西電張繼榮《現(xiàn)代交換技術(shù)》第3章

1、第3章 電路交換技術(shù)第3章 電路交換技術(shù)3.1 概述概述 3.2 電路交換機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)電路交換機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) 3.3 數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu) 3.4 電路交換機(jī)的控制軟件電路交換機(jī)的控制軟件 3.5 電路交換機(jī)的指標(biāo)體系電路交換機(jī)的指標(biāo)體系 3.6 電路交換典型機(jī)電路交換典型機(jī) 思考題思考題 第3章 電路交換技術(shù)3.1 概概 述述3.1.1 電路交換的特點(diǎn)電路交換的特點(diǎn) 通過第1章的學(xué)習(xí)，我們初步了解了電路交換的過程，它具有的特點(diǎn)總結(jié)如下: (1) 電路交換是一種實(shí)時(shí)交換，適用于對實(shí)時(shí)性要求高的通信業(yè)務(wù)。 (2) 電路交換是面向連接的交換技術(shù)。在通信前要通過呼叫為主叫、被叫用戶建立

2、一條物理連接。如果呼叫數(shù)超過交換機(jī)的連接能力，交換機(jī)向用戶送忙音，拒絕接受呼叫請求。從另一個(gè)角度看，交換機(jī)的功能是在入口側(cè)根據(jù)內(nèi)部資源情況，決定接受或放棄新到達(dá)的呼叫，并對已處在通信中的每一個(gè)呼叫保證通信完整性。第3章 電路交換技術(shù) (3) 電路交換采用靜態(tài)復(fù)用、預(yù)分配帶寬并獨(dú)享通信資源的方式。交換機(jī)根據(jù)用戶的呼叫請求，為用戶分配固定位置、恒定帶寬(通常是64 kb/s)的電路。話路接通后，即使無信息傳送，也需要占用電路。因此電路利用率低，尤其是對突發(fā)業(yè)務(wù)來說。 (4) 在傳送信息期間，沒有任何差錯(cuò)控制措施，控制簡單，但不利于可靠性要求高的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳送。 根據(jù)上述特點(diǎn)，電路交換機(jī)使用了如下控制

3、技術(shù)：利用呼叫處理完成交換網(wǎng)絡(luò)入端口到出端口之間內(nèi)部通道的預(yù)占；使用局間信令完成中繼線上帶寬資源的預(yù)占。由于呼叫建立階段已獲得了全部的通信資源，通信階段無需緩存和差錯(cuò)控制機(jī)制，因此采用同步時(shí)分交換就可以滿足要求。第3章 電路交換技術(shù)3.1.2 電路交換機(jī)的分類電路交換機(jī)的分類 從不同的角度可以對電路交換機(jī)進(jìn)行分類。 1模擬交換機(jī)和數(shù)字交換機(jī)模擬交換機(jī)和數(shù)字交換機(jī) 送入交換機(jī)的信號可以是模擬信號，也可以是編碼后的數(shù)字信號。按交換網(wǎng)絡(luò)傳送的信號形式，可以將電路交換機(jī)分為模擬交換機(jī)和數(shù)字交換機(jī)。第3章 電路交換技術(shù) 2空分交換機(jī)和時(shí)分交換機(jī)空分交換機(jī)和時(shí)分交換機(jī) 交換機(jī)的交換網(wǎng)絡(luò)可以用空分陣列組成，

4、也可以用共享存儲器或共享總線的時(shí)分交換單元組成。按交換網(wǎng)絡(luò)的接續(xù)方式，可以將電路交換機(jī)分為空分交換機(jī)和時(shí)分交換機(jī)。第3章 電路交換技術(shù) 3布線邏輯控制和存儲程序控制交換機(jī)布線邏輯控制和存儲程序控制交換機(jī) 對交換機(jī)的控制可以用邏輯電路控制，也可以用存儲器中的程序控制。按控制方式可以將電路交換機(jī)分為布線邏輯控制交換機(jī)和存儲程序控制SPC(Stored Program Controlled)交換機(jī)，簡稱程控交換機(jī)。第3章 電路交換技術(shù)3.2 電路交換機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)電路交換機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) 典型的電路交換系統(tǒng)是電話交換系統(tǒng)。本節(jié)以數(shù)字程控電話交換機(jī)為例，說明電路交換機(jī)的組成。 電路交換機(jī)的總體結(jié)構(gòu)包括硬件和

5、軟件兩部分。本節(jié)主要介紹電路交換機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)。其硬件結(jié)構(gòu)分為話路子系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)，如圖3.1所示。話路子系統(tǒng)主要由接口電路和交換網(wǎng)絡(luò)組成。第3章 電路交換技術(shù) 接口的作用是將來自不同終端(電話機(jī)、計(jì)算機(jī)等)或其它交換機(jī)的各種信號轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的交換機(jī)內(nèi)部工作信號，并按信號的性質(zhì)分別將信令送給控制系統(tǒng)，將業(yè)務(wù)消息送給交換網(wǎng)絡(luò)。交換網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)各入、出線上信號的傳遞或接續(xù)?？刂谱酉到y(tǒng)對話路子系統(tǒng)進(jìn)行控制，如監(jiān)視用戶線和中繼線的狀態(tài)，處理用戶或其它交換局發(fā)送的信令，按信令要求控制交換網(wǎng)絡(luò)接續(xù)，通過接口發(fā)送信令，協(xié)調(diào)交換機(jī)工作等。它由處理機(jī)、存儲器、外部設(shè)備和遠(yuǎn)端接口等部件組成。外部設(shè)備有外存、打印

6、機(jī)、維護(hù)終端等，是交換局維護(hù)人員使用的設(shè)備。遠(yuǎn)端接口包括至集中維護(hù)操作中心CMOC(Centralized Maintenance Operation Center)、網(wǎng)管中心、計(jì)費(fèi)中心等的數(shù)據(jù)傳送接口。存儲器用來存儲程序和數(shù)據(jù)，可進(jìn)一步分為程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。第3章 電路交換技術(shù)圖3.1 數(shù)字交換系統(tǒng)的硬件功能結(jié)構(gòu)數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)模擬用戶線模擬用戶接 口模擬用戶 線用戶級模擬用戶接 口遠(yuǎn)端模塊數(shù)字用戶線數(shù)字用戶接 口數(shù)字中繼線數(shù)字中繼接 口模擬中繼線模擬中繼接 口信令設(shè)備話路子系統(tǒng)控制子系統(tǒng)處理機(jī)遠(yuǎn)端接口存儲器打印機(jī)外存維護(hù)終端用戶級數(shù)字中繼接口數(shù)字中繼接口第3章 電路交換技術(shù)3.2.1 話

7、路子系統(tǒng)話路子系統(tǒng) 話路子系統(tǒng)包括模擬用戶接口、用戶級、遠(yuǎn)端模塊、數(shù)字用戶接口、數(shù)字中繼接口、模擬中繼接口、信令設(shè)備、交換網(wǎng)絡(luò)等部件。 1模擬用戶接口模擬用戶接口 模擬用戶接口是數(shù)字程控交換機(jī)連接模擬用戶線的接口電路。模擬用戶的傳輸線路為二線模擬線，終端和交換機(jī)之間采用直流環(huán)路信令方式。終端向數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)傳送話音信號、音頻數(shù)據(jù)和雙音多頻信號，交換機(jī)向模擬話機(jī)提供直流饋電和振鈴信號，并完成測量等功能。每一個(gè)模擬用戶均要經(jīng)模擬用戶接口電路連接交換網(wǎng)絡(luò)，因此這種接口電路占的比例最大，對它的組成和功能有一個(gè)基本要求，歸納起來為BORSCHT，如圖3.2所示。第3章 電路交換技術(shù)圖3.2 實(shí)現(xiàn)BORSC

