内蒙古工业大学现代交换网络02第二讲 电路交换技术(二)1

1、第二部分 电路交换技术 数字交换网络 v大型交换系统可达大型交换系统可达几十万几十万用户端口，通常最大交换用户端口，通常最大交换单元电路只能提供单元电路只能提供几千几千个端口的交换容量，因此，个端口的交换容量，因此，必须按某种拓扑结构将必须按某种拓扑结构将多个多个交换单元组成更大容量交换单元组成更大容量的交换网络。的交换网络。v构建大型交换网络，须保证连接在网络上所有终端都构建大型交换网络，须保证连接在网络上所有终端都能能两两互通两两互通，合理安排结构以避免，合理安排结构以避免内部阻塞内部阻塞，还，还要保证用要保证用最少最少的元件以使代价最低。的元件以使代价最低。v为解决大型网络的可靠性、可用

2、性、低内部阻塞和低为解决大型网络的可靠性、可用性、低内部阻塞和低成本，通常利用数学方法来解决成本，通常利用数学方法来解决。交换网络交换网络v集线器集线器、分配器分配器、扩展器扩展器v容量容量：输入信道数输入信道数输出信道数输出信道数v阻塞阻塞：有空闲，但不能构成通路，表示网络内部通路的可用有空闲，但不能构成通路，表示网络内部通路的可用性。一个网络是否阻塞由网络结构决定，而阻塞率的大小不仅性。一个网络是否阻塞由网络结构决定，而阻塞率的大小不仅和网络结构有关，还和话务量的大小及其分布有关。和网络结构有关，还和话务量的大小及其分布有关。vHW(High Way)线线：在数字通信中，由于每一条总线都至

3、少在数字通信中，由于每一条总线都至少可传送可传送30路路(PCM基群基群)用户的消息，因此我们把连接交换网络用户的消息，因此我们把连接交换网络的入、出线叫做的入、出线叫做PCM母线或母线或HW线。线。交换网络交换网络交换网络交换网络交换网络交换网络是由若干个交换单元按照一定的是由若干个交换单元按照一定的拓扑结构和控制方式构成的网络。拓扑结构和控制方式构成的网络。交换网络的三个基本要素交换网络的三个基本要素 交换单元交换单元 不同交换单元间的不同交换单元间的拓扑结构拓扑结构 控制方式控制方式交换网络的一般结构交换网络的一般结构控制单元出线入线交换单元交换单元交换单元交换单元交换网络单级交换网络和

4、多级交换网络单级交换网络和多级交换网络交换网络按交换网络按拓扑连接方式拓扑连接方式可分为：可分为： 单级交换网络单级交换网络 多级交换网络多级交换网络出线出线0 N-1入线入线0M-1单级交换网络单级交换网络交换交换单元单元多级交换网络多级交换网络v按照开关理论，电路交换单元看作多入和多出的按照开关理论，电路交换单元看作多入和多出的开关阵列，作用是为某一入线选一合适的出口。开关阵列，作用是为某一入线选一合适的出口。v单个交换单元，容量受电子器件工作参数限制，单个交换单元，容量受电子器件工作参数限制，并且内部控制复杂度随容量增大而急剧增加，较并且内部控制复杂度随容量增大而急剧增加，较难实现更大容

5、量。难实现更大容量。v大容量交换网络，通常将多个单元电路组合起来，大容量交换网络，通常将多个单元电路组合起来，形成多级互通的交换网络。形成多级互通的交换网络。 如果一个交换网络中的交换单元可以分为如果一个交换网络中的交换单元可以分为N级，顺序级，顺序命名为第命名为第1,2,N级，并且满足：级，并且满足： 所有入线都只与第所有入线都只与第1级交换单元连接；级交换单元连接； 所有第所有第1级交换单元都只与入线和第级交换单元都只与入线和第2级交换单元连接；级交换单元连接； 所有第所有第2级交换单元都只与第级交换单元都只与第1级和第级和第3级交换单元连接；级交换单元连接； 依此类推，所有第依此类推，所

6、有第N级交换单元都只与第级交换单元都只与第N-1级和出线级和出线连接；连接； 则称这样的交换网络为则称这样的交换网络为多级交换网络多级交换网络，或，或N级交换网级交换网络络。多级交换网络多级交换网络 多级交换网络的拓扑结构可用三个参数来说多级交换网络的拓扑结构可用三个参数来说明：明： 每个交换单元的每个交换单元的容量容量 交换单元的交换单元的级数级数 交换单元间的交换单元间的连接通路连接通路（链路链路）多级交换网络多级交换网络O1n-1O1n-1O1n-1O1m-1O1m-1O1m-1OO11m-1n-1 1级级2级级多级交换网络多级交换网络(nm x nm两级交换网络两级交换网络)2. 多级

