第2章 电路交换技术课件

1、现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 2.1 2.1 概述概述2.2 2.2 电路交换机的基本功能电路交换机的基本功能2.3 2.3 电路交换系统的硬件结构电路交换系统的硬件结构2.4 2.4 数字交换网络数字交换网络2.5 2.5 电路交换机呼叫处理过程电路交换机呼叫处理过程2.6 2.6 电路交换机控制软件体系结构电路交换机控制软件体系结构2.7 2.7 呼叫处理程序呼叫处理程序2.8 2.8 电路交换系统的性能评价指标电路交换系统的性能评价指标现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 电路电路电路交换模式电路

2、交换模式：交换设备只为通信双：交换设备只为通信双方的信息传送建立电路级的透明通路连接，方的信息传送建立电路级的透明通路连接，交换设备不对用户信息进行任何检测、识交换设备不对用户信息进行任何检测、识别或处理别或处理现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 本章主要介绍：本章主要介绍：存储程序控制的数字化电路交换机的组存储程序控制的数字化电路交换机的组织结构织结构接口电路的组成和工作原理接口电路的组成和工作原理交换网络的工作原理交换网络的工作原理电话呼叫处理过程和语言电话呼叫处理过程和语言电路交换机控制软件体系结构电路交换机控制软件体系结构呼叫处理软件、交换机

3、性能评价等呼叫处理软件、交换机性能评价等现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 人工接续方式人工接续方式机电与电子式自动交换机电与电子式自动交换存储程序控制的模拟交换存储程序控制的模拟交换存储程序控制的数字交换存储程序控制的数字交换第三方可编程交换第三方可编程交换融合多媒体格式相互通信的软交换技术融合多媒体格式相互通信的软交换技术人工接续方式人工接续方式机电与电子式自动交换机电与电子式自动交换存储程序控制的模拟交换存储程序控制的模拟交换存储程序控制的数字交换存储程序控制的数字交换第三方可编程交换第三方可编程交换融合多媒体格式相互通信的软交换技术融合多媒体

4、格式相互通信的软交换技术现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 18761876年，贝尔发明电话年，贝尔发明电话 18781878年，磁石电话交换机（人工交换）年，磁石电话交换机（人工交换） 18931893年，步进制交换机年，步进制交换机 19191919年，纵横接线器年，纵横接线器 半电子交换机，准电子交换机半电子交换机，准电子交换机 19701970年，程控数字交换系统年，程控数字交换系统现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 （）模拟交换机和数字交换机（）模拟交换机和数字交换机（）空分交换机和时分交换机（）

5、空分交换机和时分交换机（）人工控制、布线逻辑控制和存储程（）人工控制、布线逻辑控制和存储程序控制交换机序控制交换机现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 （）面向连接（）面向连接（）采用静态复用、预分配带宽并独占通（）采用静态复用、预分配带宽并独占通信资源的方式信资源的方式（）是一种实时交换，适用于对实时性要（）是一种实时交换，适用于对实时性要求高的通信业务求高的通信业务现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 2.2.1 2.2.1 电路交换呼叫接续过程电路交换呼叫接续过程 一般包括三个阶段：一般包括三个阶段： （

6、1 1）呼叫建立阶段）呼叫建立阶段 （2 2）通信阶段）通信阶段 （3 3）话终释放阶段）话终释放阶段现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 主叫被叫用户线用户线中继线交换机发端局收端局启呼(摘机)拨号音拨号数字占用信号选择信号(地址信号)回铃音信号振铃信号应答(摘机)应答信号被叫(挂机)通话主叫(挂机)挂机信号拆线信号拆线证实信号用户线信令局间信令用户线信令交换机忙音信号现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 电路交换系统在呼叫处理方面的电路交换系统在呼叫处理方面的5 5项基本要求：项基本要求：（1 1）能随时发

7、现呼叫的到来）能随时发现呼叫的到来（2 2）能接收并保存主叫发送的被叫号码）能接收并保存主叫发送的被叫号码（3 3）能检测被叫的忙闲状态以及是否存在空闲）能检测被叫的忙闲状态以及是否存在空闲通路通路（4 4）能向空闲的被叫用户振铃，并在被叫应答）能向空闲的被叫用户振铃，并在被叫应答时与主叫建立通话通路时与主叫建立通话通路（5 5）能随时发现任何一方用户挂机）能随时发现任何一方用户挂机现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 连接功能连接功能接口接口控制功控制功能能信令功能信令功能用户线用户线中继线中继线接口接口现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学

