電路交換接口電路課件

1、13.8、交換網(wǎng)絡、交換網(wǎng)絡交換網(wǎng)絡交換網(wǎng)絡是由若干個交換單元按照一定的拓是由若干個交換單元按照一定的拓撲結構和控制方式構成的網(wǎng)絡。撲結構和控制方式構成的網(wǎng)絡。交換網(wǎng)絡的三個基本要素是：交換網(wǎng)絡的三個基本要素是：交換單元交換單元、不、不同交換單元間的和同交換單元間的和控制方式控制方式。2數(shù)字交換機的交換過程數(shù)字交換機的交換過程3交換網(wǎng)絡的一般結構交換網(wǎng)絡的一般結構控制單元出線入線交換單元交換單元交換單元交換單元交換網(wǎng)絡41. 單級交換網(wǎng)絡和多級交換網(wǎng)絡單級交換網(wǎng)絡和多級交換網(wǎng)絡交換網(wǎng)絡按拓撲連接方式可分為：單級交換網(wǎng)絡交換網(wǎng)絡按拓撲連接方式可分為：單級交換網(wǎng)絡 多級交換網(wǎng)絡多級交換網(wǎng)絡出線出線

2、0 n-1入線入線0m-1單級交換網(wǎng)絡單級交換網(wǎng)絡交換交換單元單元5 如果一個交換網(wǎng)絡中的交換單元可以分為如果一個交換網(wǎng)絡中的交換單元可以分為n級，順序命名級，順序命名為第為第1,2,n級，并且滿足：級，并且滿足： 所有入線都只與第所有入線都只與第1級交換單元連接；級交換單元連接； 所有第所有第1級交換單元都只與入線和第級交換單元都只與入線和第2級交換單元連接；級交換單元連接； 所有第所有第2級交換單元都只與第級交換單元都只與第1級和第級和第3級交換單元連接；級交換單元連接； 依此類推，所有第依此類推，所有第n級交換單元都只與第級交換單元都只與第n-1級和出線級和出線連接；連接； 則稱這樣的交

3、換網(wǎng)絡為則稱這樣的交換網(wǎng)絡為多級交換網(wǎng)絡多級交換網(wǎng)絡，或，或 n級交換網(wǎng)絡。級交換網(wǎng)絡。6多級交換網(wǎng)絡的拓撲結構可用三個參數(shù)來說明：多級交換網(wǎng)絡的拓撲結構可用三個參數(shù)來說明： 每個交換單元的容量每個交換單元的容量 交換單元的級數(shù)交換單元的級數(shù) 交換單元間的連接通路（鏈路）交換單元間的連接通路（鏈路）7多級交換網(wǎng)絡多級交換網(wǎng)絡(nm x nm兩級交換網(wǎng)絡兩級交換網(wǎng)絡)o1n-1o1n-1o1n-1o1m-1o1m-1o1m-1oo11m-1n-1 1級級2級級8多級交換網(wǎng)絡的內(nèi)部阻塞多級交換網(wǎng)絡的內(nèi)部阻塞 若出、入線空閑，但因交換網(wǎng)絡級間鏈路被占用而若出、入線空閑，但因交換網(wǎng)絡級間鏈路被占用而無

4、法接通的現(xiàn)象，稱為多級交換網(wǎng)絡的內(nèi)部阻塞。無法接通的現(xiàn)象，稱為多級交換網(wǎng)絡的內(nèi)部阻塞。嚴格無阻塞網(wǎng)絡嚴格無阻塞網(wǎng)絡： 不管網(wǎng)絡處于何種狀態(tài)，任何時刻都可以在交換網(wǎng)不管網(wǎng)絡處于何種狀態(tài)，任何時刻都可以在交換網(wǎng)絡中建立一個連接，只要這個連接的起點、終點是空閑絡中建立一個連接，只要這個連接的起點、終點是空閑的，的，(建立任何指定的空閑出入建立任何指定的空閑出入 線對之間的連接線對之間的連接)而不會而不會影響網(wǎng)絡中已建立起來的連接。影響網(wǎng)絡中已建立起來的連接。9可重排無阻塞網(wǎng)絡可重排無阻塞網(wǎng)絡： 不管網(wǎng)絡處于何種狀態(tài)，任何時刻都可以在交換網(wǎng)不管網(wǎng)絡處于何種狀態(tài)，任何時刻都可以在交換網(wǎng)絡中直接或?qū)σ延械?/p>

