現(xiàn)代交換原理課件

第1章交換技術(shù)概論1-*/892012-2電話的產(chǎn)生發(fā)明者：

1847年生於英國(guó)蘇格蘭的亞曆山大·格雷厄姆·貝爾，從小就對(duì)聲學(xué)和語(yǔ)言學(xué)有濃厚的興趣。時(shí)間：1876年3月10日現(xiàn)象：他發(fā)現(xiàn)一塊鐵片在磁鐵前振動(dòng)會(huì)發(fā)出微弱聲音的，而且這種聲音能通過(guò)導(dǎo)線傳向遠(yuǎn)方。思考：他想，如果對(duì)著鐵片講話，不也可以引起鐵片的振動(dòng)嗎?。這就是貝爾關(guān)於電話的最初構(gòu)想，並最終實(shí)現(xiàn)?！?.1交換的基本概念1-*/892012-2

電話的出現(xiàn)： 把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，利用金屬導(dǎo)線作媒介

振動(dòng)膜片電磁鐵助聽(tīng)筒助聲筒傳送線圖1-1貝爾第一部話機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1-*/892012-21-*/892012-2電話：是用電信號(hào)來(lái)傳送人類語(yǔ)言資訊的一種通信設(shè)備。這種通信方式稱為電話通信。

稱連接兩個(gè)話機(jī)的這一對(duì)線為一條線路。這種概念現(xiàn)在仍然使用。？討論：形成網(wǎng)，有何問(wèn)題需要解決，如何解決？1-*/892012-2交換機(jī)的產(chǎn)生

用戶線急劇增大；每個(gè)用戶如何確定與其他用戶通話的問(wèn)題；每新增加一個(gè)的處理問(wèn)題。沒(méi)有實(shí)用價(jià)值。

用戶數(shù)增多時(shí)：1-*/892012-2

解決辦法：採(cǎi)用中央交換的方法

—在用戶分佈區(qū)域中心安裝公共設(shè)備出現(xiàn)交換機(jī)，完成各個(gè)用戶之間的接續(xù)當(dāng)任意兩個(gè)用戶要通話時(shí)，由交換機(jī)將它們連通，通話完畢將線路拆除，供其他用戶使用。1-*/892012-2？討論：中央交換機(jī)應(yīng)該解決哪些問(wèn)題??

（必須的功能）？1-*/892012-2交換機(jī)必須的功能：及時(shí)發(fā)現(xiàn)用戶的呼叫請(qǐng)求。記錄被叫用戶號(hào)碼。判別被叫用戶當(dāng)前的忙閑狀態(tài)。若被叫用戶空閒，交換機(jī)應(yīng)能選擇一條鏈路將主被叫用戶話機(jī)連通。通知被叫用戶有電話呼叫。監(jiān)測(cè)被叫摘機(jī)，使雙方進(jìn)入通話狀態(tài)。能隨時(shí)監(jiān)視通話狀態(tài)。能使任意兩個(gè)電話進(jìn)行通話；在同一時(shí)間內(nèi)，能使若干對(duì)用戶同時(shí)通話且互不干擾。1-*/892012-2？討論：如何擴(kuò)大範(fàn)圍？1-*/892012-2中繼線用戶線1-*/892012-2多臺(tái)交換機(jī)組成的通信網(wǎng)絡(luò)

利用匯接交換機(jī)互連多個(gè)端局交換機(jī)，疏導(dǎo)本交換區(qū)各交換機(jī)之間的互通業(yè)務(wù)。端局交換機(jī)用戶交換機(jī)，在信令方式上相當(dāng)於用戶電話機(jī)1-*/892012-2電話交換網(wǎng)的一般結(jié)構(gòu)

專門(mén)用來(lái)傳送各交換機(jī)之間通信操作和維護(hù)信令的數(shù)據(jù)通信的分組交換網(wǎng)絡(luò)。用戶環(huán)路，常以模擬方式傳送300-3400Hz話音信號(hào)。採(cǎi)用PCM時(shí)分複用，每個(gè)用戶佔(zhàn)用64kbit/s帶寬，常以2Mbit/s或更高速率的複用群傳送話音/數(shù)據(jù)。1-*/892012-2網(wǎng)狀網(wǎng)星型網(wǎng)樹(shù)型網(wǎng)環(huán)型網(wǎng)交換機(jī)與交換機(jī)的連接複合網(wǎng)1-*/892012-2

通信網(wǎng)的組成：終端交換機(jī)終端交換機(jī)傳輸終端設(shè)備：完成信號(hào)的發(fā)送和接受，信號(hào)變換、匹配；傳輸設(shè)備：完成信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸，信號(hào)轉(zhuǎn)換、匹配；交換設(shè)備：完成信號(hào)的交換，節(jié)點(diǎn)鏈路的彙集、轉(zhuǎn)接、分配。交換設(shè)備是現(xiàn)代通信網(wǎng)的核心，起著關(guān)鍵性的作用。*！1-*/892012-2內(nèi)容提要1.1交換的基本概念1.2交換的發(fā)展1.3交換方式1.4話務(wù)理論基礎(chǔ)1-*/892012-2§1.2交換機(jī)的發(fā)展一、人工交換機(jī)階段二、機(jī)電式自動(dòng)交換機(jī)階段三、電子式自動(dòng)交換機(jī)階段 *1-*/892012-2？討論：根據(jù)前面提出的功能，逐個(gè)進(jìn)行設(shè)計(jì)，組成實(shí)際的交換機(jī)？

先根據(jù)人工操作來(lái)考慮。1-*/892012-21.磁石交換機(jī)

1878年，美國(guó)新港市 （圖在下頁(yè)）

2.共電交換機(jī)(1882年)

手搖發(fā)電機(jī)

集中供電重要概念：中央饋電；兩線傳送； 摘、掛機(jī)；主叫、被叫；一、人工交換機(jī)階段1-*/892012-21-*/892012-21-*/892012-2用戶號(hào)牌用戶塞孔呼叫塞子應(yīng)答塞子應(yīng)答、振鈴鍵話務(wù)員送、受話器塞孔手搖發(fā)電機(jī)繩路人工交換機(jī)*1-*/892012-2人工交換機(jī)的基本功能檢測(cè)出主叫用戶呼叫；建立電話交換機(jī)到主叫用戶的臨時(shí)通路，通過(guò)此通路獲得被叫用戶資訊；通過(guò)振鈴呼出被叫用戶；為主、被叫建立通話通路；檢測(cè)話終釋放通路。1-*/892012-2話務(wù)員的工作內(nèi)容觀察主叫呼叫請(qǐng)求，並判斷該主叫是否有呼出許可權(quán)；判斷該被叫用戶的忙閑狀態(tài)；建立通路前，判斷是否存在空閒的繩路等；通知被叫用戶；監(jiān)測(cè)雙方通話狀態(tài)。1-*/892012-2？討論：

1.人工交換有哪些缺點(diǎn)？

2.針對(duì)人工交換機(jī)的缺點(diǎn)，如何改進(jìn)？如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化？自動(dòng)化首先需要解決哪些問(wèn)題？1-*/892012-21.步進(jìn)制交換機(jī)

1891年，美國(guó)史端喬發(fā)明 直接控制方式自動(dòng)交換機(jī)的2個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：為每個(gè)話機(jī)編號(hào)，每個(gè)話機(jī)要能發(fā)出號(hào)碼；交換機(jī)要能識(shí)別號(hào)碼，並根據(jù)號(hào)碼完成接續(xù)。解決辦法：採(cǎi)用脈衝撥號(hào)盤(pán)，用斷續(xù)的脈衝來(lái)表示號(hào)碼；用上升旋轉(zhuǎn)的機(jī)鍵接收號(hào)碼—直接受號(hào)碼脈衝控制。*二、機(jī)電式自動(dòng)交換機(jī)階段1-*/892012-2基本原理控制部分控制部分線弧預(yù)選器選組器終接器弧刷1-*/892012-21-*/892012-21-*/892012-2

2.縱橫制交換機(jī)

1926年，瑞典研製成功。間接控制，將控制部分單獨(dú)出來(lái)，公用。話路控制電路*號(hào)碼接受器號(hào)碼發(fā)送器1-*/892012-21-*/892012-2基本原理用戶電路1用戶電路2用戶電路m繩路n繩路2繩路1標(biāo)誌器記發(fā)器1-*/892012-21.空分程式控制交換機(jī)

