第2章 交換網(wǎng)絡(luò)改

1、 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)1第2章 交換網(wǎng)絡(luò) 2.1 2.1 信號復(fù)用方式信號復(fù)用方式 2.2 2.2 交換單元交換單元 2.3 2.3 點到點多級交換網(wǎng)絡(luò)點到點多級交換網(wǎng)絡(luò) 2.4 2.4 多點連接交換網(wǎng)絡(luò)多點連接交換網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)2（1）頻分復(fù)用 將來自于不同源端的信息調(diào)制在不同頻率的載波上，形成要發(fā)送的信號，然后將各信號合在一起并通過一條高帶寬的鏈路進(jìn)行傳輸。 主要用于模擬電信號，其使用的載波是電信號，對應(yīng)的鏈路是電纜等電信號傳輸介質(zhì)。（2）波分復(fù)用 將來自于不同源端的信息調(diào)制在不同波長的載波上，形成要發(fā)送的信號，然后將各信號合在一起并通過一條高帶寬的鏈路進(jìn)行

2、傳輸。 主要用于光信號，其使用的載波是光信號，對應(yīng)的鏈路是光纖傳輸介質(zhì)。 2.1 2.1 信號復(fù)用方式信號復(fù)用方式 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)3（3）碼分復(fù)用 將來自于不同源端的信息分別用不同的偽隨機(jī)碼進(jìn)行信息編碼，形成要發(fā)送的信號，然后將各信號合在一起并通過一條高帶寬的鏈路進(jìn)行傳輸。在碼分復(fù)用系統(tǒng)中，接收端必須用同樣的偽隨機(jī)碼才能正確解碼。 主要用于數(shù)字電信號和光信號。 （4）時分復(fù)用 采用時間分割的方法，將一條高速數(shù)字通道在時間軸分成若干個時隙間隔，來自于不同源端的信號在該通道的不同時隙間隔上傳輸 。 主要用于主要用于數(shù)字電信號和光信號 。 時分復(fù)用又可分為同步時分復(fù)用和統(tǒng)計時分復(fù)用。

3、 2.1 2.1 信號復(fù)用方式信號復(fù)用方式 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)4 1）同步時分復(fù)用。將時間劃分為以幀為單位的等時間間隔，每幀再進(jìn)一步劃分為等數(shù)量等間隔的時隙且對這些時隙按順序編號，所有幀中編號相同的時隙位置用于傳送來自于同一源端的信號，同步的含義在于時隙位置與源端信號是嚴(yán)格對應(yīng)的，在一次通信建立后的交換過程中，時隙位置與源端信號對應(yīng)關(guān)系一旦確立，其關(guān)系就保持固定不變。易見，知道時隙位置，就可以知道該位置上的信號來自于哪個源端。 2.1 2.1 信號復(fù)用方式信號復(fù)用方式 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)52）異步時分復(fù)用（統(tǒng)計時分復(fù)用）。將時間劃分為若干個等間隔或不等間隔的時隙，每個時

4、隙位置用于傳送來自于一個源端的信號，但信號與時隙位置沒有固定的對應(yīng)關(guān)系。正是由于信號與時隙位置之間沒有固定對應(yīng)關(guān)系這一原因，所以，不同于同步時分復(fù)用方式，統(tǒng)計時分復(fù)用方式中每個時隙位置上的信號都含有一個附加的標(biāo)志頭，該標(biāo)志頭信息用于標(biāo)志該信號來自哪個源端以及用于轉(zhuǎn)接設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)接處理，而同步復(fù)用方式無需添加標(biāo)志頭。 本章后續(xù)部分將以時分復(fù)用電信號為對象，介紹一些典型的交換單元及交換網(wǎng)絡(luò)。 2.1 2.1 信號復(fù)用方式信號復(fù)用方式 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)6 交換單元的功能是在控制信號的作用下在入線和出線之間為呼叫請求建立適當(dāng)接續(xù)，將入線上的信息送到出線上去。 交換單元是交換網(wǎng)絡(luò)的基本組成元

