間級(jí)再用三級(jí)CLOS子網(wǎng)代替就形成七級(jí)CLOS網(wǎng)路。時(shí)分交換網(wǎng)絡(luò)可等效為空分交換網(wǎng)絡(luò)：TST交換網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)格無(wú)阻塞的條件：內(nèi)部時(shí)隙數(shù)≥2倍外部時(shí)隙數(shù)-1對(duì)稱的數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)格無(wú)阻塞的條件：（有時(shí)分複用）內(nèi)部鏈路數(shù)≥2倍外部鏈路數(shù)-1非對(duì)稱的數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)格無(wú)阻塞的條件：內(nèi)部鏈路數(shù)≥（入鏈路數(shù)+出鏈路數(shù)）-1第三章電路交換系統(tǒng)的硬體

上一章我們介紹了交換網(wǎng)絡(luò)，交換機(jī)除了由交換網(wǎng)路提供交換所需的通路，還應(yīng)有實(shí)現(xiàn)控制功能的控制部件及其它介面電路，本章即是介紹這些硬體?！?.1概述本小節(jié)的主要內(nèi)容：程式控制交換機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及組成電路交換過(guò)程一程式控制交換機(jī)的基本結(jié)構(gòu)用戶電路用戶電路

交換網(wǎng)絡(luò)出中繼入中繼收號(hào)器

掃描與驅(qū)動(dòng)電路中央處理器I/O設(shè)備記憶體

話路部分控制部分用戶電路——交換機(jī)與用戶線之間的介面，向用戶話機(jī)提供通話電流,向處理機(jī)提供用戶狀態(tài)等。出入中繼——交換機(jī)之間的介面,或交換機(jī)與中繼線之間的介面.收號(hào)器

——接收用戶所撥的電話號(hào)碼。掃描驅(qū)動(dòng)電路

——對(duì)話路設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行掃描,以便送入CPU進(jìn)行分析處理,CPU發(fā)出的指令經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制話路設(shè)備動(dòng)作.I/O設(shè)備

——

鍵盤,顯示器,印表機(jī)等.二目前程式控制交換機(jī)的組成交換網(wǎng)絡(luò)週邊介面電路用戶電路模擬用戶電路數(shù)字用戶電路中繼單元模擬中繼單元數(shù)字中繼單元操作管理和維護(hù)介面控制系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)交換的控制和系統(tǒng)的維護(hù)管理。信令系統(tǒng)：在交換系統(tǒng)各部件之間，用戶與交換機(jī)之間，交換機(jī)與交換機(jī)之間傳送專用的控制聯(lián)絡(luò)信號(hào)(信令)的發(fā)送接收設(shè)備。網(wǎng)路連接設(shè)備:與其它網(wǎng)路(數(shù)據(jù)網(wǎng),移動(dòng)通信網(wǎng))互連的介面設(shè)備。其他輔助設(shè)備:電源,配線架三電路交換過(guò)程(電話交換過(guò)程)主叫話機(jī)

交換機(jī)被叫話機(jī)

摘機(jī)撥號(hào)音

號(hào)碼回鈴音通話掛機(jī)振鈴摘機(jī)通話催掛音掛機(jī)呼叫(階段)消息傳輸釋放(階段)電路交換過(guò)程分三個(gè)階段:

呼叫建立、消息傳輸和釋放在呼叫建立和釋放階段用戶線和中繼線上傳輸?shù)男盘?hào)稱信令,起聯(lián)絡(luò)控制作用,在消息傳輸階段所傳輸?shù)男盘?hào)稱消息.§3.2電路交換的介面電路

前面談到週邊介面電路主要有用戶電路、中繼電路。用戶電路模擬用戶電路數(shù)字用戶電路中繼電路模擬中繼電路數(shù)字中繼電路一模擬用戶線介面電路（Analoglinecircuit）

