第2部分 数字交换网络

1、 第第2章章 交换单元与交换网络交换单元与交换网络 交换的基本功能交换的基本功能是在是在任意任意入线入线和和出线出线之间建立连接。之间建立连接。 完成这一基本功能完成这一基本功能的部件就是的部件就是交换网络交换网络。 交换网络交换网络是由基本的交换单元组成。是由基本的交换单元组成。 2.1 语音信号数字化（背景知识）语音信号数字化（背景知识） 2.2 具体交换单元介绍（具体交换单元介绍（T、S） 2.3 交换网络（交换网络（TST） 2.4交换网络（交换网络（BANYAN网络）网络） 2.5举例举例 2.1 语音信号数字化（背景知识）语音信号数字化（背景知识） 交换网络中的信号形式是数字的、时

2、分复用信号。交换网络中的信号形式是数字的、时分复用信号。 电路交换电路交换采用采用 同步时分复用信号同步时分复用信号 分组交换和分组交换和ATM交换交换采用采用 统计时分复用信号统计时分复用信号 什么是什么是同步时分复用信号同步时分复用信号和和统计时分复用信号统计时分复用信号？ 为了提高信道的利用率，通常采用为了提高信道的利用率，通常采用多路复用多路复用 技术技术，使多路信息在一个信道或一条传输线路上，使多路信息在一个信道或一条传输线路上 传输。传输。 多路复用技术多路复用技术 频分复用频分复用 时分复用时分复用 码分复用码分复用 空分复用空分复用 TS1 TSn-1 TSn-1 TS1TS0

3、 时间125us125us TS0 2、同步时分复用（、同步时分复用（TDM） 每个用户的采样周期都是每个用户的采样周期都是125us，都能在接收端正确还原，都能在接收端正确还原 一个一个帧帧的若干的若干时隙时隙，按顺序编号，标号相同，按顺序编号，标号相同 的成为一个子信道，传递同一路话路信息，速率的成为一个子信道，传递同一路话路信息，速率 恒定。（话路和时隙是恒定。（话路和时隙是“对号入座对号入座”的）的） 同步时分复用技术，也成为同步时分复用技术，也成为“位置化信道位置化信道” aa b c d b c a bb ccad 用户用户 A B C D t t t t #1#2#3#4 四个时

4、分复用帧四个时分复用帧 时分复用时分复用 t 3、统计时分复用、统计时分复用(STDM) 统计时分复用，又称统计时分复用，又称“异步时分复用异步时分复用”。把。把 公共信道的时隙实行公共信道的时隙实行“按需分配按需分配”，即只对那些，即只对那些 需要传送信息或正在工作的终端才分配给时隙。需要传送信息或正在工作的终端才分配给时隙。 4 4、话音信号的同步时分复用、话音信号的同步时分复用 PCM30/32PCM30/32帧结构帧结构 语音信号经过抽样、量化、编码。语音信号经过抽样、量化、编码。(PCM(PCM 编码）采样周期为编码）采样周期为125us125us。 将将125us125us分成分成

5、3232个时隙进行时分复用就形个时隙进行时分复用就形 成了成了PCM30/32PCM30/32帧结构帧结构( (欧洲体制欧洲体制) )。 125us125us分成分成2424个时隙就形成了个时隙就形成了2424时隙的帧时隙的帧 结构结构( (北美与日本体制）。北美与日本体制）。 我们国家采用欧洲体制。我们国家采用欧洲体制。 PCM30/32PCM30/32帧结构的特点帧结构的特点: : 一帧周期为一帧周期为125us125us，分成，分成3232个时隙个时隙TSTS0 0 TSTS31 31。 。 每个时隙传输每个时隙传输8 8位二进制码。位二进制码。 s3232个时隙中，个时隙中，TSTS0

6、 0为帧同步时隙，为帧同步时隙， TSTS16 16为标志 为标志 信号时隙，其余时隙传送信号时隙，其余时隙传送3030路的话音信号。路的话音信号。 每个话路的传输码率：每个话路的传输码率： 8000HZ8000HZ8bit=64kbit/s8bit=64kbit/s 复用后线路基群的传输码率复用后线路基群的传输码率: : 3232 64Kbit/s=2048 kbit/s=2Mb/s 64Kbit/s=2048 kbit/s=2Mb/s 16 16 帧为一复帧，复帧周期为帧为一复帧，复帧周期为2ms2ms 5、同步时分信号的交换 1 1）同一）同一PCMPCM母线，不同时隙的信码交换母线，不

