第二章 交换网络

交换网络的构成和分类交换单元交换单元的基本概念空间交换单元——空分交换

开关阵列空间接线器时分交换单元——时分交换

共享存储器结构(时间接线器)

共享总线型结构交换网络CLOS网络TST网络DSN网络BANYAN网络主要内容2023/2/41通信网安全研究小组周贤伟

交换的基本功能是在任意的入线和出线之间建立连接。

1、交换网络的构成和分类在交换系统中完成这一基本功能的部件就是交换网络，它是交换系统的核心。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。

交换单元是构成交换网络的最基本的部件。2023/2/42通信网安全研究小组周贤伟电信交换系统的基本结构交换网络控制系统接口接口接口接口用户线中继线信息传送子系统控制子系统2023/2/43通信网安全研究小组周贤伟交换单元的基本概念开关阵列与空间交换单元共享存储器型的交换单元——时间交换单元共享总线型的交换单元——数字交换单元2、交换单元2023/2/44通信网安全研究小组周贤伟交换设备的结构交换网络：将入线上的信息送到出线上，完成交换动作；接口单元：完成外部线路接口标准与交换单元接口标准的转换；控制单元：控制交换单元的动作。2023/2/45通信网安全研究小组周贤伟2.1交换单元的基本概念入线出线控制端状态端…………MXN的交换单元0011M-1N-12023/2/46通信网安全研究小组周贤伟交换单元结构模型——信息流向完成基本电信交换功能的部件，即按一定要求，将入端信息送到出端。无向2023/2/47通信网安全研究小组周贤伟交换单元结构模型——按使用需求入线0M-1出线0N-1入线0M-1出线0N-1出线0N-1入线0M-1集中型（M>N）扩散型（M<N）连接型（M=N）2023/2/48通信网安全研究小组周贤伟交换单元结构模型——按内部结构（b）时分交换单元01M-101N-1入线出线（a）空分交换单元（开关阵列）01M-1入线...01N-1...出线......共享总线按照交换单元所接收的信号是模拟信号还是数字信号，可以把交换单元分为数字交换单元与模拟交换单元。2023/2/49通信网安全研究小组周贤伟对于M*N交换单元：入线集合：T={0,1,2,…,M-1}；

出线集合：R={0,1,2,…,N-1}；

连接：一个入线t(t∈T)和一组出线Rt(Rt∈R)的集合c={t,Rt

}为一个连接。t称连接的起点，r∈Rt

称连接的终点。连接集合：一个交换单元的连接同时有多个，这就构成了交换单元的连接集合。

交换单元的连接特性(1)——集合描述方式2023/2/410通信网安全研究小组周贤伟交换单元的连接特性(1)——集合描述方式若Rt

中只含有一个元素，则称该连接是点到点连接；若Rt

中包含多个元素，则称该连接是点到多点连接。

一个交换单元中，若允许点对多点的连接，

RtR，则称具有同发功能；

若Rt=R，则称具有广播功能。

不允许多对多或多对一连接，该种情况称出线冲突。2023/2/411通信网安全研究小组周贤伟

连接方式：C={c1,c2,…}为由若干个连接组成的集合

连接方式的起点集：Tc

={t;t∈ci

,ci

∈C}为该连接方式中所有连接的起点组成的集合。

连接方式的终点集：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。

若入端t∈Tc，称其处于占用状态；否则称其处于空闲状态。

若出端r∈Rc，称其处于占用状态；否则称其处于空闲状态。交换单元的连接特性(1)——集合描述方式2023/2/412通信网安全研究小组周贤伟交换单元在某一时刻一定处于某种连接方式

总结：连接和连接集合是对应于某一时刻的；连接集合的数目越多，连接能力就越强。交换单元的连接特性(1)——集合描述方式2023/2/413通信网安全研究小组周贤伟

连接函数

一个连接函数对应一种连接，连接函数表示相互连接的入线编号和出线编号之间的对应关系，即存在连接函数f，入线t与出线集合f(t)相连接，其连接函数为

f(t)=Rt

(Rt包含于R)对于一个点到点连接，连接函数还可以表示为：

f(t)=r(r∈R)

