第三章 电路交换技术

1、1第三章第三章 电路交换技术电路交换技术23.1 3.1 电路交换概述电路交换概述3.2 3.2 数字交换网络数字交换网络3.3 3.3 程控数字交换系统的硬件结构程控数字交换系统的硬件结构3.4 3.4 程控数字交换的软件系统程控数字交换的软件系统3.5 3.5 性能分析性能分析3.6 3.6 本章小结本章小结 本章主要内容本章主要内容33.1 电路交换概述电路交换概述n电路电路，指承载用户信息的物理层媒质，可以是一对，指承载用户信息的物理层媒质，可以是一对铜线、一个频段或时分复用电路的一个时隙。铜线、一个频段或时分复用电路的一个时隙。n电路交换模式电路交换模式，交换设备只为通信双方建立，交

2、换设备只为通信双方建立透明的透明的通路连接通路连接，不对用户信息进行任何检测、识别或处，不对用户信息进行任何检测、识别或处理。理。n电路交换设备电路交换设备，常称作程控交换机，在软件控制下，常称作程控交换机，在软件控制下，接收和处理用户呼叫信令，分配资源，提供双向通接收和处理用户呼叫信令，分配资源，提供双向通信电路。信电路。41电路交换的实现过程电路交换的实现过程 n电路交换技术是基于面向连接的交换方式，电路交换技术是基于面向连接的交换方式，即在电话通信的双方语音传输之前预先建即在电话通信的双方语音传输之前预先建立起一条物理链路；并且在整个通信过程立起一条物理链路；并且在整个通信过程中，这条链

3、路被独占；直到通信结束再释中，这条链路被独占；直到通信结束再释放链路资源。因此电路交换的过程分为放链路资源。因此电路交换的过程分为建建立连接、传送信息和拆除连接立连接、传送信息和拆除连接三个阶段。三个阶段。5电路交换技术的实现过程电路交换技术的实现过程 6q 面向连接面向连接: :呼叫建立时向网络申请资源，建立一条主叫呼叫建立时向网络申请资源，建立一条主叫到被叫的通路；呼叫结束时释放该通路。如果申请不到到被叫的通路；呼叫结束时释放该通路。如果申请不到资源，则发生资源，则发生呼损呼损。q 实时性好，时延小：实时性好，时延小：当通信链路连接建立后，通信双方当通信链路连接建立后，通信双方的所有链路资

4、源均用于本次通信，除了少量的传输延迟的所有链路资源均用于本次通信，除了少量的传输延迟之外，不再有其他延迟，具有较好的实时性。之外，不再有其他延迟，具有较好的实时性。q 同步时分复用：同步时分复用：通信过程中，双方始终占有这条通路，通信过程中，双方始终占有这条通路，保证数据快速传递。支持实时的、交互的通信，但线路保证数据快速传递。支持实时的、交互的通信，但线路利用率低。利用率低。( (固定分配带宽固定分配带宽） q 只提供透明传输：只提供透明传输：对通信内容，交换系统不进行差错控对通信内容，交换系统不进行差错控制制( (信令除外信令除外) )。2、电路交换的特点、电路交换的特点73.2数字交换网

5、络数字交换网络3.2.1 3.2.1 交换系统的基本结构交换系统的基本结构 3.2.2 3.2.2 交换网络的构成和分类交换网络的构成和分类3.2.3 3.2.3 交换单元交换单元3.2.4 3.2.4 多级交换网络多级交换网络83.2.1 交换系统的基本结构交换系统的基本结构 程控交换系统实现网络核心的交换功能，它是程控交换系统实现网络核心的交换功能，它是由信息传送子系统和控制子系统两部分组成。由信息传送子系统和控制子系统两部分组成。控制子系统是交换机的控制子系统是交换机的“指挥系统指挥系统”，交换机，交换机的所有动作都是在控制系统的控制下完成的，的所有动作都是在控制系统的控制下完成的，控制

6、系统完成对交换机系统全部资源的管理和控制系统完成对交换机系统全部资源的管理和控制，实时监测资源的使用和工作状态，为呼控制，实时监测资源的使用和工作状态，为呼叫连接请求分配资源和建立连接等，包括存储叫连接请求分配资源和建立连接等，包括存储器、中央处理器和输入输出设备等。器、中央处理器和输入输出设备等。信息传送子系统实现数据信息在交换节点内部信息传送子系统实现数据信息在交换节点内部的传输，他包括交换网络以及各种用户电路模的传输，他包括交换网络以及各种用户电路模块、中继电路等各种接口设备。块、中继电路等各种接口设备。9交换系统的基本结构交换系统的基本结构交换网络交换网络控制系统控制系统接口接口接口接

7、口接口接口接口接口用用户户线线中中 继继 线线信息传送子系统信息传送子系统 控制子系统控制子系统10 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是：交换网络的三个基本要素是：q 交换单元；交换单元；q 不同交换单元间的不同交换单元间的拓扑连接；拓扑连接；q 控制方式控制方式。3.2.2交换网络的构成和分类交换网络的构成和分类11交换网络的分类交换网络的分类(1)单级交换网络单级交换网络 交换网络按拓扑连接方式可分为：交换网络按拓扑连接方式可分为： 单级交换网络、多级交换网络单级交换网

