第2部分 數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)

1、 第第2章章 交換單元與交換網(wǎng)絡(luò)交換單元與交換網(wǎng)絡(luò) 交換的基本功能交換的基本功能是在是在任意任意入線入線和和出線出線之間建立連接。之間建立連接。 完成這一基本功能完成這一基本功能的部件就是的部件就是交換網(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。是由基本的交換單元組成。2.1 語音信號(hào)數(shù)字化（背景知識(shí)）語音信號(hào)數(shù)字化（背景知識(shí)）2.2 具體交換單元介紹（具體交換單元介紹（T、S）2.3 交換網(wǎng)絡(luò)（交換網(wǎng)絡(luò)（TST）2.4交換網(wǎng)絡(luò)（交換網(wǎng)絡(luò)（BANYAN網(wǎng)絡(luò)）網(wǎng)絡(luò)）2.5舉例舉例2.1 語音信號(hào)數(shù)字化（背景知識(shí)）語音信號(hào)數(shù)字化（背景知識(shí)） 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)。

2、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)。電路交換電路交換采用采用 同步時(shí)分復(fù)用信號(hào)同步時(shí)分復(fù)用信號(hào)分組交換和分組交換和ATM交換交換采用采用 統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用信號(hào)統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用信號(hào)什么是什么是同步時(shí)分復(fù)用信號(hào)同步時(shí)分復(fù)用信號(hào)和和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用信號(hào)統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用信號(hào)？ 為了提高信道的利用率，通常采用為了提高信道的利用率，通常采用多路復(fù)用多路復(fù)用技術(shù)技術(shù)，使多路信息在一個(gè)信道或一條傳輸線路上，使多路信息在一個(gè)信道或一條傳輸線路上傳輸。傳輸。 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)頻分復(fù)用頻分復(fù)用時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用碼分復(fù)用碼分復(fù)用空分復(fù)用空分復(fù)用 TS1TSn-1TSn-1TS1TS0時(shí)間125us125usTS02、同

3、步時(shí)分復(fù)用（、同步時(shí)分復(fù)用（TDM）每個(gè)用戶的采樣周期都是每個(gè)用戶的采樣周期都是125us，都能在接收端正確還原，都能在接收端正確還原 一個(gè)一個(gè)幀幀的若干的若干時(shí)隙時(shí)隙，按順序編號(hào)，標(biāo)號(hào)相同，按順序編號(hào)，標(biāo)號(hào)相同的成為一個(gè)子信道，傳遞同一路話路信息，速率的成為一個(gè)子信道，傳遞同一路話路信息，速率恒定。（話路和時(shí)隙是恒定。（話路和時(shí)隙是“對(duì)號(hào)入座對(duì)號(hào)入座”的）的） 同步時(shí)分復(fù)用技術(shù)，也成為同步時(shí)分復(fù)用技術(shù)，也成為“位置化信道位置化信道” aabcdbca bb ccad用戶用戶ABCDtttt#1#2#3#4四個(gè)時(shí)分復(fù)用幀四個(gè)時(shí)分復(fù)用幀時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用t 3、統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用、統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用(STDM

4、) 統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用，又稱統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用，又稱“異步時(shí)分復(fù)用異步時(shí)分復(fù)用”。把。把公共信道的時(shí)隙實(shí)行公共信道的時(shí)隙實(shí)行“按需分配按需分配”，即只對(duì)那些，即只對(duì)那些需要傳送信息或正在工作的終端才分配給時(shí)隙。需要傳送信息或正在工作的終端才分配給時(shí)隙。4 4、話音信號(hào)的同步時(shí)分復(fù)用、話音信號(hào)的同步時(shí)分復(fù)用 PCM30/32PCM30/32幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu) 語音信號(hào)經(jīng)過抽樣、量化、編碼。語音信號(hào)經(jīng)過抽樣、量化、編碼。(PCM(PCM編碼）采樣周期為編碼）采樣周期為125us125us。 將將125us125us分成分成3232個(gè)時(shí)隙進(jìn)行時(shí)分復(fù)用就形個(gè)時(shí)隙進(jìn)行時(shí)分復(fù)用就形成了成了PCM30/32PCM30/32幀

