程控交换原理PPT电子课件教案-第2章数字交换和数字交换网络.ppt

2019/4/4,莱阳农学院信息学院,1,第2章 数字交换和数字交换网络,数字交换原理 t型接线器 s型接线器 数字交换网络 话务理论基础,学不好本章者，扁之！,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,2,这一章，我能学到什么？,1.空分交换与时分交换 2.数字交换原理 3. t型接线器与s型接线器的工作原理 4.使用t型和s型接线器组建交换网络 5.话务理论基础,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,3,什么是空分交换？什么是时分交换？,空分交换：交换部分只有闭合、断开两个状态的元件(交叉节点)组成的交换矩阵。用于小容量的模拟交换机。,时分交换：在一条公共的通路中，提供适当的时隙ts (time slot)传送信号，用于数字交换机。又称数字交换、时隙交换。其实质是将话音信息由一个时隙“搬移”到另一个时隙。数字交换网络由t型时分接线器和s型时分接线器两种接线器组成。,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,4,空分交换矩阵,缺点：“全利用度”，需要的交叉节点数多(共m*n个)，节点利用率不高，解决方法：利用多级交叉矩阵或数字交换。,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,5,三级交叉矩阵,对于入线和出线的任一特定接续来说，有k条路径可供选择；每一条入线和出线都有较小数目的交叉节点。,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,6,数字程控交换机的任务是什么呢？,程控数字交换机的根本任务是通过数字交换来实现任意两个用户之间的语音交换，即在这两个用户之间建立一条数字话音通道。,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,7,数字程控交换机通过什么方式来完成任务呢？,程控数字交换机完成任务的最简单的方法是动态分配时隙，即给这两个要求通话的用户之间分配一个公共时隙（时分通路），话音信号经数字化后，每个用户的话音信号就在pcm复用线上都进入这个特定的时隙，周期的传递。发话回路和回话回路是分开的。,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,8,时隙交换原理又是怎样呢？,话音存储器：32个存储单元，单元地址顺序排列。 输入侧时序开关k入 ：32接点，按序号与sm的存储单元相连。 输出侧时序开关k出 ：32接点，非顺序，而是按用户要求连接。 k入和k出：8000/s，t=125s，周而复始的同步旋转。话音信息不断存入和读出，每125s交换一次，每次只传送一个抽样值。 两用户交换信息，采用暂存的方法。,为形象说明时隙交换原理，用两个时序开关代替控制机构，控制话音信息的交换。,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,9,时隙交换的实质是将一个话音信息由一个时隙搬移到另一个时隙。,时隙交换的实质是什么？是如何完成的？,时隙交换由时分接线器完成。,时分接线器分为t型接线器（时间交换即时隙搬移）和s型接线器（空间交换即扩大容量）。,时分接线器的容量不太大，因此，大型的交换机还必须使用空间交换来扩大其容量。,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,10,t型接线器工作原理,t型时分接线器(time switch)，又称时间型接线器，简称t接线器。由话音存储器sm(speech memory)和控制存储器cm(control memory)组成。,sm用于暂存经pcm编码的数字化语音信息，由高速ram实现。容量有32、128、256、512、1024单元，每个单元存储8bit，sm的单元数由输入或输出时分复用线上的时隙数决定。,cm用来存储时隙地址，用于控制sm信息的写入或读出。其内容为sm的地址，cm的单元数与sm的单元数相同，其位数由sm的个数来决定。其内容由中央处理机(cpu)控制写入或清除。,t接线器的功能：时隙交换，完成同一母线不同时隙的信息交换，即把某一时分复用线上某一时隙的信息交换至另一时隙。,t型接线器的组成,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,11,t型接线器中sm和cm的比较,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,12,t接线器的工作方式有两种读出控制方式（顺序写入、控制读出）和写入控制方式（控制写入、顺序读出）。“顺序”指按照sm地址的顺序，由时钟脉冲控制；“控制”指按cm中的内容来控制sm的读出和写入。,t型接线器的分类,读出控制方式 sm的写入在定时脉冲的控制下顺序写入，读出在cm的控制下读出； cm的写入在cpu的控制下写入，读出在定时脉冲的控制下顺序读出。,写入控制方式 sm的写入在cm的控制下写入，读出在定时脉冲的控制下顺序读出； cm的写入在cpu的控制下写入，读出在定时脉冲的控制下顺序读出。,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,13,顺序写入、控制读出方式,假设：输入、输出线均为32时隙的一条pcm复用线；a用户占用ts1时隙，b用户占用ts8时隙。