现代交换技术Chapter 数字交换网络PPT学习教案

1、会计学1数字交换技术基础数字交换技术基础2.1n 语音信号数字化过程语音信号数字化过程第1页/共67页主要功能单元包括三种功能：主要功能单元包括三种功能： 抽抽 样样 量化量化 编码编码抽样抽样：把话路信号（：把话路信号（300-3400HZ300-3400HZ）变成脉冲调幅信号（）变成脉冲调幅信号（PAMPAM）量化量化（取整）：将脉冲调幅信号（取整）：将脉冲调幅信号（PAMPAM）量化为有限个幅度值的量化信号（会产生误差（失真），采取对数形式的压缩特性）。）量化为有限个幅度值的量化信号（会产生误差（失真），采取对数形式的压缩特性）。编码编码：将有限个幅度值的量化信号变换成二进制编码，：将有

2、限个幅度值的量化信号变换成二进制编码，8 8位码位码/ /抽样值抽样值数字交换技术基础数字交换技术基础2.1第2页/共67页PCMPCM的主要波形的主要波形数字交换技术基础数字交换技术基础2.1第3页/共67页 存在的问题和解决的方法存在的问题和解决的方法问题问题话音信号在量化过程中必然会产生误差（或失真）引起通话时附加量化噪声。话音信号在量化过程中必然会产生误差（或失真）引起通话时附加量化噪声。对于线性量化情况，量化噪声功率仅与量化间隔大小有关，大信号时信噪比高；小信号时信噪比低对于线性量化情况，量化噪声功率仅与量化间隔大小有关，大信号时信噪比高；小信号时信噪比低数字交换技术基础数字交换技术

3、基础2.1第4页/共67页解决方法解决方法采用采用不均匀分层不均匀分层法，解决线性量化时小信号音质差的问题，即：法，解决线性量化时小信号音质差的问题，即：让量化特性在让量化特性在小信号小信号时分层密（时分层密（量化间隔小量化间隔小）让量化特性在让量化特性在大信号大信号时分层疏（时分层疏（量化间隔大量化间隔大）能在编码位数较少的情况下，得到小信号较高的信噪比来改善通话质量能在编码位数较少的情况下，得到小信号较高的信噪比来改善通话质量数字交换技术基础数字交换技术基础2.1第5页/共67页数字交换技术基础数字交换技术基础2.1第6页/共67页数字交换技术基础数字交换技术基础2.1第7页/共67页实际

4、广泛采用的两种对数形式的压缩特性实际广泛采用的两种对数形式的压缩特性A A律：欧洲（我国）律：欧洲（我国） 律：北美，日本律：北美，日本) 1|1( ln1|ln1)1|0 ( ln1|0iiiiVAAVAAVAVAV) 1|0 ( )1ln(|)|1ln(0iiVVV（压缩特性归一化表示）（压缩特性归一化表示）数字交换技术基础数字交换技术基础2.1第8页/共67页数字交换技术基础数字交换技术基础2.1第9页/共67页数字交换技术基础数字交换技术基础2.1第10页/共67页2.1.2 2.1.2 时分多路通信时分多路通信数字交换技术基础数字交换技术基础2.1n 目的目的：提高传输信道的利用率：

5、提高传输信道的利用率n 方法方法：频分复用（：频分复用（FDMFDM）（按频率划分信道）（按频率划分信道） 时分复用（时分复用（TDMTDM）（按时间划分信道）（按时间划分信道）FDMFDM与与TDMTDM信道划分信道划分第11页/共67页n 频分复用频分复用p方法：信道的可用频带被分割成若干互不交叠的频段，每路信号的频谱占用其一，以实现多路相加的方法：信道的可用频带被分割成若干互不交叠的频段，每路信号的频谱占用其一，以实现多路相加的FDMFDM信号在同一信道中传输。在接收端，借助适当的带通滤波器加以分路，分别进行解调。信号在同一信道中传输。在接收端，借助适当的带通滤波器加以分路，分别进行解调