5、結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)( (歐洲體制歐洲體制) )。 125us125us分成分成2424個(gè)時(shí)隙就形成了個(gè)時(shí)隙就形成了2424時(shí)隙的幀時(shí)隙的幀結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)( (北美與日本體制）。北美與日本體制）。 我們國家采用歐洲體制。我們國家采用歐洲體制。PCM30/32PCM30/32幀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)幀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn): : 一幀周期為一幀周期為125us125us，分成，分成3232個(gè)時(shí)隙個(gè)時(shí)隙TSTS0 0 TSTS3131。每個(gè)時(shí)隙傳輸每個(gè)時(shí)隙傳輸8 8位二進(jìn)制碼。位二進(jìn)制碼。s3232個(gè)時(shí)隙中，個(gè)時(shí)隙中，TSTS0 0為幀同步時(shí)隙，為幀同步時(shí)隙， TSTS1616為標(biāo)志為標(biāo)志信號(hào)時(shí)隙，其余時(shí)隙傳送信號(hào)時(shí)隙，其余時(shí)隙傳送30

6、30路的話音信號(hào)。路的話音信號(hào)。 每個(gè)話路的傳輸碼率：每個(gè)話路的傳輸碼率： 8000HZ8000HZ8bit=64kbit/s8bit=64kbit/s 復(fù)用后線路基群的傳輸碼率復(fù)用后線路基群的傳輸碼率: :3232 64Kbit/s=2048 64Kbit/s=2048 kbit/skbit/s=2Mb/s=2Mb/s 16 16 幀為一復(fù)幀，復(fù)幀周期為幀為一復(fù)幀，復(fù)幀周期為2ms2ms5、同步時(shí)分信號(hào)的交換1 1）同一）同一PCMPCM母線，不同時(shí)隙的信碼交換母線，不同時(shí)隙的信碼交換2 2）不同）不同PCMPCM母線，相同時(shí)隙間的信碼交換母線，相同時(shí)隙間的信碼交換3 3）不同）不同PCMP

7、CM母線，不同時(shí)隙間的信碼交換母線，不同時(shí)隙間的信碼交換BTS3BTS3CTS20CTS10ATS5ATS25數(shù)字?jǐn)?shù)字交換交換網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)PCMi1PCMi2PCMi3PCMi4PCMo1PCMo2PCMo3PCMo42.2 2.2 具體交換單元介紹具體交換單元介紹一、一、 空間交換單元（空間接線器或空間交換單元（空間接線器或S S接線器）接線器） 功能功能 S S接線器完成接線器完成不同復(fù)用總線不同復(fù)用總線(PCM(PCM線線) )間間同一同一TSTS之間的交換之間的交換; ;組成：組成： 電子交叉矩陣電子交叉矩陣 控制存儲(chǔ)器（控制存儲(chǔ)器（CMCM）工作方式：工作方式：1 1）輸入控制：控制存儲(chǔ)

8、器對(duì)交叉矩陣的入線進(jìn)）輸入控制：控制存儲(chǔ)器對(duì)交叉矩陣的入線進(jìn) 行控制（控制線與輸入行控制（控制線與輸入HWHW平行）平行）2 2）輸出控制：控制存儲(chǔ)器對(duì)交叉矩陣的出線進(jìn)）輸出控制：控制存儲(chǔ)器對(duì)交叉矩陣的出線進(jìn) 行控制（控制線與輸出行控制（控制線與輸出HWHW平行）平行）組成：組成： 電子交叉矩陣電子交叉矩陣 控制存儲(chǔ)器（控制存儲(chǔ)器（CMCM）組成：組成： 電子交叉矩陣電子交叉矩陣 控制存儲(chǔ)器（控制存儲(chǔ)器（CMCM）TS220431CMC0CMC1CMCnHW0HW1HWnHW0HW1HWnTS4TS4TS221n22S接線器的結(jié)構(gòu)接線器的結(jié)構(gòu)輸入控制方式輸入控制方式！單元地址為單元地址為時(shí)隙號(hào)

9、，內(nèi)時(shí)隙號(hào)，內(nèi)容為容為HWHW號(hào)號(hào)（輸出）（輸出）TS4 HW0HWnTS22 HWnHW1TS4TS22TS4TS220431CMC0CMC1CMCnHW0HW1HWnHW0HW1HWnn022輸出控制方式輸出控制方式！單元地址為單元地址為時(shí)隙號(hào)，內(nèi)時(shí)隙號(hào)，內(nèi)容為容為HWHW號(hào)號(hào)（輸入）（輸入）TS4 HW0HWnTS22 HWnHW1注意：1. S型接線器的入線數(shù)與出線數(shù)可以不等2. 控制存儲(chǔ)器的內(nèi)容只在通路建立或拆 除時(shí)才寫入或清除。組成：組成： 話音存儲(chǔ)器（話音存儲(chǔ)器（Speech Memory） 控制存儲(chǔ)器（控制存儲(chǔ)器（Control Memory）二、二、 時(shí)間交換單元（時(shí)間接線器