8、通信工程学院理工大学通信工程学院 主要组成部分主要组成部分：话路子系统和控制子系统：话路子系统和控制子系统 数字程控交换机是以数字程控交换机是以8bit8bit编码编码的数字时分信的数字时分信道为基础，实现道为基础，实现话音话音、数据数据和和图文信号图文信号的电的电路交换，是实现固定电话、移动电话和路交换，是实现固定电话、移动电话和N-N-ISDNISDN的主要交换设备。的主要交换设备。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 中央处理器中央处理器外围设备外围设备存储器存储器数字中继数字中继数字中继数字中继模拟中继模拟中继信令设备信令设备负责负责通话接续、

9、监视通话接续、监视用户线或中继线用户线或中继线状态，对用户或状态，对用户或其它交换局发送、其它交换局发送、接收信号等各项接收信号等各项与呼叫接续直接与呼叫接续直接有关的各部分工有关的各部分工作作 控制：控制：对通话部分进行对通话部分进行控制，由各种处控制，由各种处理机以及外围设理机以及外围设备（控制台、打备（控制台、打印机、磁带、磁印机、磁带、磁盘）组成盘）组成 现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 模拟用户接口、数字用户接口模拟用户接口、数字用户接口用户级用户级远端模块远端模块数字中继接口、模拟中继接口数字中继接口、模拟中继接口信令设备信令设备数字交

10、换网络数字交换网络现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 又称为又称为用户电路用户电路，是数字程控交换设备通，是数字程控交换设备通过模拟用户线连接普通电话机的接口电路。过模拟用户线连接普通电话机的接口电路。 电话机传送的是音频信号，交换机内部采电话机传送的是音频信号，交换机内部采用用PCMPCM时分复用方式。模拟用户接口电路必须时分复用方式。模拟用户接口电路必须具备上述转换功能，缩写为具备上述转换功能，缩写为BORSCHTBORSCHT。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 模拟用户电路功能框图模拟用户电路功能框

11、图CHBSORT现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 （1 1）馈电）馈电 B B 馈电电压：馈电电压：-48V-48V 电流：电流：20 50mA20 50mA 恒压源馈电、恒流源馈电恒压源馈电、恒流源馈电 （2 2）过压保护）过压保护 O O 三级过压保护三级过压保护现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 （3 3）振铃）振铃 R R 75V+-15V 75V+-15V 25Hz25Hz 1s1s通，通，4s4s断周期断周期（4 4）监视）监视 S S 监视用户环路的通断状态监视用户环路的通断状态 用户拨号按

12、照用户拨号按照820Hz820Hz的速度通断的速度通断 软收号、硬收号软收号、硬收号现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 （5 5）编译码器）编译码器 C C PCM PCM编译码器编译码器进行模数转换进行模数转换（6 6）混合电路）混合电路 H H 二二/ /四四线转换线转换（7 7）测试）测试 T T 交换机管理系统需要通过接口电路对外线交换机管理系统需要通过接口电路对外线和接口内部电路进行例行测试或者指定测试。和接口内部电路进行例行测试或者指定测试。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 用户级用户级（用户

13、集线器用户集线器），主要完成用户话务），主要完成用户话务的集中和分配功能，并对用户呼叫信令进行的集中和分配功能，并对用户呼叫信令进行预处理。预处理。 对用户接口话务按对用户接口话务按2:12:1 8:18:1的比例进行集中的比例进行集中 负责扫描接收用户的摘挂机状态和拨号信令负责扫描接收用户的摘挂机状态和拨号信令，转换成内部信令消息交给主控系统完成呼，转换成内部信令消息交给主控系统完成呼叫处理；反之对用户接口做相应控制操作。叫处理；反之对用户接口做相应控制操作。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 远端模块远端模块是设置在原理交换机主体的位于用是设置在

14、原理交换机主体的位于用户驻地的用户接口群设备，由用户接口电路户驻地的用户接口群设备，由用户接口电路、用户级和数字中继接口组成，通过数字中、用户级和数字中继接口组成，通过数字中继接口与交换母局相连。继接口与交换母局相连。 不具备话路交换能力不具备话路交换能力，只完成话务的集中和，只完成话务的集中和分配，受交换母局控制和管理。分配，受交换母局控制和管理。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 数字用户接口数字用户接口：是数字程控交换机在用户环：是数字程控交换机在用户环线上采用数字传输方式连接数字用户终端的线上采用数字传输方式连接数字用户终端的接口电路。接口电

15、路。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 标准化数字用户接口：标准化数字用户接口： 基本速率接口基本速率接口（BRI）：）：V1接口，接口， V1接口接口2B+D，144Kbps 基群速率接口基群速率接口（PRI）：）：V5接口，接口， V5.1接口：接口：30B+D，2.048Mbps V5.2接口：接口：116个个V5.1的复合的复合现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 补充补充 BRIBRI也可以称作也可以称作BA (BA (基本接入基本接入) )。 BRIBRI的整个速度为是每秒的整个速度为是每秒192

