交換技術(shù)講稿教材

1、交換技術(shù)講稿 彭亞雄 點(diǎn)對點(diǎn)通信系統(tǒng)： 通信網(wǎng)： 1.11.1交換與通信網(wǎng)交換與通信網(wǎng) 交換的引入 點(diǎn)到點(diǎn)的通信是一個簡單的通信系統(tǒng)，將 眾多的通信系統(tǒng)通過交換系統(tǒng)按一定的拓 撲模式組合在一起就構(gòu)成通信網(wǎng)。 組成通信網(wǎng)的三個基本要素： 終端終端： 傳輸線路傳輸線路： 交換設(shè)備交換設(shè)備： 將消息（話音、圖像、數(shù)據(jù)）轉(zhuǎn)換 成媒介能夠接受的電信號形式，同 時將來自傳輸媒介的電信號還原成 原始消息。如：電話機(jī)、 傳真機(jī)、 計(jì)算機(jī) 或稱傳輸媒介，信息的傳輸通道。 如：電纜、光纜、無線電波。 負(fù)責(zé)在任意的兩條用戶之間建立和 （而后）釋放一條通信鏈路。如： 交換機(jī)、路由器。 圖1。1 用戶間互連 構(gòu)成通信網(wǎng)

2、 用戶間通過交換 設(shè)備構(gòu)成通信網(wǎng) 圖1。 2 說明：說明： 在圖在圖1.2中，任意兩個終端需要通信（交換信息），中，任意兩個終端需要通信（交換信息）， 可由交換設(shè)備控制相應(yīng)的開關(guān)接點(diǎn)接通，為兩者提供一可由交換設(shè)備控制相應(yīng)的開關(guān)接點(diǎn)接通，為兩者提供一 條通信鏈路，當(dāng)通信結(jié)束，則相應(yīng)的開關(guān)接點(diǎn)斷開，釋條通信鏈路，當(dāng)通信結(jié)束，則相應(yīng)的開關(guān)接點(diǎn)斷開，釋 放通信鏈路。放通信鏈路。 比較：比較： 互連式通信網(wǎng)可靠，不會出現(xiàn)通信阻塞，但成本互連式通信網(wǎng)可靠，不會出現(xiàn)通信阻塞，但成本 高（需高（需 n(n-1)/2根線）。根線）。 通過交換設(shè)備構(gòu)成的通信網(wǎng)有可能出現(xiàn)阻塞（不通過交換設(shè)備構(gòu)成的通信網(wǎng)有可能出現(xiàn)阻

3、塞（不 是一定會阻塞），成本低。是一定會阻塞），成本低。 通信網(wǎng)越大，后者的優(yōu)點(diǎn)越明顯。通信網(wǎng)越大，后者的優(yōu)點(diǎn)越明顯。 如如N=100時，時， 交換式通信網(wǎng)需交換式通信網(wǎng)需100根線根線 互連式通信網(wǎng)需互連式通信網(wǎng)需100992=4950根線根線 終端用戶小交換機(jī)市話交換機(jī) 匯接交換機(jī)中繼線用戶線 圖1.3大型通信網(wǎng) 交換設(shè)備交換設(shè)備是通信網(wǎng)的重要是通信網(wǎng)的重要 組成部分，交換設(shè)備的好壞決定組成部分，交換設(shè)備的好壞決定 了通信網(wǎng)的好壞。了通信網(wǎng)的好壞。 交換技術(shù)的發(fā)展可以從兩個方面看：交換技術(shù)的發(fā)展可以從兩個方面看： 交換的控制方式交換的控制方式是隨著電子技術(shù)的發(fā)展而是隨著電子技術(shù)的發(fā)展而 發(fā)

4、展（設(shè)備方面）。發(fā)展（設(shè)備方面）。 交換方式交換方式的發(fā)展是隨著通信網(wǎng)的發(fā)展而發(fā)的發(fā)展是隨著通信網(wǎng)的發(fā)展而發(fā) 展，不同業(yè)務(wù)的通信有不同的特點(diǎn)，其交展，不同業(yè)務(wù)的通信有不同的特點(diǎn)，其交 換方式也不同（理論方面）。換方式也不同（理論方面）。 控制方式的發(fā)展：控制方式的發(fā)展： 交換方式的發(fā)展：交換方式的發(fā)展： 人工交換人工交換 機(jī)電式機(jī)電式 電子式電子式 自動交換自動交換 電路交換電路交換 報(bào)文交換報(bào)文交換 分組交換分組交換 快速電快速電 路交換路交換 ATM交換交換 幀中繼幀中繼 多協(xié)議標(biāo)記多協(xié)議標(biāo)記 交換交換MPLS 三種基本三種基本 交換方式交換方式 寬帶交換方式寬帶交換方式 軟交換軟交換 單