1965年，美國(guó)AT&T1ESS—第一部存儲(chǔ)程式控制的空分交換機(jī)。話路部分：空分網(wǎng)路小型縱橫繼電器+電子元件

2.時(shí)分模擬程式控制交換機(jī)話路部分：PAM3.時(shí)分?jǐn)?shù)字程式控制交換機(jī)話路部分：PCM

它是電腦與PCM技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。*三、電子式自動(dòng)交換機(jī)階段--存儲(chǔ)程式控制。1-*/892012-2程式控制交換機(jī)的組成：交換網(wǎng)絡(luò)用戶電路出中繼入中繼信號(hào)設(shè)備I/O設(shè)備處理機(jī)記憶體用戶電路程式控制交換機(jī)結(jié)構(gòu)圖**！*1-*/892012-21-*/892012-2我國(guó)程式控制交換機(jī)的發(fā)展：引進(jìn)情況（七國(guó)八制）1.F-150日本。福州、廈門(mén)、成都、貴陽(yáng)、桂林、南寧、 西安、蘭州、西寧…2.S-1240比利時(shí)1976。北京、上海、重慶、成都、廣州、武漢…3.E10-B法國(guó)CIA-ALCATEL---阿爾卡特1981。4.DMS-100加拿大。北京、重慶、西安5.AXE-10瑞典愛(ài)立信。廣州、重慶、浙江、遼寧6.EWSD德國(guó)西門(mén)子。7.NEAX-61日本NEC。8.5ESS-2000美國(guó)AT&T1992。1-*/892012-2我國(guó)自行研製情況：1.DS30：西安十所仿F-150生產(chǎn)，長(zhǎng)途交換機(jī)2.PABX機(jī)：長(zhǎng)郵長(zhǎng)虹、桂林542、珠海…3.C5端局機(jī)：十所、重郵、萬(wàn)家樂(lè)、聯(lián)想…4.HJD-04：巨龍（537廠、515廠等）5.SP30：大唐6.ZXT10：中興7.C&C08：華為1-*/892012-2內(nèi)容提要1.1交換的基本概念1.2交換的發(fā)展1.3交換方式1.4話務(wù)理論基礎(chǔ)1-*/892012-2§1.3交換方式交換方式分類：電路交換報(bào)文交換分組交換(含ATM、IP交換、MPLS等)！1-*/892012-2一、電路交換語(yǔ)音通信的特點(diǎn)是差錯(cuò)率要求不高，但即時(shí)性要求很高針對(duì)語(yǔ)音通信的要求，電路交換採(cǎi)用面向連接的、獨(dú)佔(zhàn)電路的方式來(lái)滿足即時(shí)性的要求。電路交換的基本過(guò)程包括“電路建立階段”、“通話階段”、“電路釋放階段”三個(gè)過(guò)程。電路建立階段是根據(jù)用戶所撥的被叫號(hào)碼，由交換機(jī)負(fù)責(zé)連接起來(lái)的一條電路，在通話階段該電路歸該用戶獨(dú)佔(zhàn)，即使他們不講話，不傳輸資訊，該電路也不能分配給其他用戶使用。1-*/892012-2基本原理交換機(jī)A交換機(jī)B交換機(jī)C通話階段（獨(dú)佔(zhàn)鏈路）建立階段釋放階段通話立階段證實(shí)呼叫建立呼叫建立證實(shí)釋放請(qǐng)求釋放請(qǐng)求釋放證實(shí)釋放證實(shí)電路交換過(guò)程示意圖1-*/892012-2電路交換的分類機(jī)械接點(diǎn)、電子接點(diǎn)，只是材料結(jié)構(gòu)上的變化空分位置化通道時(shí)分空分交換：模擬信號(hào)物理的實(shí)際電路並獨(dú)佔(zhàn)線路同步時(shí)分交換：數(shù)字信號(hào)幀結(jié)構(gòu)方式分時(shí)共用獨(dú)佔(zhàn)時(shí)隙*1-*/892012-2電路交換的優(yōu)點(diǎn)資訊的傳輸時(shí)延小，對(duì)一次接續(xù)而言，傳輸時(shí)延固定不變；資訊以數(shù)字信號(hào)形式在數(shù)據(jù)通路中“透明”傳輸，交換機(jī)對(duì)用戶的數(shù)據(jù)資訊不存儲(chǔ)、不分析、不處理，交換機(jī)在處理方面的開(kāi)銷(xiāo)比較小，對(duì)用戶的數(shù)據(jù)資訊也不需要附加用於控制的額外資訊，也不做差錯(cuò)控制處理，資訊的傳輸效率比較高。資訊的編碼方法和資訊格式由通信雙方協(xié)調(diào)，不受網(wǎng)路的限制。用基於呼叫損失制的方法來(lái)處理業(yè)務(wù)流量，業(yè)務(wù)過(guò)負(fù)荷時(shí)呼損率增加，但不影響已建立的呼叫。1-*/892012-2電路交換的缺點(diǎn)電路的接續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。整個(gè)通話期間，即使沒(méi)有通話資訊，電路資源也被通信雙方獨(dú)佔(zhàn)，電路利用率低。通信雙方在資訊傳輸、編碼格式、同步方式、通信協(xié)議等方面要完全相容。物理連接的任何部分發(fā)生故障都會(huì)引起通信的中斷。存在呼損，即可能出現(xiàn)由於交換網(wǎng)絡(luò)負(fù)載過(guò)重而呼叫不通。資源分配不靈活；傳輸鏈路帶寬固定。1-*/892012-2二、報(bào)文交換為了克服電路交換中各種不同類型和特性的用戶終端之間不能互通，通信電路利用率低以及有呼損等方面的缺點(diǎn)，提出了報(bào)文交換的思想。報(bào)文交換基本原理是“存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)”，不需要提供通信雙方的物理連接，而是將所接收的報(bào)文暫時(shí)存儲(chǔ)。1-*/892012-2報(bào)文交換基本原理

資訊的格式是以報(bào)文為基本單位。一份報(bào)文包括三個(gè)部分：報(bào)頭或標(biāo)題(發(fā)信站地址、終點(diǎn)收信站地址及其他輔助資訊組成)、正文(傳輸用戶資訊)和報(bào)尾(報(bào)文的結(jié)束標(biāo)誌)。

1-*/892012-2報(bào)文交換如果A用戶要向B用戶發(fā)送資訊，A用戶不需要先連通與B用戶之間的電路，而只需與交換機(jī)接通，由交換機(jī)暫時(shí)把A用戶要發(fā)送的報(bào)文接收和存儲(chǔ)起來(lái)。報(bào)文中除了用戶要傳送的資訊以外，還有目的地址和源地址，交換機(jī)根據(jù)報(bào)文中提供的B用戶的地址來(lái)選擇輸出路由，並將報(bào)文送到輸出佇列上排隊(duì)，等到該輸出線空閒時(shí)才將該報(bào)文送到下一個(gè)交換機(jī)，最後送到終點(diǎn)用戶B。1-*/892012-2報(bào)文交換主要優(yōu)點(diǎn)報(bào)文以存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式通過(guò)交換機(jī)，輸入輸出電路的速率、碼型格式等可以不同，很容易實(shí)現(xiàn)各種不同類型終端之間的相互通信。在報(bào)文交換的過(guò)程中沒(méi)有電路接續(xù)過(guò)程，來(lái)自不同用戶的報(bào)文可以在一條線路上以報(bào)文為單位進(jìn)行多路複用，線路可以以它的最高傳輸能力工作，大大提高線路的利用率。用戶不需要叫通對(duì)方就可發(fā)送報(bào)文，無(wú)呼損，並可以節(jié)省通信終端操作人員的時(shí)間?？梢园l(fā)送多目的地址的報(bào)文。1-*/892012-2報(bào)文交換主要缺點(diǎn)資訊通過(guò)交換機(jī)時(shí)產(chǎn)生的時(shí)延大，而且時(shí)延不定、變化也大，不利於即時(shí)通信。交換機(jī)要有能力存儲(chǔ)用戶發(fā)送的報(bào)文，其中有的報(bào)文可能很長(zhǎng)，要求交換機(jī)具有高速處理能力和大的存儲(chǔ)容量。1-*/892012-2三、分組交換語(yǔ)音通信的特點(diǎn)：差錯(cuò)率要求不高，一般在10-6。即時(shí)性強(qiáng)，要求在ms級(jí)。突發(fā)性不高。數(shù)據(jù)通信的特點(diǎn)：對(duì)差錯(cuò)率要求極高，一般要求誤碼率達(dá)到10-9，同時(shí)還要做差錯(cuò)控制，保證數(shù)據(jù)的完全正確。即時(shí)性要求不強(qiáng)，可以在分鐘甚至小時(shí)級(jí)。突發(fā)性高。1-*/892012-2？討論：針對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)和要求，如何改進(jìn)電路交換和報(bào)文交換方式來(lái)滿足數(shù)據(jù)通信的要求？突發(fā)性可靠率高時(shí)延要求不高借鑒生活中的運(yùn)輸系統(tǒng)。電路交換不利於實(shí)現(xiàn)不同類型的數(shù)據(jù)終端沒(méi)備之間的相互通信，而報(bào)文交換資訊傳輸時(shí)延又太長(zhǎng)，不滿足許多數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的即時(shí)性要求1-*/892012-2基本原理分組頭(標(biāo)題)地址、資訊類型、編號(hào)標(biāo)誌化通道各個(gè)包分別獨(dú)立傳輸不定長(zhǎng)的數(shù)據(jù)包1-*/892012-2基本原理（續(xù)）1-*/892012-2分組交換涵蓋範(fàn)圍分組交換是一種大類結(jié)合方式，後來(lái)發(fā)展起來(lái)的ATM、IP、MPLS等其他交換技術(shù)，從根本的交換思想和方式上來(lái)看都屬於分組交換這個(gè)大類，只是具體的技術(shù)細(xì)節(jié)有所區(qū)別。1-*/892012-2分組交換的優(yōu)點(diǎn)①加速了數(shù)據(jù)在網(wǎng)路中的傳輸。因?yàn)榉纸M是逐個(gè)傳輸，可以使後一個(gè)分組的存儲(chǔ)操作與前一個(gè)分組的轉(zhuǎn)發(fā)操作並行，這種流水線式傳輸方式減少了報(bào)文的傳輸時(shí)間。此外，傳輸一個(gè)分組所需的緩衝區(qū)比傳輸一份報(bào)文所需的緩衝區(qū)小得多，這樣因緩衝區(qū)不足而等待發(fā)送的機(jī)率及等待的時(shí)間也必然少得多。②簡(jiǎn)化了存儲(chǔ)管理。因?yàn)榉纸M的長(zhǎng)度固定，相應(yīng)的緩衝區(qū)的大小也固定，在交換結(jié)點(diǎn)中記憶體的管理通常被簡(jiǎn)化為對(duì)緩衝區(qū)的管理，相對(duì)比較容易。③減少了出錯(cuò)概率和重發(fā)數(shù)據(jù)量。因?yàn)榉纸M較短，其出錯(cuò)機(jī)率必然減少，每次重發(fā)的數(shù)據(jù)量也就大大減少，這樣不僅提高了可靠性，也減少了傳輸時(shí)延。④由於分組短小，更適用於採(cǎi)用優(yōu)先順序策略，便於及時(shí)傳送一些緊急數(shù)據(jù)，因此對(duì)於電腦之間的突發(fā)式的數(shù)據(jù)通信，分組交換顯然更為合適些。