8、络、多级交换网络单级交换网络单级交换网络 需要交换的信需要交换的信息从交换网络入息从交换网络入线到交换网络出线到交换网络出线只经过一个交线只经过一个交换单元换单元12交换网络的分类交换网络的分类(1)多级交换网络多级交换网络多级交换网络多级交换网络 需要交换的信需要交换的信息从交换网络输息从交换网络输入端到交换网络入端到交换网络输出端需要经过输出端需要经过多个交换单元多个交换单元13交换网络的分类交换网络的分类(1)多级交换网络多级交换网络 多级交换网络也称为多级交换网络也称为多级互联网络多级互联网络MIN(Multistage Interconection Network), ,一个一个N

9、N级级交换网络的定义交换网络的定义：q所有交换网络的入线都只与第1级交换单元的入线相连；q所有第1级交换单元的出线都只与第2级交换单元的入线连接；q所有第2级交换单元的出线都只与第3级交换单元的入线连接；q依此类推，所有第N-1级交换单元的出线都只与第N级和入线连接。 14交换网络的分类交换网络的分类(2)存在内部阻塞存在内部阻塞 多级交换网络的内部有可能存在着阻塞，如果在多级交换网络的内部有可能存在着阻塞，如果在交换网络的入线、出线尚有空闲的状态下，但因交换交换网络的入线、出线尚有空闲的状态下，但因交换网络级间链路已被占用而无法建立新连接的现象，称网络级间链路已被占用而无法建立新连接的现象，

10、称为多级交换网络的内部阻塞。把存在内部阻塞的交换为多级交换网络的内部阻塞。把存在内部阻塞的交换网络称为有阻塞交换网络，而不存在内部阻塞的交换网络称为有阻塞交换网络，而不存在内部阻塞的交换网络称为无阻塞交换网络。网络称为无阻塞交换网络。15交换网络的分类交换网络的分类(2)存在内部阻塞存在内部阻塞 对于无阻塞交换网络，对于无阻塞交换网络，存在严格无阻塞交换网络、存在严格无阻塞交换网络、可重排无阻塞交换网络、广义无阻塞交换网络三种不同意义的可重排无阻塞交换网络、广义无阻塞交换网络三种不同意义的无阻塞交换网络类型无阻塞交换网络类型：a）严格无阻塞交换网络： 不管网络处于何种状态，只要连接的起点和终点

11、是空闲的，在任何时刻都可以在交换网络中建立一个新连接，且不会影响网络中已存在的其他连接。 16交换网络的分类交换网络的分类(2)存在内部阻塞存在内部阻塞b）可重排无阻塞交换网络：不管网络处于何种状态，只要连接的起点和终点是空闲的，任何时刻都可以在交换网络中直接或间接地对已有的连接进行重新选路来建立一个新连接。c）广义无阻塞交换网络：指一个给定的网络存在着有阻塞的可能，但又存在着一种精巧的选路方法，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。17 交换网络的分类交换网络的分类(3)时分、空分交换网络、时分时分、空分交换网络、时分空空分结合交换网络分结合交换网络 交换网络还可分为

12、时分交换网络与空分交换网络、时分交换网络还可分为时分交换网络与空分交换网络、时分空分结合交换网络空分结合交换网络 。q 空分交换网络：空分交换网络：交换网络在多对入线和出线之间同时并行的交换网络在多对入线和出线之间同时并行的建立多对连接，具有空间交换的功能。建立多对连接，具有空间交换的功能。 q时分交换网络：时分交换网络：如果交换网络在入线和出线之间分时共享共如果交换网络在入线和出线之间分时共享共用的内部链路，并进行时隙交换。用的内部链路，并进行时隙交换。q时分时分空分结合交换网络：空分结合交换网络：同时具有空分交换和时分交换的同时具有空分交换和时分交换的功能，如中、大容量的程控交换机几乎都采

13、用时空结合的交换功能，如中、大容量的程控交换机几乎都采用时空结合的交换网络结构，如网络结构，如TSTTST、STSSTS和和DSNDSN交换网络等。交换网络等。 18q 交换单元的基本概念交换单元的基本概念q 交换单元的连接特性交换单元的连接特性 q 空间交换单元空间交换单元q 时间交换单元时间交换单元3.2.3 交换单元交换单元191、交换单元的基本概念、交换单元的基本概念n交换单元是构成交换网络最基本的组成元素，由若干个交换单元按照一定的拓扑结构连接起来构成交换网络，因此，交换单元是实现交换功能最基本的部件。n一个交换单元对外的特性有一组入线（可以编号为0M）和一组出线（可以编号为0N），

14、还有对交换单元的进行动作指令的控制端和用来查询交换单元内部连接情况的状态端。20 2、交换单元的连接特性、交换单元的连接特性（1）集合描述方式）集合描述方式 对于对于M*N交换单元：交换单元：入线集合：入线集合：T=0,1,2,M-1T=0,1,2,M-1；出线集合：出线集合：R=0,1,2,N-1R=0,1,2,N-1；连接：连接：一个入线一个入线t(tT) 和一组出线和一组出线Rt(RtR)的集合的集合c = t, Rt 为一个为一个连接连接。t称连接的称连接的起点起点，rRt 称连接的称连接的终点终点。q 若若Rt 中只含有一个元素，则称该连接是中只含有一个元素，则称该连接是点到点连接；