5、一業(yè)務(wù)網(wǎng) 寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng) 下一代網(wǎng)絡(luò) 主叫方通過撥號的方式通知網(wǎng)絡(luò)被叫方的電話主叫方通過撥號的方式通知網(wǎng)絡(luò)被叫方的電話 號碼，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)被叫方的號碼在主叫與被叫之號碼，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)被叫方的號碼在主叫與被叫之 間建立一條通路間建立一條通路 特點(diǎn)：特點(diǎn)：通信之前先建立通路，通信時通路獨(dú)占，通信之前先建立通路，通信時通路獨(dú)占， 通信結(jié)束，通路釋放。實(shí)時性好，線路利用率通信結(jié)束，通路釋放。實(shí)時性好，線路利用率 差。差。 將整個報(bào)文信息（報(bào)文將整個報(bào)文信息（報(bào)文+目的地址目的地址+源地址）在源地址）在 網(wǎng)絡(luò)的每個節(jié)點(diǎn)處（交換局）都是先存儲，等輸出網(wǎng)絡(luò)的每個節(jié)點(diǎn)處（交換局）都是先存儲，等輸出 線路空閑再轉(zhuǎn)發(fā)，直

6、至送達(dá)目的地。線路空閑再轉(zhuǎn)發(fā)，直至送達(dá)目的地。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：無需建立通路（無連接），實(shí)時性差，線無需建立通路（無連接），實(shí)時性差，線 路利用率好（可在非高峰時期傳送）路利用率好（可在非高峰時期傳送） 三、計(jì)算機(jī)網(wǎng)的交換方式三、計(jì)算機(jī)網(wǎng)的交換方式分組交換分組交換 packet switching 將報(bào)文分成若干個報(bào)文組（將報(bào)文分成若干個報(bào)文組（packet)，每個報(bào)文組要加上地址、，每個報(bào)文組要加上地址、 編號、校驗(yàn)碼，然后以報(bào)文組為存儲轉(zhuǎn)發(fā)單位逐節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，到達(dá)編號、校驗(yàn)碼，然后以報(bào)文組為存儲轉(zhuǎn)發(fā)單位逐節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，到達(dá) 目的地再按編號組裝成原報(bào)文。目的地再按編號組裝成原報(bào)文。 分組交換有兩種工作模

7、式：分組交換有兩種工作模式：數(shù)據(jù)報(bào)、虛電路方式。數(shù)據(jù)報(bào)、虛電路方式。 數(shù)據(jù)報(bào)方式：數(shù)據(jù)報(bào)方式：以分組為基本單位逐節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，且不同分組以分組為基本單位逐節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，且不同分組 可沿不同的路徑傳輸，類似報(bào)文交換?？裳夭煌穆窂絺鬏敚愃茍?bào)文交換。 虛電路方式：虛電路方式：首先網(wǎng)絡(luò)在通信兩端建立邏輯連接，然后用首先網(wǎng)絡(luò)在通信兩端建立邏輯連接，然后用 戶數(shù)據(jù)以分組為單位沿該路徑順序傳送到達(dá)終點(diǎn)戶數(shù)據(jù)以分組為單位沿該路徑順序傳送到達(dá)終點(diǎn) （逐節(jié)點(diǎn)（逐節(jié)點(diǎn) 轉(zhuǎn)發(fā)）。類似于電路交換，但通路不是一直占用。轉(zhuǎn)發(fā)）。類似于電路交換，但通路不是一直占用。 X.25分組交換網(wǎng)分組交換網(wǎng)采用虛電路方式。采用虛電路方式。I

8、nternetInternet采用的是數(shù)據(jù)采用的是數(shù)據(jù) 報(bào)方式。報(bào)方式。 分組交換的特點(diǎn)：分組交換的特點(diǎn)：實(shí)時性較好，線路利用率高。實(shí)時性較好，線路利用率高。 ATM是ITU-T建議在寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)B- ISDN中信息復(fù)用、傳輸、交換的方式。ATM可以 看成是分組交換和電路交換的結(jié)合，兼具兩者的 優(yōu)點(diǎn)。 ATM是將消息分成固定長度的信元進(jìn)行存儲 轉(zhuǎn)發(fā)，采用統(tǒng)計(jì)時分復(fù)用方式，即不同的業(yè)務(wù)根 據(jù)信息速率的不同決定信元的發(fā)送頻率，以適應(yīng) 綜合業(yè)務(wù)的需要。 Internet已取得了巨大成功，但隨著用 戶量的急劇增加，由多層路由器構(gòu)成的網(wǎng) 絡(luò)已趨于飽和，網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常阻塞，用戶的業(yè) 務(wù)質(zhì)量得不到保證，為此

9、需用ATM技術(shù)對傳 統(tǒng)的Internet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改進(jìn)。 IP交換和標(biāo)記交換就是ATM技術(shù)與IP路由 技術(shù)結(jié)合的兩個產(chǎn)物，最后這兩種產(chǎn)物技 術(shù)統(tǒng)一成一個標(biāo)準(zhǔn)多協(xié)議標(biāo)記交換MPLS。 軟交換技術(shù)是能夠?qū)F(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)融合成以IP 為中心同時可以支持語音、數(shù)據(jù)和多媒體 業(yè)務(wù)的下一代網(wǎng)絡(luò)NGN的關(guān)鍵技術(shù)。 軟交換的核心思想是通過軟件的方式實(shí)現(xiàn) 原來電路交換機(jī)的控制、接續(xù)、業(yè)務(wù)處理 等功能。 SCP策略服務(wù)器AAA服務(wù)器HRL應(yīng)用服務(wù)器 軟交換設(shè)備軟交換設(shè)備 SGMG AG IPPBX IAD H。323終端 MGCP終端 H。248終端 SIP終端等 WAG SS7網(wǎng) PSTN/ ISDN 無線網(wǎng) 綜合接入

