第二章_交換單元及網(wǎng)絡(luò)

1、第二章第二章 交換單元與交換網(wǎng)絡(luò)交換單元與交換網(wǎng)絡(luò) 第二章第二章 交換單元與交換網(wǎng)絡(luò)交換單元與交換網(wǎng)絡(luò)2.1 引言2.2 具體交換單元介紹具體交換單元介紹2.3 交換網(wǎng)絡(luò)2.1 引言引言什么是什么是 交換網(wǎng)絡(luò)？交換網(wǎng)絡(luò)？交換機(jī)的基本功能是在任交換機(jī)的基本功能是在任一入線和出線之間建立通一入線和出線之間建立通信連接。信連接。交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)是交換設(shè)備的一是交換設(shè)備的一個(gè)重要組成部分，用來提個(gè)重要組成部分，用來提供交換所需的通路。供交換所需的通路。 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。交換單元是基本元素，例如一組開關(guān)、一組存儲(chǔ)單元等。交換單元是基本元素，例如一組開關(guān)、一

2、組存儲(chǔ)單元等。信號(hào)的基本形式n交換部件取決于信號(hào)的形式。交換部件取決于信號(hào)的形式。n電信號(hào)n模擬信號(hào)n數(shù)字信號(hào)n光信號(hào)交換網(wǎng)絡(luò)中的信號(hào)形式及交換網(wǎng)絡(luò)中的信號(hào)形式及 時(shí)隙交換概念時(shí)隙交換概念 交換網(wǎng)絡(luò)中的信號(hào)形式是數(shù)字的、時(shí)分交換網(wǎng)絡(luò)中的信號(hào)形式是數(shù)字的、時(shí)分復(fù)用信號(hào)。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)用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用信號(hào)信號(hào)？同步時(shí)分（時(shí)間位置、物理信道）同步時(shí)分（時(shí)間位置、物理信道） (STD(STD：Synchronous T

3、ime Division) Synchronous Time Division) 異步時(shí)分（標(biāo)記、物理信道）：統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用異步時(shí)分（標(biāo)記、物理信道）：統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用 (ATD(ATD：Asynchronous Time Division)Asynchronous Time Division)時(shí)分交換時(shí)分交換ATD與STD的概念 信道共享與多路復(fù)用技術(shù)信道共享與多路復(fù)用技術(shù) 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(gè)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(gè)子信道。 時(shí)分復(fù)用:將信道按時(shí)間分割為 多個(gè)子信道。 空分復(fù)用:將信道按空間分割為 多個(gè)子

4、信道。 碼分復(fù)用:將信道通過不同的擴(kuò) 頻碼序列分割成多個(gè)子信道。頻分復(fù)用和時(shí)分復(fù)用的區(qū)別頻分復(fù)用和時(shí)分復(fù)用的區(qū)別a 頻分復(fù)用b 時(shí)分復(fù)用不同用戶在同一時(shí)段發(fā)送，占用不同頻道不同用戶占用同一頻道，在不同時(shí)段發(fā)送 同步時(shí)分復(fù)用：同步時(shí)分復(fù)用：話音信號(hào)的頻率話音信號(hào)的頻率300HZ3400HZ，取采樣，取采樣頻率為頻率為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(shí)間相對于位二進(jìn)制占用的時(shí)間相對于125us很少，為了提高傳輸線的利用率，很少，為了提高傳輸線的利用率，將將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)行傳分成

5、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。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，所以稱為同步同步時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用。同步時(shí)分復(fù)用信道又稱。同步時(shí)分復(fù)用信道又稱位置信道位置信道，是通過時(shí)間軸上的位，是通過時(shí)間軸上的位置來區(qū)分子信道（話路）的。同步時(shí)分復(fù)用子信道的速率是恒定的。置來區(qū)分子信道（話路）的。同步時(shí)分復(fù)用子信道的速率是恒定的。 同步時(shí)分復(fù)用同步時(shí)分復(fù)用每個(gè)用戶的采樣周期都是125us，都能在接收端正確還原。時(shí)間125us125usTS0TS1TSn-1TS0TS1TSn-1 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)

6、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。 信息2速度信息速度1信息速度3 因?yàn)樾诺朗前磿r(shí)間分割為多個(gè)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(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，是通過標(biāo)志來區(qū)分各子信道的。統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用的顯著的顯著優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是按照用戶的需要?jiǎng)討B(tài)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)，占地分配信道容量。一個(gè)用戶信息速度高時(shí)，占的信