8、HT功能的用戶電路帶通濾波器平衡網(wǎng)絡(luò)低通濾波器編/譯碼器CHB，S掃描OT，R測試振鈴第3章 電路交換技術(shù) BORSCHT的含義如下： B(Battery feed)：饋電。所有連接在交換機(jī)上的終端，均由交換機(jī)饋電。程控交換機(jī)的饋電電壓一般為-48 V。通話時(shí)饋電電流在20100 mA之間。饋電方式有恒壓饋電和恒流饋電兩種。 O(Over-voltage)：過壓保護(hù)。程控交換機(jī)內(nèi)有大量的集成電路，為保護(hù)這些元器件免受從用戶線進(jìn)來的高電壓、過電流的襲擊，一般采用二級保護(hù)措施。第一級保護(hù)是在用戶線入局的配線架上安裝保安器，主要用來防止雷電。但由于保安器在雷電襲擊時(shí)仍可能有上百伏的電壓輸出，對交換機(jī)

9、內(nèi)的集成元器件仍會(huì)產(chǎn)生致命的損傷，因此，在模擬用戶接口電路中一般還要完成第二級過壓保護(hù)和過流保護(hù)。第3章 電路交換技術(shù) R(Ring)：振鈴。振鈴信號送向被叫用戶，用于通知被叫有呼叫進(jìn)入。向用戶振鈴的鈴流電壓一般較高。我國規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)是用7515 V、25 Hz交流電壓作為鈴流電壓，向用戶提供的振鈴節(jié)奏規(guī)定為l s通，4 s斷。高電壓是不允許從交換網(wǎng)絡(luò)中通過的，因此，鈴流電壓一般通過繼電器或高壓集成電子開關(guān)單獨(dú)向用戶話機(jī)提供，并由微處理機(jī)控制鈴流開關(guān)的通斷。此外，當(dāng)被叫用戶一摘機(jī)，交換機(jī)就能立刻檢測到用戶直流環(huán)路電流的變化，繼而進(jìn)行截鈴和通話接續(xù)處理。第3章 電路交換技術(shù) S(Supervisi

10、on)：監(jiān)視。用戶話機(jī)的摘/掛機(jī)狀態(tài)和撥號脈沖數(shù)字的檢測，是通過微處理機(jī)監(jiān)視用戶線上直流環(huán)路電流的有、無狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)的。用戶掛機(jī)空閑時(shí)，直流環(huán)路斷開，饋電電流為零；反之，用戶摘機(jī)后，直流環(huán)路接通，饋電電流在20 mA以上。 對于脈沖話機(jī)，撥號時(shí)所發(fā)出的脈沖通斷次數(shù)及通斷間隔，也以用戶直流環(huán)路的通斷來表示。微處理機(jī)通過檢測直流環(huán)路的這種狀態(tài)變化，就可以識別用戶所發(fā)出的脈沖撥號數(shù)字。這種收號方式主要由軟件程序?qū)崿F(xiàn)，稱為軟收號器。第3章 電路交換技術(shù) 對于雙音多頻DTMF(Dual-tone Multi Frequency)話機(jī)，用戶所撥號碼以雙音多頻信號形式出現(xiàn)在線路上，交換機(jī)內(nèi)要有專用收號器對號碼

11、進(jìn)行接收和識別。專用收號器也叫“硬收號器”。 C(Codec)：編譯碼。數(shù)字交換機(jī)只能對數(shù)字信號進(jìn)行交換處理，而話音信號是模擬信號，因此，在模擬用戶電路中需要用編碼器把模擬話音信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字話音信號，然后送到交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交換。反之，通過解碼器把從交換網(wǎng)絡(luò)輸出的數(shù)字話音轉(zhuǎn)換成模擬話音送給用戶。第3章 電路交換技術(shù) H(Hybrid)：混合電路。數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)完成4線交換(接收和發(fā)送各1對線)，而用戶傳輸線路上用2線雙向傳送信號。因此，在用戶話機(jī)和編/解碼器之間應(yīng)進(jìn)行2/4線轉(zhuǎn)換，以把2線雙向信號轉(zhuǎn)換成收、發(fā)分開的4線單向信號，而相反方向需進(jìn)行4/2線轉(zhuǎn)換；同時(shí)可根據(jù)每一用戶線路阻抗的大小調(diào)節(jié)平衡網(wǎng)

12、絡(luò)，達(dá)到最佳平衡效果。這就是混合電路的功能。 第3章 電路交換技術(shù) T(Test)：測試。交換機(jī)運(yùn)行過程中，用戶線路、用戶終端和用戶接口電路可能發(fā)生混線、斷線、接地、與電力線相碰、元器件損壞等各種故障，因此需要對內(nèi)部電路和外部線路進(jìn)行周期巡回自動(dòng)測試或指定測試。測試工作可由外接的測試設(shè)備來完成，也可利用交換機(jī)的軟件測試程序進(jìn)行自動(dòng)測試。測試是通過測試?yán)^電器或電子開關(guān)為用戶接口電路或外部用戶線提供的測試接入口而實(shí)現(xiàn)的。第3章 電路交換技術(shù) 2用戶級用戶級 用戶級是用戶集線器LC(line Concentration)的簡稱，它完成話務(wù)集中的功能。一群用戶經(jīng)用戶級集中后以較少的鏈路接至交換網(wǎng)絡(luò)，以

13、提高交換網(wǎng)絡(luò)的利用率。集中比一般為2 l8 l。 用戶級和用戶接口電路還可以設(shè)置在遠(yuǎn)端，常稱為遠(yuǎn)端模塊，見圖3.1中的虛線框。遠(yuǎn)端用戶級與母局之間用數(shù)字鏈路連接，鏈路數(shù)與遠(yuǎn)端用戶級的容量及業(yè)務(wù)量大小有關(guān)。遠(yuǎn)端模塊的設(shè)置帶來了組網(wǎng)的靈活性，節(jié)省了用戶線的投資。第3章 電路交換技術(shù) 3數(shù)字用戶接口數(shù)字用戶接口 連接用戶終端且環(huán)線采用數(shù)字傳輸?shù)慕粨Q機(jī)接口稱為數(shù)字用戶接口。已標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)字用戶接口有基本速率接口BRI(Basic Rate Interface)和基群速率接口PRI(Primary Rate Interface)。這兩個(gè)接口的傳輸幀結(jié)構(gòu)分別為2BD和30BD，線路速率分別為192 kb/s

14、和2.048 Mb/s。其中，“B”是64 kb/s的業(yè)務(wù)信道，“D”是信令信道，在BRI中D是16 kb/s，在PRI中D是64 kb/s。 數(shù)字用戶接口應(yīng)具有圖3.3所示的功能結(jié)構(gòu)。過壓保護(hù)、饋電和測試功能的作用及實(shí)現(xiàn)與模擬用戶接口類似。當(dāng)用戶終端本身具有工作電源時(shí)，接口還可以免去饋電功能。第3章 電路交換技術(shù)圖3.3 數(shù)字用戶接口的基本功能信令插入和提取(S)復(fù)用器/分路器收發(fā)器測試控制系統(tǒng)交換網(wǎng)絡(luò)(T)饋電(B)過壓保護(hù)(O)用戶線(R)第3章 電路交換技術(shù) 數(shù)字用戶線采用專用信令鏈路傳送信令(DSS1信令)。發(fā)送方將信令插入專用邏輯信道，以時(shí)分復(fù)用方式和信息一起傳送，接收方從專用邏輯

15、信道提取信令。 交換網(wǎng)絡(luò)接續(xù)的信道是64 kb/s的數(shù)字信道，而環(huán)線的傳輸速率可能高于或低于64 kb/s。因此，在接口和交換網(wǎng)絡(luò)之間，需要插入一個(gè)多路復(fù)用器與分路器，以便將環(huán)線信號分離或合并為若干條64 kb/s的信道。第3章 電路交換技術(shù) 收發(fā)器的主要作用是實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號的雙向傳輸。曾經(jīng)提出的方案有空分、頻分、時(shí)分和回波抵消法四種?？辗址丛趦蓚€(gè)方向各使用一對獨(dú)立的雙絞線，由于不經(jīng)濟(jì)，因此很少使用。頻分法即在兩個(gè)方向使用一對傳輸線，各使用不同的頻段，由于占用頻帶寬，傳輸距離近，現(xiàn)在也很少使用。時(shí)分法是將收發(fā)脈沖壓縮，在兩個(gè)方向使用不同時(shí)間段送出信號，所需頻帶至少是收發(fā)信號帶寬的2倍，電路易集