10、 IP/ATM 網(wǎng) 絡(luò) 接入層 控制層 業(yè)務(wù)層 傳輸層 軟交換網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)圖 光技術(shù)在信息的傳輸中已得到廣泛應(yīng)用，特別是在光技術(shù)在信息的傳輸中已得到廣泛應(yīng)用，特別是在 B-ISDN中幾乎所有的傳輸都采用光纖傳輸，而目前的交中幾乎所有的傳輸都采用光纖傳輸，而目前的交 換機(jī)都是電交換機(jī)，采用光交換已是迫切需要。光交換換機(jī)都是電交換機(jī)，采用光交換已是迫切需要。光交換 技術(shù)處在研發(fā)階段。技術(shù)處在研發(fā)階段。 光電 光電 電光 電光 電 交 換 光光電電 光光電電 電電光光 電電光光 電電 交交 換換 光信號光信號 光信號光信號 光光 交交 換換 光信號光信號 采用光交換的優(yōu)點(diǎn)：采用光交換的優(yōu)點(diǎn)： 減少

11、了光電轉(zhuǎn)換的損傷。光信號的抗干擾能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電減少了光電轉(zhuǎn)換的損傷。光信號的抗干擾能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電 信號。信號。 提高了交換速度。電交換的速度受電子器件的速度限制。提高了交換速度。電交換的速度受電子器件的速度限制。 用戶電路 用戶電路 交換網(wǎng)絡(luò) 出中繼 入中繼 收號器 掃描與驅(qū)動電路 中央處理器I/O設(shè)備 存儲器 話路部分 控制 部分 一、程控交換機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 中繼線 用戶電路交換機(jī)與用戶線之 間的接口， 向用戶話機(jī)提供通話電流，向 處理機(jī)提供用戶狀態(tài)等。 出入中繼交換機(jī)之間的接口，或交換機(jī) 與中繼線之間的接口。 收號器 接收用戶所撥的電話號碼。 掃描驅(qū)動電路 對話路設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行掃 描，以便送

12、入CPU進(jìn)行分析處 理， CPU發(fā)出的指令經(jīng)驅(qū)動電 路控制話路設(shè)備動作。 I/O設(shè)備 鍵盤，顯示器，打印機(jī)等。 交換機(jī)一般都具有用戶接口和中繼接口，分別對應(yīng)用戶線和中 繼線。 主要作用： 1）一方面將來自終端或其它交換機(jī)的各種傳輸信號轉(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)分別將予以規(guī)范化的信令傳 送給控制模塊，將用戶消息傳送給互連網(wǎng)絡(luò)，以便控制模塊或互連 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行處理或接續(xù) 2）另一方面是將來自于交換機(jī)的信令或用戶消息轉(zhuǎn)換成適合用戶 線或中繼線傳輸?shù)男盘柌⑼ㄟ^這些線路發(fā)送出去。 針對處理的信號性質(zhì)、不同類型的交換機(jī)所具有的接口技術(shù)也不完 全相同。 一、接口技術(shù)一、接口技術(shù) 通信交換的

13、基本技術(shù)通信交換的基本技術(shù) 交換機(jī)一般都具有互連網(wǎng)絡(luò)（或稱交換網(wǎng)絡(luò)），任務(wù)是實(shí)現(xiàn)任 一入線與任一出線之間信號的接續(xù)互連 。 互連技術(shù)主要包括： （1）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 交換網(wǎng)絡(luò)都具有一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。對于不同的交換機(jī)，其交換 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要依據(jù)交換方式、服務(wù)質(zhì)量等因素來確定。拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)可分為時分結(jié)構(gòu)、空分結(jié)構(gòu)、時空分混合結(jié)構(gòu)等。 （2）選路策略 對于具有多級空分拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的交換網(wǎng)絡(luò)，一入端和一出端之間 在該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部可能存在多條并行通路，所以也需要為一個呼叫請求 選擇一條合適的通路。 二、互連技術(shù)二、互連技術(shù) （3）控制機(jī)理 控制機(jī)理是泛指完成選路完成后還必須對交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的一些 控制，以使交換網(wǎng)絡(luò)能正常

14、而有效的工作。 （4）阻塞特性 阻塞特性反映了在呼叫建立或用戶信息傳送時，由于交換網(wǎng)絡(luò) 的擁塞而遭受損失的現(xiàn)象。 任何通信網(wǎng)的正常通信都必須有信令來控制。在交換式通信網(wǎng) 絡(luò)中，要使終端、交換機(jī)和傳輸系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行，要實(shí)現(xiàn)任意用戶之 間的呼叫連接并完成交換功能，以及要維持網(wǎng)絡(luò)本身的正常運(yùn)行， 都必須在信令的控制下有條不紊地進(jìn)行。 信令過程是予以規(guī)范化的一系列協(xié)議。 針對各種不同的具體通信系統(tǒng)，可以有不同的信令過程及信令 方式。 不同角度劃分： 1）用戶信令與局間信令 2）隨路信令與共路信令 3）監(jiān)視信令、地址信令和維護(hù)管理信令 三、信令技術(shù)三、信令技術(shù) 主要負(fù)責(zé)處理信令，按信令的要求控制交換網(wǎng)絡(luò)完