7、道容量大，當(dāng)它的信息速度變低的時(shí)候，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。它占的信道容量也隨之減小。分組交換分組交換的統(tǒng)計(jì)復(fù)用時(shí)分信號(hào)使用的分組長度不的統(tǒng)計(jì)復(fù)用時(shí)分信號(hào)使用的分組長度不相等，因此分組傳輸速率不固定，不適于采用相等，因此分組傳輸速率不固定，不適于采用硬件交換單元。硬件交換單元。ATM交換交換的統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用信號(hào)的統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用信號(hào)使用的分組長度相等（信元），適于采用硬件使用的分組長度相等（信元），適于采用硬件交換單元，故交換單元，故ATM交換速度快。交換速度快。統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用話音信號(hào)的同步時(shí)分復(fù)用 PCM30/32幀結(jié)構(gòu) 話音信號(hào)需要數(shù)字化后才能

8、在數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)中傳輸、交換，話音信號(hào)數(shù)字化后的信號(hào)為PCM信號(hào)。 話音信號(hào)的采樣周期為125us，將125us分成32個(gè)時(shí)隙進(jìn)行時(shí)分復(fù)用就形成了PCM30/32幀結(jié)構(gòu)(歐洲體制)，或?qū)?25us分成24個(gè)時(shí)隙就形成了24時(shí)隙的幀結(jié)構(gòu)(北美與日本體制）。 我們國家采用歐洲體制。n一幀周期為125us，分成32個(gè)時(shí)隙TS0 TS31。每個(gè)時(shí)隙傳輸8位二進(jìn)制碼，一個(gè)時(shí)隙3.91us。s32個(gè)時(shí)隙中，TS0為幀同步時(shí)隙， TS16為標(biāo)志信號(hào)時(shí)隙，其余時(shí)隙傳送30路的話音信號(hào)。n每個(gè)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 kb

9、it/s=2Mb/sn16 幀為一復(fù)幀，復(fù)幀周期為2ms(125us16=2000us)PCM30/32幀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 一個(gè)信道復(fù)用了32個(gè)時(shí)隙(或24個(gè)時(shí)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 同步時(shí)分復(fù)用信號(hào)的交換常常是要通過 時(shí)隙交換實(shí)現(xiàn)（時(shí)隙交換的概念）時(shí)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)TS3TS12.2具體交換單元介紹具體交換單元介紹2.2.1 交換單元及其數(shù)學(xué)

10、描述n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(shí)分交換或統(tǒng)計(jì)復(fù)用交換。（a）同步時(shí)分復(fù)用信號(hào)的交換（b）統(tǒng)計(jì)復(fù)用信號(hào)的交換交換單元的分類交換單元的分類n按使用需要的不同，交換單元可分為集中型(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))。2.2 具體交換單元介紹具體交換單元介紹一、 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(shí)隙的位置，可簡稱為S接線器 ，主要用于同步時(shí)分復(fù)用信號(hào)的交換。（1） 結(jié)構(gòu) 交叉矩陣（交叉點(diǎn)陣） 組成 控制存儲(chǔ)器 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

11、種類型 輸入控制：控制存儲(chǔ)器對交叉矩陣的入輸入控制：控制存儲(chǔ)器對交叉矩陣的入 線進(jìn)行控制，一條入線配一線進(jìn)行控制，一條入線配一個(gè)控制存儲(chǔ)器個(gè)控制存儲(chǔ)器 輸出控制：控制存儲(chǔ)器對交叉矩陣的出輸出控制：控制存儲(chǔ)器對交叉矩陣的出線進(jìn)行控制，一條出線配一線進(jìn)行控制，一條出線配一個(gè)控制存儲(chǔ)器個(gè)控制存儲(chǔ)器空間接線器的類型空間接線器的類型nS型接線器的入線數(shù)與出線數(shù)可以不等n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。注意注意S接線器的交叉矩陣接線器的交叉矩陣PCM1選通選通B0B1B2來自控來自控制存儲(chǔ)制存儲(chǔ)器器1PCM0選通選通B0B1B2來自控來自控制存儲(chǔ)制存儲(chǔ)器器0PCM7選通選通B0B1B2