10、或時(shí)間交換單元（時(shí)間接線器或T T接線器）接線器）功能：完成同一復(fù)用總線功能：完成同一復(fù)用總線(PCM(PCM線線) )上不同時(shí)隙間上不同時(shí)隙間 的交換。的交換。工作方式工作方式1 1）輸出控制：順序?qū)懭?，控制讀出）輸出控制：順序?qū)懭?，控制讀出2 2）輸入控制：控制寫入，順序讀出）輸入控制：控制寫入，順序讀出RWTS0TS31TS0TS31031310SMCMWCPU控制控制RT接線器組成結(jié)構(gòu)接線器組成結(jié)構(gòu) 圖圖地址計(jì)數(shù)器地址計(jì)數(shù)器時(shí)鐘時(shí)鐘地址計(jì)數(shù)器地址計(jì)數(shù)器SMSM：1 1）暫存時(shí)隙的數(shù)字語音信息；）暫存時(shí)隙的數(shù)字語音信息；2 2）每個(gè)）每個(gè)TSTS占用占用SMSM的一個(gè)單元；的一個(gè)單元；3

11、 3）SMSM容量對(duì)一條容量對(duì)一條PCMPCM而言而言, , 容量容量=32=328bit8bit。CM：1 1）提供時(shí)間信息）提供時(shí)間信息: : 即在哪一時(shí)隙對(duì)即在哪一時(shí)隙對(duì)SMSM進(jìn)行讀進(jìn)行讀 或?qū)懟驅(qū)? (由由CMCM的地址單元號(hào)提供的地址單元號(hào)提供) )；2 2）提供地址信息）提供地址信息: : 即在某個(gè)時(shí)隙對(duì)即在某個(gè)時(shí)隙對(duì)SMSM的哪一的哪一 個(gè)地址進(jìn)行讀或?qū)憘€(gè)地址進(jìn)行讀或?qū)? (由由CMCM內(nèi)容提供內(nèi)容提供) )；AAARW310SMCMWCPU控制RT接線器接線器 - 輸出控制輸出控制地址計(jì)數(shù)器時(shí)鐘地址計(jì)數(shù)器TS6 TS176TS6TS173101761731 30 292 1

12、TS0CMCM的地址的地址與輸出與輸出TSTS對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)66！31 30 292 1 TS0AAA！RW310SMCMWCPU控制控制RT接線器接線器 - 輸入控制輸入控制地址計(jì)數(shù)器地址計(jì)數(shù)器地址計(jì)數(shù)器地址計(jì)數(shù)器TS6 TS1717TS6TM的地址的地址與輸入與輸入TS對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)2.3 2.3 交換網(wǎng)絡(luò)（交換網(wǎng)絡(luò)（TSTTST）數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有：數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有：本章重點(diǎn)講解本章重點(diǎn)講解TSTTST TST交換網(wǎng)的組成交換網(wǎng)的組成1210.10 101210.TTS如如T=512 TS，TST網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)5120時(shí)隙之間的交換。時(shí)隙之間的交換。 中間時(shí)隙的確定

13、：反相法中間時(shí)隙的確定：反相法1 1）選定一個(gè)方向的時(shí)隙為）選定一個(gè)方向的時(shí)隙為X X，2 2）則另一個(gè)方向中間時(shí)隙為）則另一個(gè)方向中間時(shí)隙為 （x + n/2x + n/2）mod Nmod N。N:N:為復(fù)用線的時(shí)隙數(shù)為復(fù)用線的時(shí)隙數(shù)T-S-T初級(jí)初級(jí)T T接線器接線器次級(jí)次級(jí)T T接線器接線器例例.TST.TST網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)。T T接線器容量為接線器容量為，初級(jí)，初級(jí)，和次級(jí)和次級(jí)分別采用分別采用輸出控制輸出控制輸入控制輸入控制和輸和輸入控制方式（內(nèi)部時(shí)隙采用反向法確定）入控制方式（內(nèi)部時(shí)隙采用反向法確定）設(shè)用戶呼叫用戶，設(shè)用戶呼叫用戶，A A用戶占用用戶占用HW0HW0和和TS2TS2，