——交換機(jī)與模擬用戶線的介面模擬用戶線電路目前都是專用的積體電路，主要有七大功能：饋電、過(guò)壓、保護(hù)、振鈴、監(jiān)視、混合、測(cè)試。此處主要介紹功能，而不具體介紹電路。1饋電：為用戶話機(jī)提供通話所需的直

流電源

扼流圈阻止交流的話音信號(hào)通過(guò)電源回路串路。還有電流饋電方式,通過(guò)恒流源饋電,無(wú)需電感線圈.-48V電壓饋電式

過(guò)壓保護(hù)：避免高壓進(jìn)入交換機(jī)內(nèi)部而損壞交換機(jī)，設(shè)置了兩極保護(hù)。第一級(jí)在總配線架上安放保安器第二級(jí)在用戶電路中設(shè)置二極體箝位電路保安器可為熱線圈或放電管,有高壓時(shí)，保安器動(dòng)作，會(huì)引高壓入地，但保安器的輸出電壓仍可達(dá)上百伏，故需第二級(jí)保護(hù)。箝位電路將用戶線(a或b)的電壓箝位在-48V～0V之間。熱敏電阻R起限流作用，R的阻值隨電流增大而增大。僅有第一級(jí)或第二級(jí)保護(hù)是不夠的，需兩級(jí)配合使用。E(-48V)內(nèi)線外線abRR3振鈴:提供振鈴所需25～50HZ,90V±15V的交流電壓,發(fā)送鈴流.

過(guò)程:控制系統(tǒng)發(fā)“振鈴控制”→開關(guān)動(dòng)作→鈴流經(jīng)用戶線送達(dá)用戶話機(jī)→振鈴→用戶摘機(jī)→振鈴電路產(chǎn)生“截鈴”信號(hào)→控制系統(tǒng)停止“振鈴控制”信號(hào)→開關(guān)釋放→

停止振鈴

控制系統(tǒng)S振鈴控制振鈴電路用戶線截鈴4監(jiān)視:通過(guò)用戶線回路狀態(tài)來(lái)監(jiān)視用戶狀態(tài)摘、掛機(jī)狀態(tài)用戶狀態(tài)號(hào)盤話機(jī)的撥號(hào)脈衝投幣話機(jī)的輸入信號(hào)＞用戶線監(jiān)視信號(hào)-V編譯碼和濾波：實(shí)現(xiàn)用戶線上的模擬信號(hào)與交換機(jī)內(nèi)部的PCM信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。

平滑模擬模擬300～3400HZ編碼器解碼器PCMPCM交換機(jī)側(cè)用戶側(cè)6混合電路(二/四線轉(zhuǎn)換)

用戶話機(jī)的模擬信號(hào)是二線雙向

PCM數(shù)字信號(hào)在去話方向上要進(jìn)行編碼,在來(lái)話方向上要進(jìn)行解碼,必須採(cǎi)用四線制的單向傳輸.測(cè)試:當(dāng)故障發(fā)生時(shí),測(cè)試開關(guān)將用戶內(nèi)線與用戶外線分開,以測(cè)定故障是局內(nèi)設(shè)備故障,還是局外設(shè)備故障.模擬用戶線電路的功能框見書,通過(guò)該框圖瞭解各功能電路的位置(先後次序)

測(cè)試換機(jī)振鈴過(guò)壓保護(hù)饋電,監(jiān)視混合濾波與編譯碼模擬中繼電路與模擬用戶電路有許多相同的地方,同學(xué)們自己看數(shù)字中繼電路(Digitaltrunk)——是數(shù)字中繼線和交換機(jī)的介面，主要實(shí)現(xiàn)碼型變換、同步和信令控制三方面的功能。具體功能如下:1碼型變換完成中繼線上適於遠(yuǎn)距離傳輸?shù)碾p極性的HDB3或AMI碼與交換機(jī)內(nèi)部單極性的NRZ碼之間的相互轉(zhuǎn)換。單極性←→