6、。p基本功能单元（实现信号频谱的搬移和分割）基本功能单元（实现信号频谱的搬移和分割）幅度调制器；幅度解调器；带通滤波器；载波产生器幅度调制器；幅度解调器；带通滤波器；载波产生器p应用应用 载波电话通信载波电话通信 线对增容（程控、用户载波技术）线对增容（程控、用户载波技术）数字交换技术基础数字交换技术基础2.1第12页/共67页n 时分复用时分复用p方法：将信道按时间加以分割，各路话音抽样信息依一定的次序轮流地占用某一时段（时隙），从而实现多路复用方法：将信道按时间加以分割，各路话音抽样信息依一定的次序轮流地占用某一时段（时隙），从而实现多路复用 通常采用通常采用PCMPCM复用方式提高传输速

7、率、交换容量复用方式提高传输速率、交换容量 两种复用制式：两种复用制式： 30/3230/32路帧结构路帧结构（A A律、欧洲、中国）律、欧洲、中国） 2424路帧结构路帧结构（律、北美、日本）律、北美、日本）数字交换技术基础数字交换技术基础2.1第13页/共67页数字交换技术基础数字交换技术基础2.1第14页/共67页数字交换技术基础数字交换技术基础2.1第15页/共67页2.1.3 322.1.3 32路路PCMPCM的帧结构的帧结构数字交换技术基础数字交换技术基础2.1第16页/共67页数字交换技术基础数字交换技术基础2.1第17页/共67页数字交换技术基础数字交换技术基础2.1第18页

8、/共67页PCMPCM基群的主要技术参数基群的主要技术参数1 5442 048复用码流速率复用码流速率/kbit/s2430话路话路/帧帧2432时隙时隙/帧帧125125帧长帧长/s6464单路编码率单路编码率(kbit/s)88编码拉数编码拉数/抽样抽样律（律（=255）A律（律（A=87.6）压缩律压缩律256256量化层数量化层数88抽样率抽样率/kHZ3003 4003003 400话音频带话音频带/Hz24路制式路制式30/32路制式路制式 制制 式式参数参数数字交换技术基础数字交换技术基础2.1第19页/共67页 数字复用技术数字复用技术（实现多路数字信号按时分复用方式汇接成一路

9、复合数字信号）（群路信号）（实现多路数字信号按时分复用方式汇接成一路复合数字信号）（群路信号）将编码数字信号复用成为更高速率的群路信号，以适应各种信道或介质的传输能力。将编码数字信号复用成为更高速率的群路信号，以适应各种信道或介质的传输能力。基群基群复接（复用高次群基群）复接（复用高次群基群） 分接分接复用：完成复接、分接全过程复用：完成复接、分接全过程数字交换技术基础数字交换技术基础2.12.1.4 PCM2.1.4 PCM高次群高次群第20页/共67页数字交换技术基础数字交换技术基础2.1第21页/共67页数字交换技术基础数字交换技术基础2.1第22页/共67页2.1.5 2.1.5 时隙

10、交换原理时隙交换原理数字交换技术基础数字交换技术基础2.1第23页/共67页入线入线出线出线控制端控制端状态端状态端M X N的交换单元的交换单元00 11M-1N-1基本交换单元基本交换单元2.2第24页/共67页按信息流向分为：按信息流向分为：q有向交换单元：当信息经过交换单元时只能从入线进有向交换单元：当信息经过交换单元时只能从入线进 出线出，具有唯一确定的方向。出线出，具有唯一确定的方向。q无向交换单元：交换单元的每条线即可入也可出，无向交换单元：交换单元的每条线即可入也可出， 其入线数必等于出线数。其入线数必等于出线数。出线0 N-1入线0M-1M X N有向交换单元.入线/出线0N

11、-1N无向交换单元2. 交换单元分类基本交换单元基本交换单元2.2第25页/共67页入线入线0M-1出线出线0 N-1集中型（集中型（MN）入线入线0M-1出线出线0 N-1扩散型（扩散型（MN ） 出线出线0 N-1入线入线0M-1连接型（连接型（M=N）按使用需要的不同可分为：按使用需要的不同可分为：q集中型集中型( (集中器集中器) )：入线数大于出线数的交换单元。：入线数大于出线数的交换单元。q连接型连接型( (置换器置换器) )：入线数等于出线数的交换单元。入线数等于出线数的交换单元。q扩散型扩散型( (扩展器扩展器) )：入线数小于出线数的交换单元。入线数小于出线数的交换单元。基本