14、用戶占用用戶占用HW2HW2和和TS31,TS31,交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部時(shí)隙交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部時(shí)隙 ITS=7（A BA B）。）。BB2TS23BB31TS2AA31ATS7BACMC0CMC1CMC2HW0HW1HW2輸入控制輸入控制！723ACMASMATS31B72TS731232HW0HW1HW2TS2CMBSMBTS31A233172輸入控制輸入控制輸出控制輸出控制TS23HW0 TS2 HW2 TS31TS31 ? TS2ITS7TS2 TS7 TS3127+32/2=23023BB23TS23BB23TS2AA7ATS7BACMC0CMC1CMC2HW0HW1HW2輸入控制輸入控制！723A

15、CMASMATS31B27TS723317HW0HW1HW2TS2CMBSMBTS31A273123輸出控制輸出控制輸入控制輸入控制TS23HW0 TS2 HW2 TS31TS31 ? TS2ITS7TS2 TS7 TS312230 BANYAN網(wǎng)絡(luò)是一種空分交換網(wǎng)絡(luò)，由若干網(wǎng)絡(luò)是一種空分交換網(wǎng)絡(luò)，由若干個(gè)個(gè)2*2交換單元組成的多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)。交換單元組成的多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)。多用于多用于ATMATM和光交換系統(tǒng)。和光交換系統(tǒng)。2.42.4 BANYANBANYAN網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)012345678 8 x 8x 8的的3 3級(jí)級(jí)banyanbanyan網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)01234567 從banyan的任一輸

16、入端口引出的一組通路形成了2分支樹，級(jí)數(shù)越多，分支越多，級(jí)數(shù)k=2N，N=總?cè)刖€數(shù)/出線數(shù)，即2k=N。每級(jí)有每級(jí)有N/2N/2個(gè)交換單元。個(gè)交換單元。單通路特性： banyan的任一入端到任一出端之間，具有1條且僅有一條通路。Banyan Banyan 網(wǎng)絡(luò)的基本特性網(wǎng)絡(luò)的基本特性自選路由特性自選路由特性： 自選路由，即是給定出線地址，不用外自選路由，即是給定出線地址，不用外加控制命令，就可選到出線?？梢允褂脤?duì)應(yīng)加控制命令，就可選到出線?？梢允褂脤?duì)應(yīng)于出端號(hào)的于出端號(hào)的二進(jìn)制碼二進(jìn)制碼的的選路標(biāo)簽選路標(biāo)簽來自動(dòng)選路來自動(dòng)選路。0 01 12 23 34 45 56 67 70 01 12(0

17、10)2(010)3(011)3(011)4(100)4(100)5(101)5(101)6 67 78 x 8的3級(jí)banyan網(wǎng)絡(luò)1 10 01 11 10 0(011)(010)(010)(100)(100)(101)(101)BanyanBanyan網(wǎng)絡(luò)的自選路由特性網(wǎng)絡(luò)的自選路由特性輸出沖突輸出沖突內(nèi)部爭用，內(nèi)部爭用，會(huì)引起內(nèi)部會(huì)引起內(nèi)部阻塞阻塞內(nèi)部阻塞性質(zhì)內(nèi)部阻塞性質(zhì) Banyan網(wǎng)絡(luò)不僅有內(nèi)部阻塞，而且這種內(nèi)部阻網(wǎng)絡(luò)不僅有內(nèi)部阻塞，而且這種內(nèi)部阻塞隨著陣列級(jí)數(shù)的增加而增加。因此，塞隨著陣列級(jí)數(shù)的增加而增加。因此，Banyan網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)不可能做得很大。不可能做得很大。BANYANBA

18、NYAN網(wǎng)絡(luò)交換工作原理網(wǎng)絡(luò)交換工作原理 1.TST網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)，T接線器容量為，初級(jí)，接線器容量為，初級(jí)，和次級(jí)分別采用輸出控制和次級(jí)分別采用輸出控制輸入控制和輸入輸入控制和輸入控制方式設(shè)用戶呼叫用戶，控制方式設(shè)用戶呼叫用戶，A用戶占用用戶占用HW0和和TS8，用戶占用，用戶占用HW2和和TS27,交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部時(shí)隙內(nèi)部時(shí)隙 ITS=9，反相內(nèi)部時(shí)隙采用反相法確，反相內(nèi)部時(shí)隙采用反相法確定定填寫括號(hào)中的內(nèi)容填寫括號(hào)中的內(nèi)容2.52.5 舉例舉例(5)(7)(2) (3)BBBTS8AACMC0CMC2HW0HW2CMASMABHW0HW2TS8CMBSMBTS27A(1) (8) (9)(10) (11)(13)(12)(4)(6)(15)A