15、成呼叫接續(xù)， 通過接口發(fā)送必要的信令，協(xié)調(diào)整機(jī)工作以及參與管理整個通信網(wǎng) 等。 互連功能、接口功能及信令功能都與控制功能有著密切關(guān)系 。 對于不同類型的交換機(jī)，其各有主要的控制技術(shù)。 處理機(jī)是交換機(jī)控制系統(tǒng)的重要組成成分。控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與 處理機(jī)的控制結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。對于處理機(jī)控制結(jié)構(gòu)，需要考慮的一 個重要因素是控制方式。集中控制和分散控制是兩種基本的控制方 式。 四、控制技術(shù)四、控制技術(shù) 通信網(wǎng)技術(shù)概論 一、通信網(wǎng)的組成和功能： 組成：由各種用戶終端、交換中心、集中器、 連接器以及它們之間的傳輸線路組成。此 外還必須有管理網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的軟件（如標(biāo)準(zhǔn)、 信令、協(xié)議）。它直接決定了網(wǎng)絡(luò)的性能。 功能：

16、 （1）為通信雙方提供信息交換通路； （2）協(xié)議交換；（3）尋址； （4）路由選擇； （5）終端用戶和傳輸網(wǎng)絡(luò)間的信息速率匹配； （6）差錯控制；（7）解/壓縮； （8）分組裝拆。 二、通信網(wǎng)的分層體系結(jié)構(gòu) 應(yīng)用層：表示各種信息的應(yīng)用， 業(yè)務(wù)層：支持各種業(yè)務(wù)應(yīng)用 傳送層：各種接入和傳送手段， 支撐網(wǎng)：提供保證網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行的控制和 管理功能。 開放系統(tǒng)互連(OSI) 參考模型： 交換網(wǎng)絡(luò) 交換網(wǎng)絡(luò)是交換設(shè)備的一個重要組成部分，用來提供是交換設(shè)備的一個重要組成部分，用來提供 交換所需的通路。交換所需的通路。 什么是什么是 交換網(wǎng)絡(luò)？交換網(wǎng)絡(luò)？ 交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)是由基本的交換單元組成。是由基本的交換

17、單元組成。 交換網(wǎng)絡(luò)中的信號形式是數(shù)字的、時分復(fù)交換網(wǎng)絡(luò)中的信號形式是數(shù)字的、時分復(fù) 用信號。用信號。 電路交換電路交換采用采用 同步時分復(fù)用信號同步時分復(fù)用信號 分組交換和分組交換和ATM交換交換采用采用 統(tǒng)計(jì)時分復(fù)用信號統(tǒng)計(jì)時分復(fù)用信號 什么是什么是同步時分復(fù)用信號同步時分復(fù)用信號和和統(tǒng)計(jì)時分復(fù)用信統(tǒng)計(jì)時分復(fù)用信 號號？ 為了提高信道的利用率，通常采用 多路復(fù)用技術(shù)，使多路信息在一個信 道或一條傳輸線路上傳輸。 多路復(fù)用技術(shù) 頻分復(fù)用:將信道按頻率分割為 多個子信道。 時分復(fù)用:將信道按時間分割 為多個子信道。 空分復(fù)用:將信道按空間分割 為多個子信道。 碼分復(fù)用:將信道通過不同擴(kuò) 頻碼序

18、列分割成多個子道。 a 頻分復(fù)用b 時分復(fù)用 不同用戶在同 一時段發(fā)送， 占用不同頻道 不同用戶占用 同一頻道，在 不同時段發(fā)送 同步時分復(fù)用的由來：同步時分復(fù)用的由來：話音信號的頻率話音信號的頻率300HZ 3400HZ，取采樣頻率為，取采樣頻率為8KHZ，即采樣周期為，即采樣周期為125us， 采樣值用采樣值用8位二進(jìn)制編碼，位二進(jìn)制編碼，8位二進(jìn)制占用的時間相對于位二進(jìn)制占用的時間相對于 125us很少，為了提高傳輸線的利用率，將很少，為了提高傳輸線的利用率，將125us分成若分成若 干時隙，不同用戶的采樣值占用不同的時隙進(jìn)行傳輸。干時隙，不同用戶的采樣值占用不同的時隙進(jìn)行傳輸。 因?yàn)樽?/p>

19、信道在每一幀時間軸上的位置是固定的，所因?yàn)樽有诺涝诿恳粠瑫r間軸上的位置是固定的，所 以稱為以稱為同步時分復(fù)用同步時分復(fù)用。同步時分復(fù)用信道又稱。同步時分復(fù)用信道又稱位置信道位置信道， 是通過時間軸上的位置來區(qū)分子信道（話路）的。同步是通過時間軸上的位置來區(qū)分子信道（話路）的。同步 時分復(fù)用子信道的速率是恒定的。時分復(fù)用子信道的速率是恒定的。 TS1 TSn-1 TSn-1 TS1TS0 時間125us125us TS0 每個用戶的采樣周期都是125us，都能在接收端正確還原 信息按分組先存儲再發(fā)送，每個分組附加標(biāo)志碼， 各個分組占用不同的時隙；但標(biāo)志相同的分組屬于一個 用戶，將它們所占用的信道

