交換技術茅正沖第2章

1、程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院2.1 電路交換的發(fā)展電路交換的發(fā)展2.3 交換單元與交換網(wǎng)絡交換單元與交換網(wǎng)絡2.2 電路交換基礎電路交換基礎2.4 交換網(wǎng)絡交換網(wǎng)絡 程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院2.1 電路交換的發(fā)展電路交換的發(fā)展 1878年，世界第一部電話交換機磁石交換機 1892年，史端喬發(fā)明第一部自動交換機步進制交換機 1926年，瑞典縱橫制交換機 1946年，第一臺程控交換電子計算機，1965年第一個程控交換系統(tǒng)。程控交換技術大致經(jīng)歷了四代。程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院磁石

2、電話交換機磁石電話交換機程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院步進制交換機步進制交換機程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院縱橫制交換機縱橫制交換機程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院20世紀世紀60年代，控制部分采用大型專用計算機集中控制，年代，控制部分采用大型專用計算機集中控制，話路部分任采用電磁元器件組成交換網(wǎng)絡。話路部分任采用電磁元器件組成交換網(wǎng)絡。20世紀世紀70年代，年代，PCM技術的成功運用使人們開始研制數(shù)技術的成功運用使人們開始研制數(shù)字交換設備，字交換設備，1970年拉尼翁開通了第一個程控數(shù)字

3、交換系年拉尼翁開通了第一個程控數(shù)字交換系統(tǒng)統(tǒng)E10。交換機由用戶級和選組級組成，分別由用戶處理。交換機由用戶級和選組級組成，分別由用戶處理機和中央處理機控制。機和中央處理機控制。20世紀世紀80年代，由于微電子和計算機技術的進步，使得在年代，由于微電子和計算機技術的進步，使得在程控數(shù)字交換機中引入分散控制方式，用戶級和選組級都程控數(shù)字交換機中引入分散控制方式，用戶級和選組級都采用了數(shù)字交換網(wǎng)絡和模塊化結構。采用了數(shù)字交換網(wǎng)絡和模塊化結構。20世紀世紀80年代末，程控數(shù)字交換機具有電路交換和分組交年代末，程控數(shù)字交換機具有電路交換和分組交換的功能。換的功能。程控交換技術的發(fā)展過程程控交換技術的發(fā)

4、展過程程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院第一套萬門數(shù)字程控交換機第一套萬門數(shù)字程控交換機HJD04機機 程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院2.1 電路交換的發(fā)展電路交換的發(fā)展程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院2.2 電路交換基礎電路交換基礎 電路交換：兩個用戶在相互通信時使用一條物理電路交換：兩個用戶在相互通信時使用一條物理鏈路，在通信過程中自始至終使用該條鏈路進行鏈路，在通信過程中自始至終使用該條鏈路進行信息傳輸，同時不允許其它用戶終端設備共享該信息傳輸，同時不允許其它用戶終端設備共享該鏈路的通信

5、方式。鏈路的通信方式。 特點：固定分配帶寬，電路利用率低；一定的連特點：固定分配帶寬，電路利用率低；一定的連接建立時延，實時傳輸；無差錯控制措施，對于接建立時延，實時傳輸；無差錯控制措施，對于數(shù)據(jù)交換的可靠性沒有分組交換高；數(shù)據(jù)交換的可靠性沒有分組交換高； 適合于電話交換、文件傳送、高速傳真，不適合適合于電話交換、文件傳送、高速傳真，不適合突發(fā)業(yè)務和對差錯敏感的數(shù)據(jù)業(yè)務。突發(fā)業(yè)務和對差錯敏感的數(shù)據(jù)業(yè)務。程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院電路交換基本過程2.2 電路交換基礎電路交換基礎信令信令信令信令消息消息程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大

6、學信息學院本局呼叫過程本局呼叫過程程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院交換機的功能交換機的功能 隨時發(fā)現(xiàn)呼叫的到來隨時發(fā)現(xiàn)呼叫的到來 接收并保存主叫發(fā)送的號碼接收并保存主叫發(fā)送的號碼 檢測被叫忙閑，尋找空閑路由檢測被叫忙閑，尋找空閑路由 用戶振鈴用戶振鈴 發(fā)現(xiàn)掛機發(fā)現(xiàn)掛機 建立、拆除鏈路建立、拆除鏈路程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院2.3.1 交換單元的基本概念交換單元的基本概念2.3.2 時間接線器的基本原理時間接線器的基本原理2.3.3 空間接線器的基本原理空間接線器的基本原理2.3 交換單元與交換網(wǎng)絡交換單元與交換網(wǎng)絡程控交

7、換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院 PCM的幀格式 程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院2.3.1 交換單元交換單元交換單元交換單元是構成是構成交換網(wǎng)絡交換網(wǎng)絡的基本部件。用多個交換單元的基本部件。用多個交換單元按照一定的拓撲結構和控制方式即可構成交換網(wǎng)絡。按照一定的拓撲結構和控制方式即可構成交換網(wǎng)絡。 構成：構成：從外部看由輸入端、輸出端、控制端和狀態(tài)端四從外部看由輸入端、輸出端、控制端和狀態(tài)端四部分構成。部分構成。 交換單元的基本功能：交換單元的基本功能：是交換。即在任意的入線和是交換。即在任意的入線和出線之間建立連接，或?qū)⑷氤鼍€之間