16、kb192kb，对于，对于D D信道信道的成帧和同步还有额外的的成帧和同步还有额外的每秒每秒48kb48kb的开销的开销，即即 (64 (64 * * 2)+ 16 + 48 2)+ 16 + 48 = 128 + 16 + 48 = 128 + 16 + 48 = 192kbps = 192kbps 现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 补充补充 PRIPRI也可以称作也可以称作PA (PA (主要接入主要接入) )。 它根据地理位置的不同使用两种不同的模式它根据地理位置的不同使用两种不同的模式。 对于对于欧洲欧洲地区，地区，PRIPRI：30B+D

17、30B+D，总的速度可达，总的速度可达每秒每秒2.048Mb2.048Mb。也称为。也称为E1E1线路线路( (或者或者DS1)DS1)。 在在美国和日本美国和日本地区，地区，PRIPRI：23B+D23B+D，总的速度，总的速度可达每秒可达每秒1.544Mb1.544Mb。也称为。也称为T1T1线路线路( (或者或者DS1)DS1)。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 补充补充 成帧和同步对于成帧和同步对于T1T1线路来说速度为每秒线路来说速度为每秒8kb8kb，对于，对于E1E1线路来说是每秒线路来说是每秒 64kb64kb。现代交换原理与技术现

18、代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 数字用户接口的功能模块结构数字用户接口的功能模块结构交换交换网络网络测测试试过过压压保保护护馈馈电电收收发发器器信信令令提提取取插插入入多多路路复复用用和和分分路路ab现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 数字用户接口采用专用的数字用户信令数字用户接口采用专用的数字用户信令协议（协议（DSS1DSS1信令）在信令）在D D信道传送信令信息。信道传送信令信息。 收发器收发器：主要作用是实现数字信号的编：主要作用是实现数字信号的编码处理和双向传输。（我国采用码处理和双向传输。（我国采用2B1Q2B

19、1Q码码回波回波抵消技术方案）抵消技术方案）现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 是数字交换系统与数字中继线之间的接是数字交换系统与数字中继线之间的接口电路，常用于口电路，常用于交换机之间交换机之间和其他数字传输和其他数字传输系统之间的数字信号传输连接。系统之间的数字信号传输连接。4. 数字中继接口数字中继接口现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 数字中继接口功能模块结构图数字中继接口功能模块结构图现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 码型变换：码型变换： 交换机内部：

20、交换机内部：NRZNRZ码码 外部传输线适合码：外部传输线适合码：HDB3HDB3码码/ /AMIAMI码码 时钟提取：时钟提取： 现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 帧同步和复帧同步帧同步和复帧同步 PCMPCM时分复用方式下将传输系统按时分复用方式下将传输系统按125s125s（8KHz8KHz）时间间隔划分为一）时间间隔划分为一帧，帧，每帧分为若每帧分为若干个干个时隙时隙，每个时隙传送，每个时隙传送8bit8bit数据。数据。 1616个基本帧构成一个个基本帧构成一个复帧复帧。 帧同步帧同步：每帧的时隙：每帧的时隙TSTS0 0（偶数帧）（偶数

21、帧） 复帧同步复帧同步：第：第0 0帧的帧的TSTS1616现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 内部时钟内部时钟 采用交换机系统的本地时钟。采用交换机系统的本地时钟。 作用作用：当数字中继接口未与外部相连：当数字中继接口未与外部相连接时，能提供接口电路的工作时钟。接时，能提供接口电路的工作时钟。 信令提取和插入信令提取和插入 复帧中的第复帧中的第115115帧的帧的TS16TS16传送传送3030个话个话路的线路信令。路的线路信令。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 5. 5. 模拟中继接口模拟中继接口 是

22、数字程控交换机为了适应是数字程控交换机为了适应与模拟交换与模拟交换机互连机互连而设置的中继接口电路，采用模拟线而设置的中继接口电路，采用模拟线连接。连接。 连接方式连接方式：二、四、六、八线：二、四、六、八线现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 模拟中继的功能模块组成模拟中继的功能模块组成测测试试过过压压保保护护线线路路信信号号监监视视忙忙闲闲指指示示混混合合电电路路编编译译码码器器平衡平衡网络网络现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 6. 6. 信令设备信令设备 电路交换机中，电路交换机中，信令的作用信令的作