16、成。但傳輸距離近，不適合長距離通信?；夭ǖ窒ú捎没旌暇€圈實(shí)現(xiàn)2/4線變換，在同一對線上可以同時(shí)傳送兩個(gè)方向的信號，它所需的頻帶窄，傳輸距離長，是目前數(shù)字用戶線采用的主要技術(shù)。此外，收發(fā)器中還要有均衡器和擾碼器。均衡器用來補(bǔ)償數(shù)字信號傳輸時(shí)產(chǎn)生的非線性衰減和時(shí)延，消除碼間干擾；擾碼器的作用是在發(fā)送數(shù)據(jù)中加入一個(gè)偽隨機(jī)序列，破壞傳送數(shù)據(jù)中可能出現(xiàn)的全1、全0或某種信號周期重復(fù)的規(guī)律性，可以減少相鄰信號的串?dāng)_和定時(shí)信號的誤判。收發(fā)器的原理框圖見圖3.4。第3章 電路交換技術(shù)圖3.4 收發(fā)器的原理框圖數(shù)據(jù) 緩存器解擾器線路解碼均衡器抽樣接收濾波 器定時(shí)恢復(fù)鎖 相回 波抵消器脈沖整形線路編碼擾碼器數(shù)據(jù)

17、時(shí)鐘用戶側(cè)交換局側(cè)第3章 電路交換技術(shù) 4模擬中繼接口模擬中繼接口 模擬中繼AT(Analog Trunk)接口是數(shù)字交換機(jī)為適應(yīng)局間模擬環(huán)境而設(shè)置的接口電路，用來連接模擬中繼線。模擬中繼接口具有測試、過壓保護(hù)、線路信令監(jiān)視和配合、編/譯碼等功能。第3章 電路交換技術(shù) 5數(shù)字中繼接口數(shù)字中繼接口 數(shù)字中繼DT(Digital Trunk)接口是數(shù)字交換系統(tǒng)與數(shù)字中繼線之間的接口電路，可適配PCM一次群或高次群的數(shù)字中繼線。 數(shù)字中繼具有碼型變換、時(shí)鐘提取、幀同步和復(fù)幀同步、幀定位、信令插入和提取、告警檢測等功能，見圖3.5。 如果交換局間的傳輸采用同步數(shù)字序列SDH(Synchronous D

18、igital Hierarchy)，則可以將交換機(jī)多個(gè)中繼輸出信號裝入到SDH端機(jī)的不同容器中，再復(fù)接成STM-1(155 Mb/s)或STM-4(622 Mb/s)的SDH幀信號傳送。第3章 電路交換技術(shù)圖3.5 數(shù)字中繼的原理圖時(shí)鐘提取碼型變換幀同步插入復(fù)幀同步插入信令插入告警檢測幀同步復(fù)幀同步信令發(fā)送信令接收指示幀定位碼型變換信令提取線路側(cè)交換網(wǎng)絡(luò)側(cè)內(nèi)部時(shí)鐘第3章 電路交換技術(shù)6信令設(shè)備信令設(shè)備圖3.6 本局呼叫的信令過程主叫話機(jī)交換機(jī)摘機(jī)被叫話機(jī)撥號音號碼回鈴音振鈴摘機(jī)通話掛機(jī)催掛音掛機(jī)釋放消息轉(zhuǎn)輸呼叫時(shí)間第3章 電路交換技術(shù) 對于隨路信令CAS(Channel Associated

19、Signaling)系統(tǒng)，信令有監(jiān)視信令、地址信令、各種音信令和鈴流。監(jiān)視信令完成呼叫監(jiān)視、應(yīng)答等功能，它分散在用戶接口和中繼接口電路中。其它兩種信令體現(xiàn)在圖3.1的信令設(shè)備中，包括各種音信號 (撥號音、忙音、回鈴音等) 發(fā)生器、雙音多頻信號接收器、多頻信號發(fā)送和接收器。鈴流發(fā)生器單獨(dú)設(shè)置，通常放在用戶模塊中。第3章 電路交換技術(shù) 除鈴流信令外，其它音信令和多頻信令都是以數(shù)字形式直接進(jìn)入數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)，并像數(shù)字話音信號一樣交換到所需端口。音信令的數(shù)字化原理和話音完全一樣。 如果交換局間使用公共信道信令CCS(Common Channel Signaling)，那么圖3.1中的信令設(shè)備主要完成7號

20、信令第二功能級的功能，第一功能級的功能由數(shù)字中繼完成，第三和第四功能級的功能由控制系統(tǒng)完成。 第3章 電路交換技術(shù) 7交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò) 對電路交換而言，呼叫處理的目的是在需要通話的用戶之間建立一條通路，這就是交換功能。交換功能由交換機(jī)中的交換網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。交換網(wǎng)絡(luò)可在處理機(jī)的控制下建立任意兩個(gè)終端之間的連接。數(shù)字交換系統(tǒng)的交換過程如圖3.7所示。第3章 電路交換技術(shù)圖3.7 數(shù)字交換系統(tǒng)的交換過程11甲aTS1bTS1aTS1PCM13030乙bTS30abTS30PCM2TS30數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)bTS1PCM1aTS30PCM2第3章 電路交換技術(shù) 在數(shù)字交換機(jī)中，每個(gè)用戶都占用一個(gè)固定的時(shí)隙，用戶

21、的話音信息就裝載在各個(gè)時(shí)隙之中。例如，有甲、乙兩個(gè)用戶，甲用戶的發(fā)話信息a或受話信息都固定使用時(shí)隙1(TS1)，而乙用戶的發(fā)話信息b或受話信息都固定使用TS30。如果這兩個(gè)用戶要互相通話，則甲用戶的話音信息a要在TS1時(shí)隙送至數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)，而在TS30時(shí)隙將其取出送至乙用戶。反過來，乙用戶的話音信息b也必須在TS30時(shí)隙送至數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)，而在TS1時(shí)隙從數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)中取出送至甲用戶。這就是話音交換，它實(shí)質(zhì)上是一種時(shí)隙交換。第3章 電路交換技術(shù)3.2.2 控制子系統(tǒng)控制子系統(tǒng) 控制子系統(tǒng)的主要設(shè)備是處理機(jī)。處理機(jī)的數(shù)量和分工有各種配置方式，但歸結(jié)起來可以分為三種基本的配置方式：集中控制、分散控制

22、和分布式控制。 1集中控制集中控制 早期的程控交換機(jī)都采用這種控制方式。假設(shè)某一交換機(jī)的控制系統(tǒng)由多臺處理機(jī)組成，每一臺處理機(jī)均裝載全部軟件，可以完成所有控制功能，訪問所有硬件資源，這種控制方式就叫集中控制方式，見圖3.8。第3章 電路交換技術(shù)圖3.8 集中控制方式資源1資源2資源r程序1程序2程序p處理機(jī)1處理機(jī)2處理機(jī)m第3章 電路交換技術(shù) 集中控制的主要優(yōu)點(diǎn)是：處理機(jī)能掌握整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)，可以訪問所有資源；控制功能的改變一般都在軟件上進(jìn)行，比較方便。但是，這種集中控制的最大缺點(diǎn)是：軟件要包括各種不同特性的功能，規(guī)模龐大，不便于管理；系統(tǒng)較脆弱，一旦出故障會(huì)造成全局中斷。 第3章 電路交換

23、技術(shù) 2分散控制分散控制 所謂分散控制，就是在給定的系統(tǒng)狀態(tài)下，每臺處理機(jī)只能訪問一部分資源和執(zhí)行一部分功能。處理機(jī)之間的功能可以靜態(tài)分配，也可以動(dòng)態(tài)分配。分配方法有多種。 1) 單級多機(jī)系統(tǒng) 圖3.9為單級多機(jī)系統(tǒng)示意圖。該系統(tǒng)中各臺處理機(jī)并行工作，每臺處理機(jī)有專用的存儲器，也可設(shè)置公用存儲器，用作各處理機(jī)間的通信。多處理機(jī)之間的工作劃分有容量分擔(dān)與功能分擔(dān)兩種方式。第3章 電路交換技術(shù)圖3.9 單級多機(jī)系統(tǒng)處理機(jī)0存儲器0公 共存儲器處理機(jī)1存儲器1處理機(jī)n存儲器n交換網(wǎng)絡(luò)第3章 電路交換技術(shù) (1) 容量分擔(dān)：每臺處理機(jī)只承擔(dān)一部分容量的呼叫處理任務(wù)。例如，800門的用戶交換機(jī)中，每臺處