5、連接重選路由來建立一個連接，只要絡中直接或?qū)σ延械倪B接重選路由來建立一個連接，只要這個連接的起點、終點是空閑的，而不會影響網(wǎng)絡中已建這個連接的起點、終點是空閑的，而不會影響網(wǎng)絡中已建立起來的連接。立起來的連接。廣義無阻塞網(wǎng)絡廣義無阻塞網(wǎng)絡： 指一個給定的網(wǎng)絡存在著固有的阻塞可能，但又可指一個給定的網(wǎng)絡存在著固有的阻塞可能，但又可能存在著一種精巧的選路方法，使得所有的阻塞均可避免，能存在著一種精巧的選路方法，使得所有的阻塞均可避免，而不必重新安排網(wǎng)絡中已建立起來的連接。而不必重新安排網(wǎng)絡中已建立起來的連接。多級交換網(wǎng)絡的內(nèi)部阻塞多級交換網(wǎng)絡的內(nèi)部阻塞101 13 34 42 21 13 34 4

6、2 2c1c1c2c21，2，3，44，2，1，3 可重排無阻塞網(wǎng)絡可重排無阻塞網(wǎng)絡111 13 34 42 21 13 34 42 2c1c1cc2cc2可重排無阻塞網(wǎng)絡可重排無阻塞網(wǎng)絡123.8.1 clos網(wǎng)絡網(wǎng)絡 1、close無阻塞網(wǎng)絡的結構：無阻塞網(wǎng)絡的結構： 為了減少交叉點總數(shù)而同時具有嚴格的無阻塞特性，為了減少交叉點總數(shù)而同時具有嚴格的無阻塞特性，clos c.很早就提出一種多級結構，推出了嚴格無阻塞的很早就提出一種多級結構，推出了嚴格無阻塞的條件，這就是著名的條件，這就是著名的clos網(wǎng)絡。網(wǎng)絡。1 1n n1 1n n1 1n n1 1n n1 11 1m m 1 1r r

7、1 11 1 r rm mm mm mm m1 11 11 11 11 11 11 11 1r rr rr rr r3級級clos網(wǎng)絡網(wǎng)絡13在最壞情況下，中間級會有（在最壞情況下，中間級會有（n-1）x 2個交換單元被個交換單元被占用，因此中間級至少要有（占用，因此中間級至少要有（n-1）x 2+1=2n-1個交換個交換單元，即單元，即m2n-1時，可確保無阻塞（嚴格無阻塞）。時，可確保無阻塞（嚴格無阻塞）。clos網(wǎng)絡網(wǎng)絡14最不利情況: 當?shù)谝患壍谝慌_的某根入線與輸出級第r臺的某根出線要建立連接,輸入級的(n-1)條入線和輸出級的第r臺的(n-1)條出線均已被占,而且這些占用是通過中間級

8、的不同連接器完成的即可選的鏈路已占用(n-1)2條，為確保無阻塞, 至少還應存在一條空閑鏈路, 即中間鏈路至少要有(n-1)2+1=2n-1條.無阻塞條件:m 2n-11 1n n1 1n n1 1n n1 1n n1 11 1m m1 1r r1 11 1 r rm mm mm mm m1 11 11 11 11 11 11 11 1r rr rr rr r15每臺入線數(shù)n=2 n=4 n=8交叉點數(shù) 288 336 540可見： n=2時，交叉點總數(shù)最少，當n ， n2n2時，三級clos網(wǎng)絡交叉點最少。當入出線不等時:m(n入-1)+(n出-1)+1=n入+n出-116一般取m=2n來滿

9、足無阻塞條件對tst網(wǎng)絡而言，凡當內(nèi)部時隙數(shù)為輸入時隙數(shù)的一倍時，即為無阻塞網(wǎng)絡。2、數(shù)字交換網(wǎng)絡中引入無阻塞網(wǎng)絡(1)、整個網(wǎng)絡無阻塞 m2n-1tst網(wǎng)絡中n 每個t模塊的輸入時隙數(shù)m相當于每個t模塊可選用的輸出時隙數(shù)，也就是內(nèi)部時隙數(shù)17關于關于t-s組合網(wǎng)絡組合網(wǎng)絡t-s(n)-tt-s-t網(wǎng)絡：網(wǎng)絡：axe10，fetex-150，e10b，5ess等等t-s-s-t網(wǎng)絡：網(wǎng)絡：neax61t-s-s-s-t網(wǎng)絡：網(wǎng)絡：ewsdt-s-s-s-s-t網(wǎng)絡：網(wǎng)絡：4ess (長途長途)s-t(n)-s18 時隙交換功能與空分交換功能分別由不同的接線器（時分接線器t和空分接線器s）實現(xiàn)，