15、点到点连接；q 若若Rt 中包含多个元素，则称该连接是中包含多个元素，则称该连接是点到多点连接。点到多点连接。q 一个交换单元中，若允许点对多点的连接，且一个交换单元中，若允许点对多点的连接，且Rt R则称具有则称具有同发同发功能；若功能；若Rt=R，则称具有则称具有广播广播功能。功能。q 不允许多对多或多对一连接，该种情况称不允许多对多或多对一连接，该种情况称出线冲突。出线冲突。21 集合描述方式集合描述方式q 连接方式：连接方式：C = c1, c2, 为由若干个连接组成的集合。为由若干个连接组成的集合。 连接方式的连接方式的起点集：起点集：Tc = t; t ci , ci C 为该连接

16、为该连接方方式中所有连接的起点组成的集合。式中所有连接的起点组成的集合。 连接方式的连接方式的终点集：终点集：Rc = r; r Rt , Rt ci , ci C 为该连接方式中所有连接的终点组成的集合。为该连接方式中所有连接的终点组成的集合。q 若入端若入端tTc，称其处于称其处于占用占用状态；否则称其处于状态；否则称其处于空闲空闲状态。状态。q 若出端若出端rRc，称其处于称其处于占用占用状态；否则称其处于状态；否则称其处于空闲空闲状态。状态。22交换单元的连接特性交换单元的连接特性 （2）函数描述方式）函数描述方式q 连接函数连接函数 一种连接对应一个连接函数，连接函数一种连接对应一个

17、连接函数，连接函数表示相互连接的入线编号和出线编号之间的表示相互连接的入线编号和出线编号之间的一一对应关系，一一对应关系，如果用如果用x表示入线编号，这里用表示入线编号，这里用二进制编码表示，则二进制编码表示，则f(x)表示连接函数，即表示的表示连接函数，即表示的是出线的编号。是出线的编号。 232、空间交换单元、空间交换单元q 空间交换单元空间交换单元空分交换空分交换 开关阵列开关阵列 空间接线器空间接线器q 时分交换单元时分交换单元时分交换时分交换 共享存储器结构共享存储器结构( (时间接线器时间接线器) ) 共享总线型结构共享总线型结构241.1、基本开关阵列、基本开关阵列开关阵列在每条

18、入线和每条出线之间开关阵列在每条入线和每条出线之间都接上一个开关，由控制端口控制各开关都接上一个开关，由控制端口控制各开关的断开和接通，即当某条入线和出线的开的断开和接通，即当某条入线和出线的开关处于接通状态时则建立连接，开关断开关处于接通状态时则建立连接，开关断开则连接断开。这样所有开关就构成了交换则连接断开。这样所有开关就构成了交换单元内部的开关阵列，从而实现任意入线单元内部的开关阵列，从而实现任意入线和任意出线之间的连接和任意出线之间的连接. 25开关阵列的特点开关阵列的特点q 开关控制简单，从入线到出线具有均匀的单位延开关控制简单，从入线到出线具有均匀的单位延迟时间。迟时间。q 开关阵

19、列适合于构成较小的交换单元。开关阵列适合于构成较小的交换单元。q 交换单元的性能依赖于所使用的开关的材料特性交换单元的性能依赖于所使用的开关的材料特性. .q 控制信号简单。控制信号简单。q 容易实现同发和广播功能。容易实现同发和广播功能。262.2.1空间接线器空间接线器 空间交换单元也称为空间接线器（空间交换单元也称为空间接线器（Space Space SwitchSwitch），简称为），简称为S S单元或单元或S S接线器，他用来接线器，他用来实现多条输入复用线与多条输出复用线之间同实现多条输入复用线与多条输出复用线之间同一时隙内容的空间交换，即交换了信息所在的一时隙内容的空间交换，即

20、交换了信息所在的不同的入线和出线，而其所在的时隙位置并不不同的入线和出线，而其所在的时隙位置并不发生变化。发生变化。271) 空间接线器空间接线器基本结构基本结构S S接线器的构成：交叉点矩阵、控制存储器接线器的构成：交叉点矩阵、控制存储器q 交叉点矩阵：开关阵列；交叉点矩阵：开关阵列；q 控制存储器（控制存储器（CM-Control MemoryCM-Control Memory）：）：它控制每条输入复用它控制每条输入复用线与输出复用线上的各个交叉点开关在什么时候打开或闭合。线与输出复用线上的各个交叉点开关在什么时候打开或闭合。q M条输入复用线和条输入复用线和N条输出复用线（每条入线和出条

21、输出复用线（每条入线和出线都复用了多个时隙）线都复用了多个时隙）.q 控制存储器的个数匹配与输入线或者输出线的个数；控制存储器的个数匹配与输入线或者输出线的个数；控制存储器的单元数匹配于输入线或者输出线的时隙控制存储器的单元数匹配于输入线或者输出线的时隙个数；控制存储器的每个单元的最小容量取决于输入个数；控制存储器的每个单元的最小容量取决于输入线或者输出线的个数，具体是取决于输入线还是输出线或者输出线的个数，具体是取决于输入线还是输出线取决于线取决于S接线器的控制方式。接线器的控制方式。 28空间接线器空间接线器基本结构举例基本结构举例q 例如一个例如一个42424242的空间接线器，有的空间

