交換單元與交換網(wǎng)絡(luò)

1、交換單元與交換網(wǎng)絡(luò)第1頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日本章教學(xué)重點(diǎn)同步時(shí)分復(fù)用信號(hào)和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用信號(hào) 交換單元的數(shù)學(xué)描述 介紹各種主要的交換單元空分交換單元共享存儲(chǔ)器型交換單元總線型交換單元簡(jiǎn)要介紹常用的交換網(wǎng)絡(luò)CLOS網(wǎng)絡(luò)及無(wú)阻塞交換網(wǎng)絡(luò) TST、DSN、BANYAN網(wǎng)絡(luò) 2第2頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日用數(shù)學(xué)模型分析交換單元 TST交換網(wǎng)絡(luò)CLOS網(wǎng)絡(luò)及無(wú)阻塞交換網(wǎng) BANYAN網(wǎng)絡(luò) 本章教學(xué)難點(diǎn)3第3頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日4本章要求掌握交換單元的基本概念、分類、特性和數(shù)學(xué)描述方法了解各種交

2、換單元的結(jié)構(gòu)及工作原理掌握幾種重要而典型的交換單元 了解交換網(wǎng)絡(luò)的概念、交換網(wǎng)絡(luò)的三要素、交換網(wǎng)絡(luò)的組織結(jié)構(gòu)熟悉幾種常用的交換網(wǎng)絡(luò)、多級(jí)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部阻塞的概念，構(gòu)成無(wú)阻塞交換網(wǎng)絡(luò)的條件初步了解幾種常用交換網(wǎng)絡(luò)的組合特性及工作原理第4頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日2.1 引言交換網(wǎng)絡(luò)中的信號(hào)形式是數(shù)字的、時(shí)分復(fù)用信號(hào).電路交換采用 同步時(shí)分復(fù)用信號(hào)分組交換和ATM交換采用 統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用信號(hào)什么是同步時(shí)分復(fù)用信號(hào)和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用信號(hào)？第5頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日2.1 引言第6頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日2

3、.1 引言 1. 同步時(shí)分復(fù)用 將時(shí)間劃分為基本的時(shí)間單位幀，一幀分成若干時(shí)隙，時(shí)隙順序編號(hào)，所有幀中編號(hào)相同的時(shí)隙成為一個(gè)子信道，一個(gè)子信道傳輸一個(gè)話路信號(hào)。*子信道的速率是恒定的。第7頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日 同步時(shí)分復(fù)用的來(lái)由：話音信號(hào)的頻率300HZ3400HZ，采樣頻率為8HZ，即采樣周期為125us，采樣值是8位二進(jìn)制編碼，8位二進(jìn)制占用的時(shí)間相對(duì)于125us很少，為了提高利用率，將125us分成若干時(shí)隙，不同用戶的采樣值占用不同的時(shí)隙進(jìn)行傳輸。 因?yàn)樽有诺涝诿恳粠瑫r(shí)間軸上的位置是固定的，所以稱為同步時(shí)分復(fù)用。同步時(shí)分復(fù)用信道又稱位置信道，是通過(guò)

4、時(shí)間軸上的位置來(lái)區(qū)分子信道（話路）的。2.1 引言第8頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日2. 統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用 信息按分組先存儲(chǔ)再發(fā)送,每個(gè)分組附加標(biāo)志碼,各個(gè)分組占用不同的時(shí)隙;但標(biāo)志相同的分組屬于一個(gè)用戶,將它們所占用的信道容量看成一個(gè)子信道,這種復(fù)用方式稱為統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用. 特點(diǎn):先存儲(chǔ)再發(fā)送,信息速率高的用戶所占的信道容量大,且所占信道容量隨著信息的多少動(dòng)態(tài)變化,取消了幀概念,統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用信道又稱標(biāo)志信道,是通過(guò)標(biāo)志來(lái)區(qū)分各子信道的. 2.1 引言第9頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日2.1 引言對(duì)兩種時(shí)分復(fù)用信號(hào)的比較。第10頁(yè)，共174

5、頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日203021001223入線出線20130123（b）統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用信號(hào)的交換0123123入線出線（a）同步時(shí)分復(fù)用信號(hào)的交換0 復(fù)用信號(hào)的交換示意圖 只攜帶用戶信息,不指定出線地址不僅攜帶用戶信息 還有出線地址同步時(shí)分復(fù)用信號(hào)的交換統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用信號(hào)的交換第11頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用的顯著優(yōu)點(diǎn)是按照用戶的需要?jiǎng)討B(tài)地分配信道容量。一個(gè)用戶信息速度高時(shí)，占的信道容量大，當(dāng)它的信息速度變低的時(shí)候，它占的信道容量也隨之減小。分組交換的統(tǒng)計(jì)復(fù)用時(shí)分信號(hào)使用的分組長(zhǎng)度不相等，因此子信道速率不固定，不適于采用硬

6、件交換單元。ATM交換的統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用信號(hào)使用的分組長(zhǎng)度相等（信元）適于采用硬件交換單元，故ATM交換速度快。2.1 引言第12頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日實(shí)現(xiàn)任意入線與出線之間的互連是交換的基本功能。按照交換方式要求，節(jié)點(diǎn)內(nèi)互連網(wǎng)絡(luò)可以提供實(shí)連接或虛連接。節(jié)點(diǎn)內(nèi)互連網(wǎng)絡(luò)又稱為交換網(wǎng)絡(luò)（交換機(jī)構(gòu)）。交換網(wǎng)絡(luò)是由若干個(gè)交換單元按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方式構(gòu)成的。2.1 引 言交換網(wǎng)絡(luò)有：空分、時(shí)分 數(shù)字、模擬第13頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日節(jié)點(diǎn)交換網(wǎng)絡(luò)具有一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。（選擇在滿足交換方式、容量和服務(wù)質(zhì)量要求的情況下，獲得高性能、

7、低成本、便于擴(kuò)充與控制的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。）2.1 引 言第14頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日2.2.1 交換單元及其數(shù)學(xué)描述交換單元是構(gòu)成交換網(wǎng)絡(luò)的基本部件。按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方式，由多個(gè)交換單元即可構(gòu)成交換網(wǎng)絡(luò)。對(duì)稱交換單元（M=N）全連接交換單元 部分連接交換單元 （一）基本概念 MN交換單元 入線出線控制端狀態(tài)端12M12N第15頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日 交換單元如何建立信息傳送通道（連接）任意的入線和出線之間建立連接。對(duì)于同步時(shí)分復(fù)用信號(hào)（實(shí)連接） 對(duì)于統(tǒng)計(jì)復(fù)用信號(hào) （虛連接） （二）內(nèi)部通道 入線出線12M12N（a）