7、网络的内部阻塞 第第1级级0号单元的号单元的0号入线与第号入线与第2级级0号单元号单元1号出线已号出线已建立连接，第建立连接，第2级级0号单元其他出线空闲。号单元其他出线空闲。虽然第虽然第2级级0号单元其他出线空闲，但第号单元其他出线空闲，但第1级级0号单元号单元其他入线都不能与第其他入线都不能与第2级级0号单元其他出线建立连接，号单元其他出线建立连接，称这种情形为内部阻塞。称这种情形为内部阻塞。多级交换网络的内部阻塞多级交换网络的内部阻塞 交换网络的组织结构可用拓扑结构进行表示，由于交换网络的组织结构可用拓扑结构进行表示，由于拓扑结构的不同安排，将会出现拓扑结构的不同安排，将会出现内部阻塞内

8、部阻塞问题。问题。 若出入线空闲，由于交换网络级间链路被占用而无若出入线空闲，由于交换网络级间链路被占用而无法接通的现象，称为法接通的现象，称为多级交换网络的内部阻塞多级交换网络的内部阻塞。严格无阻塞网络严格无阻塞网络 不管网络处于何种状态，任何时刻都可以在交换网不管网络处于何种状态，任何时刻都可以在交换网络中建立一个连接（只要这个连接的起点、终点是空闲络中建立一个连接（只要这个连接的起点、终点是空闲的），而不会影响网络中已建立起来的连接。的），而不会影响网络中已建立起来的连接。可重排无阻塞网络可重排无阻塞网络 不管网络处于何种状态，任何时刻都可以在交换网不管网络处于何种状态，任何时刻都可以在

9、交换网络中络中直接或对已有的连接重选路由来直接或对已有的连接重选路由来建立一个连接（只要建立一个连接（只要这个连接的起点、终点是空闲的），而不会影响网络中已这个连接的起点、终点是空闲的），而不会影响网络中已建立起来的连接。建立起来的连接。广义无阻塞网络广义无阻塞网络 指一个给定的网络存在着指一个给定的网络存在着固有固有的阻塞可能，但又可的阻塞可能，但又可能存在着一种能存在着一种精巧精巧的选路方法，使得所有的阻塞均可避免，的选路方法，使得所有的阻塞均可避免，而不必重新安排网络中已建立起来的连接。而不必重新安排网络中已建立起来的连接。多级交换网络的内部阻塞多级交换网络的内部阻塞3级可重排无阻塞网络

10、 欲作如下交换连接欲作如下交换连接 C1 C2 C3 C4312443213级可重排无阻塞网络 假定如图已建立了连接假定如图已建立了连接C1和和C3，虽然出线端，虽然出线端2空闲，但不能建立连接空闲，但不能建立连接C2，产生内部阻塞。，产生内部阻塞。同样，同样，C4也不能建立。也不能建立。312443213级可重排无阻塞网络 31244321重排重排C1，可使网络，可使网络无内部阻塞。无内部阻塞。数字交换网络的工作原理数字接线器有两种： 空间空间（S）接线器：母母(复用复用)线线交换 时间时间（T）接线器：时隙时隙交换空间（S）接线器（空间交换单元）： 由交叉节点矩阵交叉节点矩阵和控制存储器控

11、制存储器组成。88电子交叉接点矩阵88电子交叉接点矩阵空间空间（S）接线器的输出）接线器的输出控制方式控制方式0 1 20 1 20 1 2TS12 TS8TS12 TS808122TS8TS8输出控制方式输出控制方式0TS12TS1220127空间（空间（S）接线器的输入控制方式）接线器的输入控制方式0 1 20 1 20 1 2TS12 TS8TS12 TS808121272TS8TS8输入控制方式输入控制方式1TS12TS1220空间（S）接线器空间（S）接线器S接线器的说明：(1) S接线器按空间开关时分方式工作，矩阵中的交叉接点状态每时隙更换一次，每次接通的时间是一个TS，即3.9

12、s。从这个意义上理解，S接线器虽是一种空分接线器，却具有“时分”的含义。(2) S接线器在每一时隙不允许矩阵中一行或一列同时有两个以上的交叉接点闭合，否则会造成串话。 时间时间(T)接线器接线器1. 时间时间(T)接线器接线器(时间交换单元时间交换单元)的结构的结构T接线器由话音话音(信息信息)存储器存储器和控制存储器控制存储器组成,都是随机存储器RAM。1) 话音(信息)存储器缓冲存储器话音存储器(SM，Speech Memory)用于寄存经过PCM编码处理的话音信息，每个单元存放一个时隙的内容，即存放一个8 bit的编码信号，故SM的单元数等于PCM的复用度(PCM复用线上的时隙总数)。