1-*/892012-2分組交換的缺點(diǎn)①儘管分組交換比報(bào)文交換的傳輸時(shí)延少，但仍存在存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延，而且其結(jié)點(diǎn)交換機(jī)必須具有更強(qiáng)的處理能力。②分組交換與報(bào)文交換一樣，每個(gè)分組都要加上源、目的地址和分組編號(hào)等資訊，使傳送的資訊量大增大，增加了額外開(kāi)銷(xiāo)，一定程度上降低了通信效率，增加了處理的時(shí)間，使控制複雜，時(shí)延增加。③當(dāng)分組交換採(cǎi)用數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)時(shí)，可能出現(xiàn)失序、丟失或重複分組，分組到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)時(shí)，要對(duì)分組按編號(hào)進(jìn)行排序等工作，增加了麻煩。若採(cǎi)用虛電路服務(wù)，雖無(wú)失序問(wèn)題，但有呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸和虛電路釋放三個(gè)過(guò)程。1-*/892012-2四、ATM交換綜合電路和分組交換的優(yōu)點(diǎn)：定長(zhǎng)與非同步定長(zhǎng)的數(shù)據(jù)包48Bytes5BytesATM(AsynchronousTransferMode)1-*/892012-2資訊轉(zhuǎn)移技術(shù)電路交換分組交換空分時(shí)分固定長(zhǎng)度可變長(zhǎng)度同步轉(zhuǎn)移方式(STM)非同步轉(zhuǎn)移方式(ATM)X.25數(shù)據(jù)報(bào)空分通道虛通道標(biāo)記時(shí)間位置非同步時(shí)分(ATD)同步時(shí)分(STD)1-*/892012-2五、IP交換IP交換控制器ATM交換機(jī)控制端口IFMPIFMPGSMPIP交換機(jī)結(jié)構(gòu)*通用交換機(jī)管理協(xié)議流管理協(xié)議1-*/892012-2六、軟交換與IMSSoftSwitch3GAccessAMGIADBroadbandAccessPSTNTMGSGPLMN分組核心網(wǎng)UMGUMGAppServerPolicyServeriOSSINSoftSwitchMRS1-*/892012-21-*/892012-21-*/892012-2IP化通信網(wǎng)的發(fā)展方向網(wǎng)路的特徵：低成本、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能高、標(biāo)準(zhǔn)化程度高數(shù)位化綜合化寬頻化智能化標(biāo)準(zhǔn)化個(gè)人化全球化通信網(wǎng)！移動(dòng)化1-*/892012-2內(nèi)容提要1.1交換的基本概念1.2交換的發(fā)展1.3交換方式1.4話務(wù)理論基礎(chǔ)1-*/892012-2§1.4話務(wù)理論基礎(chǔ)在組建一個(gè)交換局時(shí)，首先要考慮的是該交換局的交換設(shè)備和局間中繼線的配備數(shù)量。不可能為所有用戶同時(shí)通話提供足夠多的交換設(shè)備和中繼傳輸電路，為什麼？？應(yīng)該配備多少交換設(shè)備和中繼線路？？1-*/892012-2基本概念話務(wù)量的含義 話務(wù)量表示通話業(yè)務(wù)的數(shù)量，又稱話務(wù)負(fù)載。由於用戶的電話呼叫完全是隨機(jī)的，因此話務(wù)量是一種隨機(jī)變數(shù)，是一種統(tǒng)計(jì)量，它是設(shè)計(jì)交換設(shè)備、中繼設(shè)備的基本依據(jù)。話務(wù)量三要素呼叫強(qiáng)度：λ（單位時(shí)間內(nèi)平均發(fā)生的呼叫次數(shù)）佔(zhàn)用時(shí)長(zhǎng)：S（聽(tīng)撥號(hào)音、撥號(hào)、振鈴、通話）考察時(shí)間：T話務(wù)量Y：它是三要素的乘積，Y=

·S·T。 話務(wù)量的大小與用戶通話的頻繁程度和通話佔(zhàn)用的時(shí)間長(zhǎng)度以及統(tǒng)計(jì)觀察的時(shí)間長(zhǎng)度有關(guān)。1-*/892012-2話務(wù)量強(qiáng)度A

對(duì)話務(wù)量而言，最關(guān)心的是單位時(shí)間內(nèi)的話務(wù)量，稱為話務(wù)量強(qiáng)度，用A表示。同時(shí)為了稱呼方便，將話務(wù)量強(qiáng)度簡(jiǎn)稱為話務(wù)量，它是度量通信系統(tǒng)繁忙程度的指標(biāo)。因此話務(wù)量強(qiáng)度的定義為：

除了前面的定義之外，人們所說(shuō)的話務(wù)量都是指話務(wù)量強(qiáng)度，後面所說(shuō)的話務(wù)量也都是指話務(wù)量強(qiáng)度。1-*/892012-2忙時(shí)話務(wù)量 一天中最忙的一個(gè)小時(shí)的話務(wù)量。平均同時(shí)佔(zhàn)用數(shù)9-1002415-161-*/892012-2話務(wù)量單位A＝λS；“e”作其量綱，讀作“愛(ài)爾蘭”。

、S採(cǎi)用相同的時(shí)間單位（小時(shí)），則A為“e”，1e=1小時(shí)呼。採(cǎi)用“分鐘”，則A為“分鐘呼”。採(cǎi)用“100秒”，則A為“百秒呼”。1e=1呼/小時(shí)=60呼/分鐘=36呼/百秒用戶線上的話務(wù)量一般為0.2e.它的含義是什麼？

0.2e=0.2x60=12分鐘呼。呼叫4次，每次佔(zhàn)用3分鐘 或者每次佔(zhàn)用2分鐘，呼叫6次；或者呼叫1次，佔(zhàn)用12分鐘。中繼線上的話務(wù)量一般為0.7e.它的含義是什麼？

0.7e=0.7x60=42分鐘呼。有14次呼叫，每次佔(zhàn)用3分鐘。1-*/892012-2線束的概念不管交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部如何連接，表現(xiàn)在交換系統(tǒng)外部則是若干入線和若干出線。入線可以通過(guò)交換網(wǎng)絡(luò)連接到出線，這些出線可以組成一個(gè)線束或幾個(gè)線束。話務(wù)負(fù)載是由用戶出發(fā)、經(jīng)交換網(wǎng)絡(luò)的入線流向它的出線。因此入線是線束的負(fù)載源，把能連接到一定線束的負(fù)載源(入線)的總和稱為“負(fù)載源組”。交換網(wǎng)絡(luò)負(fù)載源組線束交換網(wǎng)絡(luò)負(fù)載源組線束1線束21-*/892012-2線束的容量 線束中的出線數(shù)代表線束的大小，稱它為線束的容量，用M表示線束的利用度 每條入線能夠到達(dá)的出線範(fàn)圍，即每條入線能夠選用的出線數(shù)量，稱為利用度，用D表示。根據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)的線束構(gòu)成的不同，可把線束分成兩類：全利用度線束和部分利用度線束。1-*/892012-2全利用度線束：(D=M)

線束中的任一出線都能被使用這個(gè)線束的負(fù)載源組中的任一負(fù)載源所選用，這類線束稱為全利用度線束。1514151N1-*/892012-2部分利用度線束：(D<M)

任一負(fù)載源僅能選用其線束中的部分出線，也就是說(shuō)線束中的部分出線不能被全部負(fù)載源組中的任一負(fù)載源所選用，這類線束稱為部分利用度線束。14611-*/892012-2愛(ài)爾蘭公式服務(wù)品質(zhì)指標(biāo)指的是交換設(shè)備未能完成接續(xù)的電話呼叫業(yè)務(wù)量與用戶發(fā)出的電話呼叫業(yè)務(wù)量之比，即呼叫損失率，簡(jiǎn)稱呼損。話務(wù)量、呼損與交換設(shè)備數(shù)量之間存在著固有的關(guān)係，研究它們?nèi)叩墓逃嘘P(guān)係的理論即是話務(wù)理論。愛(ài)爾蘭在1918年首先應(yīng)用概率論中的統(tǒng)計(jì)平衡理論，發(fā)表了立即制呼損計(jì)算公式。流入話務(wù)量：指在一個(gè)平均佔(zhàn)用時(shí)長(zhǎng)內(nèi)，負(fù)載源發(fā)生的平均呼叫次數(shù)。也叫呼叫強(qiáng)度。完成話務(wù)量：指在一個(gè)平均佔(zhàn)用時(shí)長(zhǎng)內(nèi)，交換設(shè)備發(fā)生的平均佔(zhàn)用次數(shù)。也叫結(jié)束強(qiáng)度。1-*/892012-2呼損的計(jì)算方法 呼損是指由於交換機(jī)內(nèi)部鏈路或者中繼線不足引起的阻塞概率，是衡量通信系統(tǒng)品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，呼損可用小數(shù)表示，也可用百分?jǐn)?shù)表示。按時(shí)間計(jì)算的呼損：E

E＝線束處?kù)度Φ母怕?按呼叫計(jì)算的呼損：B

B＝一個(gè)呼叫發(fā)生後被損失掉的概率=1-*/892012-2愛(ài)爾蘭公式愛(ài)爾蘭分佈條件下（N→∞，N》m）

愛(ài)爾蘭公式在交換設(shè)備計(jì)算中非常有用，為了書(shū)寫(xiě)方便，常用Em(A)表示。Em(A)的含義：線束容量為m的全利用度線束流入話務(wù)量為A（單位為e）時(shí)，按愛(ài)爾蘭呼損公式計(jì)算的呼損為Em(A)。1-*/892012-2為了應(yīng)用方便，按愛(ài)爾蘭呼損公式的計(jì)算之值列成表，只要知道E、m、A三個(gè)量中任意兩個(gè)，通過(guò)查表就可求出第三個(gè)量的值。Em(A)----愛(ài)爾蘭呼損表第一部分：已知m、A，求E。