7、同时隙的信码交换 2 2）不同）不同PCMPCM母线，相同时隙间的信码交换母线，相同时隙间的信码交换 3 3）不同）不同PCMPCM母线，不同时隙间的信码交换母线，不同时隙间的信码交换 B TS3 B TS3 C TS20 C TS10 A TS5 A TS25 数字数字 交换交换 网络网络 PCMi1 PCMi2 PCMi3 PCMi4 PCMo1 PCMo2 PCMo3 PCMo4 2.2 2.2 具体交换单元介绍具体交换单元介绍 一、一、 空间交换单元（空间接线器或空间交换单元（空间接线器或S S接线器）接线器） 功能功能 S S接线器完成接线器完成不同复用总线不同复用总线(PCM(PC

8、M线线) )间间同一同一TSTS 之间的交换之间的交换; ; 组成：组成： 电子交叉矩阵电子交叉矩阵 控制存储器（控制存储器（CMCM） 工作方式：工作方式： 1 1）输入控制：控制存储器对交叉矩阵的入线进）输入控制：控制存储器对交叉矩阵的入线进 行控制（控制线与输入行控制（控制线与输入HWHW平行）平行） 2 2）输出控制：控制存储器对交叉矩阵的出线进）输出控制：控制存储器对交叉矩阵的出线进 行控制（控制线与输出行控制（控制线与输出HWHW平行）平行） 组成：组成： 电子交叉矩阵电子交叉矩阵 控制存储器（控制存储器（CMCM） 组成：组成： 电子交叉矩阵电子交叉矩阵 控制存储器（控制存储器（

9、CMCM） TS22 0 4 31 C M C 0 C M C 1 C M C n HW0 HW1 HWn HW0 HW1 HWn TS4 TS4 TS22 1 n 22 S接线器的结构接线器的结构 输入控制方式输入控制方式 ！ 单元地址为单元地址为 时隙号，内时隙号，内 容为容为HWHW号号 （输出）（输出） TS4 HW0HWn TS22 HWnHW1 TS4 TS22 TS4 TS22 0 4 31 C M C 0 C M C 1 C M C n HW0 HW1 HWn HW0 HW1 HWn n 0 22 输出控制方式输出控制方式 ！ 单元地址为单元地址为 时隙号，内时隙号，内 容为容

10、为HWHW号号 （输入）（输入） TS4 HW0HWn TS22 HWnHW1 注意： S型接线器的入线数与出线数可以不等 控制存储器的内容只在通路建立或拆 除时才写入或清除。 组成：组成： 话音存储器（话音存储器（Speech Memory） 控制存储器（控制存储器（Control Memory） 二、二、 时间交换单元（时间接线器或时间交换单元（时间接线器或T T接线器）接线器） 功能：完成同一复用总线功能：完成同一复用总线(PCM(PCM线线) )上不同时隙间上不同时隙间 的交换。的交换。 工作方式工作方式 1 1）输出控制：顺序写入，控制读出）输出控制：顺序写入，控制读出 2 2）输入

11、控制：控制写入，顺序读出）输入控制：控制写入，顺序读出 R W TS0 TS31 TS0TS31 0 31 31 0 SM CM W CPU控制控制 R T接线器组成结构接线器组成结构 图图 地址计数器地址计数器 时钟时钟 地址计数器地址计数器 SMSM： 1 1）暂存时隙的数字语音信息；）暂存时隙的数字语音信息； 2 2）每个）每个TSTS占用占用SMSM的一个单元；的一个单元； 3 3）SMSM容量对一条容量对一条PCMPCM而言而言, , 容量容量=32=328bit8bit。 CM： 1 1）提供时间信息）提供时间信息: : 即在哪一时隙对即在哪一时隙对SMSM进行读进行读 或写或写(

12、 (由由CMCM的地址单元号提供的地址单元号提供) )； 2 2）提供地址信息）提供地址信息: : 即在某个时隙对即在某个时隙对SMSM的哪一的哪一 个地址进行读或写个地址进行读或写( (由由CMCM内容提供内容提供) )； AA A R W 31 0 SM CM W CPU控制 R T接线器接线器 - 输出控制输出控制 地址计数器 时钟 地址计数器 TS6 TS17 6 TS6TS17 31 0 17 6 17 31 30 29 2 1 TS0 CMCM的地址的地址 与输出与输出TSTS 对应对应 6 6 ！ 31 30 29 2 1 TS0 AA A ！ R W 31 0 SM CM W