8、同步時(shí)分復(fù)用信號(hào)入線出線12M12N2NN1121122NN（b）統(tǒng)計(jì)復(fù)用信號(hào)2.1 交 換 單 元第16頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日集中型：MN，也稱為集中器。擴(kuò)散型：MN，也稱為擴(kuò)展器。分配型：M = N，也稱為分配器。（三）交換單元的分類 12M1N入線出線(a)集中型1M1N入線出線(b)擴(kuò)散型入線1M1N出線(c)分配型2.2.1 交換單元及其數(shù)學(xué)描述第17頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日（三）交換單元的分類 2.2.1 交換單元及其數(shù)學(xué)描述有向交換單元：當(dāng)信息經(jīng)過(guò)交換單元時(shí)只能從入線進(jìn)出線出，具有唯一確定的方向。無(wú)向交換單

9、元：交換單元的每條線既可入也可出，其入線數(shù)必等于出線數(shù)。出線0 N-1入線0M-1M X N有向交換單元.入線/出線0N-1N無(wú)向交換單元第18頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日2.2.1 交換單元及其數(shù)學(xué)描述連接特性是交換單元的基本特性，它反映了交換單元入線到出線的連接能力，通常我們用連接集合和連接函數(shù)來(lái)描述交換單元的連接特性 連接集合： 入線集合：T=0,1,2,M-1 出線集合：R=0,1,2,N-1 定義：tT，即t是T的一個(gè)元 rRt，Rt是R的一個(gè)子集，r是Rt的一個(gè)元。則集合 c=t,Rt 為一個(gè)連接。第19頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)

10、40分，星期日若rRt，Rt中只含有一個(gè)元，則稱該連接為點(diǎn)到點(diǎn)連接。若rRt，Rt中含有多個(gè)元，則稱該連接為一點(diǎn)到多點(diǎn)連接。若一個(gè)交換單元可以提供點(diǎn)到多點(diǎn)的功能，但RtR，則稱其具有同發(fā)功能；若Rt=R，則該交換單元具有廣播功能。（四）連接與連接函數(shù)第20頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日 一個(gè)交換單元的連接同時(shí)可有多個(gè)，這就構(gòu)成了交換單元的連接集合： C=c0, c1, c2, 其中：起點(diǎn)集 Tc=t;tci,ciC 終點(diǎn)集 Rc=r;rRt,Rtci,ciC 連接和連接集合是對(duì)應(yīng)于某一時(shí)刻的! 連接集合的數(shù)目越多，連接能力就越強(qiáng)!（四）連接與連接函數(shù)第21頁(yè)，共1

11、74頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日（四）連接與連接函數(shù) 連接函數(shù)一個(gè)連接函數(shù)對(duì)應(yīng)一種連接，連接函數(shù)表示相互連接的入線編號(hào)和出線編號(hào)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，即存在連接函數(shù)f，入線x與出線f(x)相連接，0 xM-1，0f(x)N-1。連接函數(shù)實(shí)際上也反映了入線編號(hào)構(gòu)成的數(shù)組和出線編號(hào)構(gòu)成的數(shù)組之間的置換關(guān)系或排列關(guān)系，故連接函數(shù)也被稱作置換函數(shù)或排列函數(shù)。第22頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日 函數(shù)表示形式x表示入線編號(hào)（二進(jìn)制表示），f(x)表示連接函數(shù)。 排列表示形式 即輸入輸出對(duì)應(yīng)表示形式 t0，t1，tn-1 r0，r1，rn-1 圖形表示形式（

12、四）連接與連接函數(shù)第23頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日1.直線連接： 函數(shù)表示：I(xn-1xn-2x1x0)= xn-1xn-2x1x0 排列表示（N=4）： 0，1，2，3 0，1，2，3 圖形表示（N=4）： 12312300（四）連接與連接函數(shù)第24頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日2、交叉連接： 排列表示（N=4）：0，1，2，3 1，0，3，2 圖形表示（N=4）： 00123123（四）連接與連接函數(shù)函數(shù)表示：E(xn-1xn-2x1x0)= xn -1xn-2x1x0第25頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40

13、分，星期日間隔交叉連接第K 位位值不同的入線與出線之間的連接。 Ck(xn-1xn-2xkx1x0)=xn-1xn-2xkx1x00012312300123123N=4 k=1N=4 k=0（四）連接與連接函數(shù)第26頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日 均勻洗牌連接 均勻洗牌連接(均勻洗牌置換) 具體實(shí)現(xiàn)方法是：將入線二進(jìn)制地址編號(hào)循環(huán)左移1位作為出線地址編號(hào)。 均勻洗牌連接，將出線一個(gè)隔一個(gè)地從頭至尾地分成相等的兩部分，將這兩部分首尾相接，使之達(dá)到理想的一張隔一張的均勻洗牌效果。然后，按序?qū)⒊鼍€依次與入線連接。 函數(shù)表示式為第27頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日

14、，19點(diǎn)40分，星期日 (x 2 x 1 x 0) = x 1 x 0 x 2 當(dāng)N=8時(shí)，連接函數(shù)為 假設(shè)當(dāng)N=8時(shí)，連接函數(shù)為 排列形式為 圖形表示為 0，1，2，3，4，5，6，7 0，2，4，6，1，3，5，701234567出線號(hào)01234567入線號(hào)N=8時(shí)的均勻洗牌連接均勻洗牌連接第28頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日子洗牌連接-將全部入線及相應(yīng)出線分成若干個(gè)子部分，每一個(gè)子部分獨(dú)立完成均勻洗牌連接。連接函數(shù)為:子洗牌連接 假設(shè)當(dāng)N=8時(shí)，連接函數(shù)為 (x 2 x 1 x 0) = x 2x0 x 1均勻子洗牌第29頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20

15、日，19點(diǎn)40分，星期日均勻子洗牌 排列形式為 圖形表示為0,1,2,3,4,5,6,70,2,1,3,4,6,5,701234567出線號(hào)01234567入線號(hào)N=8時(shí)的均勻子洗牌連接第30頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日逆均勻洗牌連接逆均勻洗牌連接 逆勻洗牌連接是均勻洗牌連接的逆函數(shù)，兩者的入線和出線正好互換了位置,即逆洗牌是將入線二進(jìn)制地址編號(hào)循環(huán)右移1位作為出線地址編號(hào)。 函數(shù)表示式為第31頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日逆均勻洗牌連接 排列形式為 圖形表示為 假設(shè)當(dāng)N=8時(shí)，連接函數(shù)為 (x 2 x 1 x 0) = x 0 x

16、 2 x 101234567出線號(hào)01234567入線號(hào)N=8時(shí)的逆均勻洗牌連接第32頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日 蝶式連接變換實(shí)現(xiàn)時(shí)，其圖形形狀如蝴蝶，這種連接是將入線二進(jìn)制地址編號(hào)的最高位與最低位互換位置作為出線地址編號(hào)。 蝶式連接(蝶式置換) 函數(shù)表示式為蝶式連接(蝶式置換) 第33頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日 排列形式為 (x 2 x 1 x 0) = x0 x 1x 2 N=8 時(shí)，蝶式連接函數(shù) 圖形表示為01234567出線號(hào)01234567入線號(hào)N=8時(shí)的蝶式連接蝶式連接(蝶式置換) 第34頁(yè)，共174頁(yè)，2022年