12、來自控來自控制存儲(chǔ)制存儲(chǔ)器器7PCM0PCM1PCM7該該交交叉叉矩矩陣陣是是什什么么控控制制方方式？式？輸入控制方式輸入控制方式n輸出控制方式有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：某一輸入線上的某一個(gè)時(shí)隙的內(nèi)容可以同時(shí)在幾條輸出線上輸出。n而在輸入控制方式時(shí)，若在多個(gè)控制存儲(chǔ)器的相同單元中寫入相同的內(nèi)容，只會(huì)造成重接或出線沖突，這對于正常的通話是不允許的。2.2.3 時(shí)分復(fù)用交換單元時(shí)分復(fù)用交換單元共享存儲(chǔ)器型交換單元 共享存儲(chǔ)器型交換單元的一般結(jié)構(gòu)如圖所示，N路輸入信號(hào)分別送入存儲(chǔ)器的N個(gè)不同區(qū)域，再分別送出，存儲(chǔ)器的寫入和讀出采用不同的控制，以實(shí)現(xiàn)交換。 共享存儲(chǔ)器型交換單元可對三種時(shí)分復(fù)用信號(hào)進(jìn)行交換，但其具體

13、實(shí)現(xiàn)有所不同。0N-1工作方式工作方式n入線緩沖：若存儲(chǔ)器中的N個(gè)區(qū)域是和各路輸入信號(hào)順序?qū)?yīng)的，則稱交換單元是入線緩沖的。n出線緩沖：若存儲(chǔ)器中的N個(gè)區(qū)域是和各路輸出信號(hào)一一對應(yīng)的，則稱交換單元是出線緩沖的。時(shí)間接線器時(shí)間接線器（Time Switch） 時(shí)間接線器是用于同步時(shí)分復(fù)用信號(hào)交換的共享存儲(chǔ)器型交換單元，可簡稱T接線器，具體功能是完成一條時(shí)分復(fù)用線上時(shí)隙的交換。組成： 話音存儲(chǔ)器（Speech Memory） 控制存儲(chǔ)器（Control Memory）類型：按工作方式分類 順序?qū)懭?，控制讀出（或輸出控制） 控制寫入，順序讀出（或輸入控制）時(shí)間接線器時(shí)間接線器a aa aTS49TS

14、49TS58TS58寫地址寫地址寫數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)讀數(shù)據(jù)讀數(shù)據(jù)SMSM4949a a數(shù)據(jù)入數(shù)據(jù)入數(shù)據(jù)出數(shù)據(jù)出CM讀出數(shù)據(jù)=SM的讀數(shù)地址CM讀出數(shù)據(jù)=SM的讀數(shù)地址58584949CMCM讀地址讀地址時(shí)隙計(jì)數(shù)器時(shí)隙計(jì)數(shù)器呼叫處理機(jī)呼叫處理機(jī)以源端時(shí)隙號(hào)為地址以目的端時(shí)隙號(hào)為內(nèi)容寫入以源端時(shí)隙號(hào)為地址以目的端時(shí)隙號(hào)為內(nèi)容寫入圖2.18 時(shí)間接線器順序?qū)懭搿⒖刂谱x出的順序?qū)懭?、控制讀出的T接線器的結(jié)構(gòu)示意圖接線器的結(jié)構(gòu)示意圖AAAWR82WRSMCM210定時(shí)脈沖處理機(jī)時(shí)鐘TS2TS8u 在CLK2時(shí)刻，A順序?qū)懭氲絊M的第2號(hào)單元u 在在CLK8 時(shí)刻，時(shí)刻，CM讀出第讀出第8號(hào)單號(hào)單元的數(shù)據(jù)元的數(shù)據(jù)

15、2，2選選中中SM的第的第2號(hào)單號(hào)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(hào)單元寫入2?？刂茖懭?、順序讀出的控制寫入、順序讀出的T接線器的結(jié)構(gòu)示意圖接線器的結(jié)構(gòu)示意圖AAAWR28WRSMCM8定時(shí)脈沖處理機(jī)時(shí)鐘TS2TS8u 在在CLK8時(shí)刻，時(shí)刻，SM第第8號(hào)單元號(hào)單元中的中的A被順序被順序讀出。讀出。u 在在CLK2時(shí)刻，時(shí)刻，CM讀出第讀出第2號(hào)單號(hào)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(hào)單號(hào)單元，元，A被寫入被寫入SM的第的第8號(hào)單元。號(hào)單元。u 要實(shí)現(xiàn)TS2TS8 的交換，首先要由