雙極性NRZ←→HDB3(或AMI)遠(yuǎn)距離傳輸碼型的特點(diǎn):

便於時(shí)鐘提取，具有內(nèi)在的檢錯(cuò)能力，具有良好的譜結(jié)構(gòu)，便於線路均衡和回波抵消等。2時(shí)鐘提取:從輸入的PCM碼流中提取對(duì)端局的時(shí)鐘頻率,作為輸入基準(zhǔn)時(shí)鐘,使收發(fā)頻率一致,又稱位同步,不至於漏位或一位數(shù)據(jù)重複接收.時(shí)鐘提取電路:鎖相環(huán),諧振回路,晶體濾波01001011讀出結(jié)果：0010010011讀出結(jié)果：01000113幀/複幀同步幀同步：使收，發(fā)兩端各路時(shí)隙對(duì)齊，以便發(fā)端所發(fā)送的各路資訊都能夠被收端各路正確接收而不會(huì)錯(cuò)路。方法：識(shí)別幀同步碼×0011011複幀同步：使收、發(fā)兩端一複幀中的幀與幀對(duì)齊，以便正確接收各路標(biāo)誌信號(hào)。方法：識(shí)別複幀同步碼00011011TS0TS1TS0TS14幀定位（幀調(diào)整）將輸入的PCM碼流同步到本局時(shí)鐘上來(lái)（頻率相位一致），以便進(jìn)入本局交換機(jī)流通。彈性記憶體寫入控制讀出控制本局時(shí)鐘及幀同步PCM出PCM入時(shí)鐘提取及幀同步5檢測(cè)和告警處理檢測(cè)：幀/複幀同步檢測(cè)誤碼檢測(cè)對(duì)端告警檢測(cè)告警處理：告警比特插入6幀和複幀同步信號(hào)插入（輸出時(shí)）7信令提取和插入

TS10中的標(biāo)誌信號(hào)的提取（收時(shí)）和插入（發(fā)時(shí)）雙/單碼型變換幀定位信令提取時(shí)鐘提取幀/複幀同步告警檢測(cè)幀同步複幀同步指示信令告警控制幀/複幀同步及告警比特插入信令插入

信令碼型變化單/雙內(nèi)部時(shí)鐘數(shù)字中繼電路的結(jié)構(gòu)框圖§3.3信令設(shè)備

前面已經(jīng)談過(guò)，交換過(guò)程中需要信令的配合，交換機(jī)需要產(chǎn)生信令發(fā)送出去，又要接收信令。在電路交換系統(tǒng)中，常採(cǎi)用帶內(nèi)音頻信號(hào)作信令（便於用戶接收）信令的方式後面介紹，這裏只介紹數(shù)字音頻信號(hào)的產(chǎn)生、發(fā)送和接收。

用戶撥號(hào)音忙音、回鈴音交換機(jī)（號(hào)碼）雙音多頻多頻編碼多頻編碼交換機(jī)一數(shù)字音頻信令的產(chǎn)生

音頻信令有三種：?jiǎn)我?、雙音（多頻編碼、雙音多頻(號(hào)碼)）、語(yǔ)音通知音。信令設(shè)備是接在交換網(wǎng)絡(luò)上，因此產(chǎn)生的信令應(yīng)是數(shù)字信號(hào)。數(shù)字單音頻信令產(chǎn)生的原理：取單頻信號(hào)的一個(gè)週期進(jìn)行採(cǎi)樣（採(cǎi)樣頻率為8kHZ）、量化、編碼，轉(zhuǎn)化為PCM信號(hào)，存入ROM中，需要時(shí)以8kHZ的頻率迴圈讀出（每隔125us讀一個(gè)單元）。雙音頻信令產(chǎn)生原理類似，只不過(guò)要對(duì)（f1,