20、容量看成一個子信道，這種 復(fù)用方式稱為統(tǒng)計(jì)時分復(fù)用。 信息2速度信息速度1信息速度3 因?yàn)樾诺朗前磿r間分割為多個子信道，而子信道的 容量需要通過統(tǒng)計(jì)才能得到，所以稱為統(tǒng)計(jì)時分復(fù)用。 特點(diǎn):先存儲再發(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態(tài)變化，取消了 幀概念，統(tǒng)計(jì)時分復(fù)用信道又稱標(biāo)志信道，是通過標(biāo)志 來區(qū)分各子信道的。 統(tǒng)計(jì)時分復(fù)用統(tǒng)計(jì)時分復(fù)用的顯著的顯著優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是按照用戶的需是按照用戶的需 要動態(tài)地分配信道容量。一個用戶信息速要動態(tài)地分配信道容量。一個用戶信息速 度高時，占的信道容量大，當(dāng)它的信息速度高時，占的信道容量大，當(dāng)它的信息速 度變低的時候，它占的信道

21、容量也隨之減度變低的時候，它占的信道容量也隨之減 小。小。 分組交換分組交換的統(tǒng)計(jì)復(fù)用時分信號使用的分組的統(tǒng)計(jì)復(fù)用時分信號使用的分組 長度不相等，因此分組傳輸速率不固定，長度不相等，因此分組傳輸速率不固定， 不適于采用硬件交換單元。不適于采用硬件交換單元。ATM交換交換的統(tǒng)的統(tǒng) 計(jì)時分復(fù)用信號使用的分組長度相等（信計(jì)時分復(fù)用信號使用的分組長度相等（信 元），適于采用硬件交換單元，故元），適于采用硬件交換單元，故ATM交交 換速度快。換速度快。 話音信號需要數(shù)字化后才能在數(shù)字交 換網(wǎng)絡(luò)中傳輸、交換，話音信號數(shù)字化后 的信號為PCM信號。 話音信號的采樣周期為125us，將 125us分成32個時

22、隙進(jìn)行時分復(fù)用就形成 了PCM30/32幀結(jié)構(gòu)(歐洲體制)，或?qū)?125us分成24個時隙就形成了24時隙的幀 結(jié)構(gòu)(北美與日本體制）。 我們國家采用歐洲體制。 PCM30/32幀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn): 一幀周期為125us，分成32個時隙TS0 TS31。每個時隙傳輸8位二進(jìn)制碼，一個 時隙3。91us。 s32個時隙中，TS0為幀同步時隙， TS16為 標(biāo)志信號時隙，其余時隙傳送30路的話 音信號。 每個話路的傳輸碼率： 8000HZ8bit=64kbit/s 復(fù)用后線路基群的傳輸碼率: 32 64Kbit/s=2048 kbit/s=2Mb/s 16 幀為一復(fù)幀，復(fù)幀周期為2ms 關(guān)于幀同步時隙T

23、S0 偶幀 奇幀 關(guān)于標(biāo)志信號時隙TS16(信令時隙) 標(biāo)志信號以標(biāo)志信號以 500Hz 頻率頻率 出現(xiàn)就行了，出現(xiàn)就行了， 所以每話路所以每話路 標(biāo)志信號出標(biāo)志信號出 現(xiàn)的周期是現(xiàn)的周期是 2ms。 一個信道復(fù)用了32個時隙(或24個時隙) 稱為PCM基群。 隨著技術(shù)的發(fā)展，信息傳輸速率的提高， PCM基群可以進(jìn)一步復(fù)用，形成PCM高次群。 復(fù) 用 PCM 基群 PCM一次群 復(fù) 用 PCM n-1次 基群 PCM n次群 時隙交換示意圖（實(shí)現(xiàn)第一話路與第三話路的信息交換） TS3TS1復(fù)用 第一路 分路 第三路 分路發(fā) 分路收 群發(fā)送 群接收 分路發(fā) 分路收 數(shù)字 交換 網(wǎng)絡(luò) TS3TS1

24、 同步時分復(fù)用信號的交換需要通過復(fù)同步時分復(fù)用信號的交換需要通過復(fù) 用線的交換和時隙的交換來完成。用線的交換和時隙的交換來完成。 2.1.1 交換單元及其數(shù)學(xué)描述 1. 交換單元 是構(gòu)成交換網(wǎng)絡(luò)的最基本單元，可實(shí)現(xiàn)任 意入出線間的連接，完成同步時分交換或 分組統(tǒng)計(jì)復(fù)用交換。 交換單元的類型 交換單元可為集中型(入線數(shù)大于出線數(shù))、 分配型(入出線數(shù)相等)、擴(kuò)散型(入線數(shù)小 于出線數(shù))；有向和無向；數(shù)字和模；時分 和空分。 2. 交換單元的連接特性 交換單元的基本功能是建立和拆除連接， 連接函數(shù)利用數(shù)學(xué)方法描述連接特性，以 便評價交換單元的設(shè)計(jì)性能。 交換單元的入、出線可看作集合序列， 入 線集