8、建立連接，或?qū)⑷刖€上的信息傳遞到出線線上的信息傳遞到出線（一）基本概念（一）基本概念 M-1 MN交換單元交換單元 入入線線出出線線控制端控制端 狀態(tài)端狀態(tài)端0101N-1程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院2.3.1 交換單元交換單元交換單元如何建立信息傳送通道（連接）。交換單元如何建立信息傳送通道（連接）。 對于同步時分復用信號（對于同步時分復用信號（ 外部命令外部命令 實連接）實連接） 對于統(tǒng)計復用信號對于統(tǒng)計復用信號 （標志碼（標志碼 虛連接）虛連接） （二）信息交換方式（二）信息交換方式 入入線線出出線線12M1 2N（a）同步時分復用信號）同步時分復用

9、信號入入線線出出線線12M12N2NN1121122NN（b）統(tǒng)計復用信號）統(tǒng)計復用信號程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院2.3.1 交換單元交換單元(1)根據(jù)出入線的數(shù)目不同：根據(jù)出入線的數(shù)目不同： 集中型：集中型：MN，也稱為集中器。，也稱為集中器。 擴散型：擴散型：MN，也稱為擴散器。，也稱為擴散器。 分配型：分配型：M = N，也稱為分配器。，也稱為分配器。（三）交換單元的分類（三）交換單元的分類 12M1N入入線線出出線線(a)集中型集中型1M1N入入線線出出線線(b)擴散型擴散型入入線線1M1N出出線線(c)分配型分配型程控交換原理程控交換原理 河北

10、科技大學信息學院河北科技大學信息學院2.3.1 交換單元交換單元 有向交換單元有向交換單元 無向交換單元無向交換單元（2）根據(jù)信息流向）根據(jù)信息流向 程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院交換單元的連接特性交換單元的連接特性 連接的表示形式 函數(shù)表示形式 排列組合表示形式 常用的連接函數(shù) 直線連接 交叉連接 均勻洗牌連接程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科

11、技大學信息學院2.2.1 交換單元交換單元 接口接口：交換單元需要規(guī)定信號接口標準，不同交：交換單元需要規(guī)定信號接口標準，不同交換單元進行交換的信號形式不同（如速率、方向換單元進行交換的信號形式不同（如速率、方向和信號類型）。和信號類型）。 容量容量：交換單元所有入線同時傳送的總信息量：交換單元所有入線同時傳送的總信息量 。 功能功能：建立連接（點到點、同發(fā)、廣播）：建立連接（點到點、同發(fā)、廣播） 質(zhì)量質(zhì)量：連接建立能力（成功率、速率），信息傳：連接建立能力（成功率、速率），信息傳輸損傷（時延，信噪比降低）。輸損傷（時延，信噪比降低）。 交換單元的性能交換單元的性能 程控交換原理程控交換原理

12、河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院幾種典型的交換單元幾種典型的交換單元 共享存儲型交換單元 空分陣列型交換單元 總線型交換單元 數(shù)字交換單元DSE程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院1.共享存儲器型交換單元共享存儲器型交換單元 適用于交換各種時分復用數(shù)字信號，包括同步時分適用于交換各種時分復用數(shù)字信號，包括同步時分復用和異步統(tǒng)計復用信號復用和異步統(tǒng)計復用信號1213N存儲器存儲器2N輸入信號輸入信號輸出信號輸出信號213N（五）幾種典型的交換單元（五）幾種典型的交換單元 存儲器被分成存儲器被分成N個單元，其寫入和讀出采用不同的控制方式。個單元，其寫入和讀出采

13、用不同的控制方式。 工作方式：輸入緩沖工作方式：輸入緩沖 輸出緩沖輸出緩沖 程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院時間接線器時間接線器 語音存儲器（語音存儲器（SM）:暫存話音編碼信息。暫存話音編碼信息。SM單元數(shù)單元數(shù)由輸入復用線上每幀的時隙數(shù)決定。由輸入復用線上每幀的時隙數(shù)決定。 控制存儲器（控制存儲器（CM）：存儲輸入或輸出話音信息的時）：存儲輸入或輸出話音信息的時隙地址。隙地址。CM單元數(shù)與單元數(shù)與SM單元數(shù)相同，每個存儲單元單元數(shù)相同，每個存儲單元存放存放SM的地址。的地址?；窘M成：基本組成：完成同一條時分復用線上完成同一條時分復用線上不同不同時隙之間的

14、信息交換。時隙之間的信息交換。程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院時間接線器時間接線器（1）順序?qū)懭?，控制讀出（輸出控制）順序?qū)懭?，控制讀出（輸出控制）（2）控制寫入，順序讀出（輸入控制）控制寫入，順序讀出（輸入控制）工作方式工作方式程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院時間接線器時間接線器032731273032731RWWR 3程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院時間接線器時間接線器 程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院0331273032731RWWR2727時間接線器時

15、間接線器 程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院時間接線器時間接線器 程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院Tkk12kKK交換器交換器12kKK時間接線器時間接線器 程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院時間接線器時間接線器 程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院對于時間交換單元，因為時隙交換的關系，所以每對于時間交換單元，因為時隙交換的關系，所以每個時隙的信號在經(jīng)過存儲器后都會有大小不等的時延。個時隙的信號在經(jīng)過存儲器后都會有大小不等的時延。最大的情況發(fā)生在一個時隙的信號在寫入存