f2,8kHz）的公共重複週期內(nèi)的f1，

f2採(cǎi)樣。⑩???????①②③④⑤⑥⑦⑧⑨對(duì)500HZ的正弦波信號(hào)按8kHZ採(cǎi)樣?幀脈衝1-16環(huán)形計(jì)數(shù)器地址解碼器ROM①500HZ單音頻信令的產(chǎn)生原理圖②8kHZ數(shù)據(jù)讀出二數(shù)字音頻信令的發(fā)送數(shù)字音頻信令通過(guò)數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)送出，和話音信號(hào)一樣處理，也可佔(zhàn)用某個(gè)固定時(shí)隙(如TS10,TS16)利用T接線器交換到多個(gè)用戶，即向多個(gè)用戶發(fā)送音頻信令(一個(gè)信號(hào)可交換給多個(gè)用戶，多個(gè)用戶信號(hào)不能交換給同一用戶)。三數(shù)字音頻信令的接收1發(fā)給用戶的數(shù)字音頻信令經(jīng)用戶電路變成模擬信號(hào)由用戶話機(jī)自動(dòng)接收.2發(fā)給交換機(jī)的多頻信令由交換機(jī)內(nèi)部的收號(hào)器接收.數(shù)字邏輯判斷：根據(jù)頻率的組合判斷信令含義（代表什麼數(shù)字）f1數(shù)字濾波f2數(shù)字濾波fn數(shù)字濾波數(shù)字邏輯判斷輸入輸出收號(hào)器原理框圖：§3.4控制系統(tǒng)

—其功能是通過(guò)軟體體現(xiàn)，此處側(cè)重

於控制系統(tǒng)的硬體構(gòu)成。

程式控制交換機(jī)中的控制系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)多處理機(jī)系統(tǒng)，或電腦的局域網(wǎng)，沒有必要討論每臺(tái)處理機(jī)的組成，這裏只瞭解控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方式。控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方式主要由控制系統(tǒng)的控制方式、處理機(jī)的分工方式來(lái)決定。

一控制方式：控制方式集中控制分散控制分級(jí)控制全分散控制1集中控制處理機(jī)可以使用所有的資源，完成所有的功能。

特點(diǎn)：靈活性差，經(jīng)濟(jì)性差（處理機(jī)複雜故貴），軟體龐大，維護(hù)困難資源1資源2資源m處理機(jī)1處理機(jī)2處理機(jī)2功能1功能2功能f圖：集中控制系統(tǒng)2分散控制控制系統(tǒng)中的每臺(tái)處理機(jī)只能使用部分資源，完成部分功能。Ⅰ分級(jí)式多處理機(jī)系統(tǒng)將控制功能分級(jí)，不同層次的控制功能由不同的處理機(jī)完成。Ⅱ分佈式（全分散）多處理機(jī)系統(tǒng)取消了中央處理機(jī)，處理機(jī)遍佈於每個(gè)功能模組，每個(gè)模組都具有通路選擇和建立功能。設(shè)立輔助控制單元完成較高層次的呼叫處理和控制功能，如S-1240型數(shù)字交換機(jī)。特點(diǎn)：更好地使用硬體和軟體的模組化，便於系統(tǒng)擴(kuò)充，提高了系統(tǒng)的可靠性和靈活性。

話路設(shè)備預(yù)處理機(jī)1預(yù)處理機(jī)1預(yù)處理機(jī)2預(yù)處理機(jī)n用戶處理機(jī)

呼叫處理機(jī)可有多臺(tái)

維護(hù)管理處理機(jī)

圖：分級(jí)控制系統(tǒng)數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)

