第2章数字交换和数字交换网络-11

1第二章

数字交换和数字交换网络2本章主要内容：2.1数字化通信2.2△★多路复用技术2.3★交换单元及其分类2.4△数字交换原理2.5△时间T接线器2.6△空间S接线器2.7多级交换网络点击此处结束放映32.1数字化通信

电话网的网络节点已经从第一代的模拟交换机到目前网上大量使用的程控交换机，它的主要特点是数字方式，它对数字化的话音信道（64Kbit/S时隙）以时分方式实现电路交换，以时分或空分存储器作为交换单元。4交换网络从模拟网络变成数字交换网络。模拟网综合数字网模拟数字混合网综合业务数字网产生了数字传输系统——PCM传输时分数字交换机的产生数据、电视、传真等业务的要求——

传输和交换都采用模拟信号——

数字传输系统+模拟网络——

数字传输+程控数字交换机5数字通信特点：①保密性强，便于加密传输。②数字信号为二进制编码，是由“0”“1”组成的脉冲串，容易鉴别，抗干扰能力强。③占用频带较宽，技术复杂（同步技术），模数转换会带来量化噪声。6PCM（脉码调制）通信是将话音的电模拟信号变成二进制的数字码加以传递的一种通信方式。语音信号的数字化要经过抽样、量化和编码三个步骤。7数字通信对传输码型的要求：单极性码只适合于在机架内部或邻近机架间作短距离传输，不适合在线路中远距离传输。信码在传送前要进行码型变换。8

目前在PCM传输中HDB3码（HighDensityBipolarofOrder3三阶高密度双极性码）用得极为广泛。

HDB3码可解决过多连续“0”使中继器长时间收不到信号而影响定时提取时钟频率的工作的问题。9规则一：若发现连续多于三个“0”的序列，第四个“0”就用“1”来置换。即发送一个“V”标志（即“破坏点”）。规则二：两个连续的“破坏点”务必反转极性，在两个连续“破坏点”之间“1”的数目是一个奇数，亦即，在两个“V”之间“1”的数目是奇数。是偶数则第1个0的位置改成“B”（填充码）10转换成HDB3码的步骤：以交替极性倒置码（AMI）为基础。a.四个连续“0”编为一组，每组的第4个“0”用V+或V-代表。

V+或V-与前向的一个“1”同极性。破坏了原来的交替规律。

V+、V-称为破坏点。11b.相邻两个破坏点的极性不一样（保证没有直流分量），即两个破坏点间保证有奇数个“1”，当为偶数时，在第一个“0”的位置处填补一个B+或B-，其极性与前一个破坏点相反。序列“000V”表示“1”的数目为奇数；“B00V”表示“1”的数目为偶数。12010000110000010单极性1111AMI1V11V1加V1V11BV1（前V-）1V11BV1（前V+）B单极性码→AMI码AMI码→HDB3码与前向的一个“1”同极性两个破坏点间有偶数个“1”相邻两个破坏点的极性不一样13

通信信道是信息网络的重要组成部分和宝贵的资源之一。为了提高信道利用率，使多路信号沿同一信道传输而互不干扰，称多路复用。2.2多路复用技术14

根据信道所拥有的资源，在实际中往往将信道共享方式分为：频分复用FDM（FrequencyDivisionMultiplex）空分复用SDM（SpaceDivisionMultiplex）时分复用TDM（TimeDivisionMultiplex）码分复用CDM（CodeDivisionMultiplex）2.2.1多路复用方式15第一路第二路第一路第三路第三路第二路传输选择器选择器发送端接收端对电话通信来说，一对线上可以同时有若干对用户进行通话，每对用户信号占其中一个信道。多路通信16频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源频段1（60－64）频段2（50－54）频段3（40－44）频段4（30－34）

信号A

信号B

信号C

信号D频分多路复用器

信号B

信号C

信号D

信号A

频分多路复用器频谱迁移把信道的可用频带分割成若干互不交叠的频段，每个频段均可作为一个独立的传输信道使用。每路信号被调制在不同的载频上，使其频谱占用某一频段，以实现多路相加的FDM信号在同一信道中传输。17

信号A

信号B

信号C

信号D时分多路复用器

信号B

信号C

信号D

信号A

时分多路复用器

DC

B

A

DC

BA

帧1

帧2时分多路复用所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度把一个传输信道按时间分割，以传送若干路信息。此通信方式使多个用户在不同的时间段（时隙）占用或共享通信资源。18时隙的划分可有两类：a.固定划分：将信道分割成定长、周期性的时间段。b.可变划分：将信道划分为变长的时间段。19时隙的分配也有两类：a.固定的分配（静态分配）：将信道各时隙固定的或以帧为周期的分给用户。b.可变的分配（动态分配或按需分配）：按用户的需要将信道时隙动态地分配给各用户。

20

在现实应用中，PCM复用系统与通常的电话交换、DDN（数字数据网）等属于采用固定划分和固定分配信道时隙工作方式；计算机局域网的介质访问控制与通常的分组交换、帧中继等属于采用可变划分和可变分配信道时隙工作方式；对于异步转移模式ATM则采用固定划分和可变分配信道时隙的方式。21

