现代通信技术第03章.ppt

1、现代通信技术,南京邮电大学信息网络技术研究所2010年10月,第三章 电话交换机交换网络,22:33:28,1,目录,电话交换机的组成原理 交换网络基础 交换网络单元 数字交换网络,2,22:33:28,电话交换机组成原理,电话交换机的功能 分类和发展 程控数字电话交换机的组成,3,22:33:28,电话交换机的功能,电话交换机的主要功能是完成电话业务的转接，为此，电话交换机要完成以下几类功能： 用户信号的转接功能，对应用户平面； 控制功能，对应于控制平面； 管理功能，对应于管理平面。 交换机类型的不同，这些功能完成的方式也不同。 从网络的角度考虑，这些功能单靠独立的交换机是不能很好实现的，必

2、须在网络中各种网元设备协调下才能实现。 交换机的重要作用。,4,22:33:28,电话交换机的功能,属于信号转接方面的功能包括： 交叉连接功能； 用户终端接口功能； 中继线和远端模块接口功能。 属于控制方面的功能包括： 呼叫和接续控制； 号码处理与选址； 信令收发、处理和接口。,5,22:33:28,电话交换机的功能,属于管理方面的功能包括： 用户使用和计费处理（CDR的产生）； 计费接口或媒介处理； 网管信息的搜集和处理； 网关接口处理； 维护终端接口交互处理； 人工话务台管理和接口； 外线测试及其接口功能。 对于具体交换机来说，不一定具备上述的全部管理功能，例如话务台和外线测试功能。,6,

3、22:33:28,电话交换机的功能,对于电信网来说，要保证用户通信的质量，这些质量指标最终被反映到电话交换机的用户接口和用户对电话的使用方面，主要质量指标包括： 参考当量；（保证话机的灵敏度和响度） 总失真（非线性失真和噪声）； 频率-衰减特性（保证通信音质）； 回声抑制（避免通话者听到自己的声音）； 呼损，因为网络的原因无法建立呼叫。 当然最终的质量还是看用户的满意程度，这是当今质量赖以判断的标准。,7,22:33:28,分类和发展,总的来说，可以按照实现转接和控制功能所采取的技术，对电话交换机进行分类。 除此之外，还可以以电话交换机规模和用途的不同，分为局用交换机和用户交换机，除了规模和接

4、口以外，这两种交换机在结构上没有大的区别。 无论是转接还控制，过去的交换机都是用机电方式实现的，而今天的交换机都是用电子方式实现的。,8,22:33:28,分类和发展,在控制方面，电子制交换机曾经经过布线逻辑控制阶段，当前都使用程序控制方式。 在转接方面，电子交换曾经经过模拟空分交换阶段，现在都是数字时分-空分方式。 随着技术的发展，电话交换机的交换和控制功能正在被软交换所替代，或者成为NGN时代的电话业务网关。,9,22:33:28,22:33:28,控制功能,机械,电子,步进控制,集中控制,布线控制,程序控制,转接功能,机械接点,电子接点,模拟空分,模拟时分,数字时分-空分,程序控制,数字

5、时分-空分,交换机,数字程控交换机,数字程控电话机的组成,电话交换机要完成的功能决定了它的组成，通过各种部件的协调工作，数字程控电话交换机实现所需的各项功能。 这些部件主要包括： 交换网络； 接口（中继线、用户、接入网、远端模块）； 处理机（集中的或分布的）和内外存储器； 信号（音）发生器和时序发生器； 供电电源。 除此之外，交换机的软件和固件也是交换机的重要组成部分。,11,22:33:28,目录,电话交换机的组成原理 交换网络基础 交换网络单元 数字交换网络,13,22:33:28,交换网络基础,交换网络实现的是用户信息转接的核心功能，从原理上来说，交换网络中的交换单元是一种交叉连接的开关

6、，所以，有时又称其为交换矩阵。,14,22:33:28,交换网络基础,在机电交换机中，交叉连接点是机械触点（继电器、纵横接线器等），在电子模拟交换机中，可以是机械触点，也可以是模拟电子开关。 在数字交换机中，进行的是数字信号的连接，交叉连接点则由数字门电路组成。 如果交换机的交换网络中，只有一级交换单元，那么，n个用户的交换机需要n x (n-1)个（四线交换）或nx(n-1)/2个（二线交换）交换节点，对于容量较大（如一万门）的交换机来说，这显然是很不现实的。,15,22:33:28,交换网络基础,因此，一般的交换网络都是由多级、多个交换单元组成的。,16,22:33:28,100*20,1

7、00*20,20*20,交换网络基础,前面我们已经介绍过，语音信号数字化以后，可以进行时分复用，这种复用的原理应用到交换机中，就产生了数字交换机的时隙交换的概念。 一个32时隙的时隙交换单元接线器，可以起到一个32x32的交换矩阵的作用。 和一般的模拟电话不同，数字信号的交换是4线交换，因此，数字信号进行交换时，必须先进行2-4线转换以后才能进入接线器。,17,22:33:28,交换网络基础,时隙交换单元,18,目录,电话交换机的组成原理 交换网络基础 交换网络单元 数字交换网络,19,22:33:28,交换网络单元,由前面的介绍，我们知道，对于数字信号来说，可以用时隙交换的方式进行电话通路的

8、交换，因此，数字电话交换机的交换网络中，有两种不同的接线器，一种是时隙方式的接线器，叫做T型（时分）接线器，另一种是交叉连接的接线器叫做S型（空分）接线器。 S型和T型接线器构成基本的交换单元，小的交换单元组合后，可以形成大的交换单元。 大型交换机中，组合多级交换单元形成多级的交换网络。,20,22:33:28,交换网络单元,T型接线器是以时隙方式进行交换的交换网络单元。 典型的T接线器由话路信号存储器、控制存储器和其他外围电路构成。 话路信号存储器用于缓冲用户话路信号，一般是按8位抽样为单位存储，以便重新安排时隙。 控制存储器实际上是一个地址存储器，在建立连接时写入，它记录的是时隙交换的地址