16、處理機(jī)在CM的2號(hào)單元寫入8。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)n話音存儲(chǔ)器用來暫存數(shù)字編碼的話音信息。每個(gè)話路時(shí)隙有8位編碼，故話音存儲(chǔ)器的每個(gè)單元應(yīng)至少具有8個(gè)比特。n話音存儲(chǔ)器的容量等于輸入復(fù)用線上的時(shí)隙數(shù)。n控制存儲(chǔ)器的容量通常等于話音存儲(chǔ)器的容量，也就是取決于復(fù)用線上的時(shí)隙數(shù)。n輸入時(shí)隙選定一個(gè)輸出時(shí)隙后，由處理機(jī)控制寫入控制存儲(chǔ)器的內(nèi)容在整個(gè)通話期間都是保持不變的。 輸出控制的T接線器PCM入線上各時(shí)隙的話音信號(hào)在定時(shí)脈沖的控制下按時(shí)隙號(hào)順序地寫入到話音存儲(chǔ)器，然后在控制存儲(chǔ)器的控制下讀出到指定的時(shí)隙上。 輸入控制的T接線器PCM入線上的各時(shí)隙的話音信號(hào)在控制存儲(chǔ)器CM的控制下寫入到話音存儲(chǔ)器的指定存儲(chǔ)單元

17、，然后在定時(shí)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(shí)脈沖由環(huán)形計(jì)數(shù)器輸出，輸出數(shù)據(jù)值與時(shí)隙時(shí)刻值相等。備注:順寫控讀的T接線器中，定時(shí)脈沖作為SM寫入數(shù)據(jù)時(shí)存儲(chǔ)單元的地址，控制存儲(chǔ)器CM的輸出數(shù)據(jù)作為SM讀出數(shù)據(jù)時(shí)存儲(chǔ)單元的地址。工作原理工作原理SM的讀寫是在同一時(shí)鐘脈沖周期完成，但讀和寫不能同時(shí)進(jìn)行，這是由RAM本身提供的讀、寫控制線控制，在時(shí)鐘脈沖的正、負(fù)半周分別完成。T型接線器的輸入時(shí)隙數(shù)和輸出時(shí)隙數(shù)可以不等。如:控寫順讀時(shí)，輸入時(shí)隙可以比輸出時(shí)隙多，順寫控讀則反過來。說明說明容量容量n時(shí)間接線器的容量等于輸入復(fù)用線上的時(shí)隙數(shù)

18、N，N的增加是由限制的。n若單路信號(hào)的速率為v，采用的存儲(chǔ)器為雙向數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)總線的寬度（即每次存取數(shù)據(jù)的比特?cái)?shù)）B比特，需要時(shí)間t，則： 2Nv=Btn因此，增加時(shí)間接線器的容量的方法包括：n 使用快速的存儲(chǔ)器n增加存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)總線的寬度n使用單向數(shù)據(jù)總線的存儲(chǔ)器時(shí)延時(shí)延n信號(hào)進(jìn)行串并變換時(shí)的時(shí)延：這與存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)總線寬度成正比。n在存儲(chǔ)器中的時(shí)延。n假設(shè)時(shí)間接線器在一幀各時(shí)隙的信號(hào)都到齊后經(jīng)過時(shí)間開始輸出，則信號(hào)經(jīng)過時(shí)間接線器的平均時(shí)延為 T= +NWN是一幀的時(shí)隙數(shù)，W是一個(gè)時(shí)隙的時(shí)間長度。注意：各時(shí)隙中的單路信號(hào)經(jīng)歷的時(shí)延各不相同?？偩€型交換單元總線型交換單元n一般結(jié)構(gòu) 入線 出線 1

19、 1 1 2 2 n n 總線 入線控制 入線控制 入線控制 出線控制 出線控制 出線控制 總線管理 入線控制 總線管理 一般結(jié)構(gòu)一般結(jié)構(gòu)n總線型交換單元包括入線控制部件、出線控制部件和總線三部分。n交換單元的每條入線都經(jīng)過各自的入線控制部件與總線相連，每條出線也經(jīng)過各自的出線控制部件與總線相連。n總線按時(shí)隙輪流分配給各個(gè)入線控制部件和出線控制部件使用，分配到的輸入部件將輸入信號(hào)送到總線上。(1)入線控制部件將入線上的信息經(jīng)過格式變換存入緩沖存儲(chǔ)器，在分配給該部件的時(shí)隙上將信息送到總線上。設(shè)一個(gè)入線控制部件每隔時(shí)間獲得一個(gè)時(shí)隙，輸入信息的速率為Vbit/s，則緩沖存儲(chǔ)器的容量至少是（ V） b