,cm内的信息，由cpu控制写入,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,14,顺序写入、控制读出方式,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,15,b用户说话时，通过另一个时分复用线和另一个t接线器，把ts8时隙中的内容交换到ts1上去。在ts8时刻，把语音信息写入到sm中的8号单元，而读出这个信息码，只有在下一帧的ts1时隙才能完成，所以数字交换会出现时延，但最大时延不超过1帧的时间。,pcm语音信息在每帧中需要交换一次，以pcm30/32为例，如果ts1和ts8两个用户的通话时间为2分钟，则其交换次数为96万次。,a到b的通话通道和b到a的通道通道是同时建立的(cpu向cm下达写入控制信息命令完成，通道即建立)，这两个通道分别使用不同的复用线和接线器。通话结束后，cpu向cm下达清除命令，此时，通信通道被拆除。,读出控制方式，cm的单元地址与输出时隙号对应，而在其单元内写入的内容与输入时隙号对应。,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,16,控制写入、顺序读出方式,1.cpu在cm的1号单元内写入8 2.写入时，ts1时隙，读取cm的1号单元的内容，为8，然后把ts1的语音信息写入sm的8号单元 3.读出时，依照sm的地址顺序读出。,cm的单元地址与输入时隙号对应，写入的内容与输出时隙号对应,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,17,下面这句话相当重要，仔细体会一下，你能理解吗？,t型接线器不论采用哪种工作方式，都是将pcm每个输入时隙中的语音信息对应写入sm中的一个存储单元，这实际上由空间位置的划分来实现时隙的交换，所以t型时分接线器是按空分方式来工作的 。,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,18,t接线器的原理我明白了，那么实用的t接线器的构造是什么样子的呢？,t型接线器的交换容量主要取决于什么？,存储器的容量和访问速度,当存储器容量为32个单元时，该接线器可以有1条pcm复用线hw(highway);当存储器为64个单元时，可以有2条pcm复用线。常用为8条pcm复用线，此时一个t型接线器的存储器容量为多少个存储单元？,当t型接线器连接多条pcm复用线时，这些复用线中的时隙顺序如何进入t型接线器的存储器？如果还是串行进入，则t型接线器输入端的传输速率会提高多少？,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,19,8端输入的t型接线器,8bit并行码,8bit并行码,pcm30/32,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,20,复用器的基本功能是串/并变换和并路复用。其目的是减低数据传输速率，提高数字信道的利用率。 分路器的基本功能是并/串变换和分路输出。,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,21,各hw线上的时隙号与总时隙号的对应关系： 总时隙号=hw线上时隙号*8+hw线号,各hw线上的时隙号与总时隙号间的编码关系： 总时隙的8位二进制编码的前三位表示8个hw线号，后五位表示各hw线上的32个时隙号。,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,22,s型时分接线器工作原理,s型时分接线器(space switch)，又称空间型接线器，简称s接线器。由交叉节点矩阵和控制存储器cm组成。完成空间交换，即在一根入线中，可以选择任何一根出线与之接通。,空分交换网络的入线和出线在整个通话期间一直接通，属于空分交换；而空分接线器的入线和出线只在某个特定时隙接通，因此空分接线器还需要cm来控制在哪个时隙接通，属于时分交换。,且慢，有一点不明，既然s型接线器的功能是这样的，那和空分交换有什么区别呢？,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,23,我可以单独使用t型接线器来组建交换机吗？如果能，为什么还需要s型接线器呢？,只用t型时分接线器完全可以组建数字交换网络，但其交换容量有限制。,当连接到交换网络的pcm复用线超过2条的时候，就需要采用s型接线器来完成复用线之间的交换。,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,24,s型接线器也分为两种工作方式，如果cm是控制输入线上的交叉点闭合，则工作在输入控制方式；如果cm是控制输出线上的交叉点闭合，则工作在输出控制方式。,每条出线或入线上的所有节点的闭合都由一个cm来控制。,cm的写入由cpu控制，与t型接线器的cm写入时刻相同，是在通话之前由cpu控制写入。,输出控制方式： s型接线器的cm的个数与输出线的个数相同，每个cm的单元数与输出线的时隙数相同；单元地址与输入时隙号相对应，内容与输入线号相对应。 输入控制方式： s型接线器的cm的个数与输入线的个数相同，每个cm的单元数与输入线的时隙数相同；单元地址与输入时隙号相对应，内容与输出线号相对应。,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,25,输出控制方式的88s接线器,假设：每个hw复用线时隙数为32个；把hw0上ts2时隙内的内容交换到hw7的ts2时隙内。,8条入线,8条出线,7,把入线hw0上的ts0时隙交换到出线hw0上的ts0时隙，该怎么做？能把hw0上的ts0时隙交换到出线hw0上的其它时隙吗？