24、理機(jī)控制200門。容量分擔(dān)實(shí)際上也相當(dāng)于負(fù)荷分擔(dān)，是面向固定的一群用戶的方式。 容量分擔(dān)的優(yōu)點(diǎn)是處理機(jī)數(shù)量可隨著容量的增加而逐步增加，缺點(diǎn)是每臺處理機(jī)要具有所有的功能。第3章 電路交換技術(shù) (2) 功能分擔(dān)：每臺處理機(jī)只承擔(dān)一部分功能，只需裝入一部分程序，分工明確。缺點(diǎn)是容量較小時(shí)，也需配置全部處理機(jī)。 在大型程控交換機(jī)中，通常是將容量分擔(dān)與功能分擔(dān)結(jié)合使用。還應(yīng)注意的是：不論是容量分擔(dān)還是功能分擔(dān)，為了保證系統(tǒng)安全可靠，每臺處理機(jī)一般均有其備用機(jī)，按主/備用方式工作，也可采用N1備用方式。對于控制容量很小的處理機(jī)，也可以不設(shè)備用機(jī)。第3章 電路交換技術(shù) 2) 多級處理機(jī)系統(tǒng) 在交換處理中，有

25、一些工作執(zhí)行頻繁而處理簡單，如用戶掃描等；另一些工作處理較復(fù)雜，但執(zhí)行次數(shù)要少一些，如數(shù)字接收與數(shù)字分析。至于故障診斷等維護(hù)管理工作則執(zhí)行次數(shù)更少而處理更復(fù)雜?？梢?，在交換處理中處理復(fù)雜性與執(zhí)行次數(shù)成反比。 多級系統(tǒng)可以很好地適應(yīng)以上特點(diǎn)。用預(yù)處理機(jī)處理執(zhí)行頻繁而簡單的功能，可以減少中央處理機(jī)的負(fù)荷；用中央處理機(jī)執(zhí)行分析處理等較復(fù)雜的功能，也就是與硬件無直接關(guān)系的較高層的呼叫處理功能；用維護(hù)管理處理機(jī)專門執(zhí)行維護(hù)管理的各種功能。這樣，就形成了多級系統(tǒng)。第3章 電路交換技術(shù)圖3.10 三級多機(jī)系統(tǒng)交換網(wǎng)絡(luò)預(yù)處理機(jī)預(yù)處理機(jī)預(yù)處理機(jī)中央處理機(jī)維護(hù)管理處理機(jī)第3章 電路交換技術(shù) 在圖3.10所示的三級

26、系統(tǒng)中，實(shí)際上采用了功能分擔(dān)與容量分擔(dān)相結(jié)合的方式：三級之間體現(xiàn)了功能分擔(dān)，而在預(yù)處理機(jī)這一級采用容量分擔(dān)，即每個(gè)預(yù)處理機(jī)控制一定容量的用戶線或中繼線。中央處理機(jī)也可以采用容量分擔(dān)，而維護(hù)管理處理機(jī)一般只用一臺。 預(yù)處理機(jī)又稱為外圍處理機(jī)或區(qū)域處理機(jī)，通常使用微機(jī)。中央處理機(jī)和維護(hù)管理處理機(jī)可使用小型機(jī)或功能強(qiáng)的高速微機(jī)。第3章 電路交換技術(shù) 3分布式控制分布式控制 隨著微處理機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，分散控制的程度越來越高，產(chǎn)生了全微機(jī)控制的分布式控制方式。例如每個(gè)電路板上均配有單片機(jī)的系統(tǒng)，就是一種分布式控制系統(tǒng)。 這種分布式控制結(jié)構(gòu)有以下優(yōu)點(diǎn)： (1) 在集中控制和分級控制的程控交換機(jī)中，當(dāng)增加

27、待定的新性能(如增開數(shù)據(jù)通信)時(shí)，其軟件的改動(dòng)較大。并且由于新業(yè)務(wù)的處理，將產(chǎn)生對控制部分的爭奪，影響交換機(jī)的處理能力。而在分布式控制方式中，增加新性能或新業(yè)務(wù)時(shí)可引入新的組件(如增加數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)時(shí)可增加數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)組件)，新組件中帶有相應(yīng)的控制設(shè)備，從而對原設(shè)備影響不大，甚至沒有影響。第3章 電路交換技術(shù) (2) 能方便地引入新技術(shù)和新元件，且不必重新設(shè)計(jì)交換機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，也不用修改原來的硬件。 (3) 可靠性高，發(fā)生故障時(shí)影響面較小，如只影響某一群用戶(或中繼)或只影響某種性能。第3章 電路交換技術(shù) 但是，分布式控制方式目前也存在一些問題。例如： (1) 采用分布式控制時(shí)微處理機(jī)的數(shù)量相對增多

28、，微處理機(jī)之間的通信也增加，如果設(shè)計(jì)不完善，會(huì)影響交換機(jī)的處理能力，使各處理機(jī)真正用于呼叫處理的效率降低，同時(shí)也增加了軟件編程的復(fù)雜性。 (2) 隨著微處理機(jī)數(shù)量的增加，存儲器的總?cè)萘恳矔?huì)增加。第3章 電路交換技術(shù) 4雙機(jī)冗余配置雙機(jī)冗余配置 為了確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠，程控交換機(jī)的控制系統(tǒng)通常采用雙機(jī)冗余配置，配置方式有微同步、負(fù)荷分擔(dān)和主備用方式。 1) 微同步 微同步(micro-synchronization)方式的基本結(jié)構(gòu)如圖3.11所示。它具有兩臺相同的處理機(jī)，其間有一個(gè)比較器。兩臺處理機(jī)各自具有專用的存儲器，其內(nèi)容完全相同。第3章 電路交換技術(shù)圖3.11 微同步方式的基本結(jié)構(gòu)話路設(shè)

29、備處理機(jī)A比較器處理機(jī)B第3章 電路交換技術(shù) 在正常工作時(shí)，兩臺處理機(jī)同時(shí)接收來自話路設(shè)備的各種輸入信息，執(zhí)行相同的程序，進(jìn)行同樣的分析處理，但是只有一臺處理機(jī)輸出控制信息，控制話路設(shè)備的工作。所謂微同步，就是要將兩臺處理機(jī)的執(zhí)行結(jié)果通過比較器不斷地進(jìn)行檢查比較。如果結(jié)果完全一樣，說明工作正常，程序可繼續(xù)執(zhí)行；如果結(jié)果不一致，表示其中有一臺處理機(jī)發(fā)生故障，應(yīng)立即告警并進(jìn)行測試和必要的故障處理。 微同步方式的優(yōu)點(diǎn)是較易發(fā)現(xiàn)硬件故障，且一般不影響呼叫處理。微同步方式的缺點(diǎn)是對軟件故障的防衛(wèi)較差，此外，由于要不斷地進(jìn)行同步復(fù)核，因此效率也不高。第3章 電路交換技術(shù) 2) 負(fù)荷分擔(dān) 負(fù)荷分擔(dān)(Load