23、用是是通知交换控通知交换控制系统实施通信电路的建立和释放，控制呼制系统实施通信电路的建立和释放，控制呼叫的进程。叫的进程。 信令的表示方式信令的表示方式：直流状态信令、双音多：直流状态信令、双音多频地址信令、音信号和铃流、分组数据方式频地址信令、音信号和铃流、分组数据方式信令（信令（No.7信令）等。信令）等。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 7. 7. 数字交换网络数字交换网络 数字程控电路交换技术的数字程控电路交换技术的核心部件核心部件 基本功能基本功能：将某个时间传输的用户数据信：将某个时间传输的用户数据信号搬移到另一个时间输出，并递交给接收

24、该号搬移到另一个时间输出，并递交给接收该信号的用户。信号的用户。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 主要由处理机组成，存储器作为处理机的辅助主要由处理机组成，存储器作为处理机的辅助环境存储处理程序和交换机软硬件资源、端口等的环境存储处理程序和交换机软硬件资源、端口等的参数及状态数据，维护终端及远程接口为管理系统参数及状态数据，维护终端及远程接口为管理系统/ /人员提供本地及远程控制接口。人员提供本地及远程控制接口。 多处理机结构多处理机结构 现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 处理机控制结构处理机控制结构（

25、1 1）集中控制）集中控制 ：交换机的控制系统由几台处理机组：交换机的控制系统由几台处理机组成，每一台处理机均能使用全部资源，也能执行所成，每一台处理机均能使用全部资源，也能执行所有功能有功能 冷备用 热备用现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 优点优点：处理机对整个交换系统状态有全面：处理机对整个交换系统状态有全面了解，改变软件非常简单了解，改变软件非常简单 缺点缺点：软件量大，设计繁杂，管理困难，：软件量大，设计繁杂，管理困难，系统较脆弱，易造成全局性中断系统较脆弱，易造成全局性中断现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学

26、通信工程学院 （2 2）分散控制）分散控制：交换机控制系统的每台处理机只能：交换机控制系统的每台处理机只能达到资源的一部分，只能执行一部分功能；功能达到资源的一部分，只能执行一部分功能；功能分配分静态分配、动态分配两种方式。分配分静态分配、动态分配两种方式。 单级多机控制单级多机控制 多级多处理机系统多级多处理机系统现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 处理机间所采用的处理机间所采用的分工方式分工方式有：功能分担、容量有：功能分担、容量分担、功能分担与容量分担相结合。分担、功能分担与容量分担相结合。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程

27、学院理工大学通信工程学院 目前生产的大中型交换机的控制系统多采用目前生产的大中型交换机的控制系统多采用分分散控制下的分级控制方式散控制下的分级控制方式： 第一级：外围处理机第一级：外围处理机。主要完成扫描和驱动。控。主要完成扫描和驱动。控制简单，任务频繁，实时性高。制简单，任务频繁，实时性高。 第二级：呼叫处理机第二级：呼叫处理机。是整个交换机的核心。对。是整个交换机的核心。对扫描信息进行分析、处理，并通过驱动控制话路扫描信息进行分析、处理，并通过驱动控制话路设备的接续或复原，智能化程度较高。设备的接续或复原，智能化程度较高。 第三级：中央处理机第三级：中央处理机。主要完成操作维护和测试。主要

28、完成操作维护和测试，包括人机通信。智能化程度高，实时性较低。，包括人机通信。智能化程度高，实时性较低。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 （3 3）分布式控制）分布式控制 数字电话交换机的全部用户和中继线被分成多数字电话交换机的全部用户和中继线被分成多个终端模块，每个终端模块包含一定数量的用户线个终端模块，每个终端模块包含一定数量的用户线或中继线，每个终端模块都有一个终端控制单元。或中继线，每个终端模块都有一个终端控制单元。 在控制单元中配备微处理机，包括所有呼叫控在控制单元中配备微处理机，包括所有呼叫控制和交换网络控制在内的一切控制都由微处理机执制

29、和交换网络控制在内的一切控制都由微处理机执行，每个终端模块基本上可以独立地进行呼叫处理行，每个终端模块基本上可以独立地进行呼叫处理。 S1240S1240数字程控交换机数字程控交换机现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 优点：优点： 增加新新能或新业务时可引入新的组件，新组增加新新能或新业务时可引入新的组件，新组件中带有相应的控制设备，从而对原设备影响不件中带有相应的控制设备，从而对原设备影响不大。大。 能方便引入新技术和新元件，不必重新设计交能方便引入新技术和新元件，不必重新设计交换机的整体结构，也不用修改原来的硬件。换机的整体结构，也不用修改原来的