,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,26,s型接线器完成的是不同pcm复用线语音信息之间的交换，但这种交换仅在相同时隙间进行，不同时隙间不能进行交换，所以s型接线器不能在交换网络中单独使用(为什么？)，这是和t型接线器之间最大的区别。,notice,s型接线器以时分方式完成复用线之间的空间交换。还记得t型接线器是按空间位置的划分来实现时隙交换吗？,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,27,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,28,多级时分交换网络,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,29,我们首先做以下假设,假设有两个小镇a和b，风光秀丽，人们和谐相处。,小镇a上一共有64户人家，可巧的是小镇b上的人家与小镇a竟然相同。,小镇a与小镇b之间想组建一个电话网，这样可以方便大家的交流，可是消息张贴出去很久，小镇上竟然没有一个人能接手这个工程。,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,30,时间又过去了很长时间，依旧没有人能够胜任这份工作，镇长为此整天愁眉苦脸,镇长有个非常漂亮的女儿，看到父亲为此事烦恼，她说：,如果谁能完成这件工程，我可以做他的助手,ok，现在，你愿意接手这件工程吗？,假定每个接线器有64个存储单元。,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,31,完成这样的工程，需要解决哪些问题,1.如何为这64个用户分配线路和时隙？,2.交换机是采用t接线器还是s接线器？或者都用到？,3.如果t和s接线器都用到，那么它们之间怎么连接？,4.语音信息在这些接线器内部是如何完成交换的？,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,32,1.如何为这64个用户分配线路和时隙？,每个小镇共有64个用户，当采用pcm32时隙复用线时，每个小镇必须设置至少两条pcm复用线，这样针对交换机而言，有两条pcm32入线和两条pcm32出线。一共有64个时隙，这样每个用户正好可以分配一个时隙来使用。,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,33,2.交换机是采用t接线器还是s接线器？或者都用到？,单独的s接线器不能构建交换网络，因此必须使用t接线器 每个村子一共两条复用线，每条复用线上的信号是pcm32路，t接线器的memory容量为64个单元，因此单一的t接线器即能满足要求，但是有两个村庄，所以必须使用s接线器。,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,34,3. t接线器和s接线器如何连接？,t接线器的memory容量为64单元，s接线器交叉矩阵的规模为22 一种连接方式是先使用t接线器进行时分交换，然后再使用s接线器进行空分交换。 另一种连接方式是先使用s接线器进行空分交换，然后再使用t接线器进行时分交换。,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,35,hw0ts1与hw1ts5进行交换，该如何进行？,这样的连接方式有问题吗？,如果同时hw0ts2与hw0ts5进行交换，采用这样的连接方式，能做到吗？,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,36,采用这样的连接方式， hw0ts1与hw1ts5以及hw0ts2与hw0ts5是不是可以正常交换了？,由于多采用了一级t接线器，因此在s接线器内部可以灵活选用时隙，而不必一定要与用户的时隙保持一致。,t-s-t型时分交换网络,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,37,4. 语音信息如何通过s接线器？,语音信息通过s接线器时，在s接线器上使用的时隙可以任意选取，这样的时隙称为内部时隙ist(internal time slot) 内部时隙的选取一般是成对选取，一发一收。 内部时隙选取有两种方法：1.奇偶法，即主叫用户选用偶时隙数2p，被叫用户选用奇时隙数2p+1；2.反相法相差半帧法，主叫用户选用i时隙，被叫用户选用i+f/2，f是一帧的时隙数。,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,38,输入级t接线器采用读出控制，输出级t接线器采用写入控制的tst交换网络称为读写方式的tst交换网络 输入级t接线器采用写入控制，输出级t接线器采用读出控制的tst交换网络称为写读方式的tst交换网络 从原理上来讲，输入t级和输出t级采用哪种控制方式都可以，但从控制方便和维护管理方面来讲，还是有所区分。,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,39,输入t接线器采用读出控制，输出t接线器采用写入控制 s接线器采用输入控制,共8条pcm复用线，每条复用线为32时隙。,hw0ts2与hw7ts31交换,内部时隙采用反相法，选用ts7和ts23732/2,读写方式tst交换网,7,7,0,2019/4/4,莱阳农学院信息学院,40,对于tst交换网络，采用写读控制方式的好处： 1.读出控制方式时，sm的写入是顺序的，因此如果sm单元发生损坏，不能正常完成交换，而写入控制方式，sm的写入是受cpu控制的，因此可以避开sm中发生损坏的单元； 2.写入控制方式时，cm的单元号与用户时隙号对应，因此只要查找cm被占用的