20、it。(2)出線控制部件檢測總線上的信息，將屬于自己的信息讀入緩沖存儲(chǔ)中，經(jīng)過格式變換，由出線送出。設(shè)一個(gè)出現(xiàn)控制部件在每個(gè)時(shí)間段內(nèi)獲得的信息量是一個(gè)常數(shù)，而出線的數(shù)字信息 速率為Vbit/s，則緩沖存儲(chǔ)器的容量至少是（ V） bit。(3)總線一般包括多條數(shù)據(jù)線和控制線。(4)總線時(shí)隙分配要按一定的規(guī)則。功能及特點(diǎn)功能及特點(diǎn)特點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)三種時(shí)分復(fù)用信號(hào)的交換，但是具體實(shí)現(xiàn)有所不同。若入線上信息的傳輸碼率為bit/s，則總線上信息的傳輸碼率為n bit/s。設(shè)總線上的一個(gè)時(shí)隙的長度不能超過T，且在一個(gè)時(shí)隙中只能傳送B，則有： kNV=B/TK是時(shí)隙分配規(guī)則因子，k反映了總線的利用率。要增加總線

21、的傳輸速率的方法包括：增加總線的寬度使用快速的器件來減少T數(shù)字交換單元數(shù)字交換單元DSE（digital switch element） DSE是一種總線型交換單元，又稱空時(shí)結(jié)合交換單元，既可實(shí)現(xiàn)時(shí)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(shí)分復(fù)用信號(hào)的交換。 DSE是組成數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)（DSN）的基本單元。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 16個(gè)雙向端口： 每個(gè)端口包含發(fā)送部分T和接收部分R，可連接復(fù)用了32個(gè)話路的PCM復(fù)用線。 39跟并行時(shí)分復(fù)用總線： 數(shù)據(jù)總線16線、端口地址總線4線、信道地址總線4線、控制總線5線、證實(shí)線1線、返回信道總線5線、時(shí)鐘線3線 DSE任一端口的接收部分的任一信道（時(shí)隙）可以

22、與任一端口的發(fā)送部分的任一信道接通。R RX XT TX XR RX XT TX XR RX XT TX XR RX XT TX X端端口口0 0端端口口8 8端端口口7 7端端口口1 15 5雙雙套套端端口口7 7雙雙套套端端口口0 03 39 9根根并并行行時(shí)時(shí)分分復(fù)復(fù)用用總總線線時(shí)時(shí)鐘鐘圖圖2 2. .2 22 2 D DS SE E的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)n端口的接收側(cè)（RX）包括有：n輸入同步電路:使幀和位同步。n端口RAM：32個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)單元對應(yīng)一條信道，存儲(chǔ)信道該接續(xù)的發(fā)送端口的號(hào)碼。n信道RAM：32個(gè)存儲(chǔ)單元，分別對應(yīng)32條信道，存儲(chǔ)信道該接續(xù)的發(fā)送話路號(hào)碼。n端口的發(fā)送側(cè)

23、（TX）包括有：n數(shù)據(jù)RAM：交換用的話音存儲(chǔ)器，32個(gè)存儲(chǔ)單元對應(yīng)32條信道。控制寫入，順序?qū)懗?。n端口比較器：將時(shí)分復(fù)用總線上的端口號(hào)碼和本端號(hào)碼相比較。n發(fā)送控制：協(xié)調(diào)發(fā)送側(cè)的內(nèi)部操作。工作原理nPCM鏈路每幀有32個(gè)信道，每路有16比特。這16比特信息稱為信道字，信道字中既可以有控制信息，也可以有用戶話音/數(shù)據(jù)信息，DSE根據(jù)所收到的不同信道字來完成不同的任務(wù)。信道字有四種：置閑信道字；選擇信道字；數(shù)據(jù)信道字；換碼信道字。n當(dāng)選擇和建立通路時(shí)，若所選信道成功，會(huì)沿著一條證實(shí)線回送一個(gè)“證實(shí)”信號(hào)（ACK），若選擇遭到失敗，就會(huì)回送一個(gè)“不證實(shí)”信號(hào)（NACK）。端口的內(nèi)部組成及端口的內(nèi)

24、部組成及DSE的工作原理的工作原理n要實(shí)現(xiàn)要實(shí)現(xiàn)PortPort3 3TSTS1010 PortPort9 9TSTS20 20 的接的接續(xù)，首先要由續(xù)，首先要由處理機(jī)在處理機(jī)在PortPort3 3的接收部分的的接收部分的端口端口RAMRAM的的1010號(hào)號(hào)單元寫入單元寫入9 9，信，信道道RAMRAM的的1010號(hào)單號(hào)單元寫入元寫入2020，以，以控制交換到控制交換到PortPort9 9和和TSTS2020。910端口RAM2010信道RAMS20數(shù)據(jù)RAMTS0P D CTS20R3T9P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(shí)隙）總線信道（時(shí)隙）總線以Port3TS10P