10、為了使數(shù)字交換網(wǎng)兼有時空交換的功能，擴大選擇范圍和交換機的容量，在程控數(shù)字交換機中的數(shù)字交換網(wǎng)是由t接線器和s接線器的不同組合而成。如tst（時分空分時分）、sts（空分時分空分），tsst、tssst、sstss、ttt等。 19ttt型交換網(wǎng)絡型交換網(wǎng)絡ttt三級交換網(wǎng)絡的結構203.8.2 tst網(wǎng)絡網(wǎng)絡tst網(wǎng)絡是在電路交換系統(tǒng)中經(jīng)常使用的一種交換網(wǎng)網(wǎng)絡是在電路交換系統(tǒng)中經(jīng)常使用的一種交換網(wǎng)絡，它是三級交換網(wǎng)絡，兩側為絡，它是三級交換網(wǎng)絡，兩側為t接線器，中間一級為接線器，中間一級為s接線器，接線器，s級的出入線數(shù)決定于兩側級的出入線數(shù)決定于兩側t接線器的數(shù)量。接線器的數(shù)量。第第1級級

11、t接線器：負責輸入母線的時隙交換。接線器：負責輸入母線的時隙交換。s接線器：負責母線之間的空間交換交換。接線器：負責母線之間的空間交換交換。第第2級級t接線器：負責輸出母線的時隙交換。接線器：負責輸出母線的時隙交換。21 tst交換網(wǎng)絡中的t接線器有4種安排方式。常用的組合方式有兩種。一種是初級t接線器采用控制寫入、順序讀出方式，次級t接線器采用順序?qū)懭?、控制讀出方式。另一種是初級t接線器采用順序?qū)懭?、控制讀出方式，次級t接線器采用控制寫入、順序讀出方式。222324為減少選路次數(shù)，簡化控制，可使兩個方向的內(nèi)部時為減少選路次數(shù)，簡化控制，可使兩個方向的內(nèi)部時隙具有一定的對應關系，通常可相差半幀

12、，俗稱隙具有一定的對應關系，通?？上嗖畎霂?，俗稱反相法反相法，即：即：設：設：nf=一幀的時隙數(shù)一幀的時隙數(shù) na=a到到b方向的內(nèi)部時隙數(shù)方向的內(nèi)部時隙數(shù) nb=b到到a方向的內(nèi)部時隙數(shù)方向的內(nèi)部時隙數(shù)則：則： nb= na +nf/2tst網(wǎng)絡完全無阻塞的條件：網(wǎng)絡完全無阻塞的條件： m（內(nèi)部時隙數(shù)）內(nèi)部時隙數(shù)）=2n（輸入時隙數(shù)）輸入時隙數(shù)）25 對于tst網(wǎng)絡來說，輸入t接線器和輸出t接線器的控制存儲器是可以合用的。 在雙向通路所選用的內(nèi)部時隙存在一定的對應關系時，cma0和cmb0可以合并，cma5和cmb5可以合并，其它同號輸入/輸出復用線的初級t和次級t的cm對也可以合并。 在相

13、差半幀的關系時，cma0的地址5中內(nèi)容為10，cmb0的地址5中的內(nèi)容是26，相同地址中的內(nèi)容相差半幀的數(shù)量，這反映了兩者具有合并的可能性。26stssts交換網(wǎng)絡交換網(wǎng)絡27 為了擴大數(shù)字通信容量,采用時分復用，形成更多路的數(shù)字通信系統(tǒng)。t1t8t1t888ts=322.048mb/sts=32ts=32ts=32pcm 0:pcm 7pcm 0:pcm 7:282930 1數(shù)字交換單元數(shù)字交換單元(dse) 實現(xiàn)時空交換功能，如s-1240交換機中使用的數(shù)字交換單元dse(digital switching element)，它屬于總線型交換單元。 每個dse是具有8片“雙交換端口”的超大