30、 sharing)方式的基本結(jié)構(gòu)如圖3.12所示。 負(fù)荷分擔(dān)也叫話務(wù)分擔(dān)。其特點(diǎn)是兩臺處理機(jī)獨(dú)立進(jìn)行工作，在正常情況下各承擔(dān)一半話務(wù)負(fù)荷。當(dāng)一臺處理機(jī)產(chǎn)生故障時(shí)，可由另一臺承擔(dān)全部負(fù)荷。為了能接替故障處理機(jī)的工作，兩臺處理機(jī)必須互相了解呼叫處理的情況，故雙機(jī)應(yīng)具有互通信息的鏈路。第3章 電路交換技術(shù)圖3.12 負(fù)荷分擔(dān)方式話路設(shè)備處理機(jī)A處理機(jī)B第3章 電路交換技術(shù) 負(fù)荷分擔(dān)的主要優(yōu)點(diǎn)如下： (1) 過負(fù)荷能力強(qiáng)。由于每臺處理機(jī)都能單獨(dú)處理整個(gè)交換系統(tǒng)的正常話務(wù)負(fù)荷，故在雙機(jī)負(fù)荷分擔(dān)時(shí)，可具有較高的過負(fù)荷能力，能適應(yīng)較大的話務(wù)波動(dòng)。 (2) 可以防止由軟件差錯(cuò)引起的系統(tǒng)阻斷。由于程控交換軟件系

31、統(tǒng)的復(fù)雜性，不可能沒有殘留差錯(cuò)。這種程序差錯(cuò)往往要在特定的動(dòng)態(tài)環(huán)境中才顯示出來。由于雙機(jī)獨(dú)立工作，故程序差錯(cuò)不會(huì)在雙機(jī)上同時(shí)出現(xiàn)，加強(qiáng)了軟件故障的防護(hù)性。第3章 電路交換技術(shù) (3) 在擴(kuò)充新設(shè)備、調(diào)試新程序時(shí)，可使一臺處理機(jī)承擔(dān)全部話務(wù)，另一臺進(jìn)行脫機(jī)測試，從而提供了有力的測試工具。 負(fù)荷分擔(dān)方式由于是雙機(jī)獨(dú)立工作方式，因此在程序設(shè)計(jì)中要避免雙機(jī)同搶資源的現(xiàn)象，雙機(jī)互通信息也較頻繁，這都使得軟件比較復(fù)雜，且負(fù)荷分擔(dān)方式不如微同步方式那樣較易發(fā)現(xiàn)處理機(jī)硬件故障。第3章 電路交換技術(shù) 3) 主/備用 主/備用(Active-standby)方式如圖3.13所示，一臺處理機(jī)聯(lián)機(jī)運(yùn)行，另一臺處理機(jī)與

32、話路設(shè)備完全分離或?yàn)閭溆?。?dāng)主用機(jī)發(fā)生故障時(shí)，進(jìn)行主/備用機(jī)倒換。 主/備用方式分為冷備用與熱備用兩種方式。冷備用時(shí)，備用機(jī)不保存呼叫數(shù)據(jù)，接替主用機(jī)時(shí)從頭開始工作。熱備用時(shí)，備用機(jī)根據(jù)原主用機(jī)故障前保存在存儲器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行工作，也可以進(jìn)行數(shù)據(jù)初始化，重新啟動(dòng)系統(tǒng)。第3章 電路交換技術(shù)圖3.13 主備用方式話路設(shè)備處理機(jī)A處理機(jī)B第3章 電路交換技術(shù)3.2.3 處理機(jī)間通信處理機(jī)間通信 在多處理機(jī)系統(tǒng)中，不同處理機(jī)之間要相互溝通(通信)、共同配合，以控制呼叫接續(xù)。由于數(shù)字交換機(jī)設(shè)有遠(yuǎn)端用戶模塊，因此，處理機(jī)間通信有時(shí)也要考慮較遠(yuǎn)距離的通信。 處理機(jī)間的通信方式和交換機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有緊密聯(lián)系。

33、目前所采用的通信方式很多，這里僅介紹幾種常見方式。第3章 電路交換技術(shù) 1通過通過PCM信道進(jìn)行通信信道進(jìn)行通信 利用交換機(jī)內(nèi)的PCM信道進(jìn)行通信，有兩種不同的方法： (1) 利用時(shí)隙16進(jìn)行通信。在數(shù)字通信網(wǎng)中，時(shí)隙16用來傳輸數(shù)字交換局間的信令，傳輸線上的信息在到達(dá)交換局以后，中繼接口提取時(shí)隙16的信令，進(jìn)行處理。交換機(jī)內(nèi)部的16時(shí)隙是空閑的，可以用作處理機(jī)間的通信信道。在本章后面要介紹的F-150 型數(shù)字交換機(jī)就是采用這種方法通信的。具體方法我們在后面介紹。 這種通信方式不需要增加額外的硬件，軟件的費(fèi)用也小，但通信的信息量小，速度慢。 第3章 電路交換技術(shù) (2) 通過數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)的PC

34、M信道直接傳送。在S-1240交換機(jī)中，處理機(jī)之間的通信信息和話音、數(shù)據(jù)信息一樣，可以通過PCM信道傳送(任一時(shí)隙)，并且也能由數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交換。為了區(qū)分信道中信息的類型，不同的信息需要加不同的標(biāo)志，以便識別。用這種方式能進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信，但缺點(diǎn)是占用了通信信道，并且費(fèi)用較大。關(guān)于這種通信方式的詳細(xì)情況也放在后面介紹。 第3章 電路交換技術(shù) 2采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)常用的通信結(jié)構(gòu)采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)常用的通信結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)有不同的結(jié)構(gòu)方式，我們在這里只介紹部分在程控交換機(jī)中常見的方式。 1) 多總線結(jié)構(gòu) 多總線結(jié)構(gòu)是多處理機(jī)系統(tǒng)的一種總線結(jié)構(gòu)。多處理機(jī)之間通過共享資源實(shí)現(xiàn)各處理機(jī)之間的通信。在這種結(jié)構(gòu)中，

35、多處理機(jī)組成一個(gè)總線型網(wǎng)絡(luò)。多總線結(jié)構(gòu)有兩種基本方式： 緊耦合系統(tǒng)：在這個(gè)系統(tǒng)中，多個(gè)處理機(jī)之間是通過一個(gè)共享存儲器傳送信息進(jìn)行通信的。第3章 電路交換技術(shù) 松耦合系統(tǒng)：在這個(gè)系統(tǒng)中，多個(gè)處理機(jī)之間是通過輸入/輸出接口傳送信息進(jìn)行通信的。 這兩種方式都要共享一組總線，因此必須有決定總線控制權(quán)的判優(yōu)電路，處理機(jī)在占用總線前必須判別總線是否可用。使用這種系統(tǒng)要注意通信的效率問題，否則處理機(jī)的處理能力就會(huì)受到制約。第3章 電路交換技術(shù) (1) 共享存儲器方式。這是一種由若干處理機(jī)與若干存儲器互連的方式。最簡單的結(jié)構(gòu)是圖3.14所示的分時(shí)總線互連結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，所有處理機(jī)和所有存儲器都連在一條公共

36、總線上，處理機(jī)將通信信息寫入存儲器，在接收端可以直接從存儲器讀取信息。第3章 電路交換技術(shù)圖3.14 分時(shí)總線互連結(jié)構(gòu)PMPMPMP處理機(jī)存儲器第3章 電路交換技術(shù) 在大型系統(tǒng)中，如果處理機(jī)數(shù)量較多，那么總線的通信效率可能會(huì)制約處理機(jī)的效率，形成一個(gè)“瓶頸”，因此需要想辦法提高總線的效率。多組總線互連結(jié)構(gòu)可以解決該瓶頸問題，如圖3.15所示。圖中，每一臺處理機(jī)、每一個(gè)存儲器均連接一條獨(dú)立總線。只要不沖突，連接在多條總線上的處理機(jī)和存儲器可同時(shí)通信。但當(dāng)處理機(jī)和存儲器數(shù)量增加時(shí)，矩陣容量就會(huì)以平方數(shù)增長。第3章 電路交換技術(shù)圖3.15 多組總線互連結(jié)構(gòu)PM處理機(jī)存儲器MMPPP第3章 電路交換技