时分多路复用技术是数字电话多路通信的主要方法。目前使用的采用时分多路复用技术的数字信号主要有：用于电路交换的同步时分复用信号用于分组交换和ATM交换的异步时分复用信号。制作：邵黎22同步时分复用信号异步时分复用信号对同步时分复用信号的交换实际上是话路所在位置的交换，即时隙的内容在时间轴上的移动。对异步时分复用信号的交换实际上就是按照每个分组信息前的路由标记，将其分发到出线。标志码相同的分组属于一次接续所有帧中相同的时隙成为一个子信道，是恒定速率的，一个子信道传递一个话路的信息。23

所谓“帧结构”就是在一帧时间内的时间分配关系，它包括了时隙、码位、同步与标志信号的分配关系。下面先了解时分复用PCM信号的形成过程。2.2.230/32路PCM系统的帧结构24

125μs(a)8位码字(b)

一个时隙(c)123N12N12N12N(d)

一

帧

图(a)为一路模拟信号抽样后形成的PAM信号，图(b)(d)分别为第一路、第二路模拟信号编码后形成的基带PCM信号，图(c)为多路调制后形成的时分复用PCM信号。

对每一个话路来说，每次抽样值经过量化后编成8位信码。一路基带PCM信号在时分复用PCM复用线路上周期地每帧占有一个固定时隙。25可以看出：时间125μs被分成一个个均匀的小段。每个8位PCM编码占据一小段时间称为时隙（TS：TimeSlot）。

N路复用时，在125μS内有N个时隙。每一路信号占一个指定的时隙，N路信号轮流占用一次的总时间就构成了一个帧。26

在30/32路PCM通信系统中，在125μs时间内，每一路轮流传送8位码的码组一次（共32路）即为一帧，每一路的8位码在一帧中占一个“时隙”。传送一个8位码的路时隙只占用125/32=3.9μs。每一帧包括32个时隙，而真正用来传送话音信息的是30路。27TS1～TS15和TS17～TS31为“话路时隙”，一个时隙传输一路话音信号，共可传送30个话路的话音信号。28

把每16帧叫作一复帧。第0帧（F0）的TS16作复帧同步用，其它每一帧的TS16传送两个话路的标志信号码，每16帧轮流传送一次，可传输完所有30个话路的标志信号码。制作：邵黎29F1、F2、……表示帧顺序，由F0～F15共16个帧组成了一个复帧；每一帧有32个时隙（TS）；每一时隙有8位码组30TS0为“帧同步时隙”，用于收/发端同步。TS16为“标志信号时隙”，用来传送复帧同步码和各个话路的标志信号31从时间上看：一复帧为125×16=2ms；一帧占125μs；一个时隙占3.9μs;每时隙8位码，每位占488ns。毫秒(ms)、微秒

(μs)、纳秒(ns)、皮秒(ps)、飞秒(fs)、阿秒、渺秒

1

s

=

10^3

ms

=

10^6

us

=

10^9

ns

=

10^12

ps

=

10^15

fs=10^18阿秒=10^21渺秒=10^43普朗克常数32从码率上看：每秒传送8000帧，每帧有32×8=256bit，总码率为256bit/帧×8000帧/s=2048Kbit/s。对于每一话路来说，在每帧中占一个时隙，每秒钟传送时隙8000个，码率为8000×8=64Kbit/s。对于32路来说，每秒传送时隙8000×32=256K个。33PCM30/32路系统的传送码流速率为：256b/125μs=2.048Mb/s，即PCM30/32系统的码流速率为2.048Mb/s。3430/32路PCM信号主要时间和速率关系：帧速率8K帧/S帧周期125μs时隙速率256K时隙/S时隙宽度3.9μs码元速率2048Kbit/S码元宽度0.488μs352.3交换单元及其分类

交换的基本功能是在任意的入线和出线之间建立连接。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。交换网络有：

空分、时分、模拟、数字36

交换单元是构成交换网络的最基本的部件，用若干个交换单元按照一定的拓朴结构和控制方式就可构成交换网络。因此交换单元的功能也就是交换的基本功能。2.3.1交换单元计算机网络拓扑结构是指网络中各个站点相互连接的形式，在局域网中明确一点讲就是文件服务器、工作站和电缆等的连接形式。现在最主要的拓扑结构有总线型拓扑、星形拓扑、环形拓扑、树形拓扑（由总线型演变而来）以及它们的混合型。顾名思义，总线型其实就是将文件服务器和工作站都连在称为总线的一条公共电缆上，且总线两端必须有终结器；星形拓扑则是以一台设备作为中央连接点，各工作站都与它直接相连形成星型；而环形拓扑就是将所有站点彼此串行连接，像链子一样构成一个环形回路；把这三种最基本的拓扑结构混合起来运用自然就是混合型了！38

不管交换单元内部结构如何，我们总可以把它看作一个黑箱，对外的特性只有一组入线和一组出线，入线为信息输入端，出线为信息输出端。完成控制功能描述内部状态39

当有信号到达交换单元的某条入线需进行交换时，会出现两种情况：信号为同步时分复用信号，信号中只携带有用户信息，没有指定出线地址。这时，交换单元可根据外部送入的命令，在交换单元内部建立通道，将该入线与相应出线连接起来，入线上的输入信号沿内部通道在出线上输出。40入线出线0011442323同步时分复用信号的交换交换单元的基本功能是通过交换单元连接入线和出线的“内部通道”完成的。这样的“内部通道”通常被称为“连接”，建立内部通道就是建立连接，拆除内部通道就是拆除连接。41信号为异步时分复用信号，信号中不仅携带有用户信息，还有出线地址。这时，交换单元可根据信号所携带的出线地址，在交换单元内部建立通道。42异步时分复用信号的交换入线出线0012210210001222431、按入线与出线数目（使用需要）不同（1）集中型：入线数大于出线数(M>N)，可称集中器。（2）分配型：入线数与出线数相等（M=N），可称连接器。（3）扩散型：入线数小于出线数（M<N