5、素。任何交換單元都可表示成下圖所示的等效示意。 上圖實際上也是任一交換網(wǎng)絡(luò)的示意圖。2.2 2.2 交換控制單元交換控制單元 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)7 該類交換單元主要通過時隙互換來實現(xiàn)輸入線與輸出線上的復(fù)用信號交換，其本質(zhì)思想是改變信號的時隙位置。 這種交換單元主要由信號緩存或延遲器件及控制信號器件組成。根據(jù)控制信號，緩存或延遲器件執(zhí)行相應(yīng)操作，從而實現(xiàn)信號時隙位置的改變，達(dá)到交換目的。 下面，針對時分復(fù)用電信號，介紹幾種典型的基于時分結(jié)構(gòu)的交換單元。 一、基于時分結(jié)構(gòu)的典型交換單元一、基于時分結(jié)構(gòu)的典型交換單元2.2 2.2 交換控制單元交換控制單元 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)

6、8 其主要部件是由控制信號所控制的用戶信息存儲器，一般結(jié)構(gòu)如下圖所示。 用戶信息存儲器被分為M個區(qū)域，用于存儲傳輸線上各時隙輸入信號。通過使用不同控制方式控制該存儲器的各時隙信號寫入和信號讀出來完成時隙轉(zhuǎn)換，即將輸入信號的時隙位置轉(zhuǎn)換成不同的輸出信號的時隙位置，從而實現(xiàn)交換接續(xù)功能。一、基于時分結(jié)構(gòu)的典型交換單元一、基于時分結(jié)構(gòu)的典型交換單元 1、共享存儲器型交換單元2.2 2.2 交換控制單元交換控制單元 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)9工作原理： 可以采用兩種控制方式之一進(jìn)行交換工作，即：1）輸入控制。用戶信息存儲器采用控制寫入和順序讀出，即在輸入端，各路輸入信號根據(jù)控制要求寫入用戶信息存

7、儲器的相應(yīng)區(qū)域，而在輸出端，該存儲器的信息從第一個區(qū)域到最后一個區(qū)域順序讀出。2）輸出控制。用戶信息存儲器采用順序?qū)懭牒涂刂谱x出，即在輸入端，各路輸入信號順序?qū)懭胗脩粜畔⒋鎯ζ鞯牡谝粋€區(qū)域到最后一個區(qū)域，而在輸出端，根據(jù)控制要求讀出該存儲器中相應(yīng)區(qū)域的信息。 共享存儲器型交換單元可用于同步時分復(fù)用信號、統(tǒng)計時分復(fù)用信號，其具體實現(xiàn)方式不同。下面介紹一種典型的針對同步時分復(fù)用信號交換的共享存儲器型交換單元時間交換單元。一、基于時分結(jié)構(gòu)的典型交換單元一、基于時分結(jié)構(gòu)的典型交換單元 1、共享存儲器型交換單元2.2 2.2 交換控制單元交換控制單元 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)10 時間交換單元（T

8、交換單元或T接線器 ）。 主要應(yīng)用于同步時分復(fù)用信號的交換。 由用戶信息存儲器、控制存儲器和計數(shù)器組成。用戶信息存儲器用于存儲用戶數(shù)據(jù) ；控制存儲器用于存儲用戶信息存儲器的控制寫入或控制讀出的地址；計數(shù)器用于控制用戶信息存儲器和控制存儲器的讀寫操作，為了保證同步操作，要求計數(shù)器的時鐘頻率與時隙頻率相等。 采用輸入控制和輸出控制兩種方式之一進(jìn)行工作。一、基于時分結(jié)構(gòu)的典型交換單元一、基于時分結(jié)構(gòu)的典型交換單元 2、時間交換單元2.2 2.2 交換控制單元交換控制單元 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)11輸入控制。一、基于時分結(jié)構(gòu)的典型交換單元一、基于時分結(jié)構(gòu)的典型交換單元 2、時間交換單元2.2