12、交换单元基本交换单元2.2第26页/共67页按按入线和出线之间是否共享单一通路可分为入线和出线之间是否共享单一通路可分为：p时分交换单元：所有的输入端口与输出端口之间共享时分交换单元：所有的输入端口与输出端口之间共享 惟一的一条通路。惟一的一条通路。p空分交换单元：入线与出线之间存在多条通路。空分交换单元：入线与出线之间存在多条通路。01M-1入线入线01N-1出线出线空分交换单元空分交换单元01M-1入线入线01N-1出线出线时分交换单元时分交换单元共享总线共享总线基本交换单元基本交换单元2.2第27页/共67页p 容量：容量： 交换单元所有入线可以同时送入的总的信息量。交换单元所有入线可以

13、同时送入的总的信息量。p 接口：接口： 交换单元需要规定自己的信号接口标准，即信号形式、速率及信息流方向交换单元需要规定自己的信号接口标准，即信号形式、速率及信息流方向p 功能：功能： 点到点、同发、广播点到点、同发、广播p 质量：质量： 完成交换动作的速度、任何情况下是否能完成指定连接、信息经过交换单元是否有损伤（时间、语义）完成交换动作的速度、任何情况下是否能完成指定连接、信息经过交换单元是否有损伤（时间、语义）3. 交换单元性能基本交换单元基本交换单元2.2第28页/共67页基本交换单元基本交换单元2.22.2.1 2.2.1 时间交换单元时间交换单元第29页/共67页WRWRSMCM1

14、0定时脉冲处理机时钟n01 SM用来暂存话音的数字编码信息。 SM的单元数等于输入复用线上每帧的时隙数。每个单元至少应为8比特。 CM用来存放控制SM的读出/写入话音信息的地址。 CM单元数等于SM的单元数； CM单元的比特数为k，SM的单元数为n，则有2kn 。(n)n基本交换单元基本交换单元2.2第30页/共67页基本交换单元基本交换单元2.2第31页/共67页WRWRSMCM810定时脉冲处理机时钟511051118TS1u 在在CLK1时刻，时刻，a写入到写入到SM的第的第1号单元号单元u 在在CLK8时刻，时刻，CM读出第读出第8号单元的内容号单元的内容1，1选中选中SM的第的第1号

15、单元，号单元，a被读出被读出。u 实现实现A用户用户(占用占用TS1)和和B用用户户(占用占用TS8)通话通话 u 中央处理机根据用户要求，中央处理机根据用户要求，向向CM发出发出“写写”命令，令命令，令其在第其在第8号单元中写入号单元中写入1aTS8bTS1bTS8a18abAB (TS1 TS8)BA (TS8 TS1)u 中央处理机根据用户要求，中央处理机根据用户要求，向向CM发出发出“写写”命令，令命令，令其在第其在第1号单元中写入号单元中写入8u 在在CLK8时刻，时刻，b写入到写入到SM的第的第8号单元号单元u 在在CLK1时刻，时刻，CM读出第读出第1号单元的内容号单元的内容8，

16、8选中选中SM的第的第8号单元，号单元，b被读出被读出。基本交换单元基本交换单元2.2第32页/共67页WRWRSMCM10定时脉冲处理机时钟511051132101TS0aTS2c23TS1bTS3d23TS0dTS2bTS1cTS3aTS0TS2bTS1TS3aTS0 TS3TS1 TS2TS2 TS1TS3 TS0abcdabcd基本交换单元基本交换单元2.2第33页/共67页n输入控制方式：控制写入、顺序读出baWRWRSMCM810定时脉冲处理机时钟51105118118TS1aTS8bTS1bTS8a基本交换单元基本交换单元2.2第34页/共67页基本交换单元基本交换单元2.2第3

17、5页/共67页断开状断开状态态入线入线出线出线接通状态接通状态入线入线出线出线基本交换单元基本交换单元2.22.2.2 2.2.2 空间交换单元空间交换单元第36页/共67页开关阵列的特性开关阵列的特性n容易实现同发和广播功能。n信息从入线到出线具有均匀的单位延迟时间。n开关阵列的控制简单n开关阵列适合于构成较小规模的交换单元（开关数反映了实现的复杂度和成本的高低）。n交换单元的性能依赖于所使用的开关。实际应用中，多选用继电器、模拟电子开关、数字电子开关。基本交换单元基本交换单元2.2第37页/共67页基本交换单元基本交换单元2.2第38页/共67页(1) 基本结构由交叉点矩阵、一组控制存储器