13、2) 控制存储器地址存储器控制存储器(CM，Control Memory)又称为地址存储器，其作用是寄存话音信息在SM中的单元号。通过在CM中存放地址，从而控制话音信号的写入或读出。 一个SM的单元号占用CM的一个单元，故CM的单元数等于SM的单元数。CM每单元的字长则由SM总单元数的二进制编码字长决定。例如，某T接线器的输入端PCM复用度为128，则SM的单元数应是128个，每单元的字长是8 bit，CM单元数应是128个，每单元的字长是7 bit。 时间时间(T)接线器的控制方式接线器的控制方式1、在定时脉冲、在定时脉冲CP控制下，将控制下，将HW线上的每个输入时隙所携带的话音线上的每个输

14、入时隙所携带的话音信息依次写入信息依次写入SM的相应单元中的相应单元中(SM单元号对应主叫用户所占用的时隙单元号对应主叫用户所占用的时隙号号)；2、CPU根据交换要求，在根据交换要求，在CM的相的相应单元中填写应单元中填写SM的读出地址的读出地址(CM单元号对应被叫所占用的时隙号单元号对应被叫所占用的时隙号)；3、在、在CP控制下，按顺序在输出时控制下，按顺序在输出时隙隙(被叫所占的时隙被叫所占的时隙)到来时，根据到来时，根据SM的读出地址，读出的读出地址，读出SM中的话音中的话音信息。信息。 话音存储器话音存储器(SM)的写入信号受定时脉冲控制，而读出信号受控的写入信号受定时脉冲控制，而读出

15、信号受控制存储器制存储器(CM)控制，即控制，即SM是是“顺序写入，控制读出顺序写入，控制读出”；时间时间(T)接线器的控制方式接线器的控制方式1、CPU根据交换要求，在根据交换要求，在CM单元内写入话音信号在单元内写入话音信号在SM的地址的地址(CM单元号对应主单元号对应主叫用户所占用的时隙号叫用户所占用的时隙号)上；上；2、在、在CM控制下，将话音信控制下，将话音信息写入息写入SM的相应单元的相应单元(SM单单元号对应被叫用户所占用的时元号对应被叫用户所占用的时隙号隙号)中；中；3、在、在CP控制下，按顺序读出控制下，按顺序读出SM中的话音信息。中的话音信息。 话音存储器话音存储器(SM)

16、的写入信号受控制存储器的写入信号受控制存储器(CM)控制，而读出控制，而读出信号受定时脉冲控制，即信号受定时脉冲控制，即SM是是“控制写入，顺序读出控制写入，顺序读出”。T接线器的说明：(1) 不管哪种控制方式，话音信息交换的结果是一样的。(2) T接线器按时间开关空分方式工作，每个时隙的话音信息都对应着一个SM的存储单元，因为不同的存储单元所占用的空间位置不同，所以，T接线器虽是一种时分接线器，但实际上却具有“空分”的含义。 (3) CPU只需修改CM单元内的内容，就可改变信号交换的对象。但对于某次通话来说，占用T接线器的单元是固定的，这个“占用”直至通话结束才释放。 (4) 话音信号在SM

17、中存放的时间最短为3.9 s，最长为125s。 (5) CM各单元的数据在每次通话中只需写一次。PCM端机和T接线器的连接单端PCM30/32和T接线器的连接2) 2) 多端多端PCMPCM终端设备和终端设备和T T接线器的连接接线器的连接单端PCM终端设备接入T接线器时只能处理30个用户的话音交换。如果将多端PCM终端设备(4端、8端、16端、32端)接入T接线器，将会大大扩大T接线器所交换的信息容量。因此，多端PCM终端设备和T接线器连接时其接口除了需要串/并、并/串电路外，还需要增加复用和分路电路，实现多端PCM复用线的合并。复用器的作用是将多条HW线合并成一条HW线；分路器的作用是将一

18、条HW线分成多条HW线。 TST交换网络由两种接线器组合成大容量的数字交换网络vA级T接线器是负责输入母线的时隙交换vS接线器负责母线之间的空间交换vB级T接线器是负责输出母线的时隙交换TST交换网络(A：HW1，TS2和B：HW3，TS31)1、HW1 TS2 HW1 TS72、HW1 TS7 HW3 TS73、HW3 TS7 HW3 TS31TST交换网络（A：PCM1，TS3和B：PCM4，TS12）TST网络中的同一条通路，输入级T的输出时隙、输出级T的输入时隙和S接线器的内部时隙都是同一时隙。 若T接线器先输出后输入的控制方式时，两个T接线器的控制存储器中，同一用户所对应的存储单元地址相同，这个地址就是分配给用户的时隙地址。 对于S接线器，一般采用输出控制方式，因为输出控制下，S接线器的多个控制存储器的同一地址单元中写入相同的数据，就可以使S接线器多条输出线的同一时隙和一条输入线相连，实现了信号的广播式传输，有实