17、，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日 子蝶式連接 子蝶式連接-將全部入線及相應(yīng)出線分成若干個(gè)子部分，每一個(gè)子部分獨(dú)立完成蝶式連接。子蝶式連接 函數(shù)表示式為第35頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日 排列形式為 圖形表示為 N=8時(shí)的子蝶式連接 (x 2 x 1 x 0) = x 2x0 x 101234567出線號(hào)01234567入線號(hào) N=8時(shí)的子蝶式連接子蝶式連接第36頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日容量：所有入線同時(shí)傳送的總信息量。接口：接口標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。功能：點(diǎn)到點(diǎn)、同發(fā)或廣播； 質(zhì)量：連接建立情況（成功率、速率），信息傳輸損傷（時(shí)延、衰

18、減、噪聲）。 MN交換單元 入線出線控制端狀態(tài)端12M12N（五）交換單元的性能 第37頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日 交換單元是如何完成交換的? 交換單元內(nèi)部是什么? 結(jié)構(gòu)如何? 有何特性?前面討論了外部特性及其數(shù)學(xué)描述。我們將目光移到交換單元的內(nèi)部。主要內(nèi)容：最基本的的交換單元是開(kāi)關(guān)陣列即用各種各樣的開(kāi)關(guān)構(gòu)成的交換單元。第38頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日空間交換單元交換單元可以分為空分交換單元與時(shí)分交換單元。空分交換單元也稱為空間交換單元，一般來(lái)說(shuō)，空間交換單元是由空間上分離的多個(gè)小的交換部件或開(kāi)關(guān)部件按照一定的規(guī)律連接構(gòu)成的。

19、從空間交換單元的內(nèi)部來(lái)看，其入線到出線之間存在著多條通路，所有的這些通路可以并行的傳送信息，也就是說(shuō)從不同入線上來(lái)的信息可以并行的交換到不同的出線上去。 第39頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日1. 開(kāi)關(guān)陣列（空分交換單元） 在每條入線和每條出線之間，各自接上一個(gè)開(kāi)關(guān)，所有的開(kāi)關(guān)就構(gòu)成了交換單元內(nèi)部的開(kāi)關(guān)陣列。 使用開(kāi)關(guān)建立或拆除任意入線和任意出線之間的連接。(1) 基本原理開(kāi)關(guān)陣列第40頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日開(kāi)關(guān)陣列開(kāi)關(guān)陣列中開(kāi)關(guān)的兩種狀態(tài)單向開(kāi)關(guān)：一般用于有向交換單元。雙向開(kāi)關(guān)：一般用于無(wú)向交換單元。第41頁(yè)，共174頁(yè)，20

20、22年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日入線出線01M1N101MN有向交換單元01M1入線01N1出 線（a）MN有向矩形開(kāi)關(guān)陣列01M1入線01N1出 線（b）MN無(wú)向矩形開(kāi)關(guān)陣列開(kāi)關(guān)陣列的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第42頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日1、在入線與出線上的每個(gè)交叉點(diǎn)都有一個(gè)開(kāi)關(guān)，且開(kāi)關(guān) 為單向開(kāi)關(guān)；2、總共需要MN個(gè)開(kāi)關(guān)；3、把入線i與出線j交叉點(diǎn)的開(kāi)關(guān)記為Kij。 MN有向交換單元的開(kāi)關(guān)陣列實(shí)現(xiàn)第43頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日一個(gè)MN無(wú)向交換單元的開(kāi)關(guān)陣列實(shí)現(xiàn)所示。由圖可知，MN無(wú)向交換單元的開(kāi)關(guān)陣列與MN有向交換單元的開(kāi)關(guān)陣

21、列的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)完全相同，所不同的只是其信息端是雙向傳送信息的并且所使用的開(kāi)關(guān)為雙向的。MN無(wú)向交換單元的開(kāi)關(guān)陣列實(shí)現(xiàn)第44頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日全連接交換單元和部分連接交換單元01N-101N-1入線出線01N-101N-1入線出線45全連接交換單元每條入線都能夠與每條出線相連接部分連接交換單元:每條入線只能與部分出線相連接第45頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日01M-1入線出線入線0M-1出線入線0N-1出線01N-1入線出線多路選擇器46開(kāi)關(guān)陣列的物理實(shí)現(xiàn)不一定是由一個(gè)一個(gè)的開(kāi)關(guān)構(gòu)成，它可以由多路選擇器構(gòu)成。第46頁(yè)，共174

22、頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日多路選擇器構(gòu)成的 MN 交換單元01N101M01M101M101N01N1（a）N個(gè)M中選一多路選擇器（b） M 個(gè)N中選一多路選擇器交叉點(diǎn)數(shù)開(kāi)關(guān)數(shù)第47頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日工作原理：控制開(kāi)關(guān)的閉合就能建立任意入線和任意出線之間的連接。性能：取決于開(kāi)關(guān)類型信號(hào)：模擬/數(shù)字/光波入線出線開(kāi) 關(guān) 陣 列空分交換單元第48頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日空分交換單元的特點(diǎn)（1）任何時(shí)間任意入線和任意出線可連接；控制簡(jiǎn)單，時(shí)延均勻。（2）交叉點(diǎn)數(shù)是入線數(shù)和出線數(shù)乘積。適合構(gòu)成較小的交換

23、單元。（3）容易實(shí)現(xiàn)多播和廣播。一列開(kāi)關(guān)只能接通一個(gè)，沖突入線出線2.2.2 開(kāi) 關(guān) 陣 列（4）交換單元的性能依賴于所使用的開(kāi)關(guān)。（5）開(kāi)關(guān)具有控制端和狀態(tài)端。第49頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日開(kāi) 關(guān) 陣 列繼電器：其構(gòu)成的交換單元是無(wú)向的，可交換模擬和數(shù)字信息，干擾和噪聲大、動(dòng)作慢（ms級(jí)）、體積大（cm級(jí)）。實(shí)際的開(kāi)關(guān)陣列第50頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日開(kāi) 關(guān) 陣 列模擬電子開(kāi)關(guān)：一般利用半導(dǎo)體材料制成。只能單向傳送，且衰耗和時(shí)延較大。實(shí)際的開(kāi)關(guān)陣列數(shù)字電子開(kāi)關(guān)：由簡(jiǎn)單的邏輯門構(gòu)成，用于數(shù)字信號(hào)的交換，開(kāi)關(guān)動(dòng)作極快且無(wú)信號(hào)