16、儲器后需要最大的情況發(fā)生在一個時隙的信號在寫入存儲器后需要等到一幀后才可讀出。等到一幀后才可讀出。程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院T接線器的復用和分路接線器的復用和分路 為什么要進行復用和分路？當輸入為n條PCM母線時為了達到一定容量的要求語音存儲器中數(shù)據(jù)存取方式程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院復用器和分路器復用器和分路器程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院 復用器的基本功能是串/并變換和合路復用 其主要目的是改變數(shù)據(jù)的傳輸速率，便于半導體存儲器件的存儲和取出操作。復用器和分路器復用器和分路器程控

17、交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院復用器和分路器復用器和分路器程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院復用器和分路器復用器和分路器程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院復用器工作原理復用器工作原理程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院復用器和分路器復用器和分路器程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院 空分交換單元（開關矩陣空分交換單元（開關矩陣 ） 在每條入線和出線的交點接上一個開關，所有開關就構成在每條入線和出線的交點接上一個開關，所有開關就構成一個開關陣

18、，圖中的入線和出線數(shù)可以任意（不相等）。一個開關陣，圖中的入線和出線數(shù)可以任意（不相等）?？辗株嚵行徒粨Q單元空分陣列型交換單元 工作原理工作原理：控制開關的閉合：控制開關的閉合就能建立任意入線和任意出就能建立任意入線和任意出線之間的連接。線之間的連接。性能：取決于開關類型性能：取決于開關類型信號：模擬信號：模擬/數(shù)字數(shù)字/光波光波入入線線出線出線程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院 空分交換單元的特點空分交換單元的特點空間接線器空間接線器 （1）控制簡單，時延均勻。）控制簡單，時延均勻。（2）交叉點數(shù)是入線數(shù)和出線）交叉點數(shù)是入線數(shù)和出線數(shù)的乘積。適合構成較小的交

19、數(shù)的乘積。適合構成較小的交換單元。換單元。（3）容易實現(xiàn)多播和廣播。）容易實現(xiàn)多播和廣播。入入線線出線出線程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院 交叉矩陣：由按時隙通斷的開關組成。交叉矩陣：由按時隙通斷的開關組成。 控制存儲器：對交叉接點矩陣開關進行控制。控制存儲器：對交叉接點矩陣開關進行控制。完成不同時分復用線之間同一時隙的信息交換。完成不同時分復用線之間同一時隙的信息交換?；窘M成基本組成輸入線輸入線1輸入線輸入線2輸入線輸入線3輸入線輸入線n輸出線輸出線1輸出線輸出線n空間接線器空間接線器程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院空間接

20、線器空間接線器（1）輸入控制方式）輸入控制方式（2）輸出控制方式）輸出控制方式工作方式工作方式空間交換單元的交叉接點按時隙高速接通與斷開。如空間交換單元的交叉接點按時隙高速接通與斷開。如一幀中有不同時隙的信一幀中有不同時隙的信息息要交換到同一條輸出線上，則在要交換到同一條輸出線上，則在CM控制下的交叉接點在一幀內(nèi)就要開、關若干次。即控制下的交叉接點在一幀內(nèi)就要開、關若干次。即:每每個交叉節(jié)點是時分復用的。個交叉節(jié)點是時分復用的。程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院輸入控制方式工作原理輸入控制方式工作原理TS1012141531TS14PCM 0PCM 1TS14T

21、S1PCM 0PCM 101100011CM 0CM 110程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院輸出控制方式工作原理輸出控制方式工作原理TS1012141531TS14PCM 0PCM 1TS14TS1PCM 0PCM 110010011CM 1CM 001程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院（二）空間交換單元（二）空間交換單元mmS接線器接線器12m12mkkkkkkmm1m11m1m21m1mk1m程

22、控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院TS4 HW0HWn TS22 HWnHW1 程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院TS220431CMC0CMC1CMCnHW0HW1HWnHW0HW1HWnTS4TS4TS22 1n 22輸入控制方式輸入控制方式單元地址為單元地址為時隙號，內(nèi)時隙號，內(nèi)容為容為HW號號（輸出）（輸出）TS4 HW0HWn TS22 HWnHW1 程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院TS4 HW0HWn TS22 HWnHW1 程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息

23、學院TS4TS22TS4TS220431CMC0CMC1CMCnHW0HW1HWnHW0HW1HWn n0 22輸出控制方式輸出控制方式單元地址為單元地址為時隙號，內(nèi)時隙號，內(nèi)容為容為HW號號（輸入）（輸入）TS4 HW0HWn TS22 HWnHW1 TS4 HW0HWn TS22 HWnHW1 TS4 HW0HWn TS22 HWnHW1 程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院 總線型交換單元總線型交換單元（三）總線型交換單元（三）總線型交換單元 總總線線入線控制入線控制入線控制入線控制入線控制入線控制總線控總線控制邏輯制邏輯12N入線入線出線控制出線控制出線控