37、術(shù) 還有一種方法是將存儲器的多個(gè)通道分別接不同的處理機(jī)。最常見的是利用雙向存儲器或者存儲器雙向端口控制器供兩臺處理機(jī)從不同總線輸入或輸出信息。當(dāng)然這里也有一個(gè)判優(yōu)問題，但總線分開以后問題就會(huì)簡單一些。 共享存儲器的方法能提供較高的速度和通信信息量，但處理機(jī)間的物理距離不能很遠(yuǎn)。第3章 電路交換技術(shù) (2) 通過共享輸入/輸出接口進(jìn)行通信。在這種方式下，一臺處理機(jī)把對方處理機(jī)看作一般的輸入/輸出端口。這些端口可以是并行口，也可以是串行口，它適用于通信信息量和速率都不十分高的場合。第3章 電路交換技術(shù) 2) 環(huán)形結(jié)構(gòu) 在大型系統(tǒng)中，尤其是在分散控制的系統(tǒng)中，處理機(jī)的數(shù)量很多，而它們之間往往是平級關(guān)

38、系，這時(shí)常采用環(huán)形通信結(jié)構(gòu)。環(huán)形結(jié)構(gòu)和計(jì)算機(jī)的環(huán)形網(wǎng)相似，每臺處理機(jī)相當(dāng)于環(huán)內(nèi)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)和環(huán)通過環(huán)接口連接。令牌環(huán)是用得較多的一種環(huán)形網(wǎng)。第3章 電路交換技術(shù)3.3 數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu) 上一節(jié)我們已經(jīng)介紹了數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)的作用是完成數(shù)字話音信號的時(shí)隙交換。在介紹數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)之前，我們先來學(xué)習(xí)復(fù)用器和分路器的有關(guān)知識，它們是連接交換網(wǎng)絡(luò)的接口。 信息以串行格式送入交換網(wǎng)絡(luò)的入線并從出線送出。入線和出線上一幀的時(shí)隙數(shù)定義為復(fù)用度。在交換網(wǎng)絡(luò)中，為了提高交換速度，信息以并行方式交換，因此在交換網(wǎng)絡(luò)接口處，要進(jìn)行串/并和并/串變換。復(fù)用器和分路器的作用就是完成這種變換。第3章 電

39、路交換技術(shù)圖3.16 復(fù)用器的組成S/Pb1b8PCM0S/Pb1b8PCM15161116b1161116b8第3章 電路交換技術(shù) 復(fù)用器包括串/并變換和合路復(fù)用功能。假設(shè)圖3.16中有16條PCM分別經(jīng)串/并變換后進(jìn)入“16選l”的多路選擇器進(jìn)行合路。8個(gè)16選1的選擇器中的每一個(gè)選擇器接16個(gè)串/并變換器輸出的同名比特位。 圖3.17說明16套PCM系統(tǒng)進(jìn)行串/并變換后在8條并行線上的時(shí)隙進(jìn)行合路的過程。在3.9 s中，原來每一時(shí)隙的8位串行碼，現(xiàn)在變?yōu)椴⑿写a排列在b1b8 8條線的同一碼位，成為變換后的一個(gè)時(shí)隙。16套并行PCM合路后，原來一個(gè)串行時(shí)隙的時(shí)間間隔內(nèi)排有16個(gè)不同時(shí)隙的1

40、6位碼。變換前后時(shí)隙的對應(yīng)關(guān)系為：變換后的并行時(shí)隙號 = 變換前的時(shí)隙號復(fù)用器串行輸入線數(shù)量 + 變換前串行輸入線號 例如，變換前位于輸入線5、時(shí)隙10的語音，變換后的并行時(shí)隙是165(1016+5=165)。第3章 電路交換技術(shù)圖3.17 復(fù)用器的復(fù)用過程123456784.88 ns3.9 sTS31 TS0TS0 TS1第1套PCM串行碼，2 Mb/sTS0 TS1b1b2b8串/并變換后, 復(fù)用前, PCM并行碼, 256 Mb/sb116套PCM的TS016套PCM的TS116套PCM的TS31b2b8復(fù)用后4 Mb/s第16套PCM TS0第16套PCM TS313.9 s2.44

41、ns第3章 電路交換技術(shù) 每套PCM系統(tǒng)串行碼的傳輸速率為2 Mb/s，復(fù)用度為32，串/并變換后速率只有原來的1/8，變成256 kb/s，復(fù)用度不變。16套PCM合路復(fù)用后，速率增加15倍，變成4 Mb/s，復(fù)用度增加15倍，變成1632512。這樣交換網(wǎng)絡(luò)以4 Mb/s的速度工作就可以滿足512時(shí)隙的交換要求。 如果不進(jìn)行上述變換，每個(gè)時(shí)隙的8位編碼仍按串行碼傳送和交換，那么速率將提高16倍，達(dá)到32 Mb/s以上，這樣高的速率在早期是難以實(shí)現(xiàn)的。 分路器的功能和復(fù)用器的相反，它完成分路和并/串變換功能。第3章 電路交換技術(shù)3.3.1 基本交換單元基本交換單元 電路交換是同步交換，因此構(gòu)

42、成電路交換網(wǎng)絡(luò)的基本交換單元也必須是同步交換的。 1. 時(shí)分接線器時(shí)分接線器 時(shí)分接線器屬于共享存儲器型交換單元。 1) 時(shí)分接線器的組成 時(shí)分接線器(Time Switch)簡稱T接線器，用來完成時(shí)隙交換功能。時(shí)分接線器采用緩沖存儲、控制讀出或?qū)懭氲姆绞絹磉M(jìn)行時(shí)隙交換，主要由話音存儲器SM(Speech Memory)和控制存儲器CM(Control Memory)組成，如圖3.18所示。第3章 電路交換技術(shù) SM用來暫存編碼的話音信息。每個(gè)時(shí)隙有8位編碼，考慮到要進(jìn)行奇偶校驗(yàn)等，所以SM的每個(gè)單元(即每個(gè)字)應(yīng)具有8位以上字長。SM的容量，即所包含的字?jǐn)?shù)應(yīng)等于輸入復(fù)用線(母線)上的復(fù)用度。

43、例如，有512個(gè)時(shí)隙，SM就要有512個(gè)單元。 時(shí)分接線器的工作方式有兩種。第一種是順序?qū)懭?，控制讀出，簡稱輸出控制，如圖3.18(a)所示。第二種是控制寫入，順序讀出，簡稱輸入控制，如圖3.18(b)所示。用這兩種方式進(jìn)行時(shí)隙交換的原理是相同的。順序?qū)懭牖蜃x出是由時(shí)鐘控制的，控制讀出或?qū)懭雱t由CM完成。第3章 電路交換技術(shù)圖3.18 T接線器的工作原理(a) 輸出控制；(b) 輸入控制ASMAiAjiWR時(shí)鐘iCMjWR時(shí)鐘(a)ASMAiAjWR時(shí)鐘jCMiWR時(shí)鐘(b)j第3章 電路交換技術(shù) CM的作用是控制同步交換，其容量一般等于話音存儲器的容量，它的每個(gè)單元所存的內(nèi)容是由處理機(jī)控制寫

44、入的，用來控制SM讀出或?qū)懭氲牡刂?。因此，CM中每個(gè)字的位數(shù)決定于SM的地址碼的位數(shù)。如果SM有512個(gè)單元，需要用9位地址碼選擇，則CM的每個(gè)單元應(yīng)有9位。第3章 電路交換技術(shù) 2) 時(shí)分接線器的交換原理 現(xiàn)在來看看以順序?qū)懭?、控制讀出方式進(jìn)行時(shí)隙交換的原理。輸入時(shí)隙的信息在時(shí)鐘控制下，依次寫入SM。顯然，寫時(shí)鐘必須與輸入時(shí)隙同步。如果讀出也是順序方式，則僅起緩沖作用，不能進(jìn)行時(shí)隙交換。故在讀出時(shí)，必須依照控制存儲器中所存入的讀出地址進(jìn)行。 圖3.18(a)中表示了話音A按順序存入SM的第i單元，當(dāng)?shù)趈時(shí)隙到來時(shí)，以CM第j單元的內(nèi)容i為地址，讀出SM第i單元的內(nèi)容A。這樣，第i時(shí)隙輸入的話