），可称扩散器。2.3.2交换单元分类44452、按信息流向不同（1）有向交换单元当信息经过交换单元时只能从入线进，出线出，具有唯一确定的方向。（2）无向交换单元若将一个交换单元的相同编号的入线和出线连在一起，每一条既可以入也可以出，即同时具有发送和接收功能。46(a)M×N有向交换单元（b）M×N无向交换单元（c）N无向交换单元473、按时分与空分方式（1）时分交换单元：所有的输入端口与输出端口之间共享唯一的一条通路。如：共享总线、共享存储器。（2）空分交换单元所有入线与出线之间存在多条通路，从不同入线来的信息可以并行地在这些通路上传送。如：开关阵列、空间接线器。48

若交换单元的每条入线能够与每条出线相连接，则被称为全连接交换单元；若交换单元的每条入线只能够与部分出线相连接，则被称为部分连接交换单元或非全连接交换单元。49

空分交换单元只要交叉点接通了，它对任何信号都是“透明传输”的。空分交换网络可以传送模拟信号也可以传送数字信号，为什么不直接用空分交换网络传送数字信号？2.4数字交换原理

50

程控数字交换机的根本任务是通过数字交换来实现任意两个用户之间的语音交换，即在这两个用户之间建立一条数字话音通道。2.4.1数字交换51

由于PCM传输是单向的，只能做到发送和接收为同一时隙号（两个通路），而不能把信号换到另一时隙中去。解决这个问题的简单方法是给两个通话的用户之间分配一个公共时隙（时分通路）。两个用户的模拟话音信号经过数字化以后都进入这个特定的公共时隙（TimeSlot，TS）。这就是动态分配时隙的方法。但只能在同一条PCM复用线内进行“时隙交换”，且交换的用户数量有限。52

实际的程控数字交换机能接很多用户。每个用户的话音变成数字信号后在PCM复用线上占据一个固定时隙，在这个固定的时隙上，周期地传递该用户的话音信息。53说明：数字传输中发送、接收都是单向的。单向传送的信息由数字交换网络进行单向路由的接续。用户通话应建立发送和接收双向通路，才能时隙交换。发送用户去话的话音信息的时间和接收用户来话的话音信息的时间是在同一个时隙时间之内。54对用户信息的交换就是对时隙里内容的交换。对同步时分复用信号来说，一个时隙就对应一条话路。数字交换是通过数字交换网络来实现。交换网络是由各种交换单元构成的。55结论：数字交换就是各PCM线路上各个时隙中的数字信息的交换。实质是对PCM的时隙信息进行延时，其延时时长一般在0到1帧之间，最长不大于1帧。所以数字交换又称为时隙交换。56

数字交换网络是数字电话交换系统的话路接续部分。它将主叫用户发话时隙的脉冲编码转移到被叫用户的受话时隙中，反过来又将被叫用户发话时隙的编码转移到主叫用户受话时隙中去，从而实现了信息的交换。2.4.2时隙交换原理57用时序开关代替控制结构的表示方法58

时序开关K入和K出每秒旋转8000周，每周所需时间是125s。在TS1时隙时，K入和K出分别与接点1#入和2#出相连，即K入和1#存储单元相连，K出与2#存储单元输出相连，此时在TS1时隙里传送来的a话音信息就存入话音存储器的1#单元，而话音存储器的2#单元内存放的b话音信息就在此时通过K出的1#接点送出，也就是输出端在TS1时隙送出b话音信息给TS1用户。59一般结构：共享存储器型交换单元TSiTSj输入信号0N-1输出信号在一条PCM时分复用线上改变时隙位置。60时隙交换原理时隙交换是实现同步时分复用信号交换的关键。61

数字交换网络的任务就是通过数字交换能使输入端的任一PCM复用线的任一时隙的8位编码信息，交换到输出端任一PCM复用线的任一时隙。2.4.3数字交换网络62设有n条PCM复用线进入数字交换网络。PCM1TS5→PCMnTS16数字交换网络DSNTS5TS18TS10TS16PCM1PCM2PCMnPCM1PCM2PCMnTS9TS3PCM2TS18→PCM1TS10PCMnTS9→PCM2TS363两种交换功能：(1)在一条复用线上进行不同时隙的交换。(2)在不同复用线之间进行同一时隙的交换。PCM1TS2←→PCM2TS30发送、接收各用一对线，才能时隙交换。64分路发A(TS1)发送群设备数字交换网络接收群设备分路收分路发分路收B(TS2)TS2TS1TS2TS1TS1TS2TS2TS165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。数字交换网络是由各种交换单元按照一定的拓扑结构和控制方式构成的。66……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交换网络的一般结构了解数字交换网络首先要了解组成数字交换网络的基本要素——交换单元数字交换网络可采用共享存储器方式、公共时分总线方式实现电路接续交换。67用于交换时分复用信号的交换单元有：空分交换单元（也称空间交换单元）