24、制出線控制出線控制出線控制12N出線出線 工作原理工作原理 輸入緩沖，總線控制，輸出檢測，輸出緩沖。輸入緩沖，總線控制，輸出檢測，輸出緩沖。 總線一般包含多條數(shù)據(jù)線和控制線。數(shù)據(jù)線用于傳送信總線一般包含多條數(shù)據(jù)線和控制線。數(shù)據(jù)線用于傳送信號，控制線完成總線控制功能。號，控制線完成總線控制功能。 信息吞吐量信息吞吐量 取決于總線帶寬，入線與出線控制電路的工作速率。取決于總線帶寬，入線與出線控制電路的工作速率。 適用范圍：電路交換、分組交換。適用范圍：電路交換、分組交換。程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院完成不同時分復用線之間任一時隙的信息交換。完成不同時分復用線之

25、間任一時隙的信息交換。（三）（三） 時空結合的交換單元時空結合的交換單元 DSE 組成：組成： DSE由16個雙向交換端 DSE由16個雙向交換端口組成；口組成； 每個交換端口接有一條32 每個交換端口接有一條32路雙向PCM鏈路，對應交換路雙向PCM鏈路，對應交換端口的發(fā)送（TX）和接收端口的發(fā)送（TX）和接收（RX）部分；（RX）部分； 16個端口通過一條并行時 16個端口通過一條并行時分復用總線相連；分復用總線相連； 并行時分總線由數(shù)據(jù)總 并行時分總線由數(shù)據(jù)總線、端口總線、信道總線線、端口總線、信道總線和控制總線組成；和控制總線組成；功能：功能： 通過控制可以完成接 通過控制可以完成接收

26、側512個信道和發(fā)送側收側512個信道和發(fā)送側512個信道的交換，相當于512個信道的交換，相當于512512512的全利用度接線512的全利用度接線器。既有空間（端口）交器。既有空間（端口）交換，又有時間（信道）交換，又有時間（信道）交程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院DSEDSE的工作原理的工作原理（三）（三） 時空結合的交換單元時空結合的交換單元 DSE 程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院（三）（三） 時空結合的交換單元時空結合的交換單元 DSE 交換過程：交換過程： 該次交換涉及到接收端口RX5和發(fā)送端口RX18。 該次交

27、換涉及到接收端口RX5和發(fā)送端口RX18。 接收端口RX5的邏輯控制電路將其端口RAM12單元的值置為8，信道RAM12單元的值 接收端口RX5的邏輯控制電路將其端口RAM12單元的值置為8，信道RAM12單元的值置為18；置為18； 在每個時隙，每個接收端口都可輪流使用一次并行時分總線，當輪到RX5使用并 在每個時隙，每個接收端口都可輪流使用一次并行時分總線，當輪到RX5使用并行總線時，RX5就將端口RAM12單元的內(nèi)容8傳送到端口總線，將信道RAM12單元的內(nèi)容行總線時，RX5就將端口RAM12單元的內(nèi)容8傳送到端口總線，將信道RAM12單元的內(nèi)容18傳送到信道總線，將需要交換的信息S傳送

28、到數(shù)據(jù)總線；18傳送到信道總線，將需要交換的信息S傳送到數(shù)據(jù)總線；程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院2.4 交換網(wǎng)絡交換網(wǎng)絡 構成要素：交換單元、拓撲連接和控制方式構成要素：交換單元、拓撲連接和控制方式 。交換交換單元單元交換交換單元單元交換交換單元單元交換交換單元單元控制單元控制單元入線入線出線出線 按照拓撲連接方式交換網(wǎng)絡分為：單級交換按照拓撲連接方式交換網(wǎng)絡分為：單級交換網(wǎng)絡和多級交換網(wǎng)絡。網(wǎng)絡和多級交換網(wǎng)絡。程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院2.4 交換網(wǎng)絡交換網(wǎng)絡 由一個交換單元或若干個位于同一級的交換單元構成。由一個交

29、換單元或若干個位于同一級的交換單元構成。（一）單級交換網(wǎng)絡（一）單級交換網(wǎng)絡 交換交換單元單元入線入線出線出線(a)一個交換單元（一個交換單元（T)交換交換單元單元交換交換單元單元交換交換單元單元入入線線出出線線(b)同級多個交換單元同級多個交換單元(S)需交換的信息在單級交換網(wǎng)絡中一次通過，即只經(jīng)過一個交換單需交換的信息在單級交換網(wǎng)絡中一次通過，即只經(jīng)過一個交換單元的一次入線到出線的連接。元的一次入線到出線的連接。程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院T T單元的擴展單元的擴展- -復接復接容量擴展后所需容量擴展后所需T單元的數(shù)量單元的數(shù)量k的值是按照擴展倍數(shù)的平

30、的值是按照擴展倍數(shù)的平方增長的。即方增長的。即2T單元的容量單個擴展的容量kk k （一）單級交換網(wǎng)絡（一）單級交換網(wǎng)絡復接的概念：即每一條總線和多個芯片（這里是4）上同一序號的輸入端相連。 32條PCM輸入/輸出總線分別被分成4組，每組8條，這8條PCM輸入/輸出總線首先經(jīng)過復用，然后被分別復接到同一橫排/縱列的4個輸入端/輸出端上。 每8條PCM輸入總線上各時隙的信息，程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院 缺點：不經(jīng)濟缺點：不經(jīng)濟 單單T T芯片的容量不大時，對于大容量的交換芯片的容量不大時，對于大容量的交換網(wǎng)絡需要使用太多的單網(wǎng)絡需要使用太多的單T T芯片芯