DSN模擬用戶模組S-1240型數(shù)字交換機(jī)數(shù)字用戶模組LSDN用戶模組服務(wù)電路模組公告通道模組模擬中繼模組數(shù)字中繼模組LSDN中繼模組維護(hù)和外設(shè)模組話務(wù)員介面模組輔助控制單元二多處理機(jī)系統(tǒng)的分工方式按功能分擔(dān)：如分級(jí)控制的不同級(jí)之間是按功能分擔(dān)容量分擔(dān)：完成的功能一樣，使用的資源不一樣，如分級(jí)控制的同級(jí)處理機(jī)之間可按容量分擔(dān)。話務(wù)分擔(dān)：各承擔(dān)一部分話務(wù)完成的功能一樣，使用的資源也一樣，如集中控制的處理機(jī)之間可按話務(wù)分擔(dān)。業(yè)務(wù)分擔(dān)：按業(yè)務(wù)類分擔(dān)，實(shí)現(xiàn)的功能不一樣，使用的資源也不一樣，分佈式控制即是採(cǎi)用業(yè)務(wù)分擔(dān)三處理機(jī)的冗餘配置對(duì)交換機(jī)的控制系統(tǒng)的可靠性要求非常高,指標(biāo)是累計(jì)間斷時(shí)間≤3分鐘/每年,為了提高控制系統(tǒng)的可靠性,採(cǎi)用冗餘配置.

對(duì)於完成重要功能的處理機(jī)採(cǎi)用1+1冗餘配置,不重要的則可採(cǎi)用(n+1)冗餘配置(即n臺(tái)處理機(jī)1臺(tái)冗餘)

1+1的冗餘配置有三種工作方式:

同步雙工工作方式雙機(jī)互助(話務(wù)分擔(dān))

主/備用方式1同步雙步工作方式（同時(shí)接收話路設(shè)備的輸入資訊，執(zhí)行相同的指令）兩臺(tái)處理機(jī)同步工作，執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行比較，相同則繼續(xù)。兩臺(tái)處理機(jī)中只有一臺(tái)處理機(jī)輸出資訊控制話路設(shè)備工作，如結(jié)果不一致，則中斷正常業(yè)務(wù)，各自啟動(dòng)檢測(cè)程式，檢測(cè)有故障的處理機(jī)退出服務(wù)，且應(yīng)儘快修復(fù)，返回到工作系統(tǒng)中。特點(diǎn)（1）對(duì)硬體故障反應(yīng)快，對(duì)軟體故障沒有容錯(cuò)能力（2）需不停進(jìn)行同步復(fù)核，降低了處理機(jī)的效率。

話路設(shè)備處理機(jī)A比較器處理機(jī)

記憶體同步雙工工作方式B2雙機(jī)互助（話務(wù)分擔(dān)）話務(wù)工作由兩臺(tái)能獨(dú)立承擔(dān)該話務(wù)工作的處理機(jī)分擔(dān)，一旦有一臺(tái)處理機(jī)出現(xiàn)故障，就由另一臺(tái)處理機(jī)承擔(dān)全部的話務(wù)工作。話路設(shè)備處理機(jī)處理機(jī)A處理機(jī)B禁止設(shè)備記憶體A記憶體B優(yōu)點(diǎn):(1)過(guò)負(fù)荷能力強(qiáng)(2)對(duì)軟體故障有容錯(cuò)能力.(3)調(diào)試新軟體,擴(kuò)充新設(shè)備時(shí),可使一臺(tái)服務(wù),一臺(tái)調(diào)試缺點(diǎn):為避免雙機(jī)同搶資源,雙機(jī)通信息較頻繁,使軟體較複雜,對(duì)硬體故障不如同步方式反應(yīng)快.3主/備方式一臺(tái)處理機(jī)聯(lián)機(jī)工作,一臺(tái)處理機(jī)備用,一旦主用機(jī)出現(xiàn)故障,進(jìn)行主/備用設(shè)備切換.特點(diǎn):

實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,主/備用切換時(shí)令產(chǎn)生延誤或已有的連接中斷.四多處理機(jī)間的通信方式