空间交换单元是由空间上分离的多个小的交换部件或开关部件按照一定的规律连接构成的。从空间交换单元的内部来看，其入线到出线之间存在多条通路，所有的这些通路可以并行地传送信息，即从不同入线来的信息可以并行地交换到不同的出线去。开关阵列和空间接线器属于空间交换单元。68空分交换单元——开关阵列若交换单元的每条入线能够与每条出线相连接，则被称为全连接交换单元；若交换单元的每条入线只能够与部分出线相连接，则被称为部分连接交换单元或非全连接交换单元。69

开关阵列在拓扑结构上可排成方形或矩形二维阵列，并分别被称为N×N方形开关阵列和M×N矩形开关阵列。01N-1入线出线01N-1N×N有向交换单元7001N-101N-1…………0011┇┇┇┇M-1M-1M×N有向矩形开关阵列M×N无向矩形开关阵列71开关阵列的主要特性如下：①因为每条入线和每条出线的组合都对应着一个单独的开关，所以在任何时间，任何入线都可连至任何出线。②一个交叉点代表一个开关，因此通常用交叉点数目表示开关数目。72③当某条入线与其连接的所有出线间的一行开关部分或全部处于接通状态时，开关阵列很容易地实现了同发和广播功能。同样，若某条出线对应的一列开关部分或全部接通，若干条入线同时接至一条出线，很容易产生出线冲突。73④如果开关是可以双向传送信息的，则可构成无向交换单元；如果开关只能单向传送信息，则可构成有向交换单元。⑤开关阵列具有控制端和状态端。在最简单的情况下，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。74实际开关阵列：继电器常用于构成小型交换单元。用继电器构成的交换单元应是无向的，并且既可交换模拟信息，又可交换数字信息。模拟电子开关常用于取代继电器构成小型交换单元。只能单向传送信息，损耗和时延较大。数字电子开关：由简单的逻辑门构成，用于数字信号的交换，开关动作极快且无信号损失。75多路选择器：开关阵列的物理实现并不是一定要求一个交叉点使用一个开关，也可使用多路选择器。将一列或一行出线连接在一起的开关等效为一个M条入线和一条出线，即M中选一的多路选择器。将一行或一列入线连接在一起的开关等效为一个一条入线和N条出线，即N中选一的多路选择器。76控制出线与某一入线连接控制入线与某一出线连接一行开关等效N中选一多路选择器一列开关等效M中选一多路选择器对一行或一列连接在一起的开关，可以实现一点到多点的连接；对多路选择器一般只允许点到点连接。制作：邵黎77多路选择器构成的M×N交换单元N个M中选一的集中器M个N中选一的分路器78空分交换单元——空间接线器简称为S单元或S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。7980空分接线器的输入控制方式81

由空分选择开关和控制存储器组成，输入控制方式的选择开关为一选多，控制存储器按入线配置，内容指明在对应单元号的时隙期间打开通往对应出线的开关。82空分接线器的输出控制方式制作：邵黎83

同样由空分选择开关和控制存储器组成，输出控制方式的选择开关为多选一，控制存储器按出线配置，内容指明在对应单元号的时隙期间选择对应入线接通出线。空分型交换单元只能完成不同总线之间同一时隙的数据交换，交换过程中不改变数据原占用的时隙，不能单独使用，作用是和时分交换单元配合以构成更大容量的数字交换网络。84时分交换单元相对于空间交换单元而言，时分交换单元的内部只存在一条唯一的通路，该通路由输入时分复用线上各子信道分时共享，从入线上来的各子信道的信息都必须通过这个唯一的通路才能完成交换。两种典型的时分交换单元是共享存储器型交换单元和总线型交换单元。85时分交换单元——共享存储器型交换单元作为核心部件的存储器被划分成N个区域，N路输入数字信号分别输入存储器的N个不同区域，再分别送出。存储器的写入和读出采用不同的控制，以完成交换。86共享存储器型交换单元的两种工作方式：(1)入线缓冲

若存储器中的N个区域是和各路输入信号顺序对应的，即第一路输入信号（路时隙）送到第一个存贮区域（编号为０），第二路输入信号送到第二个存储区域（编号为1），等等，则称交换单元是入线缓冲的。87(2)出线缓冲

若存储器中的N个区域是和各路输出信号一一对应的，即第一个存储区域（编号为０）的数据作为第一路输出信号，第二个存储区域（编号为1）的数据作为第二路输出信号，等等，则称交换单元是出线缓冲的。88广泛用于同步时分复用信号交换的数字交换网络包括两个基本部件：时间接线器（T接线器TimeSwitch）：是一个典型的共享存储器型交换单元。完成一条PCM复用线上各时隙之间信息的交换。即完成时间交换。空间接线器（S接线器SpaceSwitch）：完成不同PCM线之间同一时隙的信码交换。即完成空间交换。892.5T型时分接线器