交换单元的连接特性(2)——函数描述方式2023/2/414通信网安全研究小组周贤伟连接函数的表示形式M*N交换单元在任意时刻的连接函数为

f(t)=Rt

，表示入线集合与出线集合的映射关系；连接函数有两种表示形式：1、排列表达式即入线和出线的对应关系t0，t1，…，tn-1r0，r1，…，rn-12、图形表示

二进制函数表示（点到点连接方式常用）2023/2/415通信网安全研究小组周贤伟（1）排列表达式

考虑到存在点到多点的连接，因此t1，t2，……tn中可能有重复的元素存在，因此可以把排列表达式也称为重排表达式；

出线竞争:是指在排列表达式中r1，r2，……rn之间存在着重复的元素，表明在同一时刻，有多条入线共同连接到同一条出线，造成出线的冲突，是应该避免的问题。在点到点的连接情况下，并且不存在出线竞争的情况下，其排列表达式可以改写为：t0，t1，……tN-10，1，……N-12023/2/416通信网安全研究小组周贤伟重排举例写出排列表达式2023/2/417通信网安全研究小组周贤伟

同样，也可以定义出线排列表达式为：0，1，……N-1r1，r2，……rN-1

它的简化表示为：(r1，r2，……rN-1)简化的排列表达式

在点到点的连接情况下，并且不存在出线竞争的情况下，出线按序排列时，进一步简化表示为：(t0，t1，……tN-1)称之为入线排列表达式，由于可能存在空闲的出端，所以t0，t1，……tN-1中可能有空的元素存在，可用φ表示。2023/2/418通信网安全研究小组周贤伟入端重排举例写出入线表达式和出线表达式2023/2/419通信网安全研究小组周贤伟还可通过图形方式来表达连接函数。分别把入线与出线按编号由上到下排列，然后入线与出线之间可以用一条直线连接起来，表示该入线与出线有连接。下图表示了一个常用的N=8的交叉连接方式。（2）图形表示2023/2/420通信网安全研究小组周贤伟对于点到点连接方式，常用的方法是二进制函数表示法，即为：E(xn-1xn-2……x1x0)=xn-1xn-2……x1

其中入线编号可以用一个n位二进制数字xn-1xn-2……x1x0表示，用它作为连接函数的变量；与该入线连接的出线的编号也用一个二进制数字来表示，作为连接函数的值。（3）二进制函数表示2023/2/421通信网安全研究小组周贤伟直线连接：二进制函数表示：I(xn-1xn-2…x1x0)=xn-1xn-2…

x1x0

排列表示（N=4）：0，1，2，30，1，2，3

图形表示（N=4）：

00123123

交换单元常用的连接方式（1）2023/2/422通信网安全研究小组周贤伟交叉连接：二进制函数表示：E(xn-1xn-2…x1x0)=xn-1xn-2…

x1x0

排列表示（N=4）：0，1，2，31，0，3，2

图形表示（N=4）：

00123123

交换单元常用的连接方式（2）2023/2/423通信网安全研究小组周贤伟间隔交叉连接：

Ck(xn-1xn-2…xk

…

x1x0)=xn-1xn-2…xk

…

x1x00012312300123123N=4k=1N=4k=0

交换单元常用的连接方式（3）2023/2/424通信网安全研究小组周贤伟均匀洗牌连接：

σ(xn-1xn-2…xk

…

x1x0)=xn-2…xk

…

x1x0xn-10123N=84567301234567

交换单元常用的连接方式（4）2023/2/425通信网安全研究小组周贤伟蝶式连接：

β(xn-1xn-2…xk

…

x1x0)=x0xn-2…xk

…

x1xn-10123N=8456701234567

交换单元常用的连接方式（5）2023/2/426通信网安全研究小组周贤伟交换单元的性能指标交换单元所有入线可以同时送入的总的信息量；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；点到点、同发、广播；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）。容量接口功能质量2023/2/427通信网安全研究小组周贤伟2.2各类基本交换单元

2.2空间交换单元——空分交换

2.2.1开关阵列

2.2.2空间接线器

2.3时分交换单元——时分交换

2.3.1

共享存储器结构(时间接线器)