31、片。 和單和單T T網(wǎng)絡一樣，這種復接網(wǎng)絡一樣，這種復接T T網(wǎng)絡是一種網(wǎng)絡是一種全利全利用度、無阻塞用度、無阻塞的時分交換網(wǎng)絡?？沙袚^大的時分交換網(wǎng)絡?？沙袚^大話務量，且控制簡單話務量，且控制簡單 解決辦法：解決辦法： 采用較大容量的單采用較大容量的單T T芯片芯片 采用其他結構（采用其他結構（TST,TTT)TST,TTT)優(yōu)點優(yōu)點：同樣容量情況下，采用多級：同樣容量情況下，采用多級T T結構可以減少芯片的數(shù)量結構可以減少芯片的數(shù)量缺點：缺點：控制方式復雜。阻塞率比單控制方式復雜。阻塞率比單T T高，但是相對來說微不足道。高，但是相對來說微不足道。（一）單級交換網(wǎng)絡（一）單級交換網(wǎng)絡程

32、控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院（一）單級交換網(wǎng)絡（一）單級交換網(wǎng)絡隨著微電子技術的發(fā)展，單片數(shù)字交換芯片隨著微電子技術的發(fā)展，單片數(shù)字交換芯片的 容 量 已 越 來 越 大 （ 如的 容 量 已 越 來 越 大 （ 如 Z L 5 0 0 7 5 完 成完 成3276832768個時隙的交換）。個時隙的交換）。大容量數(shù)字交換芯片的出現(xiàn)從根本上改變了大容量數(shù)字交換芯片的出現(xiàn)從根本上改變了數(shù)字交換網(wǎng)絡的結構。數(shù)字交換網(wǎng)絡的結構。一個超大容量的一個超大容量的T接線器芯片就足夠大型數(shù)字接線器芯片就足夠大型數(shù)字交換網(wǎng)絡的組網(wǎng)需要。交換網(wǎng)絡的組網(wǎng)需要。 程控交換原理程控交

33、換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院（一）單級交換網(wǎng)絡（一）單級交換網(wǎng)絡C&C08交換機交換網(wǎng)絡采用單交換機交換網(wǎng)絡采用單T結構結構程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院l 對于多級交換網(wǎng)絡來說，其最根本的問題是組合問題。也就是研究交換網(wǎng)絡的拓撲結構性質(zhì)。l 交換網(wǎng)絡拓撲設計的總目標：滿足一定連接能力要求的情況下，盡量使交叉接點總數(shù)變少。（交叉點數(shù)越多網(wǎng)絡越復雜，成本越高）2.4 交換網(wǎng)絡交換網(wǎng)絡程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院2.4 交換網(wǎng)絡交換網(wǎng)絡交換交換單元單元入線入線出線出線單級網(wǎng)絡交叉接點數(shù)：單級網(wǎng)絡交

34、叉接點數(shù)：161616 = 25616 = 256。兩級網(wǎng)絡交叉接點數(shù)：兩級網(wǎng)絡交叉接點數(shù)：4 44 48=1288=128。16161142143144141142143144141414141414141414入線入線出線出線1616例如：構成一個例如：構成一個16161616的交換網(wǎng)絡的交換網(wǎng)絡程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院2.4 交換網(wǎng)絡交換網(wǎng)絡多級交換網(wǎng)絡的連接特點多級交換網(wǎng)絡的連接特點： 所有入線都只能與第所有入線都只能與第1 1級的交換單元的入線連接，級的交換單元的入線連接， 所有第所有第1 1級的交換單元出線只能與第級的交換單元出線只能與第2

35、 2級交換單元的級交換單元的入線連接，依次類推。入線連接，依次類推。 最后一級交換單元的出線最后一級交換單元的出線 作為整個交換網(wǎng)絡的出線。作為整個交換網(wǎng)絡的出線。（二）多級交換網(wǎng)絡（二）多級交換網(wǎng)絡 程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院2.4 交換網(wǎng)絡交換網(wǎng)絡 多級交換網(wǎng)絡拓撲結構可以用三個參數(shù)表示：多級交換網(wǎng)絡拓撲結構可以用三個參數(shù)表示：交換單元容量，級數(shù)，連接通路數(shù)（鏈路數(shù)）。交換單元容量，級數(shù)，連接通路數(shù)（鏈路數(shù)）。 （二）多級交換網(wǎng)絡（二）多級交換網(wǎng)絡 1142143144141142143144141414141414141414線入線入線出線出程控交

36、換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院2.4 交換網(wǎng)絡交換網(wǎng)絡多級交換網(wǎng)絡通常會引起阻塞。多級交換網(wǎng)絡通常會引起阻塞。 阻塞就是主叫方發(fā)起呼叫，被叫雖然空閑，但由于阻塞就是主叫方發(fā)起呼叫，被叫雖然空閑，但由于網(wǎng)絡內(nèi)部鏈路不通，引起的呼叫損失。網(wǎng)絡內(nèi)部鏈路不通，引起的呼叫損失。引起阻塞的原因引起阻塞的原因：相鄰的兩級交換單元之間有且只相鄰的兩級交換單元之間有且只有一條鏈路，任何時刻一對交換單元之間只能有一有一條鏈路，任何時刻一對交換單元之間只能有一對出、入線接通。對出、入線接通。解決辦法：解決辦法：增加級數(shù)，或中間級交換單元改用復接方增加級數(shù)，或中間級交換單元改用復接方式來