功能：时隙交换用来完成同一母线不同时隙的信息交换，即把某一时分复用线中的某一时隙的信息交换至另一时隙。902.5.1T接线器的基本组成由话音存贮器（SMSpeechmemory）和控制存储器（CMControlMemory）两部分组成。话音存储器（SM）用于暂存经过PCM编码的数字化话音信息，由随机存取存储器（RandomAccessMemory，RAM）构成。每次只存储一帧的数字脉码信息。91控制存储器（CM）也由RAM构成，用于控制话音存储器信息的写入或读出。话音存储器存储的是话音信息；控制存储器存储的是话音存储器的地址（话音信息存放的地址）。92

在话路已经建立期间，每帧按分配的时隙存取信息，即发话时隙内容周期的写入话音存贮器SM，保留到另一时隙再读出。这样多次重复直至通话结束才拆断此话路。Ｔ接线器是由空间位置（存储单元）的划分来实现时隙交换。按空分方式工作。93对于T接线器，需要弄清几个要点：(1)一级T接线器完成一条PCM复用线上各时隙之间的交换。

SM的容量=输入复用线上的时隙数(2)每个话音时隙有8位编码，所以SM的每个单元至少有8位。94(3)CM的容量=SM的容量。(4)CM的位数由SM的单元个数决定。(5)为输入时隙选定一个输出时隙后，由CPU写入CM的内容在整个通话期间保持不变，于是，每一帧都重复着相同的读写过程。

PCM信息码在T接线器中需要每帧交换一次。(6)在时隙交换中会出现小于125微秒的时延。952.5.2T接线器的工作原理1.控制方式“控制”：对控制存储器CM来说受CPU控制（控制写入）；

对话音存贮器SM来说受CM控制（控制读/写）。“顺序”：受定时脉冲控制。在TS0时对0号单元读/写，在TS1时对1号单元读/写，…，在TSn时对n号单元读/写。使时隙号与单元号一一对应。96(1)控制存储器CM(ControlMemory)

只有一种控制方式，输入控制。

控制写入（CPU控制写入话音时隙所存放的地址）

顺序读出（时隙号与单元号一一对应）97(2)话音存贮器SM(SpeechMemory)

有两种控制方式：a.输出控制：顺序写入，控制读出。写入：由定时脉冲控制，按顺序将各个不同时隙的话音信号写入相应的单元中区，写入的单元号和时隙号一一对应（入线缓冲）。读出：根据控制存储器CM的读出数据（地址）进行。98b.输入控制：控制写入，顺序读出。写入：由控制存储器CM控制。读出：受定时脉冲控制按顺序读出（出线缓冲）。99要点：顺序写入和顺序读出中的“顺序”系指按照SM的地址顺序，由定时脉冲（时隙计数器）来控制SM的写入或读出；而控制写入和控制读出中的“控制”是指按CM中已规定的内容（即SM的地址）来写入或读出SM的。1002.原理（TSi→TSj）(1)顺序写入、控制读出的T接线器（输出控制）读出控制方式的T接线器是顺序写入控制读出的，它的话音存储器SM的写入是在定时脉冲控制下顺序写入，其读出是受控制存储器CM的控制读出的。是以入线缓冲方式工作的交换单元。101处理机控制定时脉冲写数据读数据数据出数据入SM读地址CM读数据写数据写地址写地址读地址地址存储SMCMaTSiaTSjjiia这是一个顺序写入控制读出结构，时序电路按总线序号将同一时隙各总线上的数据并行写入到SM的对应存储单元中。控制存储器中内容的写入由处理机按照连接需求操作，单元号对应数据接收方时隙序号，内容指示发送方时隙序号。控存读出由时钟顺序控制。制作：邵黎102CPU向CM发“写”命令，在8#单元写入“1”，便于在TS8时将SM的1#单元内容读出。话音存储器中每个存储单元内存入的是发话人的话音信息编码，通常是8位编码。CM中每个存储单元内存放的是发话人话音信息在SM中的存放单元的地址。TS1←→TS8103T接线器的工作是在中央处理机的控制下进行。当中央处理机得知用户A的要求（拨号号码）后，首先通过用户的忙闲表，查被叫B是否空闲，若空闲，就置忙，占用这条链路。中央处理机CPU根据用户要求，向控制存储器发出“写”命令，将控制信息写入控制存储器。104

用户B的回话信息b如何传送，也要由中央处理机控制，向控制存储器下达“写”命令，令其在1#单元中写入“8”。

CM的单元地址与输出时隙号相对应，在其单元内写入的内容与输入时隙号相对应，该内容就是输入信息在话音存储器的存入地址。105(2)控制写入、顺序读出的T接线器（输入控制）

T接线器采用写入控制方式时，它的话音存储器SM的写入受控制存储器CM控制，它的读出则是在定时脉冲的控制下顺序读出。是以出线缓冲方式工作的交换单元。106处理机控制定时脉冲写数据读数据数据出数据入SM写地址CM读数据写数据写地址读地址读地址地址存储SMCMaTSiaTSjijja这是一个控制写入、顺序读出方式交换单元结构，话音存储器的写入地址由控制存储器提供，话音数据读出采用时钟顺序计数方式。制作：邵黎107CPU向CM发“写”命令，在1#单元写入“8”，便于在TS1时将内容写入SM的8#单元。CM中每个存储单元内存放的是发话人话音信息在SM中的存放单元的地址。TS1←→TS8108

当中央处理机（CentralProcessingUnit，CPU）得知用户要求后，即向控制存储器下“写”令，命令在控制存储器CM的1#单元写入“8”，在8#单元写入“1”。