2.3.2

共享总线型结构2023/2/428通信网安全研究小组周贤伟2.2.1基本开关阵列2023/2/429通信网安全研究小组周贤伟有向开关阵列和无向开关阵列

2023/2/430通信网安全研究小组周贤伟有向开关阵列和无向开关阵列

演示12023/2/431通信网安全研究小组周贤伟全连通和半连通开关阵列全连通的开关阵列

半连通的开关阵列

2023/2/432通信网安全研究小组周贤伟基本开关阵列——工作原理开关有接通、断开两种状态。控制对应的入线和出线是否连接。

每个开关都有一个控制端和一个状态端，分别用于控制和表示开关的通断状态。

开关阵列的控制端构

开关阵列的状态端构成控制方阵成状态方阵2023/2/433通信网安全研究小组周贤伟基本开关阵列工作原理控制方阵不允许出线冲突时，不允许同发广播时，同列只允许一个“1”。同行只允许一个“1”。2023/2/434通信网安全研究小组周贤伟基本开关阵列——性质由空间上分离的多个开关部件构成，是一种空分交换单元；开关数量=交叉点数量=，适于构造小的交换单元；容易实现同发和广播；为避免出线冲突，每列开关只能有一个处于“接通”状态；

无内部阻塞；

均匀的单位延迟时间。M×N2023/2/435通信网安全研究小组周贤伟实际开关阵列举例

继电器开关阵列噪声大、动作慢；模拟电子开关阵列衰耗和延时大；数字电子开关阵列逻辑门，动作迅速；2023/2/436通信网安全研究小组周贤伟开关阵列的实现举例

多路选择器多路选择器实际上就是多个入线中选择一个出线，或一条入线从多个出线中选出。演示2、32023/2/437通信网安全研究小组周贤伟开关阵列的实现举例

多路选择器的特点一列开关作为一个多路选择器；可有效避免出线冲突。2023/2/438通信网安全研究小组周贤伟开关阵列的实现举例2023/2/439通信网安全研究小组周贤伟2.2.2空间接线器

空间接线器用来实现多个输入复用线与多个输出复用线之间的空间交换，而不改变其时隙位置。空间交换单元的另一种结构是空间接线器（SpaceSwitch），简称为S单元或S接线器，定义2023/2/440通信网安全研究小组周贤伟空间接线器的基本结构S接线器的构成：

交叉点矩阵：开关阵列控制存储器（CM-ControlMemory）：

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。2023/2/441通信网安全研究小组周贤伟空间接线器的特点特点S接线器所含CM数量等于入（出）线数；每个CM的所含有的存储单元个数等于入（出）线上的复用时隙数；每个存储单元为n位,且满足N≤2n,

其中N为入（出）线上数。2023/2/442通信网安全研究小组周贤伟空间接线器的控制方式分类按照空间接线器的控制存储器控制交叉点矩阵的工作方式，分为两类：输入控制方式与输出控制方式。输入控制方式

控制存储器是按照输入复用线配置，控制每条输入复用线上应该打开的交叉点开关。输出控制方式控制存储器是按照输出复用线配置，控制每条输出复用线上应该打开的交叉点开关。2023/2/443通信网安全研究小组周贤伟空间接线器的输入控制方式012012012TS50TS303501TS32TS5020127演示52023/2/444通信网安全研究小组周贤伟012012012TS50TS303501TS30TS5020空间接线器的输出控制方式127演示42023/2/445通信网安全研究小组周贤伟只完成空间交换，不进行时隙的交换空间接线器的工作特点空间交换单元的输入线和输出线都是时分复用线，按照时分方式工作。交换的控制过程由硬件CM实现，速度快。交换时延小，且稳定。严格无阻塞,可避免出线冲突2023/2/446通信网安全研究小组周贤伟2.3

时分交换单元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：

共享存储器型交换单元共享总线型交换单元时分交换单元的内部只存在一条唯一的通路，由输入复用线上的各个子信道分时共享并完成交换功能。2023/2/447通信网安全研究小组周贤伟2.3.1共享存储器型交换单元01N-1N路输入信号N路输出信号