22、接线器，有4242条输条输入复用线与入复用线与4242条输出复用线，每条入线与条输出复用线，每条入线与出线复用了出线复用了3232个时隙，那么问：个时隙，那么问： 需要控制存储器的个数？需要控制存储器的个数？ 每个控制存储器的单元数？每个控制存储器的单元数？ 每个单元的每个单元的bitbit大小？大小？292)空间接线器空间接线器控制方式控制方式qS接线器有两种控制方式：分别为输入控制方式接线器有两种控制方式：分别为输入控制方式和输出控制方式。和输出控制方式。q输入控制方式是指控制存储器按照输入复用线输入控制方式是指控制存储器按照输入复用线进行配置，控制存储器的个数与输入线的条数进行配置，控制

23、存储器的个数与输入线的条数对应，控制存储器的单元数与输入线的复用的对应，控制存储器的单元数与输入线的复用的时隙个数对应；控制存储器的每个单元存放了时隙个数对应；控制存储器的每个单元存放了该条输入复用线对应时隙的信息数据被交换到该条输入复用线对应时隙的信息数据被交换到哪条输出线的地址。因此，如果该哪条输出线的地址。因此，如果该S接线器有接线器有M条入线和条入线和N条出线，且都复用了条出线，且都复用了I个时隙，则在个时隙，则在输入控制方式下，必须配置控制存储器输入控制方式下，必须配置控制存储器M个，个，每个控制存储器包括每个控制存储器包括I个单元，每个单元的最小个单元，每个单元的最小容量容量Tbi

24、t，满足，满足2TN。 30n同理，输出控制方式是指控制存储器按照输出同理，输出控制方式是指控制存储器按照输出复用线进行配置，控制存储器的个数与输出线复用线进行配置，控制存储器的个数与输出线的条数对应，控制存储器的单元数与输出线的的条数对应，控制存储器的单元数与输出线的复用的时隙个数对应；控制存储器的每个单元复用的时隙个数对应；控制存储器的每个单元存放了该条输出复用线的对应时隙的信息数据存放了该条输出复用线的对应时隙的信息数据是来源于哪条输入线的时隙单元。因此，如果是来源于哪条输入线的时隙单元。因此，如果该该S接线器有接线器有M条入线和条入线和N条出线，且都复用了条出线，且都复用了I个时隙，则

25、在输出控制方式下，必须配置控制个时隙，则在输出控制方式下，必须配置控制存储器存储器N个，每个控制存储器包括个，每个控制存储器包括I个单元，每个单元，每个单元的最小容量个单元的最小容量Xbit，满足，满足2XM。2)空间接线器空间接线器控制方式控制方式31空间接线器空间接线器输入控制方式输入控制方式TS8TS12TS8TS12TS8TS120121200202012TS8TS0.TS12.TS3132nS接线器工作在输入控制方式下，共配置了接线器工作在输入控制方式下，共配置了3条入条入线和线和3条出线，他们都复用了条出线，他们都复用了32个时隙单元，其控个时隙单元，其控制存储器按照入线数目配置了

26、制存储器按照入线数目配置了3个，每个控制存储个，每个控制存储器对应时隙数有器对应时隙数有32个单元，每个单元存放着该时个单元，每个单元存放着该时隙数据被交换到哪条出线上，图隙数据被交换到哪条出线上，图3.11中的交换单中的交换单元的内容已在连接建立时被写入了数据。如图第元的内容已在连接建立时被写入了数据。如图第2条入线的数据，在条入线的数据，在TS8时隙内，在其对应位置查找时隙内，在其对应位置查找CM2控制存储器控制存储器TS8单元内容为单元内容为“2”，应该打开，应该打开入线入线2与出线与出线2相交叉的开关，则该数据立即被输相交叉的开关，则该数据立即被输出到第出到第2条出线上。条出线上。 空

27、间接线器空间接线器输入控制方式输入控制方式33空间接线器空间接线器输出控制方式输出控制方式TS8TS12TS8TS12TS8TS120121200202012TS8TS0.TS12.TS3134nS接线器工作在输出控制方式下，共配置了接线器工作在输出控制方式下，共配置了3条入线条入线和和3条出线，他们都复用了条出线，他们都复用了32个时隙单元，其控制个时隙单元，其控制存储器按照出线数目配置了存储器按照出线数目配置了3个，每个控制存储器个，每个控制存储器对应时隙数有对应时隙数有32个单元，每个单元存放着该时隙数个单元，每个单元存放着该时隙数据是来自于哪条入线上，图据是来自于哪条入线上，图3.12

28、中的交换单元的内中的交换单元的内容已在连接建立时被写入了数据。如图在容已在连接建立时被写入了数据。如图在TS8时隙时隙到来时，第到来时，第1条出线的数据，在其对应位置查找条出线的数据，在其对应位置查找CM1控制存储器控制存储器Ts8单元内容为单元内容为“0”，则此时应该，则此时应该立即打开入线立即打开入线0与出线与出线1相交叉的开关，则来自相交叉的开关，则来自0入入线的数据立即被输出到第线的数据立即被输出到第1条出线上。条出线上。空间接线器空间接线器输出控制方式输出控制方式35空间接线器空间接线器工作特点工作特点qS S接线器只在同一时隙下完成空间交换，即实现不同输入线到不同接线器只在同一时隙