Em(A)=E20(11.5)=0.006866第二部分：已知m、E，求A。設(shè)Em(A)=0.030，m=48由表二查出A=40.018e1-*/892012-2

為了應(yīng)用方便，按愛(ài)爾蘭呼損公式的計(jì)算之值列成表，只要知道E、m、A三個(gè)量中任意兩個(gè)，通過(guò)查表就可求出第三個(gè)量的值。Em(A)----愛(ài)爾蘭呼損表第一部分：已知m、A，求E。

Em(A)=E20(11.5)=0.006866

第二部分：已知m、E，求A。設(shè)Em(A)=0.030，m=48由表二查出A=40.018e

愛(ài)爾蘭表1-*/892012-2呼損是流入話務(wù)量A和出線數(shù)m的函數(shù)，當(dāng)呼損一定時(shí)，流入話務(wù)量A和出線m之間的關(guān)係如圖所示。1-*/892012-2該曲線表明：當(dāng)E一定時(shí)，中繼線越多所能承擔(dān)的話務(wù)量就越大；當(dāng)話務(wù)量A一定時(shí)，出線數(shù)m越多，呼損E就越??；即呼損越小，為處理相同話務(wù)量所需要的出線數(shù)越多；當(dāng)出線數(shù)m一定時(shí)，話務(wù)量越大則呼損就越大；或者說(shuō)，m一定時(shí)，允許的呼損越大，能承擔(dān)的話務(wù)量就越大；當(dāng)線束m很大時(shí)，話務(wù)量A與出線數(shù)m呈現(xiàn)線性關(guān)係，每線承擔(dān)的話務(wù)量趨於一個(gè)常數(shù)；1-*/892012-2線束的利用率線束的利用率表示線束使用效率的高低，即線束的平均使用效率。在單位時(shí)間內(nèi)，線束空閒的時(shí)間越短，佔(zhàn)用時(shí)間越長(zhǎng)，其利用率就越高。從前面的概念知道，線束被佔(zhàn)用就是該線束承擔(dān)著話務(wù)量，因此也可以說(shuō)，線束承擔(dān)的話務(wù)量越大，線束的利用率就越高。從這個(gè)概念出發(fā)，線束利用率在數(shù)值上可以用每條出線承擔(dān)的平均話務(wù)量來(lái)表示。如果用

來(lái)表示線束的利用率，則有：1-*/892012-2怎樣才能提高線束的利用率呢？首先分析一下m、E、

之間的關(guān)係。m與

的關(guān)係（E不變） 設(shè)E＝0.01，改變m的值，分別用愛(ài)爾蘭公式求出對(duì)應(yīng)的A，然後用（1.5）式求出

。m＝5時(shí)，A＝1.361e，則

＝1.361*(1-0.01)/5＝0.269m＝10時(shí)，A＝4.461e，則

＝4.461*(1-0.01)/10＝0.442m＝20時(shí)，A＝12.031e，則

＝12.031*(1-0.01)/20＝0.596m＝50時(shí)，A＝37.901e，則

＝37.901*(1-0.01)/50＝0.750m＝80時(shí)，A＝65.36e，則

＝65.36*(1-0.01)/80＝0.809m＝100時(shí)，A＝84.06e，則

＝84.06*(1-0.01)/100＝0.832m＝150時(shí)，A＝131.58e，則

＝131.58*(1-0.01)/150＝0.8681-*/892012-2根據(jù)上述結(jié)果，可以看出:在呼損一定的條件下，當(dāng)線束較小時(shí)，其利用率較低；當(dāng)線束容量增大時(shí)，其利用率逐步升高；當(dāng)線束容量大到一定程度後，其利用率的提高就很慢，這是因?yàn)榫€束的利用率已經(jīng)趨於飽和。因此在通信網(wǎng)中，應(yīng)盡可能地將小線束組合成大線束，以節(jié)省投資；同時(shí)，線束的容量也不能過(guò)大，一般以100條出線為一個(gè)線束單位為宜。因?yàn)榫€束過(guò)大，利用率上升很慢，且其“過(guò)負(fù)荷”能力很弱。m和η的關(guān)係結(jié)論1-*/892012-2E和η的關(guān)係（m不變） 設(shè)出線數(shù)m＝20不變，改變E值，用愛(ài)爾蘭公式求出相應(yīng)的A值，然後用（1.5）式求出η。E＝0.001時(shí)，A＝9.411e，η＝9.411*(1-0.001)/20＝0.47E＝0.005時(shí)，A＝11.092e，η＝11.092*(1-0.005)/20＝0.552E＝0.01時(shí)，A＝12.031e，η＝12.031*(1-0.01)/20＝0.596E＝0.05時(shí)，A＝15.249e，η＝15.249*(1-0.05)/20＝0.724可以看出：當(dāng)呼損E增大時(shí)，在不增加出線數(shù)m的情況下，其所能承擔(dān)的話務(wù)量A增大，也使線群的利用率上升。但為了保證服務(wù)品質(zhì)，呼損不能超過(guò)規(guī)定值。1-*/892012-2局間中繼線的計(jì)算例：有三個(gè)程式控制交換局需要設(shè)立數(shù)字中繼，要求的呼損E＝0.005。通過(guò)調(diào)查統(tǒng)計(jì)得到各局之間的話務(wù)量要求分別是2-3局之間的流入話務(wù)量為A23＝61.74e2-4局之間的流入話務(wù)量為A24＝57.81e3-4局之間的流入話務(wù)量為A34＝231.44e請(qǐng)計(jì)算各局之間應(yīng)該設(shè)置多少條中繼電路？1-*/892012-2解：2-3局，A23＝61.74e，E＝0.005，查表得m＝79；2-4局，A24＝57.81e，E＝0.005，查表得m＝75；3-4局，A34＝231.44e，表中無(wú)法直接查到，怎麼辦？利用m和η的關(guān)係，當(dāng)m>100時(shí)，出線的利用率η提高很慢，其利用率幾乎不變。因此，可以用100條出線的利用率作為大於100條出線時(shí)的利用率來(lái)計(jì)算出線數(shù)。本例中，E＝0.005，其m＝100時(shí)，查表得A＝80.91e。則A34:80.91＝m:100，因此A34=231.44e的出線數(shù)m＝231.44/0.8091＝286.05，取287條。1-*/892012-2思考題為什麼說(shuō)交換是通信網(wǎng)的核心？生活中有哪些系統(tǒng)類似交換？交換的核心功能有哪些？交換性能的差別對(duì)業(yè)務(wù)會(huì)造成什麼影響？為什麼允許存在呼損？它有什麼壞處？又能帶來(lái)什麼好處？分組交換與電路交換在交換思想上有什麼本質(zhì)的區(qū)別？二者有哪些缺點(diǎn)，有哪些可以改進(jìn)的方法？第2章交換單元及網(wǎng)路

2-*/982012-2內(nèi)容提要2.1語(yǔ)音信號(hào)數(shù)位化和時(shí)分複用基礎(chǔ)2.2交換單元模型及其數(shù)學(xué)描述2.3基本交換單元2.4多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的核心是交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)的核心部件是基本交換單元。2-*/982012-22.1語(yǔ)音信號(hào)數(shù)位化和時(shí)分複用基礎(chǔ)模擬信號(hào)：數(shù)值上連續(xù)變化的信號(hào)。如：語(yǔ)音~(yú)、圖象~

數(shù)字信號(hào)：離散的信號(hào)。在數(shù)字電話通信中數(shù)字信號(hào)的調(diào)製方法有多種，常見(jiàn)：脈衝編碼調(diào)製（PCM）：出現(xiàn)最早，目前國(guó)際上應(yīng)用最廣增量調(diào)製（△M）：電路簡(jiǎn)單，品質(zhì)不如PCM，應(yīng)用不廣模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)2-*/982012-2脈衝編碼調(diào)製(PCM)的幾個(gè)過(guò)程抽樣（以相等的時(shí)間間隔來(lái)抽取信號(hào)的暫態(tài)值）話音頻率300-3400Hz抽樣要求：f抽樣≥2f信號(hào)抽樣頻率：8KHz(T=125us)

PAM（時(shí)間離散，幅度值無(wú)數(shù)）量化（對(duì)PAM信號(hào)分級(jí)取整）目的：減少編碼數(shù)，四捨五入

幅度離散要求：信噪比=10lg（信號(hào)功率/雜訊功率）≥26dB方法：均勻量化：大小信號(hào)的絕對(duì)誤差一樣

量化雜訊一樣

小信號(hào)的信噪比就很小，不能滿足S/N>26dB要求。非均勻量化(壓擴(kuò)法)：小信號(hào)，小間隔；大信號(hào)，大間隔：

A律，13折線，32路E1，歐、中。

律，15折線，24路T1，北美、日。2-*/982012-2

編碼：（對(duì)量化後的值編成二進(jìn)位碼）

PCM。 A律，8位編碼。常用的碼型：NRZ碼：只適於在機(jī)架內(nèi)部或鄰近機(jī)架間作短距離傳輸，不適合線上路中傳輸HDB3碼：適合長(zhǎng)距離傳輸濾波在信號(hào)的發(fā)送端，濾去模擬信號(hào)中不必要的信號(hào)在信號(hào)的接收端，把解碼後的輸出恢復(fù)為信號(hào)波形