划分为两种工作方式：输入缓冲方式输出缓冲方式2023/2/448通信网安全研究小组周贤伟时间(T)接线器时间接线器（TimeSwitch），简称为T单元或T接线器，它是一个典型的共享存储器型的交换单元，用来实现时隙交换功能。

时隙交换是指入线上各个时隙的内容要按照交换连接的需要，分别在出线上的不同时隙位置输出。2023/2/449通信网安全研究小组周贤伟时间接线器的基本结构T接线器主要由话音存储器（SM:SpeechMemory）、控制存储器(CM:Controlmemory)构成和控制电路组成。(1)话音存储器SM用来暂存话音的数字编码信息，SM的容量等于输入复用线上每帧的时隙数。(2)控制存储器用来控制话音存储器的读或写，它存放的内容是话音存储器在当前时隙内应该写入或读出的地址。分为输出控制与输入控制两种方式2023/2/450通信网安全研究小组周贤伟时间接线器的输出控制方式演示62023/2/451通信网安全研究小组周贤伟时间接线器的输入控制方式演示72023/2/452通信网安全研究小组周贤伟时间接线器基本结构

话音存储器的单元数与入复用线（或出复用线）的时隙数相同，如果传输语音信息，每个单元的大小也应该是8位。控制存储器存放的内容是话音存储器在当前时隙内应该写入或读出的地址。控制存储器与话音存储器的单元数大小相等，每个单元的大小与控制存储器的单元数目n有关系，设控制存储器每个单元为c比特，那么c至少应该满足条件2c=n。2023/2/453通信网安全研究小组周贤伟输出控制方式实例2023/2/454通信网安全研究小组周贤伟输入控制方式实例2023/2/455通信网安全研究小组周贤伟T接线器的工作原理CM：在一个时隙内至少完成一次读操作；

SM：在一个时隙内完成一次读操作和一次写操作；2023/2/456通信网安全研究小组周贤伟T接线器的工作特点时分交换。

用于交换同步时分复用的信号。

SM划分为N个区域，每个区域一个字节，存放一个话音数据。各个区域间不共享，各个区域内无排队缓冲。

交换的控制过程由硬件CM实现，速度快。

严格无阻塞。

可避免出线冲突。速率（带宽）固定为64kbit/s。

经过时间接线器交换的信息存在着时延。（最小、最大的情况）2023/2/457通信网安全研究小组周贤伟2.3.2共享总线型交换单元2023/2/458通信网安全研究小组周贤伟共享总线型交换单元的结构输入部件：接收入线信号，进行格式变换并缓存，并在分配给该部件的时隙上把收到的信息送到总线上。输出部件：检测总线上的信号，取出属于本出线的信息，格式变换，送出线。

总线：包括多条数据线和控制线：数据线用于在输入部件和输出部件传送信号；控制线用于控制各输入部件获得时隙和发送信息，以及输出部件读取属于自己的信息。

总线按时隙轮流分配给各个输入部件和输出部件使用，其时隙的分配有一定的规则，如固定时隙分配，按需时隙分配等。2023/2/459通信网安全研究小组周贤伟定义

数字交换单元DSE

数字交换单元DSE（DigitalSwitchingElement）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DSN(DigitalSwitchingNetwork)。2023/2/460通信网安全研究小组周贤伟16个双向端口，每个双向端口连接一条双向32路的时分复用PCM线路，构成16*16交换单元。每个信道时隙3.9us，传输16bit信息，该条PCM线路速率4096kbit/s。16个双向端口通过一条时分复用总线(TDM)连接在一起。

DSE的结构2023/2/461通信网安全研究小组周贤伟

DSE内部电路各模块作用

缓存和时序转发接收本时隙数据的端口地址。缓存和时序转发接收本时隙数据的信道地址。端口地址匹配比较，匹配时产生写信号将数据写入数据RAM。缓存数据，并按时序操作输出数据2023/2/462通信网安全研究小组周贤伟DSE——复用总线复用总线：39根数据总线D——16根；端口地址总线P——4根；信道地址总线CH——5根；控制总线C——5根；证实线ACK——1根；返回信道总线ABC——5根；时钟线CK——3根。2023/2/463通信网安全研究小组周贤伟DSE——信道字