9、2.2 交換控制單元交換控制單元 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)12輸出控制。一、基于時分結(jié)構(gòu)的典型交換單元一、基于時分結(jié)構(gòu)的典型交換單元 2、時間交換單元2.2 2.2 交換控制單元交換控制單元 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)13 實現(xiàn)示例：CCITT的PCM話音一次群信號電路交換，采用輸出控制方式。一、基于時分結(jié)構(gòu)的典型交換單元一、基于時分結(jié)構(gòu)的典型交換單元 2 2、時間交換單元2.2 2.2 交換控制單元交換控制單元 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)14 由入線控制部件，出線控制部件和總線組成，如下圖示。入線控制部件負(fù)責(zé)接收入線信號并進(jìn)行信號格式轉(zhuǎn)換，進(jìn)行信息緩沖存儲，將緩沖信息在適當(dāng)時刻

10、送到總線上；出線控制部件負(fù)責(zé)從總線上檢測出屬于自己的信號并加以緩沖存儲，將緩沖信息進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換并由出線送出；總線通常由多條數(shù)據(jù)線和控制線組成，數(shù)據(jù)線負(fù)責(zé)在入線控制部件和出線控制部件之間傳送信號，控制線負(fù)責(zé)控制各入線控制部件獲得時隙和將信息發(fā)送到總線上以及控制出線控制部件讀取屬于自己的信息。一、基于時分結(jié)構(gòu)的典型交換單元一、基于時分結(jié)構(gòu)的典型交換單元 3、共享總線型交換單元2.2 2.2 交換控制單元交換控制單元 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)15工作原理工作原理：總線按一定規(guī)則給各入線控制部件分配時隙，各入線控制部件以同步或統(tǒng)計時分復(fù)用方式使用總線。當(dāng)信號到達(dá)一入線控制部件的輸入端時，該部件進(jìn)

11、行信號接收，對收到的信號進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換且將轉(zhuǎn)換后的信息放到輸入緩沖存儲器中，然后在總線分配給該部件的時隙上將緩沖信息發(fā)送到總線上去。與此同時，各出線控制部件處于監(jiān)視總線上信息的狀態(tài)，當(dāng)一出線控制部件檢測到總線上有屬于自己的信息時，該部件就提取這一信息并將其存入輸出緩沖存儲器中，然后對該緩沖信息進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換并從出線發(fā)送出去。 通常，最常使用的總線時隙分配規(guī)則是按順序把時隙分給各入線控制部件，而不考慮各入線控制部件是否有等待發(fā)送的信息。此分配規(guī)則簡單，但效率較低。為提高效率，可制定只在入線控制部件有待發(fā)送的信息時才給其分配時隙的規(guī)則。這樣可以有效利用總線資源，但由于其可能存在多個入線控制部件競爭總線

12、資源等問題，所以其控制比較復(fù)雜。一、基于時分結(jié)構(gòu)的典型交換單元一、基于時分結(jié)構(gòu)的典型交換單元 3、共享總線型交換單元2.2 2.2 交換控制單元交換控制單元 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)16 主要用來實現(xiàn)多個輸入線與多個輸出線之間信號的空間交換，而不改變原信號的時隙位置。 這種交換單元主要由交叉點陣列及控制信號器件組成?？刂菩盘柨刂平徊纥c陣列的操作動作。交叉點陣列具有開關(guān)操作功能，根據(jù)控制信號實現(xiàn)輸入和輸出線之間的信號轉(zhuǎn)接。交叉點陣列的硬件實現(xiàn)有很多種形式，如繼電器開關(guān)陣列、模擬電子開關(guān)陣列、數(shù)選器陣列等數(shù)字電子開關(guān)陣列等。 下面，針對時分復(fù)用電信號，介紹一種典型的基于空分結(jié)構(gòu)的交換單元空間

13、交換單元。二、基于空分結(jié)構(gòu)的交換單元二、基于空分結(jié)構(gòu)的交換單元2.2 2.2 交換控制單元交換控制單元 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)17 主要用來實現(xiàn)多個輸入復(fù)用線與多個輸出復(fù)用線之間的同步時分復(fù)用信號的空間交換，而不改變信號的時隙位置。由交叉點矩陣和控制存儲器構(gòu)成。交叉點實現(xiàn)入線與出線之間的接續(xù)；控制存儲器中存儲所選擇的輸入或輸出線的標(biāo)號，其用于控制交叉點的接續(xù)。 采用輸入控制和輸出控制兩種方式之一進(jìn)行工作。二、基于空分結(jié)構(gòu)的交換單元二、基于空分結(jié)構(gòu)的交換單元2.2 2.2 交換控制單元交換控制單元 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)18輸入控制。二、基于空分結(jié)構(gòu)的交換單元二、基于空分結(jié)構(gòu)的交