CM的单元地址与输入时隙号相对应，在每个单元里写入的内容仍就是发话人的话音信息在SM的存储地址，与输出时隙号相对应。109例：把TS50上的输入话音信号经过T接线器后交换到TS450上去。以输出控制方式说明。CM：CPU将50写入450号单元（控制写入）SM：在定时脉冲控制下，将TS50的话音信息写入50号单元（顺序写入）CM：在TS450时，读出450号单元的50（顺序读出）SM：按CM给出的地址50，读出50号单元的话音信息（控制读出）在TS450时，读出的是TS50的话音信息，实现了话音信息从TS50交换到TS450上去的作用。110SMCM111单端PCM30/32和T接线器的连接(1)PCM传输采用双极性码，T接线器采用单极性码，在送入T接线器之前要变成单极性码，所以要进行码型变换和逆变换。(2)同步是为了保证正确的传送数字信号（解决帧同步和频率同步）。(3)传输中采用串行码，即表示话音信息的八位编码在一条线上串行传输，而将话音信息写入T接线器的RAM中时，是八位并行码写入。所以要进行串行码到并行码的转换。

2.5.3T接线器的电路组成112T接线器同步定时汇总标志信号收/发码型逆变换码型变换PCMPCM标志信息TS16TS0PCM和T接线器连接113

实际应用中，复用线一般是经过多根母线组合后形成的进入T接线器的入线。多路复用器话音存储器12N01N*32-1710114数字复用：把几条数字复用线上的信息，再集中一次并重新组合，合并为一定码率的单一数字信号，沿一条母线传输。复用度：进入数字交换网络的时分复用线上的时隙数。即每帧被复用的话路数。复用度越高，传输速率越高。复接原理：缩短每一信号（时隙）占用的时长，以增加在这个时间单位中传送信号的数量。115116多端PCM30/32和T接线器的连接时分接线器的交换容量主要取决于组成该接线器的存储器容量和速度。(1)PCM一次群价值低，应采取数字复用来增加复用度。(2)复用度是有限的。这与接续速度和元件成本有关。多以8端或16端PCM交换来构成一个交换单元。117每一端的脉码传输速率是2.048Mbit/s，若8端PCM脉码输入以串行传输时，其传输速率将达到16.384Mbit/s，118如：对于30/32路PCM一次群，32个时隙8位码串行传送，码率：

8000×32×8=2048Kb/s。如果16根母线复用，复用度提高到32×16=512时隙/帧，八位码串行传送，则码率将提高16倍，达到8000×512×8=32768Kb/s，对器件速度要求太高。119(3)为使复用度高而不使码率太高，采用并行传输来降低速度。把每一话路串—并转换后进行数字复用，一路线上：8位串行码变成8位并行码，码率从2048Kb/s减到256Kb/s，当16路复接后，码率为8000×32×8/8×16=4096Kb/s。

多端PCM和T接线器的连接要有串/并转换电路和复用分路电路。120话音存储器控制存储器串→并并→串开门脉冲发生器并→串并→串开门脉冲发生器串→并串→并HW0HW1HW7HW0HW1HW72048Kb/s2048Kb/s256kb/sABC88888888111111复用器分路器121一、复用器复用器的基本功能是串/并变换和并路复用。其目的是减低数据传输速率，便于半导体存储器件的存储和取出操作；尽可能利用半导体器件的高速特性，使在每条数字通道中能够传送更多的信息，提高数字通道的利用率。1221．串行码和并行码串行码是指各时隙内的8位码D0～D7是按时间的顺序依次排列。并行码是指各时隙内的8位码D0，D1，…，D7分别同时出现在8条线上。123

TS2

TS1

TS0HW0HW1HW7D0D1D7D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D07654321HW07654321HW07654321HW0TS2TS1TS0AC124

TS2

TS1

TS0HW0HW1HW7D0D1D7D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D07654321HW07654321HW07654321HW0TS2TS1TS0AC1252.控制时序时钟脉冲CP

CP的脉冲和间隔宽度各为244ns，和32路PCM复用信号每个时隙的一位码元宽度相同。定时脉冲A0～A7A0是CP的分频，A1是A0的分频，…，A7是A6的分频。

A7～A0（八位）通过译码电路可译成256个时隙位置不同的周期为125微秒的脉冲，以作为SM寻址，代表不同的256个单元。可由A2～A0译出八个位脉冲：TD0～TD7。位脉冲把复用线上3.9微秒内的八位码的每一位区分开。标志了每一时隙中的某一位。