25、合：T=0,1,2,M-1 出線集合：R=0,1,2,N-1 定義：tT，t是T的一個元; r Rt， Rt R, Rt 是R 的一個子集， r是Rt的一個元，則集合C=t, Rt為 一個連接，t為起點(diǎn)， r Rt為終點(diǎn)。 交換單元的一個連接就是入線集合和出線集合組 成的集合。 若r Rt， Rt中只一個元，稱作點(diǎn)到點(diǎn)連接。 若r Rt， Rt中有多個元，稱作點(diǎn)到多點(diǎn)連接。 若一交換單元提供點(diǎn)到多點(diǎn)連接，且Rt R， 稱其有同播（組播）功能。 若Rt =R，稱其有廣播功能。 交換單元的連接集合為 C=C0，C1，C2，, 其中，起點(diǎn)集 Tc=t；tCi, Ci C 終點(diǎn)集 Rc=r；rRt,

26、Rt ci, ci C 一個交換單元的連接函數(shù)具有瞬時性，可 隨時間變化。 一個交換單元的連接集合越多，則連接功 能愈強(qiáng)。 某時刻一交換單元處于交換集合C，若一入 線tTc ，稱該入線處于占用狀態(tài)，否則為 空閑狀態(tài)。連接函數(shù)描述了交換單元的連 接特性。 (1)函數(shù)表示形式 用x表示入線號變量，采用2進(jìn)制，連接函數(shù) f(xn-1xn-2x2x1x0)=xn-1xn-2x2x1x0。 函數(shù)表示便于對交換單元信息交換的計(jì)算。 (2) 排列表示形式 t0，t1，tn-1 起點(diǎn)，入線 r，r，rn-1 終點(diǎn)，出線 即輸入輸出對應(yīng)的表示方式，方便觀察。 (3) 圖形表示，。這種方式直觀，但不能用 計(jì)算機(jī)方

27、法演算信息連接性能。 交換單元的性能 容量：所有入線可以同時送入的總的信息 量； 接口：要規(guī)定信號接口標(biāo)準(zhǔn)； 功能：點(diǎn)到點(diǎn)、同發(fā)、廣播； 質(zhì)量：完成交換的速度，交換的時延有多 大。 空間交換單元 開關(guān)陣列的特點(diǎn)： 容易實(shí)現(xiàn)同發(fā)與廣播功能； 延遲時間均勻； 控制簡單； 只適合小規(guī)模的交換單元； 性能依賴于所使用的開關(guān)。 有繼電器、模擬電子開關(guān)、數(shù)字電子開關(guān)、 多路選擇器。 一、 空間接線器（space switch） 空間接線器用來完成不同復(fù)用線之間 的交換，而不改變時隙的位置，可簡稱為 S接線器 ，主要用于同步時分復(fù)用信號的 交換。 1 結(jié)構(gòu) 組成 交叉矩陣（交叉點(diǎn)陣） 控制存儲器 控制存儲器

28、的結(jié)構(gòu) 控制開關(guān)點(diǎn)何時打開或閉合。 每一條復(fù)用線一個控制存儲器，每一個控 制存儲器N個單元（對應(yīng)時隙數(shù)），單元的 內(nèi)容表示輸入（出）線的某一時隙與那一 條輸出（入）線接通。 類型：類型：兩種工作方式對應(yīng)兩種類型兩種工作方式對應(yīng)兩種類型 輸入控制：控制存儲器對交叉矩陣的入輸入控制：控制存儲器對交叉矩陣的入 線進(jìn)行控制，單元的內(nèi)容表線進(jìn)行控制，單元的內(nèi)容表 示輸入線的某一時隙與那一示輸入線的某一時隙與那一 條輸出線接通。條輸出線接通。 輸出控制：控制存儲器對交叉矩陣的出輸出控制：控制存儲器對交叉矩陣的出 線進(jìn)行控制，單元的內(nèi)容表線進(jìn)行控制，單元的內(nèi)容表 示輸出線的某一時隙與那一示輸出線的某一時隙與

29、那一 條輸入線接通。條輸入線接通。 注意： S型接線器的入線數(shù)與出線數(shù)可以不等 控制存儲器的內(nèi)容只在通路建立或拆 除時才寫入或清除。 輸出控制方式可以實(shí)現(xiàn)多播。 1 共享存儲器型交換單元 共享存儲器型交換單元的一般結(jié)構(gòu)如圖所示， N路輸入信號分別送入存儲器的N個不同區(qū)域，再 分別送出，存儲器的寫入和讀出采用不同的控制， 以實(shí)現(xiàn)交換。 時間接線器是用于同步時分復(fù)用信號交換 的共享存儲器型交換單元，可簡稱T接線器， 具體功能是完成一條時分復(fù)用線上時隙的交 換。 組成： 話音存儲器（Speech Memory） 控制存儲器（Control Memory） 類型：按工作方式分類 順序?qū)懭?，控制讀出（或