14、換單元2.2 2.2 交換控制單元交換控制單元 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)19輸出控制。二、基于空分結(jié)構(gòu)的交換單元二、基于空分結(jié)構(gòu)的交換單元2.2 2.2 交換控制單元交換控制單元 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)20 實現(xiàn)示例實現(xiàn)示例：CCITT的PCM話音一次群信號電路交換。采用4入線4出線空間交換單元結(jié)構(gòu)，每個輸入線上的信號都是CCITT的PCM話音一次群信號，交叉點接續(xù)使用數(shù)選器并采用輸入控制方式。二、基于空分結(jié)構(gòu)的交換單元二、基于空分結(jié)構(gòu)的交換單元2.2 2.2 交換控制單元交換控制單元 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)21 交換單元只適合交換規(guī)模較小的情況。當(dāng)規(guī)模較大時，其軟硬件實

15、現(xiàn)通常都將相當(dāng)困難。 為了解決大規(guī)模的交換問題，通常使用交換網(wǎng)絡(luò)。交換網(wǎng)絡(luò)是由若干個小規(guī)模的交換單元按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方式所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)實際情況設(shè)計交換網(wǎng)絡(luò)的具體結(jié)構(gòu)和控制方式等，可以使交換網(wǎng)絡(luò)具有接續(xù)點到點連接或多點連接的能力。多級交換網(wǎng)絡(luò)是一類典型的交換網(wǎng)絡(luò)。本節(jié)在介紹多級交換網(wǎng)絡(luò)定義的基礎(chǔ)上，主要針對點到點連接情況，介紹一些典型的該類交換網(wǎng)絡(luò)。2.3 2.3 點到點多級交換網(wǎng)絡(luò)點到點多級交換網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)22 對于一個交換單元可分為N級的交換網(wǎng)絡(luò)，若其入線僅與第一級交換單元連接，所有第1級交換單元都只與入線和第二級交換單元連接，所有第n（1nN）級交換單元

16、都只與第n-1級和第n+1級交換單元連接，所有第N級交換單元都只與第N-1級交換單元和出線連接，則該網(wǎng)絡(luò)稱為N級交換網(wǎng)絡(luò)。 多級交換網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可用三組參量來描述，即每個交換單元的容量、交換單元的級數(shù)以及交換單元之間的連接。說明：一旦多級交換網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)確定下來，則其在硬件結(jié)構(gòu)上是否存在固有的內(nèi)部阻塞特性也就確定。然而，由于交換網(wǎng)絡(luò)既涉及到硬件技術(shù)也涉及到軟件技術(shù)，在實際使用中，交換網(wǎng)絡(luò)的阻塞特性還要受軟件技術(shù)影響。一、多級交換網(wǎng)絡(luò)概念一、多級交換網(wǎng)絡(luò)概念2.3 2.3 點到點多級交換網(wǎng)絡(luò)點到點多級交換網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)23 T-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò)是由若干個T交換單元和

17、S交換單元進(jìn)行一定連接所構(gòu)成的，其不但具有時隙交換功能，而且也具有空間交換功能。 兩種典型類型： 1）T-Sn-T型交換網(wǎng)絡(luò) 2）Sn -T- Sn型交換網(wǎng)絡(luò) 針對上述兩種類型，分別介紹一種簡單構(gòu)成形式及其工作原理。二、二、T-ST-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò)組合型多級交換網(wǎng)絡(luò)2.3 2.3 點到點多級交換網(wǎng)絡(luò)點到點多級交換網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)24 由三級組成，第1級和第3級是T交換單元，負(fù)責(zé)信息時隙互換，第2級是S交換單元，負(fù)責(zé)對同一時隙上的信息進(jìn)行空間交換，S交換單元的入線和出線數(shù)分別等于第1級T交換單元數(shù)目M和第3級T交換單元數(shù)目N，即其交叉點矩陣規(guī)模為MN。為了設(shè)計簡單起見，