PCM链路有32个时隙（32个信道），每个信道传输16比特的信息，包括8bit用于选路的控制信息8bit的用户话音/数据信息把这16bit的信息称为信道字，DSE根据从PCM链路接收到的信道字进行工作的。2023/2/464通信网安全研究小组周贤伟数据信道字不管包含了话音与数据信息，一般只用到了16bit中的8位，用来传送数据；(最高位11)换码信道字

用于表示信道字中有处理机传送的控制信息。(最高位10)置闲信道字使占用的话路置为空闲，用来拆除已经建立的连接；(最高位00)选择信道字由端口号，信道号构成，表明该路信号要交换到哪个端口的哪个信道上去，一般用来建立连接；(最高位01)信道字主要有以下四种类型2023/2/465通信网安全研究小组周贤伟DSE的交换工作原理

呼叫建立阶段，外围模块按接续要求产生通道选择字写入端口RAM和信道RAM，这里，端口3的TS10上数据想交换到端口9的TS20。数据交换阶段，端口RAM和信道RAM在时序操作下，自动将命令字按时序放在总线上。当收到的端口地址数据与本端口号符合时，则产生写信号并总线上的信道地址将数据写入到数据RAM的对应单元。在时序操作下，按序将各单元的数据读出。2023/2/466通信网安全研究小组周贤伟DSE——总结DSE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行信息交换。DSE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，还能完成不同时隙之间的信息交换，即它同时具有

空间交换功能和时间交换功能，因而我们也称其为时空结合交换单元2023/2/467通信网安全研究小组周贤伟

2.3交换网络概念

在交换系统中完成交换功能的部件就是交换网络，它是交换系统的核心。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。

交换单元是构成交换网络的最基本的部件。2023/2/468通信网安全研究小组周贤伟交换网络的结构控制单元出线入线……交换网络……交换单元交换单元交换单元交换单元...2023/2/469通信网安全研究小组周贤伟单级交换网络拓扑连接

2.3.2

交换网络的分类方式多级交换网络无阻塞交换网络内部阻塞有阻塞交换网络单通路交换网络多条通路多通路交换网络空分交换网络交换方式时分交换网络2023/2/470通信网安全研究小组周贤伟(1)按拓扑连接方式单级交换网络需要交换的信息从交换网络入线到交换网络出线只经过一个交换单元。2023/2/471通信网安全研究小组周贤伟需要交换的信息从交换网络输入端到交换网络输出端需要经过多个交换单元。多级交换网络(1)按拓扑连接方式2023/2/472通信网安全研究小组周贤伟多级交换网络多级交换网络也称为多级互联网络MIN(MultistageInterconnectionNetwork)定义所有交换网络输入端都只与第1级交换单元连接；所有第1级交换单元的出线只连接和第2级交换单元入线；所有第2级交换单元的出线只连接和第3级交换单元入线；依此类推，所有第N-1级交换单元的出线只连接和第N级交换单元的入线；所有交换网络的输出端只连接到第N级交换单元的出线上。2023/2/473通信网安全研究小组周贤伟0123456701234567三级交换网络实例交换网络2023/2/474通信网安全研究小组周贤伟多级交换网络的特点（1）交换网络中信元从输入端到输出端至少需要经过两次以上的过程来确定传输路径；（2）

入线到出线的全连通性；（3）内部通路的共享。。

2023/2/475通信网安全研究小组周贤伟(2)按存在内部阻塞分类交换网络不同输入端来的信息在交换网络中交换时发生了对同一公共资源争抢的情况，这时在竞争资源中失败的信息就会被阻塞，直到这个公共资源被释放。对同一公共资源的竞争(1)内部竞争同时要交换的两路信息同抢交换单元内部的通路资源；