45、音編碼信息A就在第j時(shí)隙送出去，實(shí)現(xiàn)了時(shí)隙交換的功能。第3章 電路交換技術(shù) 在整個(gè)交換過程中，CM就是控制信息交換的轉(zhuǎn)發(fā)表。轉(zhuǎn)發(fā)表由處理機(jī)構(gòu)造。處理機(jī)為輸入時(shí)隙選定一個(gè)輸出時(shí)隙后，控制信息就寫入控制存儲器。只要沒有新的信息寫入，控制存儲器的內(nèi)容就不變。于是，每一幀都重復(fù)以上的讀寫過程，輸入第i時(shí)隙的話音信息，在每一幀中都被交換到第j輸出時(shí)隙中去。 控制寫入、順序讀出的原理是相似的，不同的是：控制存儲器內(nèi)寫入的是話音存儲器的寫入地址，以此來控制話音存儲器的寫入，即話音存儲器第j單元寫入的是第i輸入時(shí)隙的話音信息，如圖 3.18(b)所示。由于是順序讀出，故在第j時(shí)隙讀出話音存儲器第j單元的內(nèi)容，

46、同樣完成了第i 個(gè)輸入時(shí)隙與第j個(gè)輸出時(shí)隙的交換。第3章 電路交換技術(shù) 不論是順序?qū)懭脒€是控制寫入，每個(gè)輸入時(shí)隙都對應(yīng)著話音存儲器的一個(gè)存儲單元，所以，時(shí)分接線器實(shí)際上具有空分的性質(zhì)，是按空分的原理工作的。 時(shí)分接線器中的話音存儲器和控制存儲器可以是高速的隨機(jī)存取存儲器(RAM)。第3章 電路交換技術(shù) 2空分接線器空分接線器 空分接線器屬于空分陣列交換單元。 1) 空分接線器組成 空分接線器(Space Switch)簡稱S接線器，它由交叉點(diǎn)矩陣和控制存儲器CM組成，如圖3.19所示。NN的電子交叉點(diǎn)矩陣有N條輸入復(fù)用線和N條輸出復(fù)用線，每條復(fù)用線上有若干個(gè)時(shí)隙。每條輸入復(fù)用線可以選擇到N條輸

47、出復(fù)用線中的任一條，但這種選擇是建立在一定的時(shí)隙基礎(chǔ)上的。第3章 電路交換技術(shù)以第1條輸入復(fù)用線為例，其第1個(gè)時(shí)隙可能選通第2條輸出復(fù)用線的第1個(gè)時(shí)隙，其第2個(gè)時(shí)隙可能選通第3條輸出復(fù)用線的第2個(gè)時(shí)隙，其第3個(gè)時(shí)隙可能選通第1條輸出復(fù)用線的第3個(gè)時(shí)隙，等等。因此，對應(yīng)于一定出入線的交叉點(diǎn)是按一定時(shí)隙做高速啟閉的。從這個(gè)角度看，空分接線器是以時(shí)分方式工作的。各個(gè)交叉點(diǎn)在哪些時(shí)隙應(yīng)閉合，在哪些時(shí)隙應(yīng)斷開，是由CM控制的，CM起同步作用。第3章 電路交換技術(shù) 顯然，對于點(diǎn)到點(diǎn)的通信，同一條輸入(輸出)復(fù)用線上的某一時(shí)隙，不能同時(shí)選通幾條輸出(輸入)復(fù)用線。對于圖3.19來說，就是位于同一輸入線或同一

48、輸出線上的任何兩個(gè)交叉點(diǎn)，不能在同一時(shí)隙閉合。當(dāng)然，任一輸入復(fù)用線的不同時(shí)隙，是可以選通到同一條輸出復(fù)用線的。 交叉矩陣可由選擇器組成。例如，16選 1選擇器可用來使 16條入線選通1條出線，1616的交叉矩陣可由16個(gè)161的選擇器以一定的復(fù)接方式組成。第3章 電路交換技術(shù)圖3.19 控制存儲器按入線配置的空分接線器2AA71 2 NCMN21TS7N21TS7第3章 電路交換技術(shù) 2) 空分接線器的工作原理 如圖3.19所示，對應(yīng)于每條入線都配有一個(gè)控制存儲器。由于它要控制入線上每個(gè)時(shí)隙接通到哪一條出線上，所以控制存儲器的容量等于每條復(fù)用線上的時(shí)隙數(shù)，而每個(gè)單元的位數(shù)則決定于選擇輸出線的地

49、址碼位數(shù)。例如，每條復(fù)用線上有512個(gè)時(shí)隙，交叉點(diǎn)矩陣是3232，則要配有32個(gè)控制存儲器，每個(gè)控制存儲器有512個(gè)單元，每個(gè)單元有5位，可選擇32條出線。第3章 電路交換技術(shù) 圖3.19中，第1個(gè)控制存儲器的第7個(gè)單元中由處理機(jī)控制寫入了2，表示第1條輸入復(fù)用線與第2條輸出復(fù)用線的交叉點(diǎn)在第7時(shí)隙接通。在每一幀期間，處理機(jī)依次讀出控制存儲器各單元的內(nèi)容，控制矩陣中對應(yīng)交叉點(diǎn)的啟閉。這里的控制存儲器就是控制接續(xù)的轉(zhuǎn)發(fā)表。 控制存儲器也可以按輸出線設(shè)置，即每一條輸出復(fù)用線用一個(gè)控制存儲器控制該輸出復(fù)用線上各個(gè)時(shí)隙依次與哪些輸入復(fù)用線接通，如圖3.20所示。顯然，在第2套控制存儲器中，寫入的內(nèi)容是

50、輸入復(fù)用線的號碼。第3章 電路交換技術(shù)圖3.20 控制存儲器按出線配置的空分接線器13NAAN 21TS13TS1312N12N第3章 電路交換技術(shù) 3時(shí)空一體的數(shù)字交換單元時(shí)空一體的數(shù)字交換單元 還有一種交換部件，可以實(shí)現(xiàn)時(shí)空交換功能，如S-1240交換機(jī)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(gè)DSE是具有8片“雙交換端口”的超大規(guī)模集成電路，每片“雙交換端口”上有兩個(gè)交換端口，即每個(gè)DSE由16個(gè)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，見圖3.21。第3章 電路交換技術(shù)圖3.21 DSE的結(jié)構(gòu)

51、框圖交換端口0RXTXPCM鏈路交換端口8RXTXPCM鏈路39條并行TDM-BUS交換端口7RXTXPCM鏈路交換端口15RXTXPCM鏈路時(shí)鐘選擇器和本地時(shí)基RX接收端TX發(fā)送端時(shí)鐘8 MHz4 MHz8 MHzA時(shí)鐘B時(shí)鐘雙交換端口0雙交換端口7第3章 電路交換技術(shù) 圖3.21中，每個(gè)端口連接一條32信道(時(shí)隙)、每信道16比特的雙向PCM鏈路，雙向PCM鏈路分別連接交換端口的發(fā)送(TX)和接收(RX)部分。16個(gè)端口通過內(nèi)部的一組并行時(shí)分復(fù)用總線(TDM-BUS)相連。通過控制可以完成接收端口的512(1632)個(gè)信道和發(fā)送端口的512個(gè)信道之間的交換，其中既有空間端口間的交換，又有時(shí)

52、間信道間的交換，所以說，DSE具有實(shí)現(xiàn)時(shí)空交換的能力。 DSE內(nèi)部完成用戶信息交換的過程包括兩個(gè)階段：首先是按照外圍模塊送來的通路選擇命令字，在DSE內(nèi)部建立起一條通路；然后在已經(jīng)建立起來的通路上傳送用戶的話音、數(shù)據(jù)信息。第3章 電路交換技術(shù) 1) DSE中通路的選擇和建立 DSE中通路的選擇和建立是在DSE收到規(guī)定格式的選擇命令字后進(jìn)行的。根據(jù)命令字的要求，通過DSE中的TDM-BUS完成收、發(fā)端口上的任意信道之間的連接。為簡單起見，我們來舉例分析一條指定選擇命令字對應(yīng)的通路選擇和建立過程。 如圖3.22所示，設(shè)在接收端口RX5上的信道CH12收到了指定選擇命令字，要求選擇通路到發(fā)送端口TX