24、損失。第51頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日2.空 間 接 線 器空間接線器（Space Switch），簡(jiǎn)稱S單元或S接線器，用來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)輸入復(fù)用線與多個(gè)輸出復(fù)用線之間的空間交換，而不改變其時(shí)隙位置。完成不同時(shí)分復(fù)用線之間同一時(shí)隙的信息交換。第52頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日交叉矩陣：由按時(shí)隙通斷的開(kāi)關(guān)組成。控制存儲(chǔ)器：對(duì)交叉接點(diǎn)矩陣開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制。基本組成輸入線1輸入線2輸入線3輸入線n輸出線1輸出線nNN 交叉點(diǎn)矩陣空 間 接 線 器第53頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日工作方式空間交換單元的交叉點(diǎn)按時(shí)

25、隙高速接通與斷開(kāi)。如一幀中有不同時(shí)隙的信碼要交換到同一條輸出線上，則在CM控制下的交叉接點(diǎn)在一幀內(nèi)就要開(kāi)、關(guān)若干次。即:空間交換單元的交叉點(diǎn)是以時(shí)分方式工作的。所以又叫“時(shí)分復(fù)用的空間接線器”?？?間 接 線 器第54頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日空 間 接 線 器S接線器的構(gòu)成：交叉點(diǎn)矩陣、控制存儲(chǔ)器交叉點(diǎn)矩陣：開(kāi)關(guān)陣列控制存儲(chǔ)器（CM-Control Memory）： S接線器所含CM數(shù)量等于入（出）線數(shù) 每個(gè)CM所含有的存儲(chǔ)單元個(gè)數(shù)等于入（出）線上的復(fù)用時(shí)隙數(shù) 每個(gè)存儲(chǔ)單元為n位bit,且滿足N2n,其中N為入（出）線上數(shù) 空間交換單元的基本結(jié)構(gòu)第55頁(yè)，共

26、174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日對(duì)應(yīng)于每條入線配置一個(gè)控制存儲(chǔ)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(chǔ)器的容量等于每條復(fù)用線的復(fù)用度，而每個(gè)單元的位數(shù)則決定于選擇輸出線的地址碼位數(shù)。在每一幀期間，處理機(jī)依次讀出控制存儲(chǔ)器各單元的內(nèi)容，控制矩陣中相應(yīng)交叉點(diǎn)的開(kāi)關(guān)。這里的控制存儲(chǔ)器就是控制接續(xù)的轉(zhuǎn)發(fā)表。輸入控制方式第56頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日空 間 接 線 器1 2 31 2 31 2 3TS12 TS8TS12 TS808123TS8TS8輸入控制方式2TS12TS1231空間交換單元的控制方式CM第57頁(yè)，共17

27、4頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日輸入控制方式工作原理TS1012141531TS1412TS14TS11201100011 1 221輸入線輸出線輸入控制方式CM 第58頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日每條出線配一個(gè)控制存儲(chǔ)器。由它控制出線上每個(gè)時(shí)隙接通到哪一條入線，所以控制存儲(chǔ)器的容量等于每條復(fù)用線復(fù)用度，而每個(gè)單元的位數(shù)則決定于選擇輸入線的地址碼位數(shù)。輸出控制方式第59頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日輸出控制方式 1 2 31 2 3 3 2 1TS8TS12 TS808123TS8TS8輸出控制方式3TS12TS1

28、221127TS12CM第60頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日輸出控制方式工作原理TS1012141531TS14 1 2TS14TS11210010011 2 112輸入線輸出線第61頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日MMS接線器01M-101M-1kkkkkk表示符號(hào)空 間 接 線 器第62頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日空間接線器不管工作在哪種方式下，都具有如下的特點(diǎn)：只完成空間交換，不進(jìn)行時(shí)隙的交換。即完成輸入復(fù)用線與輸出復(fù)用線相同時(shí)隙內(nèi)信息的空間交換。空間接線器按時(shí)分方式工作?？臻g交換單元的輸入線和輸出

29、線都是時(shí)分復(fù)用線，交叉點(diǎn)矩陣的各個(gè)開(kāi)關(guān)均按照復(fù)用時(shí)隙而高速接通和閉合，因而我們說(shuō)它按照時(shí)分方式工作?？臻g接線器一般用于構(gòu)成數(shù)字電話交換系統(tǒng)中的交換網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)完成對(duì)PCM信號(hào)的交換。第63頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日2.2.3 時(shí)分復(fù)用交換單元典型的時(shí)分復(fù)用交換單元 共享存儲(chǔ)器型交換單元 總線型（共享媒體型）交換單元時(shí)分復(fù)用交換單元實(shí)例 時(shí)間(T)接線器(共享存儲(chǔ)器型)數(shù)字交換單元（DSE）(總線型（共享媒體型）交換單元) 第64頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日1. 共享存儲(chǔ)器型交換單元輸出信號(hào)輸入信號(hào)260N 1101輸入信號(hào)010N

30、 1139輸出信號(hào)入線緩沖出線緩沖下面介紹廣泛用于同步時(shí)分復(fù)用信號(hào)交換的“時(shí)間接線器”或者叫“T接線”。 共享存儲(chǔ)器型交換單元對(duì)三種時(shí)分復(fù)用信號(hào)都可進(jìn)行交換，但其具體實(shí)現(xiàn)有所不同。存儲(chǔ)器的N個(gè)區(qū)域是和各路輸入信號(hào)順序?qū)?yīng)的存儲(chǔ)器的N個(gè)區(qū)域是和各路輸出信號(hào)順序?qū)?yīng)的工作方式（控制方式）輸入控制：控制寫入、順序讀出（出線緩沖）對(duì)話音存儲(chǔ)器的控制而言,輸出控制：順序?qū)懭搿⒖刂谱x出（入線緩沖）第65頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日 話音存儲(chǔ)器（SM）:暫存話音編碼信息。SM單元數(shù)由輸入復(fù)用線上的時(shí)隙數(shù)決定。 控制存儲(chǔ)器（CM）：存儲(chǔ)輸入或輸出話音信息的時(shí)隙地址。CM單元數(shù)與

31、SM單元數(shù)相同，每個(gè)存儲(chǔ)單元存放SM的地址碼。完成同一條時(shí)分復(fù)用線上時(shí)隙之間的信息交換。基本組成：時(shí) 間 接 線 器第66頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日（1）順序?qū)懭?，控制讀出（2）控制寫入，順序讀出工作方式“順序?qū)懭搿?、“順序讀出”的“順序”是指按照話音存儲(chǔ)器的地址順序，由脈沖控制?！翱刂谱x出”、 “控制寫入”的“控制”是指按控制存貯器各單元定義的內(nèi)容控制話音存儲(chǔ)器的讀出或?qū)懭?。時(shí) 間 接 線 器第67頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日（1）順序?qū)懭?，控制讀出控制存儲(chǔ)器寫入的是話音存儲(chǔ)器的輸出地址，以此來(lái)控制話音存儲(chǔ)器的輸出。時(shí) 間