30、硬件。 可靠性高，发生故障时影响面较小。可靠性高，发生故障时影响面较小。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 缺点缺点：微处理机数量相对较多，微处理机之间的通：微处理机数量相对较多，微处理机之间的通信比较频繁，使各处理机真正用于呼叫处理的效信比较频繁，使各处理机真正用于呼叫处理的效率降低，同时也增加了系统的复杂性。率降低，同时也增加了系统的复杂性。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 2. 2. 处理机备用方式处理机备用方式（1 1）微同步（同步双工）方式）微同步（同步双工）方式： 二个处理机同时接收信息，同时

31、执行一条指令二个处理机同时接收信息，同时执行一条指令，并且比较其执行结果，相同，转入下一条指令；，并且比较其执行结果，相同，转入下一条指令；不同，立即在几微秒内退出服务。不同，立即在几微秒内退出服务。 各自检查程序，发现其中一台有故障，则其退各自检查程序，发现其中一台有故障，则其退出服务做进一步检查，另一台继续工作，若二台完出服务做进一步检查，另一台继续工作，若二台完好，说明干扰引起出错，恢复正常工作好，说明干扰引起出错，恢复正常工作现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 （2 2）负荷分担（话务分担）方式（互助结构）负荷分担（话务分担）方式（互助结构）

32、： 处理机处理机A A、B B均从外围单元提取信息进行处理均从外围单元提取信息进行处理，各自承担一部分话务负荷，独立进行工作，发，各自承担一部分话务负荷，独立进行工作，发出控制信息。出控制信息。 一旦某一处理机出现故障，则由另一台处理一旦某一处理机出现故障，则由另一台处理机承担全部负荷，无需切换过程，呼损很小。此机承担全部负荷，无需切换过程，呼损很小。此时单机可能有轻微的过载，但时间很短，一旦另时单机可能有轻微的过载，但时间很短，一旦另一台处理机恢复运行，便一切正常。但二台处理一台处理机恢复运行，便一切正常。但二台处理机需经常保持联系。机需经常保持联系。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理

33、工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 （3 3）主）主/ /备用方式备用方式： A A、B B机公用存储器，在任何情况下，只有其中机公用存储器，在任何情况下，只有其中一台处理机与外围单元交换信息，主机承担全部外一台处理机与外围单元交换信息，主机承担全部外围单元的话务负荷，备用机处于停止状态。围单元的话务负荷，备用机处于停止状态。 当主机出现故障时，利用切换程序，使其退出当主机出现故障时，利用切换程序，使其退出服务，备用机联机工作，此时备用机未经校正就投服务，备用机联机工作，此时备用机未经校正就投入工作，可能使大量呼叫遭到损失外围设备处理入工作，可能使大量呼叫遭到损失外围设备处理现代交换原理与

34、技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 （4 4）N+1N+1方式：方式： 一台处理机专作为备用机，平时不工作，在一台处理机专作为备用机，平时不工作，在N N台工作机中的任一台出现故障时，备用机立即替台工作机中的任一台出现故障时，备用机立即替代。代。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 3. 3. 处理机之间通信处理机之间通信 处理机间通信处理机间通信： 指各处理机之间控制和辅助信息的传输和交换指各处理机之间控制和辅助信息的传输和交换 控制信息控制信息： 完成话音交换所必须传送和交换的信息完成话音交换所必须传送和交换的信息现代

35、交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 （1 1）通过）通过PCMPCM通道进行通信通道进行通信 利用第利用第1616时隙进行通信，或通过数字交换网时隙进行通信，或通过数字交换网络的络的PCMPCM信道直接传送。信道直接传送。 优点：外加硬件和软件的费用少优点：外加硬件和软件的费用少 缺点：信息量小，速度慢缺点：信息量小，速度慢（2 2）采用计算机网络通信结构）采用计算机网络通信结构 多总线结构、环形结构多总线结构、环形结构 、以太网结构。、以太网结构。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 2.4 2.4 数字交换网

36、络数字交换网络 每个用户的信号通过每个用户的信号通过时隙时隙进行时分复用接入数字交换进行时分复用接入数字交换网络。网络。 共享存储器方式共享存储器方式 公共时分总线方式公共时分总线方式现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 2.4.1 2.4.1 基本交换单元基本交换单元1. 共享存储器型时分交换单元共享存储器型时分交换单元 将多个用户的数将多个用户的数字话音信号字话音信号按照一定按照一定规律存放在一个规律存放在一个公共的存储器公共的存储器中，随后再中，随后再按照交换的需要分时从存储器的指定单元按照交换的需要分时从存储器的指定单元读出数据，并送给接收该数