13、CPU控制控制 R T接线器接线器 - 输入控制输入控制 地址计数器地址计数器 地址计数器地址计数器 TS6 TS17 17 TS6 TS17 31 0 617176 CM的地址的地址 与输入与输入TS 对应对应 2.3 2.3 交换网络（交换网络（TSTTST） 数据交换网络结构有：数据交换网络结构有： 本章重点讲解本章重点讲解TSTTST TST交换网的组成交换网的组成 1 2 10 . . . 10 1 2 10 . . . TT S 如如T=512 TS， TST网络可实现网络可实现5120时隙之间的交换。时隙之间的交换。 中间时隙的确定：反相法中间时隙的确定：反相法 1 1）选定一个

14、方向的时隙为）选定一个方向的时隙为X X， 2 2）则另一个方向中间时隙为）则另一个方向中间时隙为 （x + n/2x + n/2）mod Nmod N。 N:N:为复用线的时隙数为复用线的时隙数 T-S-T 初级初级T T接线器接线器次级次级T T接线器接线器 例例.TST.TST网络。网络。T T接线器容量为接线器容量为，初级，初级， 和次级和次级分别采用分别采用输出控制输出控制输入控制输入控制和输和输 入控制方式（内部时隙采用反向法确定）入控制方式（内部时隙采用反向法确定） 设用户呼叫用户，设用户呼叫用户，A A用户占用用户占用HW0HW0和和TS2TS2， 用户占用用户占用HW2HW2

15、和和TS31,TS31,交换网络内部时隙交换网络内部时隙 ITS=7（A BA B）。）。 B B 2 TS23 B B 31 TS2 A A 31 A TS7 B A C M C 0 C M C 1 C M C 2 HW0 HW1 HW2 输入控制输入控制 ！ 7 23 A CMA SMA TS31 B 72 TS7 3123 2 HW0 HW1 HW2 TS2 CMB SMB TS31 A 23 317 2 输入控制输入控制输出控制输出控制 TS23 HW0 TS2 HW2 TS31 TS31 ? TS2 ITS7 TS2 TS7 TS31 2 7+32/2=23 0 23 B B 23

16、TS2 3 B B 23 TS2 A A 7 A TS7 B A C M C 0 C M C 1 C M C 2 HW0 HW1 HW2 输入控制输入控制 ！ 7 23 A CMA SMA TS31 B 27 TS7 23 31 7 HW0 HW1 HW2 TS2 CMB SMB TS31 A 2 731 23 输出控制输出控制输入控制输入控制 TS23 HW0 TS2 HW2 TS31 TS31 ? TS2 ITS7 TS2 TS7 TS31 2 23 0 BANYAN网络是一种空分交换网络，由若干网络是一种空分交换网络，由若干 个个2*2交换单元组成的多级交换网络。交换单元组成的多级交换网

17、络。多用于多用于 ATMATM和光交换系统。和光交换系统。 2.42.4 BANYANBANYAN网络网络 结构结构 0 1 2 3 4 5 6 7 8 8 x 8x 8的的3 3级级banyanbanyan网络网络 0 1 2 3 4 5 6 7 从banyan的任一输入端口引出的一组 通路形成了2分支树，级数越多，分支越 多，级数k=2N，N=总入线数/出线数，即 2k=N。每级有每级有N/2N/2个交换单元。个交换单元。 单通路特性： banyan的任一入端到任一出端之间， 具有1条且仅有一条通路。 Banyan Banyan 网络的基本特性网络的基本特性 自选路由特性自选路由特性： 自

18、选路由，即是给定出线地址，不用外自选路由，即是给定出线地址，不用外 加控制命令，就可选到出线。可以使用对应加控制命令，就可选到出线。可以使用对应 于出端号的于出端号的二进制码二进制码的的选路标签选路标签来自动选路来自动选路。 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 0 0 1 1 2(010)2(010) 3(011)3(011) 4(100)4(100) 5(101)5(101) 6 6 7 7 8 x 8的3级banyan网络 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 (011) (010)(010) (100)(100) (101)(101) BanyanBanyan网络的自选路由特性网络的自选路由特性 输出冲突输出冲突 内部争用，内部争用， 会引起内部会引起内部 阻塞阻塞 内部阻塞性质内部阻塞性质 Banyan网络不仅有内部阻塞，而且这种内部阻网络不仅有内部阻塞，而且这种内部阻 塞随着阵列级数的增加而增加。因此，塞随着阵列级数的增加而增加。因此，Banyan网络网络 不可能做得很大。不可能做得很大。 BANYANBANYAN网络交换工作原理网络交换工作原理 1.TST网络，网络，T接线器容量为，初级，接线