(2)出线竞争不同入端来的信息同时争抢交换网络同一个输出端口出线而发生的竞争。2023/2/476通信网安全研究小组周贤伟(2)按存在内部阻塞分类因为内部竞争而发生的阻塞称为内部阻塞，把存在内部阻塞的交换网络称为有阻塞交换网络，把不存在内部阻塞的交换网络称为无阻塞交换网络。三种类型的无阻塞交换网络（1）严格无阻塞交换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新的连接，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。。2023/2/477通信网安全研究小组周贤伟无阻塞交换网络类型（2）可重排无阻塞交换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间接地对已有的连接重新选路来建立一个连接，只要这个连接的起点、终点是空闲的，而不会影响已建立起来的连接。（3）广义无阻塞交换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。2023/2/478通信网安全研究小组周贤伟13421342C1C1cc2cc2可重排无阻塞网络举例1，2，3，44，2，1，3

重排连接连接通畅2023/2/479通信网安全研究小组周贤伟(3)按内部存在通路分类单通路交换网络多通路交换网络任一条入线与出线之间只存在唯一的一条通路，没有其他可供选择的通路。任一条入线与出线之间存在着多条通路。如果信息要从一个输入端口交换到一个输出端口，可以选择这多条通路中的一条来进行交换。2023/2/480通信网安全研究小组周贤伟0123456701234567单通路交换网络实例交换网络2023/2/481通信网安全研究小组周贤伟多通路交换网络实例2023/2/482通信网安全研究小组周贤伟

单通路和多通路交换网络特点单通路交换网络不存在内部阻塞，控制简单。多通路空分交换网络比单通路空分交换网络复杂，但是多通路交换网络有很好的容错性能。比较2023/2/483通信网安全研究小组周贤伟(4)按交换方式分类空分交换网络时分交换网络任可以在多对输入端口与输出端口间同时并行地传送信息，具有空间交换的功能。所有的输入与输出端口分时共享单一的通信通路，具有时隙交换功能；2023/2/484通信网安全研究小组周贤伟2.3.1TST交换网络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。定义第1级T接线器：负责输入母线的时隙交换；第2级S接线器：负责母线之间的空间交换；第3级T接线器：负责输出母线的时隙交换。2023/2/485通信网安全研究小组周贤伟交换网络一般是建立双向通路，为简化控制，内部时隙的选择一般采用“反相法”，使两个方向的内部时隙相差半帧，即：

Nb=Na+Nf/2其中：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TST网络——特点好处：呼叫处理机可以一次选择两个方向的路由，避免二次路由选择，减轻了处理机负担。2023/2/486通信网安全研究小组周贤伟

DSN是由DSE构成的多级多平面时空结合的交换网络，应用于S1240数字程控交换系统。2.3.2DSN网络2023/2/487通信网安全研究小组周贤伟2.3.2DSN网络

采用多级多平面结构，入口级DSE分为两部分分别连接终端模块，热备用或负荷分担，向上连接不同平面。选组级采用多平面结构，最多4个平面，热备用或负荷分担，通路连接采用折叠返回方式，链路为入出双向。各个DSE之间的连线按照已设计好的固定规律相连，例如，入口级到第2级，端口号－8＝平面号，DSE号或DSE号＋4＝第2级端口号。0-712-15共1024个DSE每组8个DSE2023/2/488通信网安全研究小组周贤伟DSN工作原理DSN的接续通路建立不必历经所有级。每个终端都具有唯一的网络地址，不同端口之间连接的建立是根据目的端口的网络地址逐级选路进行的。建立连接时，首先由主叫终端模块处理机产生选择命令字，包括网络地址有13bit，分为ABCD四部分。选择命令字经入口级进入DSN，DSN中各相关DSE按照命令字要求，将相关控制命令存入端口RAM和信道RAM的对应单元。选择命令字经相关级指定建立接续通路，再从折返点到被叫模块自由选路。2023/2/489通信网安全研究小组周贤伟A：4比特，对应于第1级，表示终端模块所连接的入口级DSE的输入端口号（0~7，12~15，共12个）。B：2比特，对应于第2级，表示第1级DSE的出线应连接的第2级DSE的输入端口号（0~7）。由于第1级成对DSE连接到第2级DSE的端口号分别为n和n+4，这里n为0~3，因此只需要2比特来区分4个地址即可。C：3比特，对应于第3级，表示第2级DSE的出线应连接的第3级DSE的输入端口号（0~7）。D：4比特，对应于第4级，表示第3级DSE的出线应连接的第4级DSE的输入端口号（0~15）。也等于第2级和第3级的组号。DSN工作原理2023/2/490通信网安全研究小组周贤伟当某一终端模块要与另一终端模块通过DSN建立通路连接时，就将自己的网络地址与目的端口的网络地址相比较，首先比较的是D，如不相同，说明源和目地终端模块之间所要建立的连接不在同一组内（位于第2级和第3级的不同组内），通路连接要经过第4级；若D相同，C不同，说明两个终端模块之间所建立的通路连接位于同一组内，连接的建立只涉及到选组级的第2、3级；若D、C相同，B不同，则说明两个终端模块之间所建立的通路连接经过第2级的同一个DSE，该通路的建立折回点在第2级；若D、C、B相同，A不同，此时通路的建立只经过网络的第1级。如此通过网络地址的比较确定通路的折回点，并发送选择命令进行逐级选路，从而建立起通路连接，完成交换功能。DSN工作原理2023/2/491通信网安全研究小组周贤伟DSN工作原理