25、ort9TS20 實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行說明端口的內(nèi)部組成及端口的內(nèi)部組成及DSE的工作原理的工作原理nTS10到來時(shí)刻，話音信號(hào)S置入數(shù)據(jù)總線D，端口RAM10號(hào)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(hào)單元中的信道信息20也被順序讀出到信道總線C。910端口RAM2010信道RAMS20數(shù)據(jù)RAMSTS10P D CSTS20R3T9P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(shí)隙）總線信道（時(shí)隙）總線S920以Port3TS10 Port9TS20 實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行說明端口的內(nèi)部組成及端口的內(nèi)部組成及DSE的工作原理的工作原理 這時(shí)各端口的端口這時(shí)各端口的端口比較器（位于

26、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(hào)碼進(jìn)行識(shí)別，這端口號(hào)碼進(jìn)行識(shí)別，這時(shí)時(shí)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(hào)信道號(hào)20作為數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)RAM的地址信號(hào)選中的地址信號(hào)選中20號(hào)單元，數(shù)據(jù)總線上號(hào)單元，數(shù)據(jù)總線上的話音信號(hào)的話音信號(hào)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(hào)單元。號(hào)單元。910端口RAM2

27、010信道RAMS20數(shù)據(jù)RAMSTS10P D CSTS20R3T9P端口Port總線D數(shù)據(jù)總線C信道（時(shí)隙）總線S920以Port3TS10 Port9TS20 實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行說明端口的內(nèi)部組成及端口的內(nèi)部組成及DSE的工作原理的工作原理n在TS20到來時(shí)，話音信號(hào)S被順序讀出到PCM出線上。910端口RAM2010信道RAMS20數(shù)據(jù)RAMSTS0P D CSTS20R3T9P端口Port總線D數(shù)據(jù)總線C信道（時(shí)隙）總線以Port3TS10 Port9TS20 實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行說明 各端口的接收部分應(yīng)在分配給它的時(shí)隙上向總線置入數(shù)據(jù)，如另一端口的R部件也在同一時(shí)隙TS10將數(shù)據(jù)置入總線，會(huì)造成

28、數(shù)據(jù)混亂。 發(fā)送部分應(yīng)在每個(gè)總線時(shí)隙檢測端口信息?？偨Y(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(chǔ)器的緩沖來實(shí)現(xiàn)時(shí)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(chǔ)器（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器）實(shí)現(xiàn)時(shí)間交換。注意注意小組論文主題（二選一）nVoIP網(wǎng)絡(luò)電話技術(shù)n云計(jì)算與核心交換機(jī)小組論文要求n小組人數(shù)：5-6人，自由組隊(duì)n要求：嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)論文格式規(guī)范；嚴(yán)禁抄襲，要求盡量做到用自己的話說，原文引用要求用“”表示，要求標(biāo)明出處，一旦發(fā)現(xiàn)抄襲，整個(gè)小組論文取消分?jǐn)?shù)；小組論文可做10分鐘 演講，可由一人代表發(fā)言，或全組人員集體發(fā)言，此項(xiàng)不作強(qiáng)制要求，但演講有5分額外的

29、平時(shí)成績加分。n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)路。n交換網(wǎng)絡(luò)含有三大要素：交換單元、不同交換單元間的拓?fù)溥B接和控制方式。2.3 交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)2.3.1 clos網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)按結(jié)構(gòu)分按結(jié)構(gòu)分 單級交換網(wǎng)絡(luò)單級交換網(wǎng)絡(luò)：入線到出線的連接只經(jīng)過：入線到出線的連接只經(jīng)過 一個(gè)交換單元；可以由一個(gè)交換單元；可以由一一 個(gè)交換單元形成或由多個(gè)交換單元形成或由多個(gè)個(gè) 交換單元并聯(lián)構(gòu)成。交換單元并聯(lián)構(gòu)成。 多級交換網(wǎng)絡(luò)多級交換網(wǎng)絡(luò)：入線到出線的連接經(jīng)過：入線到出線的連接經(jīng)過 多個(gè)交換單元。多個(gè)交換單元。內(nèi)部阻塞內(nèi)部阻塞n內(nèi)部阻塞，當(dāng)一個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)的某一出線為空閑，但由于交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)