37、据的用户。读出数据，并送给接收该数据的用户。 以以125ss的时间间隔的时间间隔周期周期的对存储器的对存储器写入和读出，便可构成数字时分的电路交写入和读出，便可构成数字时分的电路交换单元。换单元。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 共享存储器型时分交换单元的组成共享存储器型时分交换单元的组成 P38 P38 图图2.122.12 共享存储器型时分交换单元工作原理共享存储器型时分交换单元工作原理 顺序输入，控制读出顺序输入，控制读出 控制输入，顺序读出控制输入，顺序读出现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 顺序

38、写入，控制读出顺序写入，控制读出现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 控制写入，顺序读出控制写入，顺序读出现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 2. 2. 空分型交换单元空分型交换单元 利用利用门开关门开关和和空间线路空间线路组成的空分阵列组成的空分阵列，在时分复用的数字线路之间，在时分复用的数字线路之间完成线间交换完成线间交换功能的设备。功能的设备。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 交换单元的组成交换单元的组成 N N* *N N 可选择的门开关电路可选择的门开关

39、电路 空分交换单元的工作原理空分交换单元的工作原理 输入控制方式、输出控制方式输入控制方式、输出控制方式按照按照输入线路配置控制存储器输入线路配置控制存储器/ /按照输出线路配按照输出线路配置控制存储器置控制存储器现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 输入控制方式输入控制方式现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 输出控制方式输出控制方式现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 共享总线型时分交换单元共享总线型时分交换单元 有一种特殊的数字交换网络采用了时空一有一种特殊的数字

40、交换网络采用了时空一体数字交换单元，如体数字交换单元，如S-1240S-1240程控交换机。程控交换机。它的它的DSNDSN由一些结构完全相同的数字交换单由一些结构完全相同的数字交换单元元DSEDSE组成。组成。 这些这些DSEDSE既具有时分交换功能，又具有空既具有时分交换功能，又具有空分交换功能。分交换功能。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 DSE的组织结构图的组织结构图现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 每个每个DSEDSE为一块交换板，每个为一块交换板，每个DSEDSE有有8 8块块“双交换端口双

41、交换端口”超大规模集成电路芯片，每超大规模集成电路芯片，每块芯片上有两个双向交换端口，一个块芯片上有两个双向交换端口，一个DSEDSE上上共有共有1616个交换端口，每个交换端口连接一条个交换端口，每个交换端口连接一条3232路双向路双向PCMPCM链路。链路。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 S1240 S1240的每信道为的每信道为16bit16bit，其语音信号仍，其语音信号仍占占8bit8bit，其余的是一些信道字（信令），用，其余的是一些信道字（信令），用于为于为DSEDSE发送指令，发送指令，DSEDSE根据所收到的信道字根据所收到的信

42、道字来完成不同的任务。来完成不同的任务。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 DSE DSE可将可将1616个交换端口中接收端的任一个交换端口中接收端的任一信道通过时分多路复用总线与信道通过时分多路复用总线与1616个交换端口个交换端口中发送端的任一信道相连，故一个中发送端的任一信道相连，故一个DSEDSE可完可完成成512512个输入时隙与个输入时隙与512512个输出时隙之间的交个输出时隙之间的交换，相当于一个换，相当于一个512512512512的全利用度接线器的全利用度接线器。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通

43、信工程学院 数据总线数据总线(D)(D)：1616线，将接收侧的线，将接收侧的1616位码传位码传送至发送侧；送至发送侧； 端口地址总线端口地址总线(P)(P)：4 4线，将接收侧的端口地线，将接收侧的端口地址传送至发送侧；址传送至发送侧； 信道地址总线信道地址总线(C)(C)：5 5线，将接收侧的话路地线，将接收侧的话路地址传送至发送侧；址传送至发送侧；时分复用总线时分复用总线TDMTDM现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 返回地址总线返回地址总线：5 5线，用于对任何线，用于对任何 建立路由建立路由 命令的响应；命令的响应； 证实总线证实总线：1

44、 1线；线； 时钟总线时钟总线：3 3线，传送时钟信号；线，传送时钟信号；现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 控制总线控制总线：5 5线，用于控制信号的接收和发线，用于控制信号的接收和发送。包括如下几条：送。包括如下几条： 端口空闲总线端口空闲总线：1 1线，将发送侧端口空闲线，将发送侧端口空闲情况传送到接收侧；情况传送到接收侧； 选择总线选择总线：1 1线；线； 模式总线模式总线：1 1线；线； 数据有效总线数据有效总线：1 1线；线； 维护总线维护总线：2 2线，用于传送维护信号。线，用于传送维护信号。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大