18、通常令T-S-T交換網(wǎng)絡(luò)的第1級和第3級具有相同數(shù)量的T交換單元，即M=N，并且令各T交換單元容量相同。 二、二、T-ST-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò)組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 1、T-S-T型交換網(wǎng)絡(luò)2.3 2.3 點到點多級交換網(wǎng)絡(luò)點到點多級交換網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)25工作原理：工作原理：T交換單元和S交換單元都有兩種控制方式，在T-S-T交換網(wǎng)絡(luò)中，通過確定各交換單元的適當(dāng)控制方式組合使得T交換單元與S交換單元之間協(xié)同工作，就可以實現(xiàn)任一入線與出線之間的任意時隙內(nèi)容的交換功能。值得指出的是，第1級各T交換單元在同一時隙上的輸出不能去往S交換單元的同一輸出端，否則會因競爭S交換單元的輸出

19、端而導(dǎo)致阻塞，為此，在確定第1級各交換單元控制存儲器內(nèi)容時，一定要兼顧考慮第2級S交換單元。同樣，為了設(shè)計簡單起見，通常也令T-S-T交換網(wǎng)絡(luò)中第1級各交換單元采用同一種控制方式，并且令第3級各單元也采用同一種控制方式。 基于上一節(jié)所介紹的T和S交換單元的工作原理，很容易認(rèn)識T-S-T交換網(wǎng)絡(luò)的工作原理。故在此不分別介紹該種網(wǎng)絡(luò)在各種控制方式組合下的工作原理，而僅給出下面一個實例來說明。二、二、T-ST-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò)組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 1、T-S-T型交換網(wǎng)絡(luò)2.3 2.3 點到點多級交換網(wǎng)絡(luò)點到點多級交換網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)26 實現(xiàn)示例：實現(xiàn)示例：2入線2出線的T-

20、S-T交換網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行CCITT的32/30 PCM話音一次群信號的電路交換。令第1、3級T交換單元采用輸出控制，第2級S交換單元采用輸入控制。二、二、T-ST-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò)組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 1、T-S-T型交換網(wǎng)絡(luò)2.3 2.3 點到點多級交換網(wǎng)絡(luò)點到點多級交換網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)27 由三級組成，第1級和第3級是S交換單元，負(fù)責(zé)對同一時隙上的信息進(jìn)行空間交換，第2級是T交換單元，負(fù)責(zé)信息時隙互換，該級T交換單元的數(shù)目分別等于第1級S交換單元的出線數(shù)目N0和第3級S交換單元入線數(shù)目M1。為了設(shè)計簡單起見，通常也令M0=N0=M1=N1，并且令各T交換單元容量相同。 二

21、、二、T-ST-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò)組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 2、S-T-S型交換網(wǎng)絡(luò)2.3 2.3 點到點多級交換網(wǎng)絡(luò)點到點多級交換網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)28 工作原理工作原理：同樣，由于T交換單元和S交換單元都有兩種控制方式，故在T-S-T交換網(wǎng)絡(luò)中，通過確定各交換單元的適當(dāng)控制方式組合使得T交換單元與S交換單元之間協(xié)同工作，也可以實現(xiàn)任一入線與任一出線之間的任意時隙內(nèi)容的交換功能。對于這種交換網(wǎng)絡(luò)，也需要在已定各交換單元控制方式下，對一個呼叫請求考慮在各級交換單元控制存儲器中如何協(xié)調(diào)放置其所對應(yīng)的控制信息，以便避免由于控制存儲器等資源使用沖突而導(dǎo)致的阻塞。 考慮到借鑒前述的T-S