32、接 線 器話音存儲(chǔ)器的單元編號(hào)對(duì)應(yīng)輸入時(shí)隙;單元內(nèi)容是數(shù)字化的語(yǔ)音信息a； 控制存儲(chǔ)器單元編號(hào)對(duì)應(yīng)輸出時(shí)隙;單元內(nèi)容是語(yǔ)音信息(a)在話音存儲(chǔ)器中的單元編號(hào)（輸出地址）。第68頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日完成時(shí)隙交換過(guò)程 話音存儲(chǔ)器輸入時(shí)隙的信息寫入過(guò)程 各個(gè)輸入時(shí)隙（PCM脈碼）的信息在時(shí)鐘控制下，依次寫入話音存儲(chǔ)器的各個(gè)單元，話音存儲(chǔ)器的地址就是時(shí)隙編號(hào)。 順序?qū)懭胼敵隹刂品绞?控制存儲(chǔ)器內(nèi)容的寫入過(guò)程 每個(gè)單元所存儲(chǔ)的內(nèi)容，是由處理機(jī)控制寫入的。其內(nèi)容是話音存儲(chǔ)器的地址（時(shí)隙）。 第69頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日 在處理器

33、的控制下，控制話音存儲(chǔ)器的讀出地址。例如要將話音存儲(chǔ)器輸入時(shí)隙TS49的內(nèi)容a，在時(shí)隙TS58中輸出，可在控制存儲(chǔ)器的第58單元中寫入49。 控制存儲(chǔ)器在時(shí)鐘控制下依次讀出各單元內(nèi)容，讀至第58單元時(shí)內(nèi)部存儲(chǔ)的49，說(shuō)明在TS58時(shí)隙，讀出第49單元的內(nèi)容a，完成了所需的時(shí)隙交換。 時(shí)間接線器完成 時(shí)隙交換的過(guò)程 第70頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日032731TS27TS3TS27TS3273032731RWWR時(shí)鐘控制電路時(shí)鐘控制存儲(chǔ)器話音存儲(chǔ)器 A B用戶A，TS3用戶B，TS27順序?qū)懭?，控制讀出輸出時(shí)隙流輸入時(shí)隙流時(shí) 間 接 線 器第71頁(yè)，共174頁(yè)，

34、2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日WRWRSMCM810定時(shí)脈沖處理機(jī)時(shí)鐘511051118TS1輸出控制方式：順序?qū)懭?、控制讀出在CLK1時(shí)刻，a寫入到SM的第1號(hào)單元在CLK8時(shí)刻，CM讀出第8號(hào)單元的內(nèi)容1，1選中SM的第1號(hào)單元，a被讀出。實(shí)現(xiàn)A用戶(占用TS1)和B用戶(占用TS8)通話 中央處理機(jī)根據(jù)用戶要求，向CM發(fā)出“寫”命令，令其在第8號(hào)單元中寫入1aTS8bTS1bTS8a18abAB (TS1 TS8)BA (TS8 TS1)中央處理機(jī)根據(jù)用戶要求，向CM發(fā)出“寫”命令，令其在第1號(hào)單元中寫入8在CLK8時(shí)刻，b寫入到SM的第8號(hào)單元在CLK1時(shí)刻，CM讀出第1

35、號(hào)單元的內(nèi)容8，8選中SM的第8號(hào)單元，b被讀出。第72頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日WRWRSMCM10定時(shí)脈沖處理機(jī)時(shí)鐘511051132101TS0aTS2c23TS1bTS3d23TS0dTS2bTS1cTS3aTS0TS2bTS1TS3aTS0 TS3TS1 TS2TS2 TS1TS3 TS0abcdabcd輸出控制方式：順序?qū)懭?、控制讀出第73頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日（2）控制寫入，順序讀出不同的是：控制存儲(chǔ)器寫入的是話音存儲(chǔ)器的寫入地址，以此來(lái)控制話音存儲(chǔ)器的寫入。時(shí) 間 接 線 器話音存儲(chǔ)器的單元編號(hào)對(duì)應(yīng)輸出時(shí)隙

36、;單元內(nèi)容是數(shù)字化的語(yǔ)音信息a； 控制存儲(chǔ)器單元編號(hào)對(duì)應(yīng)輸入時(shí)隙;單元內(nèi)容是將 寫入的語(yǔ)音信息(a)在話音存儲(chǔ)器中的單元編號(hào)。第74頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日0331TS27TS3TS27TS3273032731RWWR時(shí)鐘控制電路時(shí)鐘控制存儲(chǔ)器話音存儲(chǔ)器2727 A B用戶A，TS3用戶B，TS27控制寫入，順序讀出輸出時(shí)隙流輸入時(shí)隙流時(shí) 間 接 線 器第75頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日表示符號(hào)Tkk時(shí) 間 接 線 器第76頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日對(duì)于時(shí)間接線器，我們應(yīng)注意以下三點(diǎn)：a）時(shí)間

37、接線器的控制存儲(chǔ)器是由控制單元寫入數(shù)據(jù)的，實(shí)際上控制存儲(chǔ)器（CM）就相當(dāng)于一條同步時(shí)分復(fù)用線上各個(gè)時(shí)隙之間信息交換的交換控制表，向控制存儲(chǔ)器寫入不同的控制信息，就能實(shí)現(xiàn)不同時(shí)隙間信息的交換。在整個(gè)通話期間，中央處理機(jī)向CM只下達(dá)一次“寫”命令，CM的內(nèi)容在整個(gè)通話期間不變，通話結(jié)束才清除該內(nèi)容。b）話音存儲(chǔ)器需要在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)完成一次讀操作與一次寫操作，控制存儲(chǔ)器也要在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)至少完成一次讀操作（如果控制單元向控制存儲(chǔ)器寫數(shù)據(jù)，那么控制存儲(chǔ)器還必須在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)完成一次讀操作與一次寫操作），所以構(gòu)成時(shí)間接線器的話音存儲(chǔ)器與控制存儲(chǔ)器的訪問(wèn)速度必須能滿足在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)各完成一次讀寫操作。第77頁(yè)，共

38、174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日c）經(jīng)過(guò)時(shí)間接線器交換的信息存在著時(shí)延，時(shí)延最好的情況是入復(fù)用線上第i個(gè)時(shí)隙的信息要交換到出復(fù)用線第i+1個(gè)時(shí)隙（只經(jīng)過(guò)1個(gè)時(shí)隙的時(shí)延），時(shí)延最壞的情況是入復(fù)用線上第i個(gè)時(shí)隙的信息要交換到出復(fù)用線上第i-1個(gè)時(shí)隙，那么從入復(fù)用線上來(lái)的第i個(gè)時(shí)隙的信息將會(huì)存儲(chǔ)在話音存儲(chǔ)器中，直到下一幀第i-1個(gè)時(shí)隙到來(lái)時(shí)，才從出復(fù)用線上輸出，其時(shí)延為n-1個(gè)時(shí)隙的時(shí)間（n為1幀的時(shí)隙數(shù)）。d)時(shí)分交換具有空分性質(zhì)。不論是輸出控制還是輸入控制，每個(gè)輸入時(shí)隙對(duì)應(yīng)著SM的一個(gè)存儲(chǔ)單元，即由空間位置的劃分來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)隙交換。第78頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，