DSN地址D位不同，即主被叫处于不同的组（5和10），须全网接续。2023/2/492通信网安全研究小组周贤伟小结电路交换网络，就是从物理层面上提供信号传送通路，可采用数字信号存储，用者选择读取的共享存储器方式，也可以利用时分总线方式。时间接线器是数字交换技术的核心，可实现不同时隙、不同复用线之间的数据交换，受电子器件和模式限制，不能实现大容量交换。空间接线器只完成不同总线同一时隙数据交换，不能单独使用，但和时间接线器联合使用，可构成大容量的交换网络。多级互连是构成大容量交换网络的基本方法，TST网络和DSN网络。2023/2/493通信网安全研究小组周贤伟2.3.3.1Banyan网络Banyan网络的基本结构Banyan网络的基本特性Banyan网络内部阻塞的解决方法2023/2/494通信网安全研究小组周贤伟

典型的banyan网络是指由2X2的交换单元构成的多级、空分的交换网络。

Banyan网络的基本结构8x8的3级banyan网络树型结构0123456701234567网络级数单通路2023/2/495通信网安全研究小组周贤伟

树型结构特性：

每个输入端通过N级交换单元均可以到达任何输出端；

banyan网络的级数k=log2N，N表示入线或出线数单通路特性：

banyan的任一入端到任一出端之间，具有1条且仅有一条通路。Banyan网络的特征（1）2023/2/496通信网安全研究小组周贤伟

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。

Banyan网络的特征自选路由特性：2023/2/497通信网安全研究小组周贤伟Banyan网络的自选路由特性012345678910111213141501234567891011121314150010001001100110入线4出线2入线6出线62023/2/498通信网安全研究小组周贤伟可扩展性：

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。如从已有NXN的BANYAN网络，扩展成2NX2N的BANYAN网络，可用2组NXN，再加上一组N个2X2交换单元构成。Banyan网络的特征2023/2/499通信网安全研究小组周贤伟4X4的BANYAN扩展成8X8的BANYAN2023/2/4100通信网安全研究小组周贤伟8X8扩展成16X16的BANYAN网络2023/2/4101通信网安全研究小组周贤伟0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111Banyan网络的特征（4）内部链路竞争内部线路竟争性：

banyan是具有内部竞争的有阻塞网络。入线4出线4入线6出线6同时建立两个连接：和2023/2/4102通信网安全研究小组周贤伟1）可以通过增加多级交换网络的级数来消除内部阻塞。2）使用排序-banyan网络——BATCHER-BANYAN网络。解决内部阻塞的方法2023/2/4103通信网安全研究小组周贤伟解决内部阻塞——增加网络级数Banyan网络

通过增加网络级数，可以达到无阻塞，但失去了唯一路径特性和自动选路特性。BENES网络内部链路竞争2023/2/4104通信网安全研究小组周贤伟解决内部阻塞——加入排序网络xymin(x,y)max(x,y)向上排序器x=0010y=0001min(x,y)max(x,y)向下排序器当排序器的输入只有一个时，则排序器将它作为选路标签小的信息来处理。Batcher网络是由被称为batcher排序器（sorter）的2×2排序器构成，它实际上是一个两入线/两出线的比较单元