通信方式

利用PCM通道利用TS16進(jìn)行通信與話音資訊一樣在交換網(wǎng)絡(luò)中傳輸,用不同的標(biāo)誌區(qū)分

採(cǎi)用電腦網(wǎng)常用方式作業(yè)1如何提高交換機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性?2交換機(jī)採(cǎi)取什麼措施防止高壓進(jìn)入交換機(jī)?3為什麼數(shù)字中繼電路要實(shí)現(xiàn)幀調(diào)整,另外數(shù)字中繼電路中沒有幀同步會(huì)出現(xiàn)什麼情況?41+1冗餘配置三種方式的優(yōu)缺點(diǎn)?第四章電路交換系統(tǒng)的軟體§4.1交換軟體的組成

交換軟體運(yùn)行軟體系統(tǒng)(交換機(jī)運(yùn)行時(shí)執(zhí)行的軟體)支援軟體系統(tǒng)操作系統(tǒng)資料庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)用軟體系統(tǒng)軟體開發(fā)、生產(chǎn)工具與環(huán)境軟體維護(hù)工具與環(huán)境呼叫處理程式管理程式維護(hù)程式一運(yùn)行軟體系統(tǒng)

呼叫處理程式管理程式應(yīng)用軟體系統(tǒng)維護(hù)程式調(diào)用返回系統(tǒng)調(diào)用操作系統(tǒng)硬件系統(tǒng)中斷控制資料庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)圖4.1運(yùn)行軟體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù):反映交換局和用戶的情況,為程式的執(zhí)行提供必要的環(huán)境和依據(jù)。操作系統(tǒng):負(fù)責(zé)資源的管理和程式的執(zhí)行控制。操作系統(tǒng)直接覆蓋在裸機(jī)上，為其他軟體提供一個(gè)虛擬機(jī)環(huán)境。呼叫處理程式:負(fù)責(zé)呼叫處理功能。管理程式:協(xié)助實(shí)現(xiàn)交換機(jī)的軟,硬體系統(tǒng)的更新(如新用戶建立，用戶改號(hào)時(shí)用戶數(shù)據(jù)的更新)；進(jìn)行計(jì)費(fèi)管理；監(jiān)督交換機(jī)的工作情況，確保交換機(jī)的服務(wù)品質(zhì)(如服務(wù)觀察和話務(wù)量測(cè)量)。維護(hù)程式:負(fù)責(zé)交換機(jī)的故障檢測(cè)，診斷和恢復(fù)，保證交換機(jī)可靠工作。管理25%呼叫處理15%操作系統(tǒng)20%維護(hù)40%圖4.2運(yùn)行軟體的比例分配二軟體支援系統(tǒng)交換機(jī)的運(yùn)行軟體本身是很龐大和複雜,它的設(shè)計(jì)生產(chǎn)和維護(hù)工作也是艱巨的,軟體支援系統(tǒng)就是提供這兩方面的工具和環(huán)境.

交換機(jī)的運(yùn)行軟體大體結(jié)構(gòu)相同,但對(duì)不同的交換局,需作一定的修改以適應(yīng)各種具體要求,利用軟體開發(fā)、生產(chǎn)工具與環(huán)境可高效、可靠地完成。軟體維護(hù)指對(duì)原先設(shè)計(jì)的運(yùn)行軟體不斷地改進(jìn)和擴(kuò)充,直至交換機(jī)退役,這也可以由軟體維護(hù)工具與環(huán)境完成?！?.2呼叫處理軟體

呼叫處理軟體是負(fù)責(zé)呼叫處理功能,具體有:監(jiān)視話路設(shè)備的狀態(tài)(用戶線、中繼線)、接收用戶號(hào)碼,數(shù)字(號(hào)碼)分析,狀態(tài)分析,路由選擇,通路選擇,驅(qū)動(dòng)話路設(shè)備等.第一位號(hào)碼到一呼叫處理的過(guò)程及處理任務(wù)處理任務(wù)狀態(tài)輸入信號(hào)(事件)用戶掃描去話分析,送撥號(hào)音停撥號(hào)音,數(shù)字分析來(lái)話分析,(路由選擇)通路選擇,振鈴控制，送回鈴音通路接續(xù)路由復(fù)原,送忙音主叫復(fù)原