22、-T交換網(wǎng)絡(luò)工作原理很容易分析S-T-S交換網(wǎng)絡(luò)工作過程，故在此對該網(wǎng)絡(luò)的工作原理不再加以贅述。二、二、T-ST-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò)組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 2、S-T-S型交換網(wǎng)絡(luò)2.3 2.3 點到點多級交換網(wǎng)絡(luò)點到點多級交換網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)29 先看下圖所示的三級交換網(wǎng)絡(luò)，特點：任一級的每個交換單元都通過唯一一條鏈路分別與下一級的各交換單元相連，整個交換網(wǎng)絡(luò)由每級交換單元數(shù)目r1、r2、r3、第一級一個交換單元的輸入端數(shù)目m1和第三級一個交換單元的輸出端數(shù)目n3等五個參數(shù)確定，并且根據(jù)連接鏈路的唯一性可知，n1=r2, m2=r1, n2=r3, m3=r2。該種網(wǎng)絡(luò)由C

23、LOS C.于1953年提出，被命名為CLOS網(wǎng)絡(luò)。二、二、T-ST-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò)組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 3、CLOS網(wǎng)絡(luò)2.3 2.3 點到點多級交換網(wǎng)絡(luò)點到點多級交換網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)30二、二、T-ST-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò)組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 3、CLOS網(wǎng)絡(luò)2.3 2.3 點到點多級交換網(wǎng)絡(luò)點到點多級交換網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)31該網(wǎng)絡(luò)具有兩個重要定理：定理2-1（定理）：當(dāng)且僅當(dāng)?shù)诙壗粨Q單元數(shù)目 時，上述網(wǎng)絡(luò)是嚴(yán)格無阻塞的交換網(wǎng)絡(luò)。定理2-2（Slepian-Duguid定理）：當(dāng)且僅當(dāng)?shù)诙壗粨Q單元數(shù)目 時，上述網(wǎng)絡(luò)是可重排無阻塞的交換網(wǎng)絡(luò)。二

24、、二、T-ST-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò)組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 3、CLOS網(wǎng)絡(luò)2.3 2.3 點到點多級交換網(wǎng)絡(luò)點到點多級交換網(wǎng)絡(luò) 2131rmn213max(,)rm n 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)32示例：假設(shè)有一組呼叫 ，令 呼叫已經(jīng)建立起來連接。 二、二、T-ST-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò)組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 3、CLOS網(wǎng)絡(luò)2.3 2.3 點到點多級交換網(wǎng)絡(luò)點到點多級交換網(wǎng)絡(luò) 1 2 3 44 2 1 3入出1 341入出 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)33 三級CLOS網(wǎng)絡(luò)可以遞歸分解來構(gòu)造更大奇數(shù)級的CLOS網(wǎng)絡(luò)，以達(dá)到進(jìn)一步降低交叉點數(shù)量的目的。假設(shè)構(gòu)造一個NN交換網(wǎng)絡(luò)。令N=pq。則

25、根據(jù)前述定理，首先構(gòu)造嚴(yán)格無阻塞和可重排無阻塞三級網(wǎng)絡(luò)，如下圖所示。一個遞歸構(gòu)造的五級嚴(yán)格（可重排）無阻塞CLOS網(wǎng)絡(luò)可以通過將該圖所示的嚴(yán)格（可重排）無阻塞三級CLOS網(wǎng)絡(luò)中的任一級的各交換單元用三級嚴(yán)格（可重排）無阻塞CLOS子網(wǎng)替換來實現(xiàn)。這一遞歸構(gòu)造方式可以重復(fù)進(jìn)行，以便進(jìn)一步降低單個交換單元的規(guī)模，直到各級交換單元不能再繼續(xù)分解為止。二、二、T-ST-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò)組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 3、CLOS網(wǎng)絡(luò)2.3 2.3 點到點多級交換網(wǎng)絡(luò)點到點多級交換網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)34二、二、T-ST-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò)組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 3、CLOS網(wǎng)絡(luò)2.3 2.3 點

26、到點多級交換網(wǎng)絡(luò)點到點多級交換網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)35 對于上述遞歸構(gòu)造多級CLOS網(wǎng)絡(luò)的方法，有一種特殊情形，即 ，通過將N因子分解為 ，可以最終遞歸構(gòu)造出一個含有 級、每級包含N/2個22交換單元的交叉點復(fù)雜度大約為 的可重排阻塞CLOS網(wǎng)絡(luò)，該種網(wǎng)絡(luò)被稱為Benes網(wǎng)絡(luò)。二、二、T-ST-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò)組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 3、CLOS網(wǎng)絡(luò)2.3 2.3 點到點多級交換網(wǎng)絡(luò)點到點多級交換網(wǎng)絡(luò) 2nN 2,/2pq N22log1N 24logNN 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)36二、二、T-ST-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò)組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 3、CLOS網(wǎng)絡(luò)2.3 2.3