2-*/982012-2抽樣量化50-50編碼000110100010110101011000….50-502-*/982012-2脈衝編碼調(diào)製(PCM)的整個(gè)過(guò)程為：濾波模擬信號(hào)抽樣、量化、編碼解碼濾波模擬信號(hào)PCM信號(hào)我們把這一系列過(guò)程統(tǒng)稱為編譯碼和濾波，該功能由交換機(jī)的用戶電路完成2-*/982012-2數(shù)位化後對(duì)傳輸帶來(lái)的好處請(qǐng)大家思考：模擬信號(hào)的傳輸，其特點(diǎn)決定它需要全時(shí)傳輸。對(duì)數(shù)字信號(hào)，其特點(diǎn)可以對(duì)傳輸帶來(lái)什麼好處？我們?cè)鯓永眠@個(gè)好處？2-*/982012-2時(shí)分多路複用在數(shù)位化的基礎(chǔ)之上，可以進(jìn)行數(shù)字時(shí)分多路複用。在數(shù)位化的過(guò)程中，如前所述，將信號(hào)在時(shí)間上進(jìn)行了離散，對(duì)語(yǔ)音信號(hào)採(cǎi)用8kHz進(jìn)行抽樣，那麼在每?jī)纱纬闃又g的空閒時(shí)間，就可以用來(lái)傳輸其他話路的信號(hào)，這就是時(shí)分複用的基本思想。具體地說(shuō)就是把時(shí)間分成均勻的時(shí)間間隔，將每一路信號(hào)的傳輸時(shí)間分配在不同的時(shí)間間隔內(nèi)，以達(dá)到互相分開(kāi)的目的。這裏每一路信號(hào)所佔(zhàn)用的時(shí)間間隔稱為“路時(shí)隙”，簡(jiǎn)稱為“時(shí)隙”。如果複用路數(shù)為n，設(shè)第1路語(yǔ)音信號(hào)的一個(gè)抽樣值經(jīng)量化編碼後的8位碼佔(zhàn)用第1時(shí)隙；同樣第2個(gè)話路的8位碼佔(zhàn)用第2時(shí)隙，由此類推。這樣依次傳送，直到把第n路傳輸完畢後，再進(jìn)行第二輪傳送。每一輪稱為1“幀”。012310123101231F0F1F2抽樣量化編碼000110100010110101011001….50-5050-50D/APCM30/32路幀結(jié)構(gòu)F0F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12F13F14F15TS0123456789101112131415161718192021222324252627282930311幀=32時(shí)隙，125us（8K）1複幀=16幀，2ms10011011000010/111110/111111abcdabcdabcdabcd幀對(duì)告碼同步時(shí)隙幀定位碼ReserveforNativeReserveforInternational區(qū)別奇偶幀第1路偶幀TS0奇幀TS0複幀定位複幀對(duì)告碼第15路第30路第16路F0F1F15！2-*/982012-2每一幀占125us,分為32個(gè)時(shí)隙，每個(gè)TS=3.9us每一時(shí)隙傳送8位碼，一幀為8×32=256bit每16幀形成一複幀，一複幀時(shí)間為125×16=2ms每一路話路的數(shù)據(jù)率為8/(125×0.000001)=64Kbps在PCM30/32系統(tǒng)中，一條PCM鏈路的數(shù)據(jù)率為

64×32=2.048Mbps

歸納如下：

在電路上按時(shí)間分割成等長(zhǎng)的時(shí)間單元（幀），在每幀裏又按時(shí)間分成等長(zhǎng)的時(shí)隙，並按照時(shí)間順序編號(hào)，每幀中相同時(shí)間位置的時(shí)隙用來(lái)傳輸同一信元的資訊。這種傳輸通道稱作位置化通道（時(shí)間化通道），即可通過(guò)時(shí)間（時(shí)隙）來(lái)判別資訊屬於哪個(gè)話路。2-*/982012-2PCM高次群

PCM基群（一次群傳輸系統(tǒng)）

PCM30/32路系統(tǒng)：30個(gè)話路，2.048Mbps.中、歐洲

PCM24路系統(tǒng)：24個(gè)話路，1.544Mbps.日本、北美

PCM高群

為提高線路利用率，PCM基群系統(tǒng)可進(jìn)一步進(jìn)行時(shí)分多路複用。稱這些再經(jīng)多路複用的系統(tǒng)為高次群傳輸系統(tǒng)，依次為二次群系統(tǒng)、三次群系統(tǒng)等。高次群是由低次群經(jīng)過(guò)數(shù)字多路複接而構(gòu)成。所謂多路複接是指把各個(gè)群的數(shù)字信號(hào)在時(shí)間上重新進(jìn)行排列。二次群是由4個(gè)一次群經(jīng)過(guò)數(shù)字多路複接而成，三次群有4個(gè)二次群複接而成。

2-*/982012-2歸納如下（以PCM30/32路系統(tǒng)為例）：話路數(shù)碼率(Mbps)一次群（基群）302二次群120（4×30）8三次群480（4×120）34四次群1920（4×480）1442-*/982012-2內(nèi)容提要2.1語(yǔ)音信號(hào)數(shù)位化和時(shí)分複用基礎(chǔ)2.2交換單元模型及其數(shù)學(xué)描述2.3基本交換單元2.4多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的核心是交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)的核心部件是基本交換單元。2-*/982012-22.2交換單元模型及其數(shù)學(xué)描述2.2.1交換單元模型2.2.2交換單元的數(shù)學(xué)描述2-*/982012-22.2.1交換單元模型交換單元的基本概念

交換單元是構(gòu)成交換網(wǎng)絡(luò)的最基本的部件，用若干個(gè)交換單元按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方式就可構(gòu)成交換網(wǎng)絡(luò)。因此交換單元的功能也就是交換的基本功能，即在任意的入線和出線之間建立連接，或者說(shuō)是將入線上的資訊分發(fā)到出線上去。

不管交換單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)如何，總可以把它看作一個(gè)黑箱，對(duì)外的特性只有一組入線和一組出線，入線為資訊輸入端，出線為資訊輸出端。2-*/982012-201M-1N-101入線出線控制端狀態(tài)端2-*/982012-2交換單元的方向性0M-1入線出線0N-1（a）M×N有向交換單元（b）M×N無(wú)向交換單元0M-1入線出線0N-10N-1入出線（c）N無(wú)向交換單元2-*/982012-2集中式與擴(kuò)展式交換單元

集中式：入線數(shù)大於出線數(shù)(M＞N)，可稱集中器。擴(kuò)展式：入線數(shù)小於出線數(shù)(M＜N)，可稱擴(kuò)展器。01M-1N-10入線出線0M-1N-11入線出線0（a）集中式（b）擴(kuò)展式2-*/982012-2交換單元的性能指標(biāo)容量：交換單元的入線和出線的數(shù)目、其次是交換單元每個(gè)入端上可以送入的資訊量。（模擬信號(hào)的帶寬、數(shù)字信號(hào)的速率等）介面：在不同的線路上允許傳送的信號(hào)往往不一樣，同樣，在不同的交換單元入端上可以接受的信號(hào)也往往不同。（模擬、數(shù)字、單向、雙向）功能：不同的交換單元功能不一樣。（全連接、部分連接，同發(fā)、廣播等）品質(zhì)：完成交換功能的情況（速度、阻塞率）；資訊經(jīng)過(guò)交換單元的損傷（時(shí)延和誤碼率等）。2-*/982012-22.2.2交換單元的數(shù)學(xué)描述

把一個(gè)交換單元的一組入線和一組出線各看作一個(gè)集合，稱為入線集合和出線集合。並記為：入線集合：I＝{0，1，2，…，M-1}出線集合：O＝{0，1，2，…，N-1}定義：i∈I，即i是I的一個(gè)元；

o∈Oj，oj?O，即oj是O的一個(gè)子集，o是Oj的一個(gè)元，則集合c={i,Oj}為一個(gè)連接。其中，i為連接的起點(diǎn)，o∈Oj為連接的終點(diǎn)。即交換單元的一個(gè)連接就是入線集合I中的一個(gè)元i與出線集合O中的一個(gè)子集oj組成的集合。2-*/982012-2幾種連接情況若o∈Oj

，Oj中只含有一個(gè)元，則稱該連接為點(diǎn)到點(diǎn)連接。若o∈Oj

，Oj中含有多個(gè)元，則稱連接為點(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)連接，但Oj≠O，則稱其具有同發(fā)功能，即從交換單元的一條入線輸入的資訊可以交換到多條出線上輸出若此時(shí)Oj＝O，則稱該交換單元具有廣播功能，即從交換單元的一條入線輸入的資訊可以在全部出線上輸出。普通的電話通信只需要點(diǎn)到點(diǎn)連接，而像會(huì)議電視、有線電視等則需要同發(fā)和廣播功能。2-*/982012-2連接集合一個(gè)具有一組入線和一組出線的交換單元，上述定義的連接可以同時(shí)有多個(gè)，這就構(gòu)成了交換單元的連接集合。 其中： 起點(diǎn)集為： 終點(diǎn)集為：注意：這裏所說(shuō)的連接和連接集合應(yīng)該是對(duì)應(yīng)於某一時(shí)刻的。2-*/982012-2一個(gè)正在工作的交換單元，某一時(shí)刻處?kù)赌撤N連接集合C，不同時(shí)刻的連接應(yīng)該是可變的，連接集合也是可變的。若連接和連接集合固定不變，則意味著交換單元的入線和出線總是處在固定連接中，那麼能夠連接任意入線和出線的交換基本功能也就無(wú)從談起了。當(dāng)然，這種改變需要通過(guò)某種控制方式才可進(jìn)行。一個(gè)交換單元可能提供的連接集合的數(shù)目越多，它的連接能力就越強(qiáng)。當(dāng)某一時(shí)刻，一個(gè)交換單元正處?kù)哆B接集合C，若一條入線i∈Ic