空閒等待收號(hào)收號(hào)

振鈴

通話

聽忙音

空閒主叫摘機(jī)送用戶號(hào)碼被叫摘機(jī)被叫掛機(jī)主叫掛機(jī)

上述呼叫處理過(guò)程中所執(zhí)行的處理任務(wù)可以分為三種類型：輸入處理、內(nèi)部處理、輸出處理。輸入處理：用於識(shí)別輸入信號(hào)，具體有用戶掃描，收號(hào)等。

內(nèi)部處理：分析輸入資訊的現(xiàn)有狀態(tài)，分配資源（收號(hào)器，中繼路由，內(nèi)部鏈路），決定下一步的工作。如數(shù)字分析，來(lái)話分析，通路選擇。輸出處理：執(zhí)行內(nèi)部處理的結(jié)果，完成對(duì)話路設(shè)備的驅(qū)動(dòng)，如振鈴控制，通路接續(xù)，送忙音，回鈴音等。一個(gè)呼叫處理過(guò)程是輸入處理，內(nèi)部處理，輸出處理的不斷迴圈，一個(gè)迴圈的結(jié)束，硬體設(shè)備就從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)移到新的穩(wěn)定狀態(tài)。一個(gè)呼叫處理的過(guò)程實(shí)際上是狀態(tài)轉(zhuǎn)移的過(guò)程。二用戶掃描

——識(shí)別用戶狀態(tài)（摘機(jī)或掛機(jī)狀態(tài)）的輸入處理。摘機(jī)：用戶回路閉合（-48V提供給用戶話機(jī)）。用“0”表示掛機(jī)：用戶回路斷開。用“1”表示

交換機(jī)通過(guò)週期性掃描用戶線來(lái)識(shí)別用戶狀態(tài)。1用戶掃描週期： 確定為100ms左右（96ms或100ms），太長(zhǎng)：影響服務(wù)品質(zhì)。太短：增加了處理機(jī)的負(fù)擔(dān)。100ms左右的掃描週期濾去了話機(jī)抖動(dòng)造成的干擾。2摘機(jī)識(shí)別和掛機(jī)識(shí)別摘機(jī)識(shí)別式：SCN∧LSCN=1

本次掃描值上次掃描值掛機(jī)摘機(jī)‘1’‘0’

摘機(jī)事件的識(shí)別是識(shí)別摘機(jī)動(dòng)作，而不是識(shí)別是否出於摘機(jī)狀態(tài)，以便處理機(jī)做下一步處理。

對(duì)於摘機(jī)事件還應(yīng)區(qū)分出是呼出摘機(jī)還是應(yīng)答摘機(jī)，兩個(gè)事件會(huì)有不同的處理。可利用用戶的忙閑狀態(tài)LM進(jìn)行區(qū)分。呼出摘機(jī)前，用戶處?kù)丁伴e”狀態(tài)用“1”表示。應(yīng)答摘機(jī)前，用戶處?kù)丁懊Α睜顟B(tài)（已振鈴）用“0”表示。因此：呼出摘機(jī)識(shí)別：SCN∧LSCN∧LM=1應(yīng)答摘機(jī)識(shí)別：SCN∧LSCN∧LM=1掛機(jī)識(shí)別式：SCN∧LSCN=1

掛機(jī)事件的識(shí)別也是識(shí)別掛機(jī)動(dòng)作。3用戶掃描採(cǎi)用群處理方式Ⅰ

用戶狀態(tài)是由硬體週期性地寫入特定記憶體中，一個(gè)用戶線掃描值占一位，然後由軟體週期性地讀取，讀取時(shí)是一次讀一個(gè)字長(zhǎng)的數(shù)據(jù)，通過(guò)判別式