126

时钟

CPA0A1A2定时脉冲

A3(可译成A4256个地址)A5A6A7位脉冲TD0=A2A1A0TD1=A2A1A0┆TD7=A2A1A0244/244ns488/488ns3.9μS1278端PCM母线复用时，输入各HW的时隙号与总时隙号的对应关系可以表示为：总时隙号=HW线上的时隙号×8+HW号各HW的时隙号与总时隙号的编码关系为：总时隙的8位编码的低3位A2A1A0表示8个HW的号，高5位A7A6A5A4A3表示各端HW中的32个时隙号。1283．串/并变换移位寄存器锁存器8-1（D0）移位寄存器锁存器8-1（D7）至话音存储器输入HW0HW7HW0HW0HW7HW7D0D0D0D0D0D7D7D7D7D7CPCP∧TD7CP（8）（8）（8）每一条HW接一个移位寄存器，移位寄存器的输入端为一条线，线上传输的是32个时隙的串行码。129移位寄存器：八位串入并出的移位寄存器锁存器：作用是清除时差。8-1电子选择器：把八条母线的八位并行码按一定次序进行排列、合并。变换后，八位码缩短1/8TS。通过串-并变换电路带来的变化：输入内容、性质产生变化。输入：八条线（HW0～HW7），每条线是一端PCM编码的串行码。输出：八条线（D0～D7），每条线32个时隙的内容改变了。线上每个时隙为八端脉码的八个同一位。各端占1/8的时隙宽度。1304．并路复用在复用器中，8选1的电子选择器的功能是把8个HW的并行码按一定的次序进行排列，一个一个地送出。131132HW0HW1HW7D0D1D7D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D07654321HW07654321HW07654321HW0TS2TS1TS0输入输出133二、分路器

分路器由锁存器和移位寄存器组成，其功能与复用器正好相反，完成并/串变换和分路输出功能。由锁存器和并入串出八位移位寄存器组成。锁存器接收来自SM的数据。134

1351.在位脉冲（TD0～TD7）控制下分别向八个锁存器（0～7）写入八条HW上的数据。2.TD0使置位端S在CP的前半周置1，D0～D7送入移位寄存器。3.CP控制移位寄存器一位一位送出。直到下一时隙的TD0出现时再置位一次，循环下去就可将并行码变成串行码。

136三、话音存储器话音存储器由RAM组成，是暂存话音信息编码的存储设备。话音存储器的写入受定时脉冲控制（顺序写入），读出是由控制存储器读出数据B0～B7控制进行。定时脉冲A0～A7提供写入地址。

CM的输出B7～B0提供读出地址。（输出控制）制作：邵黎1371381.写入控制存储器CM在时钟脉冲CP的前半周不送数据，B0～B7全0，读出控制为0，写入控制为1，打开写半边的门，向RAM送写入地址A0～A7，同时R/W=0为写入状态，输入的数据（DI0~DI7）写入SM。139••••话音存储器（RAM）•R/WDI7DI0D07D00B7B0A7A0B7B0A7A0定时脉冲形成写入地址写入控制读出控制输入数据输出数据自控存（CP的后半周期送来）SM的读出地址写门写门读门把数据写入A7～A0指定的地址将数据从B7～B0指定的地址中读出输出控制T接线器话音存储器的组成1402.读出

CM在CP的后半周送数据，B0～B7不等于0，读出控制为1，写入控制为0，制约了A0～A7（关闭）。B0～B7作为读出地址，同时R/W=1为读出状态，按地址读出SM中的内容送DO0～DO7。141四.控制存储器（CM）控制存储器是由RAM、锁存器、比较器和读写控制器组成，图2.11所示为具有256个存储单元的控制存储器，所以由8个二进制数据码A0～A7分别表示256个单元地址。A0～A7是定时脉冲。142143

CPU选定路由后，便通过总线向控制存储器CM送来数据和地址，同时发“写命令”。1.写入

CP的前半周期，定时脉冲A0～A7送来的信号组合后和AW0～AW7相符时，读/写状态为写入状态，即可将数据写入给定的地址。144控制存储器（RAM）•比较锁存器锁存器R/WA0A0B7B0A7A7BW0BW7AW0AW7CPCPUDBAB写命令至话音存储器定时脉冲形成写入地址CM是输入控制T接线器控制存储器的组成送地址数据控制在CP的前半周期写入。CP的前半周期将数据（存放话音的地址）送入CM给定地址中。作为SM的读（写）地址CP的后半周送出数据。1452.读出

CP的后半周期，读/写状态为读出状态，按定时脉冲指定的地址读出B0～B7，作为SM的读出地址。随着定时脉冲A0～A7的加1变化，CM中的内容逐个顺序通过B0～B7线送至SM。1462.6S型时分接线器S型时分接线器是空间型接线器(spaceswitch)，其功能是完成“空间交换”。即在一根入线中，可以选择任何一根出线与之连通。空间接线器最主要的特点是：它不能进行时隙交换。因此空间接线器只能完成同一时隙上的不同线路之间的信号交换。147

空间接线器用来完成对传送同步时分复用信号的不同复用线之间的交换功能，而不改变其时隙位置。简称S接线器。将数条时分复用线的各时隙在同一时隙按空间进行交换（实现同一时隙的空间交换），包括两方面含义：

a.不同复用线之间的交换

b.不改变时隙位置148由电子交叉矩阵和控制存储器构成。交换矩阵：采用由高速电子开关（门电路）组成的数据选择器。共有N个入端（输入复用线）和N个出端（输出复用线），形成N×N矩阵，由N个CM控制。任一条输入复用线可以选通任一条输出复用线。2.6.1S接线器的基本组成149S接线器中对应于一定出、入线的各个交叉点是按复用时隙而高速工作的。一个时隙接通N个交叉接点，每个交叉点只接通一个时隙，从这个意义上说，S接线器是以时分方式工作的。S接线器只完成同一时隙内的信码交换，在数字交换网络中不单独使用。150