，則稱該入線i處?kù)秮?zhàn)用狀態(tài)，否則為處?kù)犊臻f狀態(tài)。若一條出線o∈Oj

，則稱該出線o處?kù)秮?zhàn)用狀態(tài)，否則為處?kù)犊臻f狀態(tài)。2-*/982012-2連接函數(shù)每一個(gè)交換單元都可用一組連接函數(shù)來(lái)表示，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)係，即存在連接函數(shù)f，在它的作用下，入線x與出線f(x)相連接，0≤x≤M-1，0≤f(x)≤N-1。連接函數(shù)實(shí)際反映了入線編號(hào)構(gòu)成的數(shù)組和出線編號(hào)構(gòu)成的數(shù)組之間對(duì)應(yīng)的置換關(guān)係或排列關(guān)係。所以，連接函數(shù)也被稱為置換函數(shù)或排列函數(shù)從集合角度來(lái)講，一個(gè)連接函數(shù)反映了入線集合和出線集合的一種映射關(guān)係。2-*/982012-21.函數(shù)表示形式

()0123456701234567均勻洗牌函數(shù)均勻洗牌連接2-*/982012-22.排列表示形式

排列表示形式也稱輸入輸出對(duì)應(yīng)表示形式。因?yàn)榻粨Q單元的連接實(shí)際上是各入線與各出線編號(hào)之間的一種對(duì)應(yīng)關(guān)係，所以可以將這種對(duì)應(yīng)關(guān)係一一羅列出來(lái)，表示為2-*/982012-2將入線編號(hào)順序排列，再對(duì)應(yīng)列出出線編號(hào)的表示形式，稱為出線排列形式入線排列形式表示N＝8的均勻洗牌函數(shù)可表示為：出線排列和入線排列可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為：2-*/982012-2根據(jù)排列表示形式可以推出：對(duì)於一個(gè)N×N交換單元，N條入線和N條出線任意進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)連接。則該交換單元的一個(gè)連接集合就是N個(gè)自然數(shù)的1種排列；它所能提供的連接集合的個(gè)數(shù)就應(yīng)該是N個(gè)自然數(shù)的全排列，即為N!。因此，一個(gè)N×N交換單元最多可有N!個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)連接的連接集合。2-*/982012-23.圖形表示形式

將以十進(jìn)位數(shù)表示的入線編號(hào)與出線編號(hào)均按順序排列，左邊為入線編號(hào)，右邊為出線編號(hào)，再用直線連接相應(yīng)的入線與出線，即為連接函數(shù)的圖形表示形式。0123456701234567均勻洗牌連接

2-*/982012-2內(nèi)容提要2.1語(yǔ)音信號(hào)數(shù)位化和時(shí)分複用基礎(chǔ)2.2交換單元模型及其數(shù)學(xué)描述2.3基本交換單元2.4多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的核心是交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)的核心部件是基本交換單元。2-*/982012-22.3基本交換單元2.3.1開(kāi)關(guān)陣列基本原理在交換單元內(nèi)部，要建立任意入線和任意出線之間的連接，最簡(jiǎn)單最直接的想法就是使用開(kāi)關(guān)。在每條入線和每條出線之間都各自接上一個(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。開(kāi)關(guān)陣列也是最基本、最直截了當(dāng)、最早使用的交換單元。0N-110M-112-*/982012-20M-1入線出線0N-1（a）M×N有向交換單元（b）M×N有向矩形開(kāi)關(guān)陣列（c）M×N無(wú)向矩形開(kāi)關(guān)陣列0N-110M-1入線出線10N-110M-1入線出線1開(kāi)關(guān)陣列在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上可排成方形或矩形二維陣列，並分別被稱為N×N方形開(kāi)關(guān)陣列和M×N矩形開(kāi)關(guān)陣列。2-*/982012-2開(kāi)關(guān)陣列的特性（1）因?yàn)槊織l入線和每條出線的組合都對(duì)應(yīng)著一個(gè)單獨(dú)的開(kāi)關(guān)，所以在任何時(shí)間，任何入線都可連至任何出線?？刂坪?jiǎn)單，具有均勻的延遲。（2）一個(gè)交叉點(diǎn)代表一個(gè)開(kāi)關(guān)，因此通常用交叉點(diǎn)數(shù)目表示開(kāi)關(guān)數(shù)目。因?yàn)閷?duì)指定入線和出線數(shù)的交換單元，其開(kāi)關(guān)數(shù)反映了實(shí)現(xiàn)的複雜度和成本的高低，所以應(yīng)儘量減少交叉點(diǎn)數(shù)目。開(kāi)關(guān)陣列適合於構(gòu)成較小的交換單元。（3）當(dāng)某條入線與其連接的所有出線間的一行開(kāi)關(guān)部分或全部處?kù)督油顟B(tài)時(shí)，開(kāi)關(guān)陣列很容易地實(shí)現(xiàn)了同發(fā)和廣播功能。反之，也很容易產(chǎn)生出線衝突。一列開(kāi)關(guān)只能有一個(gè)處?kù)督油顟B(tài)。（4）由於開(kāi)關(guān)是開(kāi)關(guān)陣列中的惟一部件，所以交換單元的性能依賴於所使用的開(kāi)關(guān)。2-*/982012-2開(kāi)關(guān)陣列的控制端和狀態(tài)端對(duì)開(kāi)關(guān)陣列的控制端和狀態(tài)端，最簡(jiǎn)單的情況是每個(gè)開(kāi)關(guān)都有一個(gè)控制端和狀態(tài)端，分別用於控制和表示開(kāi)關(guān)的通斷狀態(tài)。此時(shí)一個(gè)M×N的交換單元共有M×N個(gè)控制端和M×N個(gè)狀態(tài)端。它們均為二值電平。M×N個(gè)控制信號(hào)可以排成一個(gè)方陣，稱為控制方陣。位於第i行第j列的元素Cij的值為1或0用於控制第i個(gè)入端和第j個(gè)出端之間接通或斷開(kāi)。同理，狀態(tài)端也可同樣排成一個(gè)方陣。M×N個(gè)二值控制信號(hào)共有2MN種不同的組合，每種組合都是一種可能送入交換單元控制信號(hào)的取值。但並非2MN

個(gè)控制信號(hào)的取值都是允許的。如在不允許同發(fā)和廣播的時(shí)候，控制方陣中同一行的元素中只能有一個(gè)為1。因此它往往遠(yuǎn)小於2MN。2-*/982012-2實(shí)際開(kāi)關(guān)陣列舉例（1）繼電器 繼電器常用於構(gòu)成小型交換單元。利用繼電器的吸合與斷開(kāi)來(lái)控制交叉點(diǎn)。其交換單元應(yīng)是可雙向傳送資訊的，並且模擬和數(shù)字資訊均可以傳送。繼電器構(gòu)成交換單元的缺點(diǎn)：繼電器的動(dòng)作會(huì)對(duì)其他部件產(chǎn)生干擾和雜訊；繼電器的動(dòng)作較慢，一般為ms數(shù)量級(jí)；繼電器的體積較大，一般為cm數(shù)量級(jí)。2-*/982012-2（2）模擬電子開(kāi)關(guān) 模擬電子開(kāi)關(guān)利用半導(dǎo)體材料製成，取代繼電器構(gòu)成小型交換單元。如MOTOROLA公司生產(chǎn)的MC142100和MC145100是4×4的電子開(kāi)關(guān)陣列。與繼電器相比，其構(gòu)成的交換單元有如下重要特點(diǎn)：體積小。如構(gòu)成8×8交換單元的全部開(kāi)關(guān)及其連線可以集成在一個(gè)晶片上；開(kāi)關(guān)動(dòng)作比繼電器快得多。同時(shí)產(chǎn)生的干擾和噪音極?。毁Y訊在半導(dǎo)體材料中傳送，信號(hào)只能單方向傳送，並且衰耗和時(shí)延較大。2-*/982012-2（3）數(shù)字電子開(kāi)關(guān) 它可以簡(jiǎn)單地用邏輯門(mén)構(gòu)成，用於數(shù)字信號(hào)的交換，其開(kāi)關(guān)動(dòng)作極快並且沒(méi)有信號(hào)損失。2-*/982012-2（4）2×2交叉連接單元2-*/982012-2（5）多路選擇器

開(kāi)關(guān)陣列與多路選擇器的等效2-*/982012-22-*/982012-2

空間接線器用來(lái)完成同步時(shí)分複用信號(hào)的不同複用線之間的交換功能，而不改變其時(shí)隙位置，簡(jiǎn)稱為S接線器。

功能：

S接線器完成不同複用匯流排(PCM線)間同一TS之間的交換;S接線器是通過(guò)控制記憶體控制電子交叉矩陣接點(diǎn)的閉合來(lái)實(shí)現(xiàn)TS在不同PCM間的交換的。組成結(jié)構(gòu)： 電子交叉矩陣(開(kāi)關(guān)時(shí)間所要求) CM(控制記憶體）2.3.2空間交換單元S2-*/982012-2工作方式：輸入控制：CM組號(hào)對(duì)應(yīng)輸入HW

（控制線與輸入HW平行。）輸出控制：CM組號(hào)對(duì)應(yīng)輸出HW

（控制線與輸出HW平行。）CMC的容量：每組單元的數(shù)量等於其控制HW線上的時(shí)隙數(shù)。實(shí)質(zhì)：通過(guò)時(shí)間分割的手段來(lái)完成空間HW交換。注意：工作方式是針對(duì)交叉矩陣而言（CMC總是輸入控制）TS220431CMC0CMC1CMCnHW0HW1HWnHW0HW1HWnTS4TS4TS22………………1n…22S接線器的結(jié)構(gòu)輸入控制方式！單元地址為時(shí)隙號(hào)，內(nèi)容為HW號(hào)（輸出）TS4HW0