37、增加通路數(shù)解決。式來增加通路數(shù)解決。程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院數(shù)字交換過程示意圖數(shù)字交換過程示意圖分路分路(發(fā)發(fā))分路分路(收收)分路分路(發(fā)發(fā))分路分路(收收)PCM群發(fā)群發(fā)PCM群收群收.1530.1530數(shù)數(shù)字字交交換換網(wǎng)網(wǎng)絡絡TS0TS5TS1程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院（三）數(shù)字交換網(wǎng)絡（三）數(shù)字交換網(wǎng)絡 程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院（三）數(shù)字交換網(wǎng)絡（三）數(shù)字交換網(wǎng)絡 TST交換網(wǎng)的組成交換網(wǎng)的組成TTS1210. 101210.兩側為時間接線器（兩側為時間接線器（T

38、)，中間為空間接線器（，中間為空間接線器（S)。如每條復用線上有如每條復用線上有512個時隙，則個時隙，則TST網(wǎng)絡可實現(xiàn)網(wǎng)絡可實現(xiàn)5120時隙之間的交換。時隙之間的交換。程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院 T-S-T交換網(wǎng)工作原理交換網(wǎng)工作原理 工作方式：兩側時間接線器工作方式必須相反。工作方式：兩側時間接線器工作方式必須相反。 S接線器一般采用輸出控制方式接線器一般采用輸出控制方式 中間時隙的確定：反相法；奇偶法中間時隙的確定：反相法；奇偶法 如選定一個方向的時隙為如選定一個方向的時隙為X，則另一個方向中間時隙，則另一個方向中間時隙為為 X+ n/2。【?！?/p>

39、X+1】 雙向通路的建立雙向通路的建立 主叫主叫被叫：正向通路被叫：正向通路 被叫被叫主叫：反向通路主叫：反向通路數(shù)字交換網(wǎng)絡數(shù)字交換網(wǎng)絡程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院T-S-T交換網(wǎng)工作原理交換網(wǎng)工作原理 輸入線輸入線0、TS2的的A用戶用戶 輸出線輸出線2、TS20的用戶的用戶B（三）數(shù)字交換網(wǎng)絡（三）數(shù)字交換網(wǎng)絡TST交換過程舉例：交換過程舉例：正向通路正向通路：A B 中間時隙：中間時隙：7反向通路反向通路 B A 中間時隙：中間時隙：237+32/2采用讀寫控制方式：采用讀寫控制方式：初級初級T為讀出控制，次級為讀出控制，次級T為寫入控制，中間為寫

40、入控制，中間S輸出控制。輸出控制。程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院AA20AAAA001231031？310003120310CMC-2SMA-0CMA-0CMA-2CMB-2SMB-2TS20TS7TS23TS7TS2TSTAB0310SMB-0CMC-02BBB031310SMA-2TS202BBB31231？0CMB-0TS2TS2302022 2RRWW程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院AA20AAA20A001231031731700031203170CMC-2SMA-0CMA-0CMA-2CMB-2SMB-2TS20

41、TS7TS23TS7TS2TSTAB031230SMB-02CMC-02BBB2003131230SMA-2TS202BB2B31231230CMB-0TS2TS230202A B27727027RRWW程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院2BBBB2BB200312312303123031023131CMC-0SMA-2CMA-2CMB-2CMB-0SMB-0TS2TS23TS7TS23TS20TSTAB0200CMA-0SMA-0AA2A0012310317TS7TS203170CMC-2AA20A0312070SMB-2TS2022230B ARRWW程控交

42、換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院TS70731TS23TS23TS7020CMC-2CMC- 0023310123107310203102331031023310310731TS2TS20TS20TS20220SMA-0CMA-0CMA-2SMA-2SMB-0CMB-0SMB-2CMB-2TST交換過程示意圖交換過程示意圖20731073107312RRWW202程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院TS5程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院 缺點：主叫用戶使用的時隙和存儲單元有對應關系，形式固定、不易改變、

43、靈活性差。程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院AA70AAA7A001731031231700031731200CMC-2SMA-0CMA-0CMA-2CMB-2SMB-2TS20TS7TS23TS7TS2T（寫寫入控制）入控制）S(輸出控制）輸出控制）T（讀讀出控制）出控制）AB031230SMB-02CMC-02BBB2303131200SMA-2TS202BB23B31233120CMB-0TS2TS230202A B程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院2BBBBBB2303123120031230310233131CMC-0S

44、MA-2CMA-2CMB-2CMB-0SMB-0TS2TS23TS7TS23TS20T（輸入控制）（輸入控制）T（輸出控制）（輸出控制）AB0200CMA-0SMA-0AA7A0017310312TS7TS203170CMC-2AA7A0317200SMB-2TS202220B AS(輸出控制）輸出控制）23程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院TS70731TS23TS23TS7020CMC-2CMC- 0023310173102310233102031023310231073102031TS2TS20TS20TS2027237SMA-0CMA-0CMA-2SMA