45、学通信工程学院理工大学通信工程学院 DSEDSE的交换端口结构图的交换端口结构图现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 （1 1） RXRX端口电路端口电路 输入同步输入同步 调整帧和位同步；调整帧和位同步； 端口端口RAMRAM 存储目的地端口号，存储目的地端口号，1616个端口个端口，容量，容量32324 4，每时隙一个单元；，每时隙一个单元； 话路话路RAMRAM 存储目的地端口的信道号，存储目的地端口的信道号，3232路，容量路，容量32325 5； 接收控制电路接收控制电路 控制各控制各RAMRAM的写入的写入( (控制控制写写) )。现代交换

46、原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 （2 2） TXTX端口电路端口电路 缓冲器缓冲器( (输出寄存器输出寄存器) ) 并并/ /串转换；串转换； 数据数据RAMRAM 存储所传递的信息，语音或存储所传递的信息，语音或数据，相当于数据，相当于SMSM，容量，容量32321616位；位； 端口比较器端口比较器 将自身端口号与将自身端口号与P P线上的线上的端口号进行比较，一致时发送；端口号进行比较，一致时发送； 发送控制电路发送控制电路 控制数据控制数据RAMRAM的读出的读出( (控控制读制读) )。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院

47、理工大学通信工程学院 DSEDSE工作原理工作原理现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 2.4.2 CLOS2.4.2 CLOS交换网络模型交换网络模型 对于大型交换系统所使用的电路交对于大型交换系统所使用的电路交换机构，必须换机构，必须按照一定的拓扑结构按照一定的拓扑结构和控和控制方式，将制方式，将多个基本交换单元互连多个基本交换单元互连组成组成大型数字交换网络。大型数字交换网络。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 构成要素：交换单元、拓扑连接和控制方式构成要素：交换单元、拓扑连接和控制方式 。交换交换单元

48、单元交换交换单元单元交换交换单元单元交换交换单元单元控制单元控制单元入线入线出线出线现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 必须考虑的三个问题：必须考虑的三个问题：（1）必须保证连接在网络上的所有终端都能必须保证连接在网络上的所有终端都能两两互通两两互通；（2）避免因网络拓扑结构安排不合理而引入避免因网络拓扑结构安排不合理而引入的的网络内部阻塞网络内部阻塞，即出线口空闲却不能接，即出线口空闲却不能接通的问题；通的问题；（3）网络代价网络代价，即用最少的交换单元构建最，即用最少的交换单元构建最大容量的交换网络。大容量的交换网络。现代交换原理与技术现代交换原

49、理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 1. 1. 多级交换网络多级交换网络 例如例如：在一个：在一个K K级的交换网络中，每个交级的交换网络中，每个交换单元顺序命名为第换单元顺序命名为第1,2K1,2K级第级第0,1,2m-10,1,2m-1单元，并且满足：单元，并且满足： （1 1）所有入线都与第）所有入线都与第1 1级的不同交换单级的不同交换单元连接；元连接； （2 2）所有的第）所有的第1 1级交换单元都只与入线级交换单元都只与入线和第和第2 2级的不同交换单元连接；级的不同交换单元连接；现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 （3

50、3）所有的第）所有的第2 2级交换单元都只与第级交换单元都只与第1 1级交级交换单元和第换单元和第3 3级交换单元连接；级交换单元连接； （4 4）依此类推，所有的第）依此类推，所有的第K K级交换单元级交换单元都只与第都只与第K-1K-1级交换单元和出线连接。级交换单元和出线连接。 称这样的交换网络为称这样的交换网络为多级交换网络多级交换网络，或或K K级交换网络级交换网络。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 1142143144141142143144141414141414141414线入线入线出线出现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大

51、学通信工程学院理工大学通信工程学院 多级交换网络多级交换网络3 3个参量个参量： （1 1）每个交换单元的内容每个交换单元的内容 （2 2）交换网络的级数交换网络的级数 （3 3）交换单元之间的连接通路交换单元之间的连接通路现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 2. 2. 多级网络的内部阻塞多级网络的内部阻塞 基本概念基本概念：是指由于交换网络内部的连：是指由于交换网络内部的连接方式而引起的入出线之间不能建立连接的接方式而引起的入出线之间不能建立连接的情形，也就是说某一出线为空闲状态却不能情形，也就是说某一出线为空闲状态却不能被连接。被连接。现代交换原

52、理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 由一个交换单元或若干个位于同一级的交由一个交换单元或若干个位于同一级的交换单元构成。换单元构成。单级交换网络单级交换网络交换交换单元单元线入线入线出线出(a)一个交换单元一个交换单元交换交换单元单元交换交换单元单元交换交换单元单元线入线入线出线出(b)同级多个交换单元同级多个交换单元现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 两级交换网络两级交换网络 交换交换单元单元入线入线出线出线单级网络交叉接点数：单级网络交叉接点数：161616 = 25616 = 256。两级网络交叉接点数：两级网

