第二講-電路交換技術(二)電子教案

第二章電路交換技術

2.4數(shù)字交換網(wǎng)絡

12.4數(shù)字交換網(wǎng)絡數(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。22.4.1基本交換單元1.共享存儲器型時分交換單元多個用戶的數(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。31.共享存儲器型時分交換單元

這是一個控制寫入、順序讀出方式交換單元結構，話音存儲器的寫入地址由控制存儲器提供，話音數(shù)據(jù)讀出采用時鐘順序計數(shù)方式。52.空分型交換單元

由空分選擇開關和控制存儲器組成，輸入控制方式的選擇開關為一選多（譯碼器），控制存儲器按入線配置，內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。62.空分型交換單元

同樣由空分選擇開關和控制存儲器組成，輸出控制方式的選擇開關為多選一（選通器），控制存儲器按出線配置，內容指明在對應單元號的時隙期間選擇對應入線接通出線?？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，作用是和時分交換單元配合以構成更大容量的數(shù)字交換網(wǎng)絡。73.共享總線型時分交換單元

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轉送給下一級。8

DSE內部電路各模塊作用

緩存和時序轉發(fā)接收本時隙數(shù)據(jù)的端口地址。緩存和時序轉發(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)。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，按序將各單元的數(shù)據(jù)讀出。10DSE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。

112.4.2CLOS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，必須按某種拓撲結構將多個交換單元組成更大容量的交換網(wǎng)絡。構建大型交換網(wǎng)絡，須保證連接在網(wǎng)絡上所有終端都能兩兩互通，合理安排結構以避免內部阻塞，還要保證用最少的元件以使代價最低。為解決大型網(wǎng)絡的可靠性、可用性、低內部阻塞和低成本，通常利用數(shù)學方法來解決。121.多級交換網(wǎng)絡按照開關理論，電路交換單元看作多入和多出的開關陣列，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。131.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、…、m－1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級交換單元都只與第K－1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)絡的組織結構，可用拓撲圖或連接函數(shù)進行表示。142.多級網(wǎng)絡的內部阻塞內部阻塞，由于網(wǎng)絡的內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，由于拓撲結構的不同安排，將會出現(xiàn)內部阻塞問題。152.多級網(wǎng)絡的內部阻塞

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，稱這種情形為內部阻塞。16無阻塞網(wǎng)絡①嚴格無阻塞網(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)絡中建立一個連接，且不影響網(wǎng)絡中已建立的其他連接。②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。③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。173.CLOS網(wǎng)絡

人們尋求使用元件最少、又能滿足阻塞要求，利用多級結構構造更大容量交換單元。CLOS于1953年在貝爾實驗室構造了這個N×N無阻塞交換網(wǎng)絡，其交叉點數(shù)增長的速度小于。

183級CLOS網(wǎng)絡無阻塞條件CLOS利用數(shù)學歸納法從n＝2開始驗證，最壞情形，中間級將會有(n－1)×2個交換單元被占用，中間級至少要有(n－1)×2＋1個交換單元，即m≥2n－1時可確保交換網(wǎng)絡無阻塞。對于C(m,n,r)的CLOS網(wǎng)絡，如果m≥2n－1，則認為該網(wǎng)絡是嚴格無阻塞的。對于3級CLOS網(wǎng)絡C(m,n,r)，當2n－1＞m≥n時，則稱作是可重排無阻塞網(wǎng)絡。193級可重排無阻塞CLOS網(wǎng)絡

欲作如下交換連接C1C2C3C4203級可重排無阻塞CLOS網(wǎng)絡

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)生內部阻塞。同樣，C4也不能建立。213級可重排無阻塞CLOS網(wǎng)絡

重排C1，可使網(wǎng)絡無內部阻塞。222.4.3TST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)絡結構。常用的有三級結構，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)絡模型結構。232.4.3TST交換網(wǎng)絡

24TST交換網(wǎng)絡電路結構

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512×32個時隙話路的交換連接。25TST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接線器采用順序寫入控制讀出方式，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。26TST交換網(wǎng)絡電路結構

內部時隙ITS由呼叫處理機按占用狀態(tài)任意選擇，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。內部時隙選擇了ITS7，初級T為順序寫入控制讀出方式，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。27TST交換網(wǎng)絡電路結構

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，因此控存內容一樣，單元號相差256。雙向接續(xù)完成。282.4.4DSN網(wǎng)絡

采用多級多平面結構，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構，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。29DSN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ABCD和A′B′C′D′。選擇命令字經(jīng)入口級進入DSN，DSN中各相關DSE按照命令字要求，將相關控制命令存入端口RAM和信道RAM的對應單元。選擇命令字經(jīng)相關級指定建立接續(xù)通路，再從折返點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。D＝D′，C＝C′，B＝B′，A≠A′，B第1級DSE編號，主被叫終端連在同一第1級DSE上，折回點在第1級。D＝D′，C＝C′，B≠B′，表示主被叫經(jīng)不同第1級DSE接到同一第2級DSE上，折回點在第2級。D＝D′，C≠C′，表示主被叫通過不同的第1級、第2級DSE連到同一第3級，折回點在第3級。D≠D′，D位不同，不管其他位如何，折回點在第4級，需在全網(wǎng)內建立通路。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小結電路交換網(wǎng)絡，就是從物理