HWnTS22HWn

HW1TS4TS22TS4TS220431CMC0CMC1CMCnHW0HW1HWnHW0HW1HWn………………n0…22輸出控制方式！單元地址為時(shí)隙號(hào)，內(nèi)容為HW號(hào)（輸入）TS4HW0

HWnTS22HWn

HW12-*/982012-2功能：完成同一複用匯流排(PCM線)上不同時(shí)隙間的交換。

對(duì)位置化通道：TS3

TS8，等待5個(gè)時(shí)隙後輸出即可。組成結(jié)構(gòu)：SM(SpeechMemory)－－存儲(chǔ)話音資訊

CM(ControlMemory)－－控制SM的讀或?qū)懺恚合却鎯?chǔ)，後轉(zhuǎn)發(fā)。工作方式：輸出控制：（順序?qū)懭?，控制讀出）輸入控制：（控制寫(xiě)入，順序讀出）（掌握兩種工作方式下的工作過(guò)程，會(huì)區(qū)分工作方式）！2.3.3時(shí)間交換單元-時(shí)間接線器（T）2-*/982012-2RWTS0TS31TS0TS31031310SMCMWCPU控制RT接線器組成結(jié)構(gòu)圖地址計(jì)數(shù)器時(shí)鐘地址計(jì)數(shù)器2-*/982012-2SM：

—暫存時(shí)隙的數(shù)字語(yǔ)音資訊；

—每個(gè)TS佔(zhàn)用SM的一個(gè)單元；

—SM容量對(duì)一條PCM而言,容量=32×8bit。CM：

—提供SM的讀寫(xiě)地址,它是由處理機(jī)在鏈路試選時(shí)寫(xiě)入的；

—提供時(shí)間資訊:即在哪一時(shí)隙對(duì)SM進(jìn)行讀或?qū)?由CM的地址單元號(hào)提供)；

—提供地址資訊:即在某個(gè)時(shí)隙對(duì)SM的哪一個(gè)地址進(jìn)行讀或?qū)?由CM內(nèi)容提供)；

—容量：一條PCM而言，32×5bit。

2-*/982012-2AAARW310SMCMWCPU控制RT接線器--輸出控制地址計(jì)數(shù)器時(shí)鐘地址計(jì)數(shù)器TS6

TS176TS6TS1731017617313029········21TS0313029········21TS0CM的地址與輸出TS對(duì)應(yīng)66！2-*/982012-2AAA！RW310SMCMWCPU控制RT接線器--輸入控制地址計(jì)數(shù)器地址計(jì)數(shù)器TS6

TS1717TS6TM的地址與輸入TS對(duì)應(yīng)2-*/982012-22.3.4時(shí)間交換單元的擴(kuò)展時(shí)間交換單元的擴(kuò)展32×3232×3232×3232×3232×3232×3232×3232×3232×32UHWIUHWIIUHWIIIDHWIDHWIIDHWIII模組2模組1模組32-*/982012-22.3.5匯流排型交換單元匯流排是一個(gè)最早用在電腦領(lǐng)域中的名詞，它指的是把電腦中的各個(gè)部件連接在一起的一種技術(shù)設(shè)備。電腦局域網(wǎng)中就使用了匯流排來(lái)完成電信交換的功能。2-*/982012-2電信交換中使用的匯流排型交換包括入線控制部件、出線控制部件和匯流排三部分。交換單元的每條入線都經(jīng)過(guò)各自的入線控制部件與匯流排相連，每條出線也經(jīng)過(guò)各自的出線控制部件與匯流排相連。匯流排按時(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)送到匯流排上，通過(guò)匯流排將該信號(hào)送到出線控制部件。2-*/982012-2入線控制部件的功能是接收入線信號(hào)，進(jìn)行相應(yīng)的格式變換，放在緩衝記憶體中，並在分配給該部件的時(shí)隙上把收到的資訊送到匯流排上。因?yàn)檩斎胭Y訊是連續(xù)的比特流，而匯流排上接收和發(fā)送資訊則是猝發(fā)的，所以設(shè)一個(gè)入線控制部件，每隔時(shí)間τ獲得一個(gè)時(shí)隙，輸入資訊的速率為Vb/s，則緩衝記憶體的容量至少應(yīng)是(V×τ)bit。2-*/982012-2出線控制部件的功能是檢測(cè)匯流排上的信號(hào)，並把屬於自己的資訊讀入一個(gè)緩衝記憶體中，進(jìn)行格式變換，然後由出線送出，形成出線信號(hào)。同理，設(shè)一個(gè)出線控制部件，在每個(gè)時(shí)間段τ內(nèi)獲得的資訊量是一個(gè)常數(shù)，而出線的數(shù)字資訊的速率為Vb/s，則緩衝記憶體容量至少應(yīng)是(V×τ)bit。2-*/982012-2匯流排一般包括多條數(shù)據(jù)線和控制線。數(shù)據(jù)線用於在入線控制部件和出線控制部件之間傳送信號(hào)，控制線用於控制各入線控制部件獲得時(shí)隙和發(fā)送資訊，以及出線控制部件讀取屬於自己的資訊。其中數(shù)據(jù)線的多少對(duì)於交換單元的容量有決定性的意義，因此把匯流排包括的數(shù)據(jù)線數(shù)量稱為匯流排的寬度。匯流排時(shí)隙分配要按一定的規(guī)則進(jìn)行。最簡(jiǎn)單也最常用的規(guī)則，是不管各入線控制部件是否有資訊，只是按順序把時(shí)隙分給各入線。比較複雜但效率較高的規(guī)則是只在入線有資訊時(shí)才分配時(shí)隙給它。2-*/982012-2由上述的功能描述可以看出，匯流排上的信號(hào)是一個(gè)同步時(shí)分多路複用信號(hào)。並且，所有輸入信號(hào)將被複合成為一個(gè)信號(hào)。若有N條入線，每條入線的信號(hào)速率是Vb/s，則匯流排上的信號(hào)速率就是N×Vb/s。因此，在匯流排型交換單元中，匯流排是資訊的集散地。若入線較多且輸入信號(hào)的速率較高，則匯流排上的資訊速率會(huì)變得非常高。所以匯流排型交換單元入線數(shù)和信號(hào)速率受匯流排能夠傳送的資訊速率及入線、出線控制電路的工作速率的限制。2-*/982012-2設(shè)匯流排上的一個(gè)時(shí)隙長(zhǎng)度不超過(guò)T，且在一個(gè)時(shí)隙中只能傳送Bbit，則有

k×N×V＝B/T其中，k是時(shí)隙分配規(guī)則因數(shù)。若採(cǎi)用簡(jiǎn)單的固定分配時(shí)隙的規(guī)則，k＝1；若採(cǎi)用按需分配的規(guī)則，k＜1。1/k反映了匯流排的利用程度。因此，可以通過(guò)增加B、減少T或減少k來(lái)增加交換單元的容量。2-*/982012-2內(nèi)容提要2.1語(yǔ)音信號(hào)數(shù)位化和時(shí)分複用基礎(chǔ)2.2交換單元模型及其數(shù)學(xué)描述2.3基本交換單元2.4多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的核心是交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)的核心部件是基本交換單元。2-*/982012-22.4多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)2.4.1多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)概念將交換單元按一定的拓?fù)溥B接起來(lái)，可形成單級(jí)或多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)。單級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)是由一個(gè)交換單元或若干個(gè)位於同一級(jí)的交換單元構(gòu)成的，如圖2-18所示。需交換的資訊在單級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)中一次通過(guò)，即一次入線到出線的連接，只經(jīng)過(guò)一個(gè)交換單元。如前面T接線器的擴(kuò)展就屬於單級(jí)網(wǎng)路。2-*/982012-2多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)是由若干個(gè)交換單元按照一定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方式構(gòu)成的網(wǎng)路。多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)含有三大基本要素：交換單元、交換單元之間連接的拓?fù)浞绞?、控制方式?-*/982012-2多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)由多級(jí)交換單元構(gòu)成，如果一個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)中的交換單元可以分為K級(jí)，順序命名為第l、2、……K級(jí)，並且滿足：所有的入線都只與第1級(jí)交換單元連接；所有的第1級(jí)交換單元都只與入線和第2級(jí)交換單元連接；所有的第2級(jí)交換單元部只與第1級(jí)交換單元和第3級(jí)交換單元連接；依此類推，所有的第K級(jí)交換單元都只與第K-1級(jí)交換單元和出線連接。 則稱這樣的交換網(wǎng)絡(luò)為多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)，或K級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)。多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以用三個(gè)參量來(lái)說(shuō)明：每個(gè)交換單元的容量；交換單元的級(jí)數(shù)；交換單元間的連接通路(鏈路)2-*/982012-2內(nèi)部阻塞內(nèi)部阻塞的基本概念出、入線空閒，但因交換網(wǎng)絡(luò)級(jí)間鏈路被佔(zhàn)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)部阻塞單級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)是不存在內(nèi)部阻塞的；多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)中交叉點(diǎn)越多，成本越高，建立連接的路徑亦越多，阻塞的機(jī)會(huì)也越少，連接能力也就越強(qiáng)。交換網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)的總目標(biāo)，就是在滿足一定的連接能力的要求下，儘量最小化交叉點(diǎn)數(shù)。2-*/982012-2無(wú)阻塞交換網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)格無(wú)阻塞網(wǎng)路：不管網(wǎng)路處?kù)逗畏N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，而不會(huì)影響網(wǎng)路中已建立起來(lái)的連接，只要這個(gè)連接的起點(diǎn)、終點(diǎn)是空閒的?？芍嘏艧o(wú)阻塞網(wǎng)路：不管網(wǎng)路處?kù)逗畏N狀態(tài)，任何時(shí)刻都可以在一個(gè)交接網(wǎng)路中直接或?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)和終點(diǎn)是空閒的。廣義無(wú)阻塞網(wǎng)路：指一個(gè)給定的網(wǎng)路存在著固有的阻塞的可能，但有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)路中已建立起來(lái)的連接。2-*/982012-22.4.2T-S-T網(wǎng)路

整個(gè)TST網(wǎng)路是一個(gè)三級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)，它以S接線器為中心，兩側(cè)為T(mén)接線器，輸入側(cè)的T接線器稱為初級(jí)T接線器，輸出側(cè)的T接線器稱為次級(jí)T接線器，兩側(cè)T接線器的數(shù)量決定於S接線器矩陣的大小。引入S接線器，改善話務(wù)疏導(dǎo)功能，具有低成本，低阻塞和路由選擇簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。各個(gè)Memory的內(nèi)容；各個(gè)Memory的容量；不同控制方式下的變化；半幀法（強(qiáng)調(diào)：T接線器輸入HW總時(shí)隙數(shù)的一半）；BB2TS23BB31TS2AA31ATS7BACMC0CMC1CMC2HW0HW1HW2輸入控制！723ACMASMATS31B72TS731232HW0HW1HW2TS2CMBSMBTS31A233172輸入控制輸出控制TS23HW0TS2

HW2TS31TS31

?