53、络交叉接点数：4 44 48=1288=128。16161142143144141142143144141414141414141414入线入线出线出线1616现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 图图 2.18 2.18 一个一个mnmn* *nmnm的两级交换网络的两级交换网络01n11nm-11n01m11mn-11m1m1n1m1n1n1n入线入线出线出线1现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 问题问题：当第：当第1 1级第级第0 0号单元中的第号单元中的第1 1号入线号入线已经与第已经与第2 2级第级

54、第0 0号单元的第号单元的第2 2号出线建立号出线建立连接时，第连接时，第1 1级第级第0 0号交换单元的其他入线号交换单元的其他入线不能与第不能与第2 2级第级第0 0号交换单元的其他出线连号交换单元的其他出线连接。接。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 无阻塞交换网络无阻塞交换网络三种无阻塞交换网络：三种无阻塞交换网络： （1 1）严格无阻塞交换网络）严格无阻塞交换网络 （2 2）可重排无阻塞网络）可重排无阻塞网络 （3 3）广义无阻塞网络）广义无阻塞网络现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 3. CLO

55、S网络网络 1953 1953年，年，CLOSCLOS在美国贝尔实验室构建在美国贝尔实验室构建了一类了一类N N* *N N的无阻塞网络。的无阻塞网络。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 单级无阻塞网络单级无阻塞网络交换交换单元单元入线入线出线出线NN N增大，交叉点数（增大，交叉点数（N 2 ）增加很快，应用受限。）增加很快，应用受限。 现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 3级级CLOS网络网络1n1m1n1m1rr111r1r11m1m1n1m1n1r容量记为：容量记为：C（m, n, r） 现代交换原

56、理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 3级级CLOS网络无阻塞条件网络无阻塞条件 在最坏情况下在最坏情况下，中间级将会有，中间级将会有（n-1）*2个交个交换单元被占用，输入输出端分别占用不同的（换单元被占用，输入输出端分别占用不同的（n-1）个单元，因此中间级至少要有）个单元，因此中间级至少要有（n-1）*2+1个交个交换单元，才可确保交换网络无阻塞。换单元，才可确保交换网络无阻塞。 无阻塞的条件为：无阻塞的条件为： 中间接线器数中间接线器数 m(n-1)2+1=2n 1 或或 m n入入 + n出出 1现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学

57、院理工大学通信工程学院 1n1m1n1m1rr111r1r11m1m1n1m1n1r 多级多级CLOS网络网络 采用子网嵌套法，可由三级构造多级采用子网嵌套法，可由三级构造多级CLOS网络，如网络，如5、7、9级等。级等。 现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 2.4.3 TST2.4.3 TST交换网络交换网络1210. 101210.TTS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。现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 T-S-T交换网工作原理交换网工作原理 工作

58、方式工作方式：两侧时间接线器工作方式必须相：两侧时间接线器工作方式必须相反。反。 中间时隙的确定：中间时隙的确定：反相法。反相法。 如选定一个方向的时隙为如选定一个方向的时隙为x x， 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。 双向通路的建立双向通路的建立 主叫主叫被叫：正向通路被叫：正向通路 被叫被叫主叫：反向通路主叫：反向通路现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 T-S-T交换网工作原理交换网工作原理 输入线输入线0、TS2的的A用户用户 输出线输出线2、TS20的用户的用户BTST交换过程举例：交换过程举例：正

59、向通路正向通路：A B 中间时隙：中间时隙：7反向通路反向通路 B A 中间时隙：中间时隙：23AA20AAA20A001231031731700031203170CMC-2SMA-0CMA-0CMA-2CMB-2SMB-2TS20TS7TS23TS7TS2TSTAB031230SMB-02CMC-02BBB2003131230SMA-2TS202BB2B31231230CMB-0TS2TS230202A B2BBBB2BB200312312303123031023131CMC-0SMA-2CMA-2CMB-2CMB-0SMB-0TS2TS23TS7TS23TS20TSTAB0200CMA-0

60、SMA-0AA2A0012310317TS7TS203170CMC-2AA20A0312070SMB-2TS2022230B ATS70731TS23TS23TS7020CMC-2CMC- 0023310123107310203102331031023310310731TS2TS20TS20TS20222020SMA-0CMA-0CMA-2SMA-2SMB-0CMB-0SMB-2CMB-2202现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院 2.4.4 DSN2.4.4 DSN网络网络 略略现代交换原理与技术现代交换原理与技术 理工大学通信工程学院理工大学通信工