9、信息，例如，要在编号为1和15的两个用户间交换信息，择控制存储器地址为1的单元中存入的是15，地址15中存放的是1。,21,22:33:28,22:33:28,22,交换网络单元,进行交换时有两种方式对SM进行操作，一种方式是顺序写入，控制读出；另一种方式是控制写入，顺序读出。 顺序写入是按照时序顺序对SM进行写入，不介入控制信息，控制写入除了参照时序以外，还要将控制存储器的内容作为地址，决定要写入的SM单元。 顺序读出和控制读出的概念与写入相类似。,23,22:33:28,交换网络单元,32时隙顺序写入，控制读出原理举例： 132个入线在话路存储器中对应第1第32个存储单元，按时隙顺序写入；

10、 控制单元中，按照呼叫寻址写入交换的目的地址，例如，第1路需要交换到第15路时，在第1单元中写入15； 读出时，在时钟的驱动下，用控制存储单元中的数据作为地址，选出输出的话路信号，完成交换，例如，在第一个时钟期间，控制存储器的地址是15，读出的是第15个输入的数据。,24,22:33:28,交换网络单元,S型接线器的工作原理和前面的机械交叉连接矩阵相似，只不过在交叉连接点上使用门电路来进行数字信号的开关。 一般S接线器进行的是数字群信号的交换，不能进行时隙的搬移。由于这个原因，S接线器不能独立使用，它总是和T型接线器组合成多级交换网络，在交换机中使用。 S接线器进行的仍然是时分信号的交换，只不

11、过原理上有些类似交叉连接矩阵，所以称为空分交换。,25,22:33:28,22:33:28,交换网络单元,S型接线器由门电路、控制存储器和外围电路组成。对于一个NxN的S接线器，如果每条线有M个时隙，则它的控制存储器有NxM个单元。 S型接线器的控制方式有输入控制和输出控制两种，输入控制在输入复用线的交叉点上进行控制，输出控制则是在输出控制线的交叉点上进行控制。 如上图中，如果对线N的13时隙进行控制，进行的是输入控制，如果是对线2的13时隙进行控制，则是输出控制。,28,22:33:28,交换网络单元,除了S型和T型两种接线器以外，在实际的接线器产品中，还有其他方式接线器，例如，在S1240

12、程控交换机中使用的DSE数字交换单元 (Digital Switching Element)，就属于一种总线型交换单元，它既进行时分交换，也进行空分交换。 在NGN网中，电话信号的交换已经不是电路交换方式，而是以分组交换方式进行的，从电路方式到分组方式的转换是在电话网关实现的，相关的技术我们将在后续的章节中介绍。,29,22:33:28,目录,电话交换机的组成原理 交换网络基础 交换网络单元 数字交换网络,30,22:33:28,数字交换网络,数字交换网络由接线器及外围电路和功能模块组成，完成用户信号的交换。 最简单的交换网络可以由用户线路复用器和一级交换单元构成，大型交换网络则由多级交换单元

13、构成。 使用多级交换单元的目的是减少交叉交换接点的总数（时隙和交叉接点）进而在不大幅度降低系统性能（主要是呼损性能）的情况下，提高系统的经济性。,31,22:33:28,交换网络单元,最简单的交换网络可以由复用器、分路器和一级T型交换单元构成。 在下面的图中，复用器完成对8路32时隙PCM信号的复用，成为一个具有256时隙的复用信号； 分路器则是将这256时隙的信号再分解为8路32时隙信号； 复用器和分路器实际上是交换单元和用户电路之间的接口。,32,22:33:28,交换网络单元,34,22:33:28,小容量的数字交换网络可以用上述方法构成。但当容量很大时，不能无限地增加在一条复用线上的时

14、隙数，这时可采用空分接线器来完成时隙的空间交换功能。 T型接线器和S型接线器组合在一起可以构成各种形式的多级网络。下面以TST交换网络为例进行介绍。 TST是三级交换网络，它的两侧为时分接线器，中间一级为空分接线器，如下图所示。,22:33:28,交换网络单元,36,22:33:28,T接线器每侧有6个，每个T接线器可容纳1套PCM系统，可完成32个输入时隙与32个输出时隙间的交换。 初级话音存储器用SMA0SMA5表示，次级话音存储器用SMB0SMB5表示。初级控制存储器用CMA0CMA5表示，次级控制存储器用CMB0CMB5表示。 空分接线器为66的矩阵，控制存储器有6个，对应于6条输出复

15、用线，用CMC0CMC5表示。,交换网络单元,37,22:33:28,初级T接线器与S级间的链路称为网络的第一级内部链路，S级与次级T接线器间的链路称为网络的第二级内部链路。每条内部链路都是时分复用的，复用度是32。 进行转发时，首先确定收发双方所在的输入和输出链路的位置，然后确定S接线器中对于双方都空闲的时隙，根据这些信息，构造转发表。 假设要完成HW0 TS5输入时隙与HW5 TS20输出时隙的交换，那么如何构造转发表呢？,交换网络单元,38,22:33:28,在32个内部时隙中寻找一个空闲时隙，这必须是在SMA0侧和SMB5侧都空闲的同一个时隙。设找到第10时隙，就在CMA0的第5单元(对应于第5个内部时隙)中写10，在CMB5的第20单元中写10，在CMC5的第10单元中写入1，这样转发表就构造完成了。 除了TST交换网络以外，还有其他形式的组合，例如STS、TSST等。