29、下完成空间交换，即实现不同输入线到不同输出线之间的数据传输，而不能改变传输的时隙；输出线之间的数据传输，而不能改变传输的时隙；q控制存储器控制存储器CMCM按照时分复用方式工作，即由其单元内容控制在当按照时分复用方式工作，即由其单元内容控制在当前时隙下对应输入和输出复用线的交叉开关的连接和断开；前时隙下对应输入和输出复用线的交叉开关的连接和断开；qCMCM在输入（输出）控制模式下，其个数等于入（出）线的条数，在输入（输出）控制模式下，其个数等于入（出）线的条数，每个每个CMCM所含有的存储单元个数等于入（出）线上复用的时隙数；所含有的存储单元个数等于入（出）线上复用的时隙数；每个存储单元为每个

30、存储单元为n n位位bitbit，且满足，且满足2nN2nN，其中，其中N N为出（入）线数；为出（入）线数；q交换的控制过程由硬件交换的控制过程由硬件CMCM实现，速度快。交换时延小，且稳定；实现，速度快。交换时延小，且稳定；q空分交换单元由于只能完成不同线路间同时隙数据交换，其交换空分交换单元由于只能完成不同线路间同时隙数据交换，其交换能力有限，不能单独使用，在大规模交换系统中，它都和时分交能力有限，不能单独使用，在大规模交换系统中，它都和时分交换单元配合，共同完成交换过程。换单元配合，共同完成交换过程。362.2.2 时分交换单元时分交换单元基本结构基本结构q 时分交换单元的内部只存在一

31、条唯一的通路，时分交换单元的内部只存在一条唯一的通路，对入线上各个时隙的内容按照交换连接的需要，对入线上各个时隙的内容按照交换连接的需要，分别在出线上的不同时隙位置输出，即完成时隙分别在出线上的不同时隙位置输出，即完成时隙交换的功能。由输入复用线上的各个子信道分时交换的功能。由输入复用线上的各个子信道分时共享并完成交换功能。按照共享通路是存储器还共享并完成交换功能。按照共享通路是存储器还是总线，将时分交换单元划分为两种类型：是总线，将时分交换单元划分为两种类型： 共享存储器型交换单元共享存储器型交换单元 共享总线型交换单元共享总线型交换单元371) 共享存储器型交换单元共享存储器型交换单元 共

32、享存储器型的交换单元内部存在唯一的公共共享存储器型的交换单元内部存在唯一的公共通路是存储器，该存储器根据入线和出线的复用通路是存储器，该存储器根据入线和出线的复用时隙数划分为多个存储单元，从入线来的信息时隙数划分为多个存储单元，从入线来的信息完成在一个周期内分时存储及读出一次，从而完成在一个周期内分时存储及读出一次，从而完成信息的时隙交换。完成信息的时隙交换。典型的共享存储器型的交换单元为时间交换单元典型的共享存储器型的交换单元为时间交换单元（Time Switch），简称为），简称为T接线器。接线器。 38时间接线器时间接线器基本结构基本结构qT T接线器主要由接线器主要由话音存储器话音存储

33、器（SM:Speech MemorySM:Speech Memory）、控制存控制存储器储器( (CM:Control memory)CM:Control memory)构成和控制电路组成。构成和控制电路组成。qSMSM用来暂存话音的数字编码信息，用来暂存话音的数字编码信息，SMSM的容量等于输入复用的容量等于输入复用线上每帧的时隙数。根据输入输出线复用的时隙数划分为线上每帧的时隙数。根据输入输出线复用的时隙数划分为多个存储单元，且每个单元至少应为多个存储单元，且每个单元至少应为8 8比特（存放语音的比特（存放语音的8 8位位PCMPCM编码数据）编码数据） qCMCM用来控制话音存储器各单元

34、内容的输入或输出，他存储用来控制话音存储器各单元内容的输入或输出，他存储的内容是的内容是SMSM在当前时隙内应该写入或读出的数据所在的单在当前时隙内应该写入或读出的数据所在的单元地址，所以仍然按照输入输出线复用的时隙数划分为多元地址，所以仍然按照输入输出线复用的时隙数划分为多个存储单元。个存储单元。 q分输出控制与输入控制两种方式。分输出控制与输入控制两种方式。39T接线器的工作特点接线器的工作特点q 基于时分交换，实现信号从输入复用线到输出复用基于时分交换，实现信号从输入复用线到输出复用线的时隙交换；线的时隙交换；q SMSM划分为划分为N N个存储单元，每个单元个存储单元，每个单元8 8比

35、特，存放一个比特，存放一个话音数据。话音数据。q 交换的控制过程由硬件交换的控制过程由硬件CMCM实现，速度快。实现，速度快。q 通过建立连接时实现严格无阻塞交换，可避免出线通过建立连接时实现严格无阻塞交换，可避免出线冲突。冲突。q 用于交换同步时分复用的信号，速率（带宽）固定用于交换同步时分复用的信号，速率（带宽）固定为为64kbit/s64kbit/s。40T接线器的工作特点接线器的工作特点q CMCM：在一个时隙内至少完成一次读操作（提取控制：在一个时隙内至少完成一次读操作（提取控制读出或写入的存储地址）；读出或写入的存储地址）；SMSM：在一个时隙内完成：在一个时隙内完成一次读操作（语