TS2ITS＝7TS2

TS7

TS3127+32/2=23023BB23TS23BB23TS2AA7ATS7BACMC0CMC1CMC2HW0HW1HW2輸入控制！723ACMASMATS31B27TS723317HW0HW1HW2TS2CMBSMBTS31A273123輸出控制輸入控制TS23HW0TS2

HW2TS31TS31

?

TS2ITS＝7TS2

TS7

TS3122302-*/982012-2入-出方式：關(guān)於節(jié)省CM的問(wèn)題；觀察：該方式下，兩端的CM有何規(guī)律？規(guī)律：相差半幀的兩數(shù)，其二進(jìn)制編碼僅為最高位相反。

eg：(7)10=(00111)2(23)10=(10111)2方法：用反相器作硬體實(shí)現(xiàn)。關(guān)於SM損壞的問(wèn)題；思考：該方式下對(duì)輸入、輸出通路的影響。出-入方式：關(guān)於節(jié)省CM的問(wèn)題；觀察：該方式下，兩端的CM有何規(guī)律？關(guān)於SM損壞的問(wèn)題；思考：該方式下對(duì)輸入，輸出通路的影響。入-出方式與出-入方式的討論。2-*/982012-22.4.3CLOS網(wǎng)路CLOS網(wǎng)路的基本概念CLOS首次構(gòu)造了一類如圖2-24所示的N×N的無(wú)阻塞交換網(wǎng)絡(luò)。它指出：採(cǎi)用足夠多的級(jí)數(shù)，對(duì)於較大的N，能夠設(shè)計(jì)出一種無(wú)阻塞網(wǎng)路，其交叉點(diǎn)數(shù)增長(zhǎng)的速度小於N1+ε(0＜ε＜1)。也就是說(shuō)，使用CLOS網(wǎng)路，既可以減少交叉點(diǎn)數(shù)，又可以做到無(wú)阻塞。2-*/982012-2三級(jí)CLOS網(wǎng)路無(wú)阻塞條件CLOS網(wǎng)路的嚴(yán)格無(wú)阻塞條件 一個(gè)CLOS網(wǎng)路是嚴(yán)格無(wú)阻塞的，當(dāng)且僅當(dāng)滿足下述條件：m≥2n-1。 參見(jiàn)圖2-24，在最不利情況下，中間級(jí)會(huì)有(n-1)×2個(gè)交換單元被佔(zhàn)用，因此中間級(jí)至少要有(n-1)×2+1＝2n-1個(gè)交換單元，即m≥2n-l時(shí)，可確保無(wú)阻塞。所以對(duì)於C(m,n,r)CLOS網(wǎng)路，如果m≥2n-l，則此網(wǎng)路是嚴(yán)格無(wú)阻塞的。2-*/982012-2CLOS網(wǎng)路的可重排無(wú)阻塞條件對(duì)三級(jí)CLOS網(wǎng)路C(m,n,r)，可重排無(wú)阻塞的充分必要條件是：m≥n

2-*/982012-2可重排無(wú)阻塞網(wǎng)路的基本原理1341132

4412

32-*/982012-2非對(duì)稱CLOS網(wǎng)路

若CLOS網(wǎng)路的入線數(shù)為M，出線數(shù)為N，M≠N，則稱為非對(duì)稱CLOS網(wǎng)路。三級(jí)非對(duì)稱CLOS網(wǎng)路記為V(m,n1,r1,n2,r2)

，它表示：第1級(jí)有r1個(gè)n1×m輸入交換單元，且M＝r1n1；第3級(jí)有r2個(gè)m×n2輸出交換單元，且N＝r2n2；中間級(jí)有m個(gè)r1×r2的交換單元。如果n1＝n2，r1＝r2，該網(wǎng)路就簡(jiǎn)化成圖2-24所示的對(duì)稱三級(jí)CLOS網(wǎng)路C(m,n,r)。對(duì)於V(m,n1,r1,n2,r2)三級(jí)非對(duì)稱CLOS網(wǎng)路：嚴(yán)格無(wú)阻塞的條件是m≥nl+n2-1?？芍嘏艧o(wú)阻塞的條件是m≥max(nl,n2)。2-*/982012-22-*/982012-22.4.4BANYAN網(wǎng)路

以2×2交換單元為基礎(chǔ)構(gòu)件構(gòu)成的多級(jí)互連網(wǎng)絡(luò)得到了高度重視，BANYAN就是由若干個(gè)2×2交換單元組成的多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)。2-*/982012-2BANYAN網(wǎng)路的遞歸構(gòu)造圖2-284×4的二級(jí)互連網(wǎng)絡(luò)01230123

將4個(gè)2×2交換單元連接起來(lái)，可以得到一個(gè)4×4的二級(jí)互連網(wǎng)絡(luò)。2-*/982012-2用12個(gè)2×2交換單元就可以構(gòu)成—個(gè)8×8的三級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)，其第1級(jí)和第2級(jí)之間的連接為子洗牌連接，第2級(jí)和第3級(jí)之間的連接為均勻洗牌連接。2-*/982012-2這種將多個(gè)2×2交換單元分成若干級(jí)，並按照一定的級(jí)間連接方式構(gòu)成的多級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)，就被稱為BANYAN網(wǎng)路。2-*/982012-2用較小的BANYAN網(wǎng)路構(gòu)成較大的BANYAN網(wǎng)路，其構(gòu)成方法如下：假設(shè)已有N×N的BANYAN網(wǎng)路，需構(gòu)成2N×2N的BANYAN網(wǎng)路，則可使用2組N×N，再加上一組N個(gè)2×2交換單元構(gòu)成。第一組N×N的N條出線分別與N個(gè)2×2的某一入線相連，第二組N×N的N條出線分別與N個(gè)2×2的另一入線相連。例如，用8×8BANYAN網(wǎng)路構(gòu)成16×16BANYAN網(wǎng)路時(shí)，可用2組8×8，加上8個(gè)2×2交換單元構(gòu)成，共需32個(gè)2×2交換單元。對(duì)於N×N的BANYAN網(wǎng)路，其級(jí)數(shù)約為M＝log2N，每一級(jí)需要N/2個(gè)2×2交換單元，共需要(N/2)log2N個(gè)2×2交換單元。2-*/982012-2工作原理和性質(zhì)(1)惟一路徑在圖2-28的4×4BANYAN網(wǎng)路中，已經(jīng)知道它的每條入線與每條出線之間都有且只有這一條路徑。這就是BANYAN網(wǎng)路的惟一路徑特點(diǎn)。對(duì)於這一點(diǎn)，可以用類似於數(shù)學(xué)歸納法的辦法來(lái)給予證明。首先4×4的BANYAN網(wǎng)路是只有惟一路徑的。假設(shè)它對(duì)N×N的BANYAN網(wǎng)路也成立。那麼，對(duì)於2N×2N的BANYAN網(wǎng)路來(lái)說(shuō)，因?yàn)?N×2N的BANYAN網(wǎng)路是用前述的方法來(lái)構(gòu)成的，顯然從N×NBANYAN網(wǎng)路到最後一級(jí)2×2交換單元中共有2N條路徑，並且要到其中某一條出線必須經(jīng)過(guò)其中惟一的一條路徑?？梢?jiàn)這樣構(gòu)成的2N×2N的BANYAN網(wǎng)路仍然是在每條入線和每條出線間都存在一條路徑並且只有惟一的一條路徑。這就證明了上述特點(diǎn)對(duì)任何N都成立。2-*/982012-2(2)自選路由由BANYAN網(wǎng)路的構(gòu)成方法可知，一個(gè)BANYAN網(wǎng)路的入線數(shù)和出線數(shù)相等。並且若假設(shè)其為N。則必有N＝2M，M為級(jí)數(shù)。再設(shè)N條入線和N條出線分別順序編號(hào)為十進(jìn)位數(shù)0、1、2、……N-1，則必定可用M位二進(jìn)位數(shù)字來(lái)區(qū)別N條入線和N條出線。由BANYAN網(wǎng)路的惟一路徑特點(diǎn)可知，從BANYAN網(wǎng)路的任意一條入線到全部N條出線共有N個(gè)連接，這N個(gè)連接可以用出線的N個(gè)不同的編號(hào)表示，即其中的每一個(gè)連接都可以用M位二進(jìn)位數(shù)字表示。2-*/982012-2全部8條通往出線3上的路徑，每條路徑上三個(gè)交換單元的出線號(hào)碼都分別是0、1、1，組合起來(lái)的二進(jìn)位數(shù)字011正是BANYAN