30、輸出控制） 控制寫入，順序讀出（或輸入控制） 話音存儲器用來暫時存放數(shù)字編碼的話音 信息。 控制存儲器用來存放話音存儲器在當(dāng)前時 隙內(nèi)應(yīng)該寫入或讀出的地址。 AA WR 8 WR SM CM 2 1 0 定時脈沖 處理機(jī)時鐘 TS2TS8 u 在CLK2時刻， A順序?qū)懭氲?SM的第2號單元 u 在在CLK8 時刻，時刻， CM讀出第讀出第8號單號單 元的數(shù)據(jù)元的數(shù)據(jù)2，2選選 中中SM的第的第2號單號單 元，元，A被讀出。被讀出。 u 以TS2TS8 的 實(shí)現(xiàn)介紹T接線 器的工作原理。 u 要實(shí)現(xiàn) TS2TS8 的交 換，首先要由處 理機(jī)在CM的8號 單元寫入2。 AA WR 2 WR SM

31、 CM 8 定時脈沖 處理機(jī)時鐘 TS2TS8 u 在在CLK8時刻，時刻， SM第第8號單元號單元 中的中的A被順序被順序 讀出。讀出。 u 在在CLK2時刻，時刻， CM讀出第讀出第2號單號單 元的數(shù)據(jù)元的數(shù)據(jù)8，8選選 中中SM的第的第8號單號單 元，元，A被寫入被寫入SM 的第的第8號單元。號單元。 u 要實(shí)現(xiàn) TS2TS8 的交 換，首先要由處 理機(jī)在CM的2號 單元寫入8。 工作原理： 順寫控讀的T接線器PCM入線上各時隙的話音信號在定 時脈沖的控制下按時隙號順序地寫入到話音存儲器，然后 在控制存儲器的控制下讀出到指定的時隙上。 控寫順讀的T接線器PCM入線上的各時隙的話音信號在

32、控制存儲器CM的控制下寫入到話音存儲器的指定存儲單元， 然后在定時脈沖的控制下順序讀出。 T接線器的CM是按控制寫入順序讀出的方式工作，原理 與S接線器的CM相同。 定時脈沖由環(huán)形計(jì)數(shù)器輸出，輸出數(shù)據(jù)值與時隙時刻 值相等。 備注:順寫控讀的T接線器中，定時脈沖作為SM寫入 數(shù)據(jù) 時存儲單元的地址，控制存儲器CM的輸出數(shù)據(jù)作為SM讀出 數(shù)據(jù)時存儲單元的地址。 說明: SM的讀寫是在同一時隙完成，但讀和寫 不能同時進(jìn)行，需要將時隙一分為二或一 分為三， 分別進(jìn)行讀和寫，前半時隙進(jìn) 行寫操作，后半時隙讀操作。 T型接線器的輸入時隙數(shù)和輸出時隙數(shù)可 以不等。 如:控寫順讀時，輸入時隙可以比輸出時 隙多

33、，順寫控讀則反過來。 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。 3、共享總線型交換單元 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(jì)時分復(fù)用方式使用總線。當(dāng)信

34、號到達(dá)一入線控 制部件的輸入端時，該部件進(jìn)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。 3、共享總線型交換單元 DSE是一種總線型交換單元，又稱空時結(jié)合 交換單元，既可實(shí)現(xiàn)時隙之間交換，又可實(shí)現(xiàn)復(fù) 用線之間的交換。只適用于同步時分復(fù)用信號的 交換。 16個雙向端口： 每個端口包含發(fā)送部 分T和接收部分R，可 連

35、接復(fù)用了32個話路 的PCM復(fù)用線。 并行時分復(fù)用總線： 又分為數(shù)據(jù)總線、信 道總線、控制總線， 總線是并行時分工作 （分成16個時隙供16 個端口使用） R T R T R T R T 并并 行行 時時 分分 復(fù)復(fù) 用用 總總 線線 0 7 8 15 時鐘時鐘 DSE任一端口的接收部分的任一信道（時隙）可以 與任一端口的發(fā)送部分的任一信道接通。 要實(shí)現(xiàn)要實(shí)現(xiàn)Port3TS10 Port9TS20 的接的接 續(xù)，首先要由處續(xù)，首先要由處 理機(jī)在理機(jī)在Port3的接的接 收部分的端口收部分的端口 RAM的的10號單元號單元 寫入寫入9，信道，信道RAM 的的10號單元寫入號單元寫入 20，以控制

36、交換，以控制交換 到到Port9和和TS20。 910 端口 RAM 2010 信道 RAM S20 數(shù)據(jù) RAM TS10 P D C TS20 R3T9 P端口端口Port總線總線 D數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 C信道（時隙）總線信道（時隙）總線 TS10到來時刻， 話音信號S置 入數(shù)據(jù)總線D， 端口RAM10號 單元中的端口 信息“9”順序讀 出置入端口總 線P，信道 RAM的10號單 元中的信道信 息20也被順序 讀出到信道總 線C。 910 端口 RAM 2010 信道 RAM S20 數(shù)據(jù) RAM S TS10 P D C S TS20 R3T9 P端口端口Port總線總線 D數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總