14、規(guī)模集成電路，每片“雙交換端口”上有兩個交換端口，即每個dse由16個雙向交換端口組成，分別連接到16條4 mb/s雙向pcm串行鏈路上，3.9 ts單側折疊式交換網(wǎng)絡312.dsn網(wǎng)絡和網(wǎng)絡地址的概念 dsn網(wǎng)絡由單一的交換單元dse所組成，其最大配置時為4級，分入口級（as）和選組級(st1,st2,st3)，選組級的平面數(shù)為24個，其中級數(shù)與容量相關，而平面數(shù)與話務量相關。321) 結構33asm1asm2asm3asm4012345670123456701234567070707dtm1dtm2dtm3dtm40123456707070707asst1st2st3group0group

15、1group15.group0group1group7plane0plane1plane2plane3dsn34 dsn的連線規(guī)則 第一級 第二級 第三級 第四級（入口級） 平面號端口- 8 組號 組號 組號 端口號 出端口號-8 入端口號 出端口號-8 端口號dse號 dse號 dse號 dse號 dse號 （或dse號+4） 35 終端模塊的網(wǎng)絡地址為：na=hdcba,其中: d為st3的端口號， c為st2的端口號, b為st1的端口號, a為as的端口號.36 網(wǎng)絡地址: 接在dsn中入口級上的每一個終端模塊ce都有唯一的地址碼，abcd. 四個級的入端口號碼。 a: as級的12對

16、端口（07，1215），4bits b: as對連接到第二級dse的4對端口中的一對，2bits c: 07端口，3bits d: 015端口，4bits 并利用總結的相鄰級連線規(guī)律，可知地址編碼abcd的含義是： d為組號，c為dse號，b為as號，a為ce號。37511011as5110ce0110第1級047158071580組第2級0471580715815組b07150071580組第3級071500715815組c0151580組第4級0151588組d01111007700770asas對asasa網(wǎng)絡的編址 接在dsn中as上的每一ce都有其惟一的地址碼。地址碼用abcd四個數(shù)

17、來表示38通過4級制建立雙向通路的示意圖主叫ce4x11y5y54152abcd被叫ce12x22y4122410abcd4y210入口 級選組級39 工作原理：建立兩個ce的連接，比較網(wǎng)絡地址，確定反射點。 網(wǎng)絡通路的建立是由模塊間網(wǎng)絡地址之間的關系確定通路的返回點在網(wǎng)絡的哪一級，返回點前可任選端口，返回點后選指定端口。401、banyan 網(wǎng)絡的基本結構網(wǎng)絡的基本結構3.3.10 banyan 網(wǎng)絡網(wǎng)絡 通常將由2 x 2的交換單元構成的單通路網(wǎng)絡稱為banyan網(wǎng)絡。 banyan網(wǎng)絡是基于樹型的拓撲結構，但每一個交換單元卻是基于crossbar的結構。 2 x 2的交換單元也具有bar

18、和cross兩種狀態(tài)。41 banyan網(wǎng)絡是一種基于22交換單元的網(wǎng)絡交換構架。00001111平行連接交叉連接42橫向輸入縱向輸入縱向輸出橫向輸出bar狀態(tài)cross狀態(tài)434401234567012345678 x 8的的3級級banyan網(wǎng)絡網(wǎng)絡452、banyan 網(wǎng)絡的基本特性網(wǎng)絡的基本特性 樹型結構特性樹型結構特性： 從banyan的任一輸入端口引出的一組通路形成了2分支樹，級數(shù)越多，分支越多，級數(shù)k=2n，n=總入線數(shù)/出線數(shù)，即2k=n。 唯一路徑特性唯一路徑特性： banyan的任一入端到任一出端之間，具有1條且僅有一條通路。 自選路由特性自選路由特性： 自選路由，即是給定出線地址，不用外加控制命令，就可選到出線?？梢允褂脤诔龆颂柕亩M制碼的選路標簽來自動選路。4601234567012(010)3(011)4(100)5(101)678 x 8的3級banyan網(wǎng)絡10110(011)(010)(100)(101)banyan網(wǎng)絡的自選路由特性網(wǎng)絡的自選路由特性47可擴展性可擴展性： banyan的構成具有一定的規(guī)律，可以采用有規(guī)則的擴展方法將較小容量的banyan擴展成較大規(guī)模。 已有n x n的banyan網(wǎng)絡，需構成2n x 2n的banyan網(wǎng)絡，則可用2組n x n，再加上一組n個2x2交換單元構成。第一組的n x n的n條出線分別與n個2x2