39、19點(diǎn)40分，星期日共享總線型時(shí)分交換單元總線按時(shí)隙輪流分配給入線控制部件和出線控制部件使用。基本原理出線控制出線控制出線控制入線控制入線控制入線控制12NN12入 線出 線總 線總線管理交換單元示意圖第79頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日出線控制出線控制出線控制入線控制入線控制入線控制12NN12入 線出 線總 線總線管理總線型(共享媒體型) 交換單元示意圖總線及總線管理傳送信息；總線時(shí)隙分配。入線控制部件功能：接收入線信號(hào)；數(shù)據(jù)格式變換；寫入存儲(chǔ)器；在分配時(shí)隙送至總線（讀存儲(chǔ)器）。出線控制部件功能：檢測(cè)總線信號(hào)，讀取屬于自己的信息寫入存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)格式變換，發(fā)送至

40、出線。第80頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日81總線型交換單元 工作原理: 總線的工作時(shí)間劃分為N個(gè)時(shí)間片（時(shí)隙），在每一個(gè)時(shí)隙內(nèi)把總線分給相應(yīng)入線所對(duì)應(yīng)的輸入部件，同時(shí)當(dāng)一個(gè)輸入部件獲得總線上的輸入時(shí)隙后，就把入線上的信息送到總線上去，與此同時(shí)，信息的目的出線相對(duì)應(yīng)的輸出部件將總線上的信息讀入，然后從出線上輸出信息。第81頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日總線型交換單元的應(yīng)用實(shí)例 數(shù)字交換單元（DSE） 數(shù)字交換單元是共享總線型交換單元的典型代表，可以用來(lái)組成大規(guī)模的數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)（DSN）。（1）DSE的結(jié)構(gòu)DSE可完成16條雙向PCM復(fù)

41、用線之間的信息交換。DSE結(jié)構(gòu)，它的內(nèi)部有16個(gè)雙向端口，每個(gè)雙向端口接一條雙向32路的PCM線路，每路子信道16bit，該條PCM線路速率為4096Kbit/s，這16個(gè)雙向端口通過(guò)一條時(shí)分復(fù)用總線（TDM）連接在一起。第82頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日輸入同步端口RAM信道RAM緩沖器數(shù)據(jù)RAM端口比較器發(fā)送控制TDM總線發(fā)送端端口0PCM入PCM出接收端端口7端口8端口15接收端發(fā)送端PCM入PCM出8kHz4MHz8MHz時(shí)鐘(2) DSE的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖DSE是組成數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)的基本單元39根并行時(shí)分復(fù)用總線第83頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19

42、點(diǎn)40分，星期日輸入同步電路: 由于輸入PCM鏈路的速率雖然相同，但其相位可能有差異，即其幀和位可能不同步，本電路就是為使幀和位同步。端口RAM: 它有32個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)單元對(duì)應(yīng)1條信道，其存入內(nèi)容是該信道應(yīng)接續(xù)的發(fā)送端口的號(hào)碼。信道RAM：它有32個(gè)存儲(chǔ)單元，分別對(duì)應(yīng)于32個(gè)信道，存入的內(nèi)容是該信道應(yīng)接續(xù)的發(fā)送話路號(hào)碼。 第84頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日數(shù)據(jù)RAM：交換用的話音存儲(chǔ)器，它有32個(gè)存儲(chǔ)單元，分別對(duì)應(yīng)32個(gè)信道(時(shí)隙)。它采用控制寫入，順序讀出方式。端口比較器：將時(shí)分復(fù)用總線上的端口號(hào)碼與本端口號(hào)碼相比較，如果相同，就說(shuō)明數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)是送至

43、本端口的。發(fā)送控制：用來(lái)協(xié)調(diào)發(fā)送側(cè)的內(nèi)部操作，如對(duì)RAM的讀寫，空閑話路選擇等。 第85頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日86工作原理 PCM鏈路有32個(gè)時(shí)隙，即32個(gè)信道，注意它的每個(gè)信道傳輸16比特的信息，在這16bit的信息中，除了8bit的用戶話音/數(shù)據(jù)信息外，還包括了用于選路的控制信息，我們一般把這16bit的信息稱為信道字，DSE就是根據(jù)從PCM鏈路接收到的信道字進(jìn)行工作的。數(shù)字交換單元（DSE）第86頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日87信道字：PCM每一路的16比特信息。選擇信道字表明該路信號(hào)要交換到哪個(gè)端口的哪個(gè)信道上去，一

44、般用來(lái)建立連接； (FE=01,選擇內(nèi)部路由（目的端口和目的信道號(hào))。數(shù)據(jù)信道字包含了話音與數(shù)據(jù)信息，一般只用到了16bit中的8位，用來(lái)傳送數(shù)據(jù)； (FE=11)置閑信道字：使占用的話路置為空閑，用來(lái)拆除已經(jīng)建立的連接。(FE=00)換碼信道字：表示本信道字中包含處理機(jī)傳送的控制信息。 (FE=10)數(shù)字交換單元（DSE）第87頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日DSE具有建立、保持、拆除其內(nèi)部通道的功能，并且能夠在已建立好的內(nèi)部通道上進(jìn)行信息交換。DSE是比較復(fù)雜的交換單元，它不僅能完成不同復(fù)用線之間信息的交換，還能完成不同時(shí)隙之間的信息交換，即它同時(shí)具有空間交換功

45、能和時(shí)間交換功能，因而我們也稱其為時(shí)空結(jié)合交換單元。第88頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日交換網(wǎng)絡(luò)的一般結(jié)構(gòu)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(luò)2.3 交換網(wǎng)絡(luò)89第89頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日902.3 交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)是由若干個(gè)交換單元按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方式構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。三大要素：交換單元交換單元間的拓?fù)溥B接控制方式第90頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日912.3 交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)分類單級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)與多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò) 單級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)：需要交換的信息從交換網(wǎng)絡(luò)入線到交換網(wǎng)絡(luò)出線只經(jīng)過(guò)一

46、個(gè)交換單元，并且當(dāng)同一級(jí)有多個(gè)交換單元構(gòu)成時(shí)，不同交換單元的入線與出線之間可建立連接。 多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)：由多級(jí)交換單元構(gòu)成的交換網(wǎng)絡(luò)。時(shí)分交換網(wǎng)絡(luò)與空分交換網(wǎng)絡(luò) 時(shí)分交換網(wǎng)絡(luò): 所有的輸入與輸出端口分時(shí)共享單一的通信通路，具有時(shí)隙交換功能； 空分交換網(wǎng)絡(luò):(可以在多對(duì)輸入端口與輸出端口間同時(shí)并行地傳送信息，具有空間交換的功能；（CLOS網(wǎng)絡(luò)與BANYAN網(wǎng)絡(luò)) 在電話交換系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的是時(shí)空結(jié)合的交換網(wǎng)絡(luò)。第91頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日922.3 交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)分類有阻塞交換網(wǎng)絡(luò)與無(wú)阻塞交換網(wǎng)絡(luò) 對(duì)同一公共資源的競(jìng)爭(zhēng)一般有兩種情況： 1)內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng):要交換的