53、8的信道CH18上。RX5將所選發(fā)送端口號8送到端口總線P上，將所選發(fā)送信道號18送到信道總線C上。 第3章 電路交換技術(shù)各發(fā)送端口將自動(dòng)比較自身端口號和P總線上的內(nèi)容。若相同，則收下其它相關(guān)總線上的內(nèi)容，占用相應(yīng)信道。如果成功，則向證實(shí)A總線回送證實(shí)信息ACK。接收端口RX5收到ACK信息后登記相關(guān)信息，將發(fā)送端口號8寫入到RX5內(nèi)部的端口存儲器PRAM的第12號單元上，將發(fā)送信道號寫入到RX5內(nèi)部的信道存儲器CRAM的第12號單元中，將RX5內(nèi)部的狀態(tài)RAM的12號單元狀態(tài)由空閑修改為占用。至此，已作好傳送信息的通路準(zhǔn)備。上述過程就是轉(zhuǎn)發(fā)表的建立過程。第3章 電路交換技術(shù)圖3.22 DSE

54、的工作原理8PRAM18CRAM01231RX58PCDA18SDRAM18031SACKACKTDM-BUSTX8SCH12SCH18第3章 電路交換技術(shù) 2) 在已建立的通路上傳送信息 當(dāng)接收端口 RX5在信道CH12收到“話音/數(shù)據(jù)”信道字S時(shí)，首先進(jìn)行必要的串/并變換，然后以當(dāng)前信道號12作為各RAM的尋址地址，取出PRAM和CRAM的12號單元中的內(nèi)容(發(fā)送端口號8和發(fā)送信道號18)分別送到內(nèi)部的端口總線P和信道總線C上，并將“話音/數(shù)據(jù)”信息送到數(shù)據(jù)總線D上。各發(fā)送端口將端口總線P上內(nèi)容與自身端口號比較，相同者接收總線上的有關(guān)信息，將數(shù)據(jù)寫入到發(fā)送端口內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲器DRAM的第1

55、8號單元內(nèi)，TX8回送一證實(shí)信號ACK至證實(shí)總線A上，并在信道18對應(yīng)的時(shí)隙到來時(shí)將DRAM中的內(nèi)容取出，經(jīng)并/串變換后發(fā)送出去。至此，就完成了在已建立的通路上傳送信息的過程。第3章 電路交換技術(shù)3.3.2 交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò) 1由由T接線器與復(fù)用器結(jié)合構(gòu)成的交換網(wǎng)絡(luò)接線器與復(fù)用器結(jié)合構(gòu)成的交換網(wǎng)絡(luò) 對容量不大的數(shù)字交換機(jī)，在交換網(wǎng)絡(luò)接收側(cè)加入復(fù)用器，在發(fā)送側(cè)加入分路器，就可以只用時(shí)分接線器構(gòu)成單T級的數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)，來完成多套32路PCM之間的時(shí)隙交換。 圖3.23中有8條輸入/輸出時(shí)分復(fù)用線，每條線的復(fù)用度為32。假定輸入HW1 TS3的語音A要交換到輸出HW7 TS17去，交換過程是：按照前

56、面講的復(fù)用原理，輸入HW1 TS3的語音A復(fù)用后的時(shí)隙是TS25，經(jīng)T接線器交換到TS143，分路后就送到輸出HW7 TS17上。第3章 電路交換技術(shù)圖3.23 T接線器與復(fù)用器結(jié)合構(gòu)成的交換網(wǎng)絡(luò)SMA2525時(shí)鐘2550255143CMA0TS25ATS143復(fù)用器HW0HW2HW1ATS3HW7分路器HW0HW2HW1ATS17HW7第3章 電路交換技術(shù) 2由由TS組合構(gòu)成的交換網(wǎng)絡(luò)組合構(gòu)成的交換網(wǎng)絡(luò) 小容量的數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)可以用上述方法構(gòu)成。但當(dāng)容量很大時(shí)，不能無限地增加在一條復(fù)用線上的時(shí)隙數(shù)，這時(shí)可采用空分接線器來完成時(shí)隙的空間交換功能。 TS組合在一起可以構(gòu)成各種形式的多級網(wǎng)絡(luò)。下面以

57、TST交換網(wǎng)絡(luò)為例進(jìn)行介紹。 TST是三級交換網(wǎng)絡(luò)，它的兩側(cè)為時(shí)分接線器，中間一級為空分接線器，如圖3.24所示。第3章 電路交換技術(shù)圖3.24 TST網(wǎng)絡(luò)的工作原理SMA0初級T接線器(輸入控制)A01031ATS5HW0AITS10CMA0100531輸入SMA5B02631BTS20HW5BITS26CMA52602031SMB0次級T接線器(輸出控制)B2631BTS5BITS26CMB0260531輸出SMB5A1031ATS20HW5AITS10CMB5100203100S接線器(按出線配置)HW0CMC0502631CMC5001031第3章 電路交換技術(shù) T接線器每側(cè)有6個(gè)，每

58、個(gè)T接線器可容納1套PCM系統(tǒng)，可完成32個(gè)輸入時(shí)隙與32個(gè)輸出時(shí)隙間的交換。初級話音存儲器用SMA0SMA5表示，次級話音存儲器用SMB0SMB5表示。初級控制存儲器用CMA0CMA5表示，次級控制存儲器用CMB1CMB5表示?？辗纸泳€器為66的矩陣，控制存儲器有6個(gè)，對應(yīng)于6條輸出復(fù)用線，用CMC0CMC5表示。初級T接線器與S級間的鏈路稱為網(wǎng)絡(luò)的第一級內(nèi)部鏈路，S級與次級T接線器間的鏈路稱為網(wǎng)絡(luò)的第二級內(nèi)部鏈路。每條內(nèi)部鏈路都是時(shí)分復(fù)用的，復(fù)用度是32。第3章 電路交換技術(shù) TST交換網(wǎng)絡(luò)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

59、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。如果采用前一種，假設(shè)要完成HW0 TS5輸入時(shí)隙與HW5 TS20輸出時(shí)隙的交換，那么如何構(gòu)造轉(zhuǎn)發(fā)表呢？ 首先由處理機(jī)在32個(gè)內(nèi)部時(shí)隙中尋找一個(gè)空閑時(shí)隙，這必須是在SMA0側(cè)和SMB5側(cè)都空閑的同一個(gè)時(shí)隙。設(shè)找到第10時(shí)隙，就在CMA0的第5單元(對應(yīng)于第5個(gè)內(nèi)部時(shí)隙)中寫10，在CMB5的第20單元中寫10，在CMC5的第10單元中寫入1，這樣轉(zhuǎn)發(fā)表就構(gòu)造完成了。 第3章 電路交換技術(shù) 以后每一幀的第5輸入時(shí)隙的話音信息都寫入SMA1的第10單元中，在CMA0的控制下，

60、于第10內(nèi)部時(shí)隙讀出。在CMC5的第10單元中寫入1，表示在第10內(nèi)部時(shí)隙到來時(shí)，第6條輸出線與第1條輸入線的交叉點(diǎn)閉合，上述話音信息就通過S級寫入SMB5的第10個(gè)單元。在CMB5的控制下，當(dāng)輸出時(shí)隙 20到達(dá)時(shí)，就被讀出到輸出線上，完成了交換。第3章 電路交換技術(shù) 上述過程只實(shí)現(xiàn)了一個(gè)方向的話音信息傳送。結(jié)合圖3.24 看，建立另一方向的通信通路，就是要完成HW5 TS20輸入時(shí)隙與HW0 TS5輸出時(shí)隙的交換。為此，必須再選用一個(gè)內(nèi)部時(shí)隙。為簡化控制，可使兩個(gè)方向的內(nèi)部時(shí)隙具有一定的對應(yīng)關(guān)系，一般相差半幀。設(shè)一個(gè)方向選用第10個(gè)時(shí)隙，當(dāng)內(nèi)部鏈路復(fù)用度為32時(shí)，另一方向應(yīng)選用的時(shí)隙為10+