36、音数据输出）和一次写操作（语音一次读操作（语音数据输出）和一次写操作（语音数据存储）。数据存储）。q 交换信息的过程存在着时延。时延最小的情况是在交换信息的过程存在着时延。时延最小的情况是在TSiTSi时隙时入线上来的信息被立即交换到出线的时隙时入线上来的信息被立即交换到出线的TSiTSi时隙输出，这是没有延时；时延最大的情况是在时隙输出，这是没有延时；时延最大的情况是在TSiTSi时隙时入线上来的信息需要交换到时隙时入线上来的信息需要交换到TSi-1TSi-1时隙输时隙输出，那么需要等到时序电路在下一个周期的出，那么需要等到时序电路在下一个周期的TSi-1TSi-1时隙才能输出，这时相当于延

37、时时隙才能输出，这时相当于延时N-1N-1个时隙（个时隙（N N是输是输入输出线复用的时隙数）。入输出线复用的时隙数）。412.3.2 共享总线型交换单元共享总线型交换单元结构结构 共享总线型交换单元共享总线型交换单元由入线控制部件、出线控制部件由入线控制部件、出线控制部件和总线三部分组成和总线三部分组成.入线控制部件的功能是接收入线信号，进行相应的信号入线控制部件的功能是接收入线信号，进行相应的信号格式变换并缓存在存储器中，等待分配给该部件的时隙格式变换并缓存在存储器中，等待分配给该部件的时隙到来时把收到的信息送到总线上。到来时把收到的信息送到总线上。出线控制部件的功能是检测出属于自己的信号

38、并缓冲存出线控制部件的功能是检测出属于自己的信号并缓冲存储，进行格式变换后等待输出。储，进行格式变换后等待输出。总线划分成多个时隙，并按一定的规则把时隙分配给各总线划分成多个时隙，并按一定的规则把时隙分配给各个入线控制部件和出线控制部件使用传递信号。总线由个入线控制部件和出线控制部件使用传递信号。总线由多条数据线和控制线组成，多条数据线和控制线组成，42数字交换单元数字交换单元DSEq 数字交换单元（数字交换单元（DSE）是共享总线型交换单元的典型是共享总线型交换单元的典型代表，可以用来组成大规模的数字交换网络（代表，可以用来组成大规模的数字交换网络（DSN）。）。q 例：例：1616* *1

39、616交换单元。交换单元。1616个端口时分复用个端口时分复用TDM总线，总线，每个信道时隙每个信道时隙ChiChi内内3.93.9usus。43数字交换单元数字交换单元DSE组成部件组成部件qDSEDSE可完成可完成1616条双向条双向PCMPCM复用线之间的信息交换，有复用线之间的信息交换，有1616个双向端口，每个双向端口接一条双向个双向端口，每个双向端口接一条双向3232路的路的PCMPCM线路，每路子信道线路，每路子信道1616bitbit，该条该条PCMPCM线路速率为线路速率为40964096Kbit/sKbit/s；q把每个双向的端口分为把每个双向的端口分为RXRX（PCMPC

40、M链路接收部分）链路接收部分）与与TXTX（PCMPCM链路的发送部分）链路的发送部分）两个部分。其中两个部分。其中RXRX由由输输入同步器、端口存储器与信道存储器入同步器、端口存储器与信道存储器三个部分组成；三个部分组成；TXTX由由话音存储器、端口比较器与发送控制器话音存储器、端口比较器与发送控制器三个部三个部分构成。分构成。44数字交换单元数字交换单元DSE链路接收部分链路接收部分RX RX包括包括输入同步器输入同步器、端口存储器端口存储器与与信道存储器信道存储器三个部分。三个部分。q输入同步器输入同步器用于完成输入信息的帧同步和位同步；用于完成输入信息的帧同步和位同步；q端口存储器端口

41、存储器有有3232个单元，每个单元与该个单元，每个单元与该RXRX上入线上入线的的3232个时隙相对应，用来存储目的端口号，每个单个时隙相对应，用来存储目的端口号，每个单元大小为元大小为 ； q信道存储器信道存储器有有3232个单元，用来存储目的信道号，每个单元，用来存储目的信道号，每个单元大小为个单元大小为 。4 4bitbit5bit5bit45数字交换单元数字交换单元DSE链路接收部分链路接收部分TX TX由由话音存储器、端口比较器与发送控制器话音存储器、端口比较器与发送控制器三三个部分构成。个部分构成。q 话音存储器话音存储器有有3232个单元，每个单元与该个单元，每个单元与该TXTX

42、上入线上入线的的3232个时隙相对应，用来存储个时隙相对应，用来存储TXTX上上PCMPCM线路相应时线路相应时隙所要输出的数据，每个单元大小为隙所要输出的数据，每个单元大小为 ； q 端口比较器端口比较器将将TDMTDM上的端口号与本端口号相比较，上的端口号与本端口号相比较，以确定数据总线上的数据是否是到本端口的；以确定数据总线上的数据是否是到本端口的；q 发送控制器发送控制器用于用于TXTX内部控制。内部控制。16bit16bit46数字交换单元数字交换单元DSE总结总结q DSE DSE具有建立、保持、拆除其内部通道的具有建立、保持、拆除其内部通道的功能，并且能够在已建立好的内部通道上进

43、功能，并且能够在已建立好的内部通道上进行信息交换。行信息交换。q DSE DSE是比较复杂的交换单元，它不仅能完是比较复杂的交换单元，它不仅能完成不同复用线之间信息的交换，还能完成不成不同复用线之间信息的交换，还能完成不同时隙之间的信息交换，即它同时具有同时隙之间的信息交换，即它同时具有空间空间交换功能和时间交换交换功能和时间交换功能，因而我们也称其功能，因而我们也称其为时空结合交换单元。为时空结合交换单元。473.2.4多级互连网络多级互连网络 1) CLOS网络网络 为了减少交叉点总数而同时具有严格的无阻为了减少交叉点总数而同时具有严格的无阻塞特性，塞特性，CLOS C.CLOS C.很早