47、兩路信息同搶交換單元內(nèi)部的通路資源。 2)出線競(jìng)爭(zhēng):不同入端來(lái)的信息同時(shí)爭(zhēng)搶交換網(wǎng)絡(luò)同一個(gè)輸出端口。假設(shè)在同一時(shí)刻，入線0有信息要交換到出線2，入線1有信息要交換到出線3，那么此時(shí)就會(huì)發(fā)生爭(zhēng)強(qiáng)內(nèi)部鏈路的情況，在競(jìng)爭(zhēng)中失敗的信息被阻塞 (內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng))。第92頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日932.3 交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)分類 單通路交換網(wǎng)絡(luò): 任一條入線與出線之間只存在唯一的一條通路多通路交換網(wǎng)絡(luò): 任一條入線與出線之間存在著多條通路；單通路交換網(wǎng)絡(luò)與多通路交換網(wǎng)絡(luò)第93頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日2.3 交換網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)交換單元或若干個(gè)位于同

48、一級(jí)的交換單元構(gòu)成。（一）單級(jí)交換網(wǎng)絡(luò) 交換單元線入線出(a)一個(gè)交換單元交換單元交換單元交換單元線入線出(b)同級(jí)多個(gè)交換單元第94頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日2.3 交換網(wǎng)絡(luò)單級(jí)交換網(wǎng)絡(luò) 交換單元入線出線單級(jí)網(wǎng)絡(luò)交叉接點(diǎn)數(shù)：1616 = 256。兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)交叉接點(diǎn)數(shù)：448=128。16161142143144141142143144141414141414141414入線出線1616第95頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日96多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)如果一個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)中的交換單元可以分為N級(jí)，順序命名為第1,2,N級(jí)，并且滿足： 所有入線都只與第

49、1級(jí)交換單元連接； 所有第1級(jí)交換單元都只與入線和第2級(jí)交換單元連接； 所有第2級(jí)交換單元都只與第1級(jí)和第3級(jí)交換單元連接； 依此類推，所有第N級(jí)交換單元都只與第N-1級(jí)和出線連接； 則稱這樣的交換網(wǎng)絡(luò)為多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)，或N級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)。2.3 交換網(wǎng)絡(luò)第96頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)(nm x nm兩級(jí)交換網(wǎng)絡(luò))O1n-1O1n-1O1n-1O1m-1O1m-1O1m-1OO11m-1n-1 1級(jí)2級(jí)2.3 交換網(wǎng)絡(luò)97第97頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日98多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)參數(shù)每個(gè)交換單元的容量交換網(wǎng)絡(luò)的級(jí)數(shù)單元間的

50、連接通路（鏈路） 多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)交叉接點(diǎn)數(shù)減少?gòu)?fù)雜度降低級(jí)間選路和控制復(fù)雜帶來(lái)了內(nèi)部阻塞2.3 交換網(wǎng)絡(luò)第98頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日99回顧：基本概念： 若出、入線空閑，但因交換網(wǎng)絡(luò)級(jí)間鏈路被占用而無(wú)法接通的現(xiàn)象，稱為多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部阻塞。增加級(jí)數(shù)是為了減少交叉點(diǎn)數(shù)。入、出線空閑，交換網(wǎng)絡(luò)的級(jí)間鏈路阻塞。2.3 交換網(wǎng)絡(luò)第99頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日0nxn10n-1m-10mxm1n-110n-110n-110m-110m-110m-11第1級(jí)第2級(jí)多級(jí)網(wǎng)絡(luò)( nm x nm )內(nèi)部阻塞示意圖n-1m-1第100

51、頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日第1級(jí)是由m個(gè)nn的交換單元構(gòu)成第2級(jí)是由n個(gè)mm的交換單元構(gòu)成為了防止網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部阻塞多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)入線到出線的連接方法第101頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日28試問(wèn)：?jiǎn)渭?jí)交換網(wǎng)絡(luò)不存在內(nèi)部阻塞，為什么實(shí)際使用的大多是多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)? 因?yàn)榻粨Q網(wǎng)絡(luò)中交叉點(diǎn)越多，成本越高。一般在設(shè)計(jì)交換網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，盡量最小化交叉點(diǎn)數(shù)。 容量相同的多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)與單級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)比較，交叉點(diǎn)數(shù)大大減少。單級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)上受限于其尺寸和速度，一旦達(dá)到極限，很難擴(kuò)充，無(wú)法增加線路速率。2.3 交換網(wǎng)絡(luò)第102頁(yè)，共174頁(yè)，2022

52、年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)與單級(jí)交換網(wǎng)重要的不同 多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)交換容量大，但存在內(nèi)部阻塞。 單級(jí)網(wǎng)絡(luò)不存在內(nèi)部阻塞，但交換容量受限。 322.3 交換網(wǎng)絡(luò)第103頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日 保證網(wǎng)絡(luò)上終端都能兩兩互通 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)安排要合理 -防止網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部阻塞 最后是網(wǎng)絡(luò)代價(jià)構(gòu)建大型交換網(wǎng)絡(luò)考慮的問(wèn)題28第104頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日105無(wú)阻塞交換網(wǎng)絡(luò)研究的目的：減少、消除阻塞。三種無(wú)阻塞網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)格無(wú)阻塞網(wǎng)絡(luò) 鏈路足夠多。可重排無(wú)阻塞網(wǎng)絡(luò) 調(diào)整連接解決阻塞。廣義無(wú)阻塞網(wǎng)絡(luò) 使用一定的算法選路。2.3

53、交換網(wǎng)絡(luò)第105頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日106嚴(yán)格無(wú)阻塞網(wǎng)絡(luò)： 不管網(wǎng)絡(luò)處于何種狀態(tài)，任何時(shí)刻都可以在交換網(wǎng)絡(luò)中建立一個(gè)連接，只要這個(gè)連接的起點(diǎn)、終點(diǎn)是空閑的，而不會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)中已建立起來(lái)的連接。 例如：?jiǎn)渭?jí)交換網(wǎng)絡(luò)，但 N增大，交叉點(diǎn)數(shù)（N 2 ）增加很快，應(yīng)用受限。 CLOS網(wǎng)絡(luò)2.3 交換網(wǎng)絡(luò)第106頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日2.3 交換網(wǎng)絡(luò)可重排無(wú)阻塞網(wǎng)絡(luò)： 不管網(wǎng)絡(luò)處于何種狀態(tài)，任何時(shí)刻都可以在交換網(wǎng)絡(luò)中直接或?qū)σ延械倪B接重選路由來(lái)建立一個(gè)連接，只要這個(gè)連接的起點(diǎn)、終點(diǎn)是空閑的，而不會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)中已建立起來(lái)的連接。廣義

