交换网络概述学习课件最新

1、交换网络交换网络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。交换网络的三个基本要素是：交换单元、不同交换单元间的拓扑连接和控制方式。数字交换机的交换过程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1. 单级交换网络和多级交换网络交换网络按拓扑连接方式可分为：单级交换网络 多级交换网络出线0 N-1入线0M-1单级交换网络交换单元 如果一个交换网络中的交换单元可以分为N级，顺序命名为第1,2,N级，并且满足： 所有入线都只与第1级交换单元连接； 所有第1级交换单元都只与入线和第2级交换单元连接； 所有第2级交换单元都只与第1级和第3级交换单元连接； 依

2、此类推，所有第N级交换单元都只与第N-1级和出线连接； 则称这样的交换网络为多级交换网络，或 N级交换网络。多级交换网络的拓扑结构可用三个参数来说明： 每个交换单元的容量 交换单元的级数 交换单元间的连接通路（链路）多级交换网络(nm x nm两级交换网络)O1n-1O1n-1O1n-1O1m-1O1m-1O1m-1OO11m-1n-1 1级2级多级交换网络的内部阻塞 若出、入线空闲，但因交换网络级间链路被占用而无法接通的现象，称为多级交换网络的内部阻塞。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络中建立一个连接，只要这个连接的起点、终点是空闲的，(建立任何指定的空闲出入

3、线对之间的连接)而不会影响网络中已建立起来的连接。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络中直接或对已有的连接重选路由来建立一个连接，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。广义无阻塞网络： 指一个给定的网络存在着固有的阻塞可能，但又可能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。多级交换网络的内部阻塞13421342C1C1C2C21，2，3，44，2，1，3 可重排无阻塞网络13421342C1C1cc2cc2可重排无阻塞网络3.8.1 CLOS网络 1、Close无阻塞网络的结构： 为了减少

4、交叉点总数而同时具有严格的无阻塞特性，CLOS C.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CLOS网络。1n1n1n1n11m 1r11rmmmm11111111rrrr3级CLOS网络在最坏情况下，中间级会有（n-1）X 2个交换单元被占用，因此中间级至少要有（n-1）X 2+1=2n-1个交换单元，即m2n-1时，可确保无阻塞（严格无阻塞）。CLOS网络最不利情况:当第一级第一台的某根入线与输出级第r台的某根出线要建立连接,输入级的(n-1)条入线和输出级的第r台的(n-1)条出线均已被占,而且这些占用是通过中间级的不同连接器完成的即可选的链路已占用(n-1)2条，为

5、确保无阻塞, 至少还应存在一条空闲链路, 即中间链路至少要有(n-1)2+1=2n-1条.无阻塞条件:m 2n-11n1n1n1n11m1r11rmmmm11111111rrrr每台入线数n=2 n=4 n=8交叉点数 288 336 540可见： n=2时，交叉点总数最少，当N ， N2n2时，三级Clos网络交叉点最少。当入出线不等时:m(n入-1)+(n出-1)+1=n入+n出-1一般取m=2n来满足无阻塞条件对TST网络而言，凡当内部时隙数为输入时隙数的一倍时，即为无阻塞网络。2、数字交换网络中引入无阻塞网络(1)、整个网络无阻塞 m2n-1TST网络中n 每个T模块的输入时隙数m相当

6、于每个T模块可选用的输出时隙数，也就是内部时隙数关于T-S组合网络T-S(n)-TT-S-T网络：AXE10，FETEX-150，E10B，5ESS等T-S-S-T网络：NEAX61T-S-S-S-T网络：EWSDT-S-S-S-S-T网络：4ESS (长途)S-T(n)-S时隙交换功能与空分交换功能分别由不同的接线器（时分接线器T和空分接线器S）实现，为了使数字交换网兼有时空交换的功能，扩大选择范围和交换机的容量，在程控数字交换机中的数字交换网是由T接线器和S接线器的不同组合而成。如TST（时分空分时分）、STS（空分时分空分），TSST、TSSST、SSTSS、TTT等。 TTT型交换网络

7、TTT三级交换网络的结构3.8.2 TST网络TST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T接线器，中间一级为S接线器，S级的出入线数决定于两侧T接线器的数量。第1级T接线器：负责输入母线的时隙交换。S接线器：负责母线之间的空间交换交换。第2级T接线器：负责输出母线的时隙交换。 TST交换网络中的T接线器有4种安排方式。常用的组合方式有两种。一种是初级T接线器采用控制写入、顺序读出方式，次级T接线器采用顺序写入、控制读出方式。另一种是初级T接线器采用顺序写入、控制读出方式，次级T接线器采用控制写入、顺序读出方式。为减少选路次数，简化控制，可使两个方向的内部时隙具