44、就提出一种多级结构，推出很早就提出一种多级结构，推出了严格无阻塞的条件，这就是著名的了严格无阻塞的条件，这就是著名的CLOSCLOS网络。网络。1 1n n1 1n n1 1n n1 1n n1 11 1m m 1 1r r1 11 1 r rm mm mm mm m1 11 11 11 11 11 11 11 1r rr rr rr r3级级CLOS网络网络48CLOSCLOS网络一般使用在大型电话交换系统网络一般使用在大型电话交换系统中，属于多级交换网络。中，属于多级交换网络。假设假设CLOSCLOS网络有网络有M M条入线与条入线与N N条出线，如条出线，如果果M=NM=N，我们称这样的

45、我们称这样的CLOSCLOS网络为网络为对称的对称的CLOSCLOS网络网络，否则为，否则为非对称的非对称的CLOSCLOS网络网络。对称。对称的的CLOSCLOS网络使用广泛，除非特别说明一般指网络使用广泛，除非特别说明一般指对称的对称的CLOSCLOS网络。网络。 CLOS网络网络493级级CLOS网络网络n一般说一般说CLOSCLOS网络指网络指3 3级级CLOSCLOS网络网络3级级CLOS网络网络503级级CLOS网络网络定义定义q 入线入线N被划分为被划分为r组，每组有组，每组有n条入线，即条入线，即N = rn。q 第一级共有第一级共有r个个nm的交换单元；的交换单元；q 第二级

46、恰好有第二级恰好有m个个r rr r的交换单元，第一级的每一的交换单元，第一级的每一个交换单元的个交换单元的m m条出线分别接到第二级中的条出线分别接到第二级中的m m个交换单个交换单元，同时第二级的每一个交换单元共有元，同时第二级的每一个交换单元共有r条输入线；条输入线；q 第三级交换单元是第三级交换单元是m mn n规模的，共有规模的，共有r个，第二级个，第二级交换单元的交换单元的r个输出分别连接到这第三级的个输出分别连接到这第三级的r个交换单个交换单元。元。51CLOS网络网络特征特征 假设假设CLOSCLOS网络的第网络的第K K级交换单元的个数为级交换单元的个数为n nk k，K K

47、级每级每个交换单元的输入线数和输出线数分别为个交换单元的输入线数和输出线数分别为i ik k、o ok k，q对于一个对于一个N NN N的的3 3级级CLOSCLOS网络，有下列关系存在：网络，有下列关系存在： n n1 1=N/i=N/i1 1，o o1 1=n=n2 2，i i2 2=n=n1 1，o o2 2=n=n3 3，i i3 3=n=n2 2，n n3 3=N/o=N/o3 3 ；q对于一个对于一个N NN N的的K K级级CLOSCLOS网络，有下列关系存在：网络，有下列关系存在： n n1 1= N/i= N/i1 1，o ok k= n= nk+1k+1，i ik k=

48、n= nk-1k-1，n nk k= N/o= N/ok k。qN NN N的的3 3级级CLOSCLOS网络是左右对称的（对称的网络是左右对称的（对称的CLOSCLOS网络）网络） n n1 1= n= n3 3= r= r，i i1 1= o= o3 3= n= n，o o1 1= i= i3 3= m= m，qCLOSCLOS网络属于多通路交换网络网络属于多通路交换网络 在一个入线与出线对之间存在着多条通路在一个入线与出线对之间存在着多条通路52qCLOSCLOS定理定理 对于对于3 3级对称级对称CLOSCLOS网络，网络，严格无阻塞严格无阻塞的条件是：的条件是： m(m(n-1)+(

49、n-1)+1 = 2n-1 （第二级的交换单元的个数第二级的交换单元的个数n n2 2=m=m）qCLOSCLOS网络的网络的严格无阻塞的严格无阻塞的充要条件是：充要条件是： n n2(i(i1 1-1)+(o-1)+(o3 3-1)+1=i-1)+1=i1 1+o+o3 3113级级CLOS网络网络严格无阻塞条件严格无阻塞条件53 要确立一条从要确立一条从a a到到b b的交换通路，的交换通路，最不利的情况最不利的情况是：是：q 第一级与第一级与a a相连的交换单元中除去相连的交换单元中除去a a之外所有剩余的之外所有剩余的n-1n-1条入线均有信息要交换，则对应的条入线均有信息要交换，则对

50、应的n-1n-1条输出线条输出线均处于忙状均处于忙状态，并且它们连接到第二级态，并且它们连接到第二级n-1n-1个交换单元个交换单元上；上；q 最后一级与最后一级与b b相连的交换单元除去相连的交换单元除去b b以外所有的以外所有的n-1n-1条输条输出线已经被占用，对第二级来说出线已经被占用，对第二级来说需要另外的需要另外的n-1n-1个交换单元个交换单元与它们相对应；与它们相对应；q 总共需要（总共需要（n-1n-1）+ +（n-1n-1）=2=2（n-1n-1）个可供选择的第个可供选择的第2 2级交换单元，而为了确保级交换单元，而为了确保a a到到b b链路无阻塞，至少还应该存链路无阻塞