54、無(wú)阻塞網(wǎng)絡(luò)： 指一個(gè)給定的網(wǎng)絡(luò)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，而不必重新安排網(wǎng)絡(luò)中已建立起來(lái)的連接。第107頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日CLOS網(wǎng)絡(luò)單級(jí)無(wú)阻塞網(wǎng)絡(luò)需 N2個(gè)交叉點(diǎn)CLOS網(wǎng)絡(luò)是CLOS首次構(gòu)造的一類交叉點(diǎn)數(shù)隨入、出線數(shù)增加而增長(zhǎng)較慢的NN的無(wú)阻塞的多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò). CLOS網(wǎng)絡(luò)是采用多個(gè)較小規(guī)模的交換單元，按照某種連接方式連接起來(lái)，形成多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)。對(duì)較大的N，采用足夠多的級(jí)數(shù)，能設(shè)計(jì)出CLOS無(wú)阻塞網(wǎng)絡(luò)，其交叉點(diǎn)數(shù)增長(zhǎng)的速度小于N 1 + (01) 。第108頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，

55、19點(diǎn)40分，星期日CLOS網(wǎng)絡(luò)每一個(gè)交換單元都與下一級(jí)的各個(gè)交換單元有連接且僅有一條連接，因此任意一條入線與出線之間均存在一條通過(guò)中間級(jí)交換單元的路徑。m、n、r是整數(shù)，決定了交換單元的容量，稱為網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，并記為C(m，n，r)。 第一級(jí)有r個(gè)nm矩形交換單元1. 三級(jí)對(duì)稱CLOS網(wǎng)絡(luò)中間是m個(gè)rr的方形交換單元（1）三級(jí)CLOS網(wǎng)絡(luò)組成第三級(jí)有r個(gè)mn矩形交換單元第109頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日28 嚴(yán)格無(wú)阻塞條件： m 2n1 可重排無(wú)阻塞條件： m n 三級(jí)CLOS網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)格無(wú)阻塞條件m為CLOS網(wǎng)絡(luò)第2級(jí)所需要交換單元的個(gè)數(shù)，n為第一級(jí)每個(gè)單元的入線

56、數(shù)和第三級(jí)每個(gè)單元的出線數(shù)。第110頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日?qǐng)D2.24 CLOS網(wǎng)絡(luò)的無(wú)阻塞條件假如我們要確立一條從a到b的信息交換通路。最不利的情況是：第一級(jí)與a相連的交換單元中除去a之外所有剩余的n-1條入線均有信息要交換，那么第一級(jí)與a相連的交換單元中n-1條輸出線均處于忙狀態(tài)，并且所有的n-1條輸出線都連接到第二級(jí)不同的交換單元上G 三級(jí)CLOS網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)格無(wú)阻塞條件的分析第111頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日 最后一級(jí)與b相連的交換單元除去b以外所有的n-1條輸出線也均有信息要交換出來(lái)，并且對(duì)第二級(jí)來(lái)說(shuō)需要另外的n-1個(gè)交

57、換單元，而且這些交換單元都要有一條出線連接到與b相連的交換單元上。 G 三級(jí)CLOS網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)格無(wú)阻塞條件的分析第一級(jí) 第二級(jí) 第三級(jí)圖2.25 嚴(yán)格無(wú)阻塞的三級(jí)CLOS網(wǎng)絡(luò)第112頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日那么在最壞情況下，總共需要（n-1）+（n-1） = 2（n-1）個(gè)可供選擇的第2級(jí)交換單元，這時(shí)候?yàn)榱舜_保鏈路無(wú)阻塞，完成a到b的信息交換，至少還應(yīng)該存在一條空閑鏈路，即中間級(jí)交換單元要有（n-1）+（n-1）+1 = 2n-1個(gè)，因此我們得出三級(jí)對(duì)稱CLOS網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)格無(wú)阻塞條件： m 2n1 G 三級(jí)CLOS網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)格無(wú)阻塞條件的分析第一級(jí) 第二級(jí) 第三級(jí)圖2

58、.26 嚴(yán)格無(wú)阻塞的三級(jí)CLOS網(wǎng)絡(luò)第113頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日CLOS網(wǎng)絡(luò)當(dāng)出現(xiàn)內(nèi)部阻塞時(shí)，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有連接通路的調(diào)整（重排路由），實(shí)現(xiàn)無(wú)阻塞連接，稱為可重排（再配置）無(wú)阻塞網(wǎng)絡(luò)。 （2）可重排無(wú)阻塞網(wǎng)絡(luò) 12341234C1C212341234C11C2三級(jí)可重排無(wú)阻塞網(wǎng)絡(luò)(a)(b)入線2至出線4，入線3與出線1阻塞？第114頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日在大型程控交換機(jī)中,數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)的容量要求較大,只靠T接線器或S接線器是不能實(shí)現(xiàn)的,必須將它們組合起來(lái),才能達(dá)到要求。TST網(wǎng)絡(luò)是在電路交換系統(tǒng)中經(jīng)常使用的一種交換網(wǎng)絡(luò)

59、，它是三級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)，兩側(cè)為T接線器，中間一級(jí)為S接線器，S級(jí)的出入線數(shù)決定于兩側(cè)T接線器的數(shù)量。第1級(jí)T接線器：負(fù)責(zé)輸入母線的時(shí)隙交換。S接線器：負(fù)責(zé)母線之間的空間交換。第2級(jí)T接線器：負(fù)責(zé)輸出母線的時(shí)隙交換。TST網(wǎng)絡(luò)2.3 交換網(wǎng)絡(luò)115TTS第115頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日結(jié)構(gòu)：類型：根據(jù)T接線器控制方式的不同有兩種基本類型 第一種：輸入T級(jí)采用輸出控制，輸出T級(jí)采用輸入控制 第二種：輸入T級(jí)采用輸入控制，輸出T級(jí)采用輸出控制 （S接線器控制方式不限）輸入T級(jí)STTTTS級(jí)輸出T級(jí)第116頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日為減

60、少選路次數(shù)，簡(jiǎn)化控制，可使兩個(gè)方向的內(nèi)部時(shí)隙具有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通?？上嗖畎霂?，俗稱反相法，即：設(shè)：F=一幀的時(shí)隙數(shù) TSA-B=A到B方向的內(nèi)部時(shí)隙數(shù) TSB-A=B到A方向的內(nèi)部時(shí)隙數(shù)則： TSB-A= TSA-B +F/2 TST網(wǎng)絡(luò)第117頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日1182.3 交換網(wǎng)絡(luò) TST網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)TST交換網(wǎng)絡(luò) 編號(hào)相同的入線與出線組成一條雙向時(shí)分復(fù)用線。第118頁(yè)，共174頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期日119各接線器的工作方式為TA接線器為順序?qū)懭?、控制輸出TB接線器為控制寫入順序讀出S接線器為輸入控制設(shè)入線1的時(shí)隙2和出線3