18、(CM)组成。0 10 1n 1 00m(m)nn基本交换单元基本交换单元2.2第39页/共67页基本交换单元基本交换单元2.2第40页/共67页0 1 20 1 2 2 1 0TS15TS150815220031n输出控制方式TS8TS8 CM的数量取决于输出复用线数 CM所含的单元数等于输出复用线所复用的时隙数 CM单元的内容表示哪一个交叉点在所对应的时隙内接通。基本交换单元基本交换单元2.2第41页/共67页0 1 20 1 2 2 1 0080031TS80TS8基本交换单元基本交换单元2.2第42页/共67页0 1 20 1 20 1 2TS15 TS8TS15 TS80815312

19、TS8TS81TS15TS1520n输入控制方式基本交换单元基本交换单元2.2第43页/共67页线器的入(出)线都是时分复用线，每个交叉点的开关按照复用时隙接通和闭合的。基本交换单元基本交换单元2.2第44页/共67页输入部件输入部件输入部件输出部件输出部件输出部件总线01N-101N-1基本交换单元基本交换单元2.22.2.3 2.2.3 时时/ /空结合交换单元空结合交换单元第45页/共67页基本交换单元基本交换单元2.2第46页/共67页基本交换单元基本交换单元2.2第47页/共67页 DSE任一端口的接收部分的任一信道（时隙）可以与任一端口的发送部分的任一信道接通。16个双向端口：每个

20、端口包含发送部分T和接收部分R，可连接复用了32个话路的PCM复用线。时分复用总线：分为数据总线、端口总线、话音总线、控制总线，总线是并行时分工作(分成16个时隙供16个端口使用)。RTRTRTRT并行时分复用总线07815时钟基本交换单元基本交换单元2.2第48页/共67页输入同步器端口存储器话路存储器话音存储器端口比较器发送控制器端口032路PCM入32路PCM出RTD P C基本交换单元基本交换单元2.2第49页/共67页910端口RAM2010话路RAMS20数据RAMTS10P D CTS20R3T9P端口Port总线D数据总线C话路（时隙）总线n首先要由处理机在Port3的接收部分

21、的端口RAM的10号单元写入9，话路RAM的10号单元写入20，以控制交换到Port9的TS20。基本交换单元基本交换单元2.2第50页/共67页910端口RAM2010话路RAMS20数据RAMSTS10P D CSTS20R3T9P端口Port总线D数据总线C话路（时隙）总线S920基本交换单元基本交换单元2.2第51页/共67页910端口RAM2010话路RAMS20数据RAMSTS10P D CSTS20R3T9P端口Port总线D数据总线C话路（时隙）总线S920基本交换单元基本交换单元2.2第52页/共67页910端口RAM2010话路RAMS20数据RAMSTS10P D CST

22、S20R3T9P端口Port总线D数据总线C话路（时隙）总线基本交换单元基本交换单元2.2第53页/共67页基本交换单元基本交换单元2.2第54页/共67页2.3.1 2.3.1 由由T T接线器与复合器结合构成的交换网络接线器与复合器结合构成的交换网络多级交换网络多级交换网络2.3TS0TS1TS0TS1TS0TS1HW1HW0HW7HW0HW1HW70255CMSM0255A7A0复用器分路器A2525143TS25ATS25ATS143ATS3ATS17A第55页/共67页TTS多级交换网络多级交换网络2.32.3.2 2.3.2 由由T T接线器与复合器结合构成的交换网络接线器与复合器

23、结合构成的交换网络第56页/共67页第57页/共67页多级交换网络多级交换网络2.3第58页/共67页2.3.3 2.3.3 多级数字交换网络多级数字交换网络多级交换网络多级交换网络2.3第59页/共67页基本话务理论基本话务理论2.4 对于电话交换机，输入的是电话呼叫，这些事件不是确知的，而是一些随机事件。如何描述这种随机事件的特性、规律，以及它们与交换机资源的数量和服务质量的关系，是基于概率论和随机过程的话务理论的任务。对于电话交换机，输入的是电话呼叫，这些事件不是确知的，而是一些随机事件。如何描述这种随机事件的特性、规律，以及它们与交换机资源的数量和服务质量的关系，是基于概率论和随机过程的话务理论的任务。