8、有一定的对应关系，通常可相差半帧，俗称反相法，即：设：Nf=一帧的时隙数 Na=A到B方向的内部时隙数 Nb=B到A方向的内部时隙数则： Nb= Na +Nf/2TST网络完全无阻塞的条件： m（内部时隙数）=2n（输入时隙数） 对于TST网络来说，输入T接线器和输出T接线器的控制存储器是可以合用的。 在双向通路所选用的内部时隙存在一定的对应关系时，CMA0和CMB0可以合并，CMA5和CMB5可以合并，其它同号输入/输出复用线的初级T和次级T的CM对也可以合并。 在相差半帧的关系时，CMA0的地址5中内容为10，CMB0的地址5中的内容是26，相同地址中的内容相差半帧的数量，这反映了两者具有

9、合并的可能性。STS交换网络为了扩大数字通信容量,采用时分复用，形成更多路的数字通信系统。T1T8T1T888TS=322.048Mb/sTS=32TS=32TS=32PCM 0:PCM 7PCM 0:PCM 7: 1数字交换单元(DSE) 实现时空交换功能，如S-1240交换机中使用的数字交换单元DSE(Digital Switching Element)，它属于总线型交换单元。 每个DSE是具有8片“双交换端口”的超大规模集成电路，每片“双交换端口”上有两个交换端口，即每个DSE由16个双向交换端口组成，分别连接到16条4 Mb/s双向PCM串行链路上，3.9 TS单侧折叠式交换网络2.D

10、SN网络和网络地址的概念 DSN网络由单一的交换单元DSE所组成，其最大配置时为4级，分入口级（AS）和选组级(ST1,ST2,ST3)，选组级的平面数为24个，其中级数与容量相关，而平面数与话务量相关。1) 结构DSN的连线规则 第一级 第二级 第三级 第四级（入口级） 平面号端口- 8 组号 组号 组号 端口号 出端口号-8 入端口号 出端口号-8 端口号DSE号 DSE号 DSE号 DSE号 DSE号 （或DSE号+4） 终端模块的网络地址为：NA=HDCBA,其中:D为ST3的端口号，C为ST2的端口号, B为ST1的端口号, A为AS的端口号.网络地址: 接在DSN中入口级上的每一个

11、终端模块CE都有唯一的地址码，ABCD. 四个级的入端口号码。A: AS级的12对端口（07，1215），4bitsB: AS对连接到第二级DSE的4对端口中的一对，2bitsC: 07端口，3bitsD: 015端口，4bits并利用总结的相邻级连线规律，可知地址编码ABCD的含义是： D为组号，C为DSE号，B为AS号，A为CE号。网络的编址 接在DSN中AS上的每一CE都有其惟一的地址码。地址码用ABCD四个数来表示通过4级制建立双向通路的示意图工作原理：建立两个CE的连接，比较网络地址，确定反射点。网络通路的建立是由模块间网络地址之间的关系确定通路的返回点在网络的哪一级，返回点前可任选

12、端口，返回点后选指定端口。1、Banyan 网络的基本结构3.10 BANYAN 网络通常将由2 X 2的交换单元构成的单通路网络称为banyan网络。 banyan网络是基于树型的拓扑结构，但每一个交换单元却是基于crossbar的结构。 2 X 2的交换单元也具有bar和cross两种状态。Banyan网络是一种基于22交换单元的网络交换构架。00001111平行连接交叉连接横向输入纵向输入纵向输出横向输出bar状态cross状态01234567012345678 x 8的3级banyan网络2、Banyan 网络的基本特性树型结构特性： 从banyan的任一输入端口引出的一组通路形成了2

13、分支树，级数越多，分支越多，级数k=2N，N=总入线数/出线数，即2k=N。唯一路径特性： banyan的任一入端到任一出端之间，具有1条且仅有一条通路。自选路由特性： 自选路由，即是给定出线地址，不用外加控制命令，就可选到出线。可以使用对应于出端号的二进制码的选路标签来自动选路。01234567012(010)3(011)4(100)5(101)678 x 8的3级banyan网络10110(011)(010)(100)(101)Banyan网络的自选路由特性可扩展性： banyan的构成具有一定的规律，可以采用有规则的扩展方法将较小容量的banyan扩展成较大规模。 已有N X N的BAN

14、YAN网络，需构成2N X 2N的BANYAN网络，则可用2组N X N，再加上一组N个2X2交换单元构成。第一组的N X N的N条出线分别与N个2X2交换单元的某一入线相连，第二组的N X N的N条出线分别与N个2X2交换单元的另一入线相连。内部竟争性： banyan是具有内部竞争的有阻塞网络。16X16BANYAN交换网络的构成Banyan网络的可扩展性16X16BANYAN交换网络的构成Banyan网络的可扩展性1）内部阻塞是在2X2交换单元的两条入线要向同一个出线上发送信元时产生的，最坏情况下概率为50%，若减少入线上的信息量，就可减少阻塞的概率，故可通过适当限制入线上的信息量或加大缓冲存储器来减少内部阻塞。2）可以通过增加多级交换网络的级数来消除内部阻塞。已有证明，若要完全消除N X N的banyan网络的内部阻塞，至少需要22N-1级。3）可以增加banyan网的平面树，构成多通道交换网络。4）使用排序-banyan网络。解决内部阻塞的方法 该网络也简称