37、線 C信道（時隙）總線信道（時隙）總線 S 9 20 這時各端口的端口這時各端口的端口 比較器（位于發(fā)送部分比較器（位于發(fā)送部分 T），對端口總線上的），對端口總線上的 端口號碼進(jìn)行識別，這端口號碼進(jìn)行識別，這 時時Port9的發(fā)送部分的的發(fā)送部分的 端口比較器比較端口總端口比較器比較端口總 線上的數(shù)據(jù)與本端口一線上的數(shù)據(jù)與本端口一 致，允許其它總線（致，允許其它總線（D、 C）數(shù)據(jù)進(jìn)入本發(fā)送部）數(shù)據(jù)進(jìn)入本發(fā)送部 分，控制數(shù)據(jù)分，控制數(shù)據(jù)RAM進(jìn)行進(jìn)行 寫操作。信道總線上的寫操作。信道總線上的 信道號信道號20作為數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù) RAM的地址信號選中的地址信號選中 20號單元，數(shù)據(jù)總線上號單元，

38、數(shù)據(jù)總線上 的話音信號的話音信號S經(jīng)數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù) RAM的數(shù)據(jù)輸入線寫入的數(shù)據(jù)輸入線寫入 到到20號單元。號單元。 910 端口 RAM 2010 信道 RAM S20 數(shù)據(jù) RAM S TS10 P D C S TS20 R3T9 P端口Port總線 D數(shù)據(jù)總線 C信道（時隙）總線 S 9 20 在TS20到來時， 話音信號S被順 序讀出到PCM 出線上。 910 端口 RAM 2010 信道 RAM S20 數(shù)據(jù) RAM S TS10 P D C S TS20 R3T9 P端口Port總線 D數(shù)據(jù)總線 C信道（時隙）總線 注意： 各端口的接收部分應(yīng)在分配給它的時隙上向 總線置入數(shù)據(jù)，如另一端

39、口的R部件也在同一時 隙TS10將數(shù)據(jù)置入總線，會造成數(shù)據(jù)混亂。實(shí)際 上， 總線上的時隙=1/N * PCM復(fù)用線上的時隙 其中，N為端口數(shù)。 發(fā)送部分應(yīng)在每個總線時隙檢測端口信息。 總結(jié)： 回過頭來看一下，S接線器是通過多路轉(zhuǎn)換 開關(guān)實(shí)現(xiàn)空間交換，T接線器是通過話音存儲器 的緩沖來實(shí)現(xiàn)時間的交換，DSE利用總線的地址 選擇來實(shí)現(xiàn)空間交換，利用存儲器（數(shù)據(jù)存儲器） 實(shí)現(xiàn)時間交換。 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

40、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(shí)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(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò) T-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò)是由若干個T交換單元和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

41、。 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(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò) 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(diǎn)矩陣規(guī)模為MN。為了設(shè)計(jì)簡單起見，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

42、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(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò) 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(shí)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(jì)簡單起 見，通

43、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(shí)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(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò) 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級采用輸出控制，輸出T級采用輸入控制 第二種：輸入T級采用輸入控制，輸出T級采用輸出控制 （S接線器控制方式不限

44、） 輸入T級 S T TT T S級級輸出T級 工作原理：工作原理： 下面以第一下面以第一 種種TST實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn) PCM0TS2 PCM31TS51 的實(shí)現(xiàn)過程的實(shí)現(xiàn)過程 講解講解TST交交 換網(wǎng)絡(luò)的工換網(wǎng)絡(luò)的工 作原理。作原理。 (設(shè)每根復(fù)設(shè)每根復(fù) 用線復(fù)用了用線復(fù)用了 512個時隙個時隙) R W SM SM TS2 7 2 b b TS2 2 PCM0 PCM0 W SM TS7 TS51 PCM31 R SM b TS51 263 51 PCM31 要實(shí)現(xiàn) PCM0TS2 PCM31TS51 的交換，首 先要找到一 個空閑的內(nèi) 部時隙，在 此時隙上，S 接線器的 PCM0入線和 PCM3

45、1出線 均空閑。這 樣 PCM0TS2 PCM31TS51 =PCM0TS2 PCM0TS內(nèi) PCM31TS內(nèi) PCM31TS51 假設(shè)找到假設(shè)找到 一個空閑的一個空閑的 內(nèi)部時隙內(nèi)部時隙 TS7 在有關(guān)的在有關(guān)的 控制存儲器控制存儲器 中寫入數(shù)據(jù)中寫入數(shù)據(jù) 以實(shí)現(xiàn)預(yù)定以實(shí)現(xiàn)預(yù)定 交換交換 TS7 TS263 b TS263 2 b b 51 51 7 要實(shí)現(xiàn)要實(shí)現(xiàn) PCM31TS51 PCM0TS2 交換，同樣要交換，同樣要 選擇一個空閑選擇一個空閑 的內(nèi)部時隙，的內(nèi)部時隙， 為方便處理，為方便處理， 通常采用反相通常采用反相 法獲取第二條法獲取第二條 通道的空閑內(nèi)通道的空閑內(nèi) 部時隙，即兩部時隙，即兩 個方向的內(nèi)部個方向的內(nèi)部 時隙相差半幀時隙相差半幀 （最高位取反）（最高位取反） 7+512/2=263 51 2263 1 要實(shí)現(xiàn)PCM0TS2 PCM31TS51的交換，首先 要找到一個空閑的內(nèi)部時隙，在此時隙上S接線 器的PCM0入線和PCM31出線均空閑，這樣 PCM0TS2 P