30、部的拓?fù)溥B線結(jié)構(gòu)而使某一入線不能和該空閑的出線建立連接時(shí)，稱作內(nèi)部阻塞。n單級交換網(wǎng)絡(luò)不存在內(nèi)部阻塞，多級交換網(wǎng)絡(luò)可能存在阻塞。 0 0n n- -1 101m-11m-1001n-1001n-1m m- -1 1第第1 1級級第第2 2級級當(dāng)當(dāng)?shù)诘? 1級級模模塊塊0 0的的線線0 0和和第第2 2級級模模塊塊0 0的的線線0 0建建立立了了連連接接時(shí)時(shí)，則則第第1 1級級模模塊塊0 0任任何何線線和和第第2 2級級模模塊塊0 0的的任任何何線線建建立立連連接接兩級交換網(wǎng)絡(luò)兩級交換網(wǎng)絡(luò)n兩級交換每一對出、入線的連接需要通過兩個(gè)交換單元和一條級間鏈路，增加了控制交換單元和搜尋空閑鏈路的難度。n

31、在單級交換網(wǎng)絡(luò)，只要有一對出、入線空閑，便可將兩者接通。而兩級交換網(wǎng)絡(luò)中，由于第一級的每個(gè)交換單元與第二級的每一個(gè)交換單元之間僅存在一條鏈路，任何時(shí)刻在一對交換單元之間只能有一對出、入線接通。n這種出、入線空閑，但因交換網(wǎng)絡(luò)級間鏈路被占用而無法接通的現(xiàn)象稱為多級交換網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部阻塞。為什么實(shí)際使用的都為什么實(shí)際使用的都是多級交換網(wǎng)絡(luò)？是多級交換網(wǎng)絡(luò)？n單級交換網(wǎng)絡(luò)不存在內(nèi)部阻塞，而且控制比較簡單，時(shí)延短，時(shí)延與級數(shù)成正比。但不同交換單元的入線與出線間無法建立連接。n在一個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)中，各個(gè)交換單元按照一定規(guī)則互連，在擴(kuò)大交換容量的同時(shí)，還可減少交換網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部阻塞。n交換網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)的總目標(biāo)，就是在

32、滿足一定的連接能力的要求下，盡量最小化交叉點(diǎn)數(shù)。容量相同的多級與單級交換網(wǎng)絡(luò)比較，交叉點(diǎn)數(shù)會(huì)大大減少。n如何盡量減少，以至最后消除多級交換網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部阻塞。n嚴(yán)格無阻塞網(wǎng)絡(luò)（strict non-blocking） 無論網(wǎng)絡(luò)處于何種狀態(tài)，任何時(shí)候都可以在空閑的入端和出端之間建立連接。n可重排無阻塞網(wǎng)絡(luò)（rearrangeable non-blocking） 無論網(wǎng)絡(luò)處于何種狀態(tài)，任何時(shí)刻都可以在空閑的入端和出端之間直接或通過對已有的連接重選路由來建立連接。n廣義無阻塞交換網(wǎng)絡(luò)（wide sense non-blocking） 給定網(wǎng)絡(luò)存在固有阻塞的可能，但通過精巧的選路方法，所有阻塞均可避免（選

33、路不合理可能會(huì)出現(xiàn)阻塞） 實(shí)用的廣義無阻塞交換網(wǎng)絡(luò)很少見。無阻塞交換網(wǎng)絡(luò)無阻塞交換網(wǎng)絡(luò) 單級的空分交換網(wǎng)NN是無阻塞的，但交叉點(diǎn)數(shù)為N2（交叉點(diǎn)數(shù)越多，成本越高）CLOS提出一種空分網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以使交叉點(diǎn)數(shù)盡量減少，同時(shí)又可以做到無阻塞，這種結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)就稱為CLOS網(wǎng)絡(luò)。CLOS網(wǎng)絡(luò)（一種空分的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)）網(wǎng)絡(luò)（一種空分的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)）三級三級CLOS網(wǎng)絡(luò)（空分的網(wǎng)絡(luò)（空分的）特點(diǎn)：前一級交換單元與后一級的每一交換單元有連接，且只有一條連接，反之亦然。三級CLOS網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)格無阻塞的條件： m2n-1三級CLOS網(wǎng)絡(luò)可重排無阻塞的條件： m n1m1n1n11mr11mr11rm11rm1n1n對稱CL

34、OS網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)n兩邊各有r個(gè)對稱的mn的矩形交換單元，中間是m個(gè)rr的方形交換網(wǎng)絡(luò)。n記為C（m，n，r）。n每一個(gè)交換單元都與下一級的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中間級交換單元的路徑。n例如，N=6，第一級是6個(gè)611的矩形交換網(wǎng)絡(luò)，中間級是11個(gè)66的方形交換網(wǎng)絡(luò)，第三級是6個(gè)116的矩形交換網(wǎng)絡(luò)。嚴(yán)格無阻塞條件的證明：嚴(yán)格無阻塞條件的證明： 任意入端與任意出端有任意入端與任意出端有m m條平行鏈路，最不利的條平行鏈路，最不利的情況是入端接線器的其它（情況是入端接線器的其它（n-1n-1）個(gè)入端占用了其）個(gè)入端占用了其中的中的n-1n-1