控制存储器的地址对应时隙号，其内容为该时隙所应接通的入/出线编号，所以其容量等于每一条复用线上的时隙数（一帧），每个存储单元的字长（位数），则决定于入/出线地址编号的二进制码位数。151一、输出控制方式每一个CM控制同号的输出端的所有交叉结点。它是按输出复用线来配置CM，CM的内容是输入线号。

2.6.2S接线器的工作原理152

00

11

22PCM0PCM0

PCM1PCM1

PCM2PCM24072101

CM2CM1CM0TS4TS4TS10TS10TS7TS7PCM0TS4→PCM1TS4PCM2TS7→PCM0TS7PCM1TS10→PCM0TS10控制存储器还提供选通信号153二、输入控制每一个CM控制同号的输入端的所有交叉结点。它是按输入复用线来配置CM，CM的内容是输出线号。154

00

11

22PCM0PCM0

PCM1PCM1

PCM2PCM24170100

CM0CM1CM2TS4TS4TS10TS10TS7TS7PCM0TS4→PCM1TS4PCM2TS7→PCM0TS7PCM1TS10→PCM0TS10155说明要点：a.CPU根据路由选择结果在控制存储器CM写入入线号。b.CM按时隙顺序读出。c.选择器选通端决定选择器是否工作，以免选择器将控制存储器无输出误认为输出０，而将此时的入线与出线0接通。若出入线数不同，可按线数少的一侧设置CM的数量。15621212nnn1

11

22

nnHW1HW1’

HW2HW2’

HWnHWn’

TS1TS1TS1控制存储器还提供选通信号HW1TS1→HW2’TS1HW2TS1→HW1’TS1HWnTS1→HWn’TS1TS3TS3TS3123:nn21TS1TS1TS1TS2TS2TS2TS3TS3TS3TS2TS2TS2HW1TS3→HWn’TS3HW2TS3→HW1’TS3HWnTS3→HW2’TS31572.6.3S接线器的电路组成

电子交叉接点由电子选择器组成，各个交叉点按一个时隙时间作高速启闭。用8片八选一的电子选择器组成8×8交叉矩阵。158输出控制：

1.8根输入线，8根输出线，8个CM。

CM的内容为输入线号，CM号与输出线号相同。

2.经过T接线器后，S接线器要进行8位并行码（8条线）的交换。

3.每一个CM控制八套电路的同一个选择，即控制一个输出端的所有八个交叉点。

4.B0～B2选择输入线号，选通信号决定输出线号。1598-1（0）选通B0B1B28-1（1）8-1（7）自控存0自控存1自控存707017选通B0B1B2选通B0B1B2输出输入输出控制每一条线是一个T接线器的输出线电子交叉点矩阵的组成160

在同步时分复用信号的每一帧期间，所有控制存储器的各单元的内容依次读出，控制矩阵中各个交叉点的通断。

CM的字长由复用线数决定，3位（8条线）+1位选通=4位。

CP上半周期：写入。

CP下半周期：读出。161控制存储器（RAM）•比较锁存器锁存器R/WA0A0B2B0A7A7BW0BW2AW0AW7CP自总线写命令主交叉点矩阵定时脉冲B1选通BW1S接线器的控制存储器选通端决定选择器是否工作，以免选择器将控制存储器无输出误认为输出0，而将此时的入线与出线0接通。1622.7多级交换网络

2.7.1T-S-T型交换网络

TST是三级交换网络，两侧为T接线器进行时隙交换，中间一级为S接线器进行同一时隙的空间交换。163注意的问题：a.二级T接线器的工作方式必须不同，以利于控制。

S接线器的工作方式不限。b.由CPU在存储器中找到一条空闲路由，既交换网络中的一个空闲时隙（称内部时隙）。164一、读-写方式的T-S-T网络（1）工作方式

A级：三个T接线器输出控制负责输入母线的时隙交换

B级：三个T接线器输入控制负责输出母线的时隙交换

S：3×3矩阵（三个CM）输入控制负责母线之间的时隙交换165举例说明：已知四条母线，每条母线有32个时隙。

A话音占用HW1TS2，B话音占用HW3TS31。

A与B的话音交换实际上是HW1TS2和HW3TS31之间的交换。166简要过程：a.CPU寻找的空闲内部时隙为TS7根据工作方式，分别向各级的CM中7号单元写入数据：

CMA1：（7）=2（读出地址）

CMC1：（7）=3（输出线号）

CMB3：（7）=31（写入地址）167ABTS2ATS31SMASMASMACMASMBCMBCMACMBSMBHW2HW1HW3HW1HW2HW3CMC123123123270313102323172331ABAB2231B7312303131ABT（输出控制）S（输入控制）T（输入控制）ATS2BTS31ATS7ATS7BTS23BTS23BBTS2时，“a”写入SMA1的2号单元TS31时，读出写入SMB3的31号单元“a”送给B。TS7时，S接线器的入线1与出线3接通，从SMA1的2号单元读出的“a”写入了SMB3的31号单元。168b.TS2时，“a”写入SMA1的2号单元c.TS7时，CMA1、CMC1、CMB3同时工作，顺序读出7号单元中的内容作SM的地址。

读SMA1：把2号单元的“a”送S接线器的1号入线，由CMC1控制1号入线与3号出线接通，“a”写入SMB3的31号单元。169d.TS31时，读出的SMB3的31号单元内容“a”送给用户B。整个过程的时隙交换为：

TAS