27、 點到點多級交換網(wǎng)絡(luò)點到點多級交換網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)37 Cantor網(wǎng)絡(luò)在整體角度上可以認(rèn)為包括三級，第一、二和三級分別為解復(fù)器、Benes網(wǎng)絡(luò)和復(fù)用器，且每一級上的各單元結(jié)構(gòu)完全相同。令Cantor網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模為，且令該網(wǎng)絡(luò)第二級有m個結(jié)構(gòu)完全相同的Benes網(wǎng)絡(luò)，每個Benes網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模為 ；第一級上含有N個規(guī)模為的解復(fù)器，第i（）個解復(fù)器的輸入對應(yīng)Cantor網(wǎng)絡(luò)的第i個輸入且其m個輸出中第j（）個輸出與第j個Benes網(wǎng)絡(luò)的第i個輸入通過一條鏈路連接；第三級上含有N個規(guī)模為的復(fù)用器，第i（）個復(fù)用器的輸出對應(yīng)Cantor網(wǎng)絡(luò)的第i個輸出且其m個輸入中第j（）個輸入與第

28、j個Benes網(wǎng)絡(luò)的第i個輸出通過一條鏈路連接。二、二、T-ST-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò)組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 4、Cantor網(wǎng)絡(luò)2.3 2.3 點到點多級交換網(wǎng)絡(luò)點到點多級交換網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)38二、二、T-ST-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò)組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 4、Cantor網(wǎng)絡(luò)2.3 2.3 點到點多級交換網(wǎng)絡(luò)點到點多級交換網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)39二、二、T-ST-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò)組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 4、Cantor網(wǎng)絡(luò)2.3 2.3 點到點多級交換網(wǎng)絡(luò)點到點多級交換網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)40二、二、T-ST-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò)組合型多級交換網(wǎng)

29、絡(luò) 4、Cantor網(wǎng)絡(luò)2.3 2.3 點到點多級交換網(wǎng)絡(luò)點到點多級交換網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)41二、二、T-ST-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò)組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 4、Cantor網(wǎng)絡(luò)2.3 2.3 點到點多級交換網(wǎng)絡(luò)點到點多級交換網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)42 基本結(jié)構(gòu)。Banyan網(wǎng)絡(luò)是一種多級空分交換網(wǎng)絡(luò)，其基本構(gòu)成元素是交換單元。 使用個22交換單元可以構(gòu)成一個規(guī)模為44的二級Banyan網(wǎng)絡(luò)，如下圖，其中，兩級間通過均勻洗牌方式加以連接 。二、二、T-ST-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò)組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 5、Banyan網(wǎng)絡(luò)2.3 2.3 點到點多級交換網(wǎng)絡(luò)點到點多級交換網(wǎng)絡(luò)

30、 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)43 使用個44 Banyan網(wǎng)絡(luò)和個22交換單元可以構(gòu)造一個規(guī)模為的三級Banyan網(wǎng)絡(luò)，如圖-18所示，其中，第和第級間通過均勻洗牌方式連接 。多級Banyan網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造是有規(guī)律的，即利用較小規(guī)模的Banyan網(wǎng)絡(luò)以及均勻洗牌連接方法，可以遞歸構(gòu)造規(guī)模更大規(guī)模的Banyan網(wǎng)絡(luò)。二、二、T-ST-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò)組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 5、Banyan網(wǎng)絡(luò)2.3 2.3 點到點多級交換網(wǎng)絡(luò)點到點多級交換網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)44 Banyan網(wǎng)絡(luò)主要特性。(1)對于規(guī)模為NN的Banyan網(wǎng)絡(luò)，依據(jù)前述網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造方法，易見，必有 ，且其具有 級，