45、-2SMB-0CMB-0SMB-2CMB-223TST交換過程示意圖交換過程示意圖2程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院TSTTST的初、次級的初、次級T T共用控制存儲器的問題共用控制存儲器的問題 上例中上例中CMA0(2)=CMA0(2)=7 7； CMB0(2)=23CMB0(2)=23； CMA2(20)=CMA2(20)=2323； CMB2(20)=7CMB2(20)=7 （7 7）2 20011100111，（，（2323）2 21011110111 比較這兩個數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，這兩個數(shù)的低比較這兩個數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，這兩個數(shù)的低4 4位相同，唯位相同，唯一不同

46、的是最高位，因此，初、次級一不同的是最高位，因此，初、次級T T接線器可以共接線器可以共用控制存儲器，對于讀出的內(nèi)容，初級接線器可以直用控制存儲器，對于讀出的內(nèi)容，初級接線器可以直接用，次級接線器可將其接用，次級接線器可將其最高位反相后再使用。最高位反相后再使用。（四）數(shù)字交換網(wǎng)絡（四）數(shù)字交換網(wǎng)絡程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院TS5程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院TS5程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院 假設在輸入假設在輸入/

47、 /輸出端各有輸出端各有128128條條HW(0HW(0127)127)， A A、B B兩級兩級T T型交換網(wǎng)絡各有型交換網(wǎng)絡各有1616個個T T接線器（接線器（TA0TA0TA15TA15，TB0TB0TB15TB15）；）； 中間中間C C級有級有8 8個接線器（個接線器（TC0TC0TC7TC7）；）； 每個輸入每個輸入/ /輸出輸出HWHW有有3232個時隙，個時隙，128128個個HWHW共共40964096個個時隙；時隙；T-T-TT-T-T型交換網(wǎng)絡型交換網(wǎng)絡程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院圖圖3-20 TTT三級交換網(wǎng)絡的結構三級交換網(wǎng)絡的

48、結構輸出控制輸出控制輸出控制輸出控制輸入控制輸入控制TS1TS31TS31TS1TS80TS111T-T-TT-T-T型交換網(wǎng)絡型交換網(wǎng)絡TS48 48TS63 63程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院 它是它是4k4k4k4k的網(wǎng)絡，擴充倍數(shù)為的網(wǎng)絡，擴充倍數(shù)為40964096(128(128* *32)32)/256/2561616，所用，所用T T接線器為接線器為4040個；個； TATA、TBTB采用輸出控制方式，采用輸出控制方式，TCTC采用輸入控制方采用輸入控制方式。式。 設設A A用戶在這次呼叫中占用用戶在這次呼叫中占用HW0HW0的的TS1TS1，

49、B B用戶占用戶占用用HW127HW127的的TS31TS31，則這兩個用戶通過，則這兩個用戶通過TTTTTT交換網(wǎng)交換網(wǎng)絡交換：絡交換：ABAB方向的方向的內(nèi)部鏈路選定為內(nèi)部鏈路選定為TS80TS80和和TS111TS111； BA BA方向的方向的內(nèi)部鏈路選定為內(nèi)部鏈路選定為TS79TS79和和TS112TS112T-T-TT-T-T型交換網(wǎng)絡型交換網(wǎng)絡程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院圖圖3-20 TTT三級交換網(wǎng)絡的結構三級交換網(wǎng)絡的結構輸出控制輸出控制輸出控制輸出控制輸入控制輸入控制TS1TS31TS31TS1TS80TS111T-T-TT-T-T型交

50、換網(wǎng)絡型交換網(wǎng)絡TS48 48TS63 63程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院2.4.2 T-S-S-T交換網(wǎng)絡交換網(wǎng)絡 T-S-S-T交換網(wǎng)絡中間兩級是S接線器，兩端各為T接線器。圖2.25是T-S-S-T四級交換網(wǎng)絡的示意圖。圖2.25 T-S-S-T四級交換網(wǎng)絡程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院2.4.3 網(wǎng)絡阻塞與網(wǎng)絡阻塞與CLOS網(wǎng)網(wǎng) 由于內(nèi)部鏈路忙而導致呼叫損失掉的情況稱為節(jié)點內(nèi)由于內(nèi)部鏈路忙而導致呼叫損失掉的情況稱為節(jié)點內(nèi)部阻塞。部阻塞。 按照數(shù)據(jù)通信的觀點，內(nèi)部阻塞也可稱為沖突。按照數(shù)據(jù)通信的觀點，內(nèi)部阻塞也可稱為

51、沖突。 （一）內(nèi)部阻塞（一）內(nèi)部阻塞 11n21nm1n11m21mn1m1m1m1m1n1n1n入線入線出線出線1程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院2.4.3 網(wǎng)絡阻塞與網(wǎng)絡阻塞與CLOS網(wǎng)網(wǎng) 單級無阻塞網(wǎng)單級無阻塞網(wǎng)（二）無阻塞網(wǎng)絡（二）無阻塞網(wǎng)絡 交換交換單元單元入線入線出線出線NN N增大，交叉點數(shù)（增大，交叉點數(shù)（N 2 ）增加很快，應用受限。）增加很快，應用受限。 嚴格無阻塞、廣義無阻塞和再配置無阻塞三類。嚴格無阻塞、廣義無阻塞和再配置無阻塞三類。程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院2.4.3 網(wǎng)絡阻塞與網(wǎng)絡阻塞與CLO