51、，至少还应该存在一条空闲链路，因此我们得出在一条空闲链路，因此我们得出3 3级级CLOSCLOS交换网络严格无阻交换网络严格无阻塞的条件是：塞的条件是： m 2n 1m 2n 1 3级级CLOS网络网络严格无阻塞条件严格无阻塞条件54对称对称3 3级级CLOSCLOS网络可重排无阻塞的条件网络可重排无阻塞的条件: : mnmn其中其中: : m m为第为第2 2级所需要的交换单元的个数级所需要的交换单元的个数 n n为第为第1 1级交换单元入线数或第级交换单元入线数或第3 3级交换单元的出线数级交换单元的出线数3级级CLOS网络网络可重排无阻塞条件可重排无阻塞条件552) TST网络网络TST

52、TST网络是在电路交换系统中经常使用的一种交网络是在电路交换系统中经常使用的一种交换网络，它是三级交换网络，两侧为换网络，它是三级交换网络，两侧为T T接线器，中间接线器，中间一级为一级为S S接线器，接线器，S S级的出入线数决定于两侧级的出入线数决定于两侧T T接线器接线器的数量。的数量。第第1 1级级T T接线器：负责输入母线的时隙交换；接线器：负责输入母线的时隙交换；第第2 2级级S S接线器：负责母线之间的空间交换；接线器：负责母线之间的空间交换；第第3 3级级T T接线器：负责输出母线的时隙交换。接线器：负责输出母线的时隙交换。56交换网络一般是建立双向通路，为简化控制，交换网络一

53、般是建立双向通路，为简化控制， 内部时隙的选择一般采用内部时隙的选择一般采用“反相法反相法”，使两个方向，使两个方向的内部时隙相差半帧，即：的内部时隙相差半帧，即： Nb= Na +Nf/2其中：其中：N Nf f= =一帧的时隙数一帧的时隙数 N Na a=A=A到到B B方向的内部时隙数方向的内部时隙数 N Nb b=B=B到到A A方向的内部时隙数方向的内部时隙数TST网络网络特点特点573) DSN网络网络n较大容量的数字程控交换机也可采用由DSE固定连接构成的数字交换网络(Digital Switch Network，DSN)来实现，通过时分交换和空分交换完成用户通话连接的功能。阿尔

54、卡特上海贝尔有限公司生产的S1240数字程控电话交换系统是DSN交换网络应用的典型实例，下面以S1240数字交换系统为例来说明DSN的组成结构及工作原理。 58DSN结构结构 nS1240的DSN采用多级多平面的立体结构，最多有四级，分成两个部分：一部分是入口级，也称为选面级，采用单级DSE结构，分别连接终端模块，热备用或负荷分担，向上连接不同平面；另一部分是选组级GS，采用多平面结构，最多可分4个平面，每个平面有3级，通路连接采用折叠返回方式，链路为输入输出双向。入口级和选组级均由完全相同的含有16个交换端口的数字交换单元DSE构成，不同之处仅在于它们的规模和职能。每个交换端口接一条32路双

55、向PCM。 59DSN的工作原理的工作原理 n在DSN中，两个终端之间的信息交换，可以只经过入口级，也可以只经过选组级。如果两个终端模块同时连接在入口级的同一个DSE上，那么信息就可以只通过该入口级的DSE交换。如果两个终端模块不是连接在入口级的同一个DSE上，那么就要经过DSN的选组级进行信息交换了。在S1240中，每一终端模块与一对选面级交换器AS(2个DSE)相连，这种通路的双备份，保证了模块与数字交换网的可靠连接。 60（3）DSN的特点的特点nDSN是一种单侧折叠式网络。是一种单侧折叠式网络。nDSN同时兼有时分和空分交换能力。同时兼有时分和空分交换能力。nDSN可自选路由。可自选路

56、由。nDSN的扩展性好，能根据需要增大的扩展性好，能根据需要增大其规模。其规模。61n数字程控交换机作为电话通信网的交换节点，是核心组成部分，主要完成用户之间的电话接续。数字程控交换机的硬件系统可以分为话路子系统和控制子系统两部分，他通过线路和接口分别与用户终端和其它交换机连接。 3.3数字程控交换系统的硬件结构数字程控交换系统的硬件结构 62 控制子系统控制子系统 控制子系统是交换机的控制子系统是交换机的“指挥系指挥系统统”，交换机的所有动作都是在控制，交换机的所有动作都是在控制系统的控制下完成的。系统的控制下完成的。 话路子系统话路子系统 话路子系统是由交换网络和用户话路子系统是由交换网络和用户电路以及各种接口设备组成的。电路以及各种接口设备组成的。 3.3.1硬件功能结构3.3.1硬件功能结构硬件功能结构 63 3.3.2话路子系统的组成话路子系统的组成 话路子系统话路子系统用户电路：用户电路：是用户终端设备与交换机的接口，用户终端通过是用户终端设备与交换机的接口，用户终端通过用户线连接到交换机，因而每条用户线对应一套用户电路。用户线连接到交换机，因而每条用户线对应一套用户电路。 接口设备：接口设备：主要是完成外部信号与交换机内部信号的转换。主要是完成外部信号与交换机内部信号的转换。程控数字交换机的接口设备主要有用户接口、中继接口和信程控数字交换机的