31、每級含有N/2個22交換單元，整個網(wǎng)絡(luò)含有 個22交換單元。(2)Banyan網(wǎng)絡(luò)具有路徑唯一性。 (3)Banyan網(wǎng)絡(luò)具有自選路特性。 (4)Banyan網(wǎng)絡(luò)是一種有內(nèi)部阻塞的交換網(wǎng)絡(luò)。二、二、T-ST-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò)組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 5、Banyan網(wǎng)絡(luò)2.3 2.3 點到點多級交換網(wǎng)絡(luò)點到點多級交換網(wǎng)絡(luò) nN2nN 2logNN2log2NN2log2 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)452.4 2.4 多點連接交換網(wǎng)絡(luò)多點連接交換網(wǎng)絡(luò)一、基本概念一、基本概念 從數(shù)學(xué)角度認(rèn)識點到點連接問題。令I(lǐng)是M個輸入的集合，O是N個輸出的集合，則一組點到點連接可被定義為 其中，各 是互不相同

32、的，且各 也是互不相同的。數(shù)學(xué)上，該C實際上表示一對一映射，如圖a所示。如果去除上述有關(guān)各i的限制，但仍然要求各 互不相同，則表示一對多映射，如圖b所示，這種情形被稱為組播(Multicasting)。如果去除上述有關(guān)的限制，則會形成多對一、多對多等形式的映射及連接。),(oiC IiOoOo 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)462.4 2.4 多點連接交換網(wǎng)絡(luò)多點連接交換網(wǎng)絡(luò)二、緊湊超集中器及超集中器的構(gòu)建二、緊湊超集中器及超集中器的構(gòu)建 1、緊湊超集中器 MN交叉點交換矩陣即可實現(xiàn)（緊湊）超集中器的功能。當(dāng)M、N不大時，可以使用這種單級構(gòu)建方式。對于較大的M、N ，使用兩級遞歸分解法構(gòu)建緊湊

33、超集中器。假設(shè)M和N分別能夠為p和q整除，我們構(gòu)建一個如圖所示的三維二級結(jié)構(gòu)。 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)472.4 2.4 多點連接交換網(wǎng)絡(luò)多點連接交換網(wǎng)絡(luò)二、緊湊超集中器及超集中器的構(gòu)建二、緊湊超集中器及超集中器的構(gòu)建 1、緊湊超集中器 其中，第一級有p個水平面，每個水平面是一M/pq緊湊超集中器；第二級有q個垂直面，每個垂直面是一個pN/q緊湊超集中器。在該圖中，令坐標(biāo)i,j,k代表第k級第j個面的第i個輸出，那么，該網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出分別可表示為i,j,0和i,j,2 。并且令i,j,k以排為主進(jìn)行排序，即如果 ，則 ，如果 ，那么若 ，則 。 為了保證該網(wǎng)絡(luò)不發(fā)生阻塞現(xiàn)象，假設(shè)個輸

34、入中至多有個是激活的。我們考慮兩種情形：1）q=N，2）q= M/p ?？梢宰C明，在這兩種情形下，如果使用合適的連接方法，則其能實現(xiàn)緊湊超集中器的功能。 jj),(),(kjikjijjii),(),(kjikji 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)482.4 2.4 多點連接交換網(wǎng)絡(luò)多點連接交換網(wǎng)絡(luò)二、緊湊超集中器及超集中器的構(gòu)建二、緊湊超集中器及超集中器的構(gòu)建 2、超集中器 超集中器可通過緊湊超集中器來實現(xiàn)。將兩個緊湊超集中器背靠背連接在一起，即構(gòu)成一個超集中器。 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)492.4 2.4 多點連接交換網(wǎng)絡(luò)多點連接交換網(wǎng)絡(luò)三、拷貝網(wǎng)的構(gòu)建三、拷貝網(wǎng)的構(gòu)建 1、分配網(wǎng) 分配網(wǎng)是緊湊超集中器的鏡像映射 。 現(xiàn)代交換原理 第2章 交換網(wǎng)絡(luò)502.4 2.4 多點連接交換網(wǎng)絡(luò)多點連接交換網(wǎng)絡(luò)三、拷貝網(wǎng)的構(gòu)建三、拷貝網(wǎng)的構(gòu)建 1、分配網(wǎng)