52、S網(wǎng)網(wǎng) CLOS網(wǎng)絡網(wǎng)絡 無阻塞的條件為：無阻塞的條件為： 中間接線器數(shù)中間接線器數(shù)m(n-1)2+1=2n 1 或或m n入入 + n出出 1 （二）無阻塞網(wǎng)絡（二）無阻塞網(wǎng)絡 1n1m1n1m1rr111r1r11m1m1n1m1n1r容量記為：容量記為：C（m, n, r） 程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院 CLOS網(wǎng)絡特點： 第一級r個mn，第二級m個rr，第三級r個mn可總結為： 前一級出線數(shù)=后一級單元數(shù) 前一級單元數(shù)=后一級入線數(shù)程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科

53、技大學信息學院例：構造 128*128 的三級嚴格無阻塞 CLOS 網(wǎng)絡。 要求：a.入口級選擇 16 入線的交換單元， b.出口級選擇 16 出線的交換單元。畫出該網(wǎng)絡連接示意圖，要求標出各級交換單元的個數(shù)以及入出線數(shù)。解解：按按 CLOS 網(wǎng)絡嚴格無阻塞的條件進行設計：網(wǎng)絡嚴格無阻塞的條件進行設計： 第一級第一級 8 個交換單元，個交換單元，16 條入線，條入線，31 條出線；條出線； 第二級第二級 31 個交換單元，個交換單元，8 條入線，條入線，8 條出線；條出線； 第三級第三級 8 個交換單元，個交換單元，31 條入線，條入線，16 條出線；條出線；注：第二級設計大于注：第二級設計大

54、于 31 個，相應入出線對應正確，即滿足個，相應入出線對應正確，即滿足 CLOS 網(wǎng)絡無阻塞條件也為正確，但不是最經(jīng)濟的，此題網(wǎng)絡無阻塞條件也為正確，但不是最經(jīng)濟的，此題為多標準答案。為多標準答案。程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院2.4.3 網(wǎng)絡阻塞與網(wǎng)絡阻塞與CLOS網(wǎng)網(wǎng)（二）無阻塞網(wǎng)絡（二）無阻塞網(wǎng)絡 1n1m1n1m1rr111r1r11m1m1n1m1n1r 多級多級CLOS網(wǎng)絡網(wǎng)絡 采用子網(wǎng)嵌套法，可由三級構造多級采用子網(wǎng)嵌套法，可由三級構造多級CLOS網(wǎng)網(wǎng)絡，如絡，如5、7、9級等。

55、級等。 程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院2.4.3 網(wǎng)絡阻塞與網(wǎng)絡阻塞與CLOS網(wǎng)網(wǎng) 當出現(xiàn)內(nèi)部阻塞時，通過對現(xiàn)有連接通路的調(diào)整（重當出現(xiàn)內(nèi)部阻塞時，通過對現(xiàn)有連接通路的調(diào)整（重排路由），實現(xiàn)無阻塞連接，稱為可重排（再配置）排路由），實現(xiàn)無阻塞連接，稱為可重排（再配置）無阻塞網(wǎng)絡。無阻塞網(wǎng)絡。 （三）可重排無阻塞網(wǎng)絡（三）可重排無阻塞網(wǎng)絡 12341234C1C212341234C11C2三級可重排無阻塞網(wǎng)絡三級可重排無阻塞網(wǎng)絡(a)(b)入線入線2至出線至出線2，入線，入線4與出線與出線3發(fā)生阻塞？發(fā)生阻塞？程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北

56、科技大學信息學院2.4.5 BANYAN 網(wǎng)絡網(wǎng)絡1) BANYAN網(wǎng)絡概念網(wǎng)絡概念一種空分的交換網(wǎng)絡；由若干個22交換單元組成的交換網(wǎng)絡；有兩種連接方式：平行連接和交叉連接；主要應用在ATM交換機。圖圖2.28 BANYAN交換單元交換單元程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院圖圖2.29 88的三級的三級BANYAN網(wǎng)絡網(wǎng)絡程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院2) BANYAN網(wǎng)絡的基本特性網(wǎng)絡的基本特性 (1) 樹型結構特性。樹型結構特性。 (2) 單通路特性。單通路特性。 (3) 自選路由特性。自選路由特性。 圖2.42 ban

57、yan網(wǎng)絡的自選路由特性程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院(4) 可擴展性?？蓴U展性。程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院 (5) 內(nèi)部競爭性內(nèi)部競爭性圖2.43 banyan網(wǎng)絡的內(nèi)部競爭程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院3) BATCHER-BANYAN網(wǎng)絡(1) 由BATCHER排序網(wǎng)和BANYAN網(wǎng)組成；(2) 目前ATM交換機使用較多的一種網(wǎng)絡； (3) BATCHER排序網(wǎng)由22的比較器構成。l 22的比較器有向上排序和向下排序兩種；l 比較器首先將入線上的信息選路標簽進行比較，向下排序器將路由標簽小的信息送到輸出端上面那條輸出線，當只有一個輸入信息時按標簽小的信息來處理；l 向上排序器與其相反。xymin(x,y)max(x,y)xymin(x,y)max(x,y)程控交換原理程控交換原理 河北科技大學信息學院河北科技大學信息學院3) BATCHER-BANYAN網(wǎng)絡BATCHER排序網(wǎng)絡BANYAN網(wǎng)絡010111100011011111010100111100011010011111011111100010010100111010圖圖2.31 BATCHER-BANYAN網(wǎng)絡