35、條鏈路，出端接線器的其它的其它條鏈路，出端接線器的其它的其它n-1n-1個(gè)個(gè)出端占用了（出端占用了（n-1n-1）條鏈路，且雙方不重合，若還）條鏈路，且雙方不重合，若還存在一條空閑鏈路就可建立連接，即存在一條空閑鏈路就可建立連接，即 m=2(n-1)+1=2n-11m1n1n11mr11mr11rm11rm1n1n2n-1n-1三級可重排無阻塞CLOS網(wǎng)絡(luò)n假設(shè)有一個(gè)44的三級可重排無阻塞CLOS網(wǎng)絡(luò)，m=n=r=2，顯然它不滿足嚴(yán)格無阻塞的條件。n這個(gè)網(wǎng)絡(luò)不能實(shí)現(xiàn)入線和出線之間的所有可能的交換，例如 1 2 3 4 4 2 3 1n可重排無阻塞網(wǎng)絡(luò)要實(shí)現(xiàn)無阻塞連接，需要一套重新安排路徑的算法

36、。 嚴(yán)格無阻塞的條件： m（n1+n2）-1 n1為入線數(shù)，n2 為出線數(shù) 可重排無阻塞的條件 m max（ n1，n2 ） 三級CLOS網(wǎng)絡(luò)的中間級用三級CLOS子網(wǎng)絡(luò)替代，就形成五級CLOS網(wǎng)絡(luò)，五級CLOS網(wǎng)絡(luò)的中間級再用三級CLOS 子網(wǎng)代替就形成七級CLOS網(wǎng)絡(luò)。非對稱非對稱CLOS網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)（入線數(shù)不等于出線數(shù)）（入線數(shù)不等于出線數(shù)） TST交換網(wǎng)絡(luò)是電路交換系統(tǒng)中廣泛使用的交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)： TST是三級交換網(wǎng)絡(luò)，兩側(cè)為T接線器，中間一級是S接線器。S級的入線數(shù)決定兩側(cè)T接線器的數(shù)量。TST輸入T級STTTTS級級輸出T級類型類型 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

37、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）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(gè)時(shí)隙個(gè)時(shí)隙)RWSMSMTS272bbTS22PCM0PCM0WSMTS7TS51PCM31RSMbTS5126351PCM31要實(shí)現(xiàn)PCM0TS2 PCM31TS51的交換，首先要找到一個(gè)空閑的內(nèi)部時(shí)隙，在此時(shí)隙上，S接線器的PCM0入線和PCM31出線均空閑。這樣

38、PCM0TS2PCM31TS51=PCM0TS2PCM0TS內(nèi)PCM31TS內(nèi)PCM31TS51假設(shè)找到假設(shè)找到一個(gè)空閑的一個(gè)空閑的內(nèi)部時(shí)隙內(nèi)部時(shí)隙TS7在有關(guān)的在有關(guān)的控制存儲(chǔ)器控制存儲(chǔ)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TS7TS263bTS2632bb51517要要實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)PCM31TS51PCM0TS2交換，同樣要交換，同樣要選擇一個(gè)空閑選擇一個(gè)空閑的內(nèi)部時(shí)隙，的內(nèi)部時(shí)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(shí)隙，即兩部時(shí)隙，即兩個(gè)方向的內(nèi)部個(gè)方向的內(nèi)部時(shí)隙相差半幀時(shí)隙相差半幀（最高位取反）（最高位取反）7+512/2=2635122631 要實(shí)現(xiàn)PCM0TS2 PCM31TS51的交換，首先 要找到一個(gè)空閑的內(nèi)部時(shí)隙，在此時(shí)隙上S接線器的PCM0入線和PCM31出線均空閑，這樣PCM0TS2 PCM31TS51= PCM0TS2 PCM0TS內(nèi) PCM31TS內(nèi) PCM31TS51 假設(shè)找到一個(gè)空閑的內(nèi)部時(shí)隙TS72 在有關(guān)的控制存儲(chǔ)器中寫入數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)預(yù)定交換3 要實(shí)現(xiàn)PCM31TS51 PCM0TS2 的交換，同樣要選擇一個(gè)空閑的內(nèi)部時(shí)隙，為方便處理，通常