現(xiàn)代交換原理 電子教案

1、第1章 概論,1.1 通信網(wǎng)與交換 1.2 通信交換的基本技術(shù) 1.3 交換技術(shù)分類,通信的目的：實(shí)現(xiàn)信息的傳遞與處理。 通信系統(tǒng)組成 1）終端。 2）傳輸媒介。 3）信息轉(zhuǎn)接設(shè)備。,1.1 通信網(wǎng)與交換,點(diǎn)對點(diǎn)通信系統(tǒng)： 通信網(wǎng)：,1.1 通信網(wǎng)與交換,例：多臺交換機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò),1.1 通信網(wǎng)與交換,對于上例，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步擴(kuò)大時，可將若干臺匯接交換機(jī)通過更高一級的匯接交換機(jī)連接，如此重復(fù)，最終形成一個樹形的等級制網(wǎng)絡(luò)。例如我國的公用電話網(wǎng)：,1.1 通信網(wǎng)與交換,在交換式通信網(wǎng)中，交換機(jī)是必不可少的信息轉(zhuǎn)接設(shè)備,其組成通常包括： 1）接口 2）互連網(wǎng)絡(luò) 3）控制系統(tǒng) 所涉及的基本技術(shù)包括：

2、1）接口技術(shù) 2）互連技術(shù) 3）信令技術(shù) 4）控制技術(shù) 上述技術(shù)也是交換式通信網(wǎng)絡(luò)中所涉及的一些典型技術(shù),1.2 通信交換的基本技術(shù),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),1.2 通信

3、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),1.2 通信交換的基本技術(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)能正常而有效的

4、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。 不同角度劃分： 1）連接阻塞和傳送阻塞. 2）有阻塞與無阻塞 其中，無阻塞交換網(wǎng)絡(luò)又可分為嚴(yán)格無阻塞、可重排無阻塞及廣義無阻塞三種網(wǎng)絡(luò)。 ,二、互連技術(shù),1.2 通信交換的基本技術(shù),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

5、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),1.2 通信交換的基本技術(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?？刂萍夹g(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),1.2 通信交換的基本技術(shù),在通信網(wǎng)領(lǐng)域中出現(xiàn)了諸

6、多交換技術(shù)概念，可從不同角度進(jìn)行分類： （1）交換機(jī)所接續(xù)的信號特點(diǎn)角度 1）模擬交換 2）數(shù)字交換 （2）交換機(jī)所接續(xù)信息的承載信號角度 1）電子交換 2）光交換 （3）傳輸通路角度 1）有線交換 2）移動交換,1.3 交換技術(shù)分類,（4）交換機(jī)內(nèi)的信號接續(xù)角度 1）時分交換 2）空分交換 3）頻分/波分交換 4）混合交換 （5）交換機(jī)控制方式角度 人工控制交換自動控制交換。其中,自動控制交換方式又經(jīng)歷從機(jī)電式自動交換向程控式自動交換發(fā)展的過程。機(jī)電式自動交換還可進(jìn)一步大致細(xì)分為四個先后發(fā)展階段：步進(jìn)式自動交換機(jī)機(jī)動制自動交換機(jī)全繼電器自動交換機(jī)縱橫制自動交換機(jī)。程控式自動交換又可分為模擬程

7、控交換和數(shù)字程控交換。,1.3 交換技術(shù)分類,（6）傳送模式角度 數(shù)據(jù)包交換操作所在的協(xié)議模型層次角度 1）二層交換 2）三層交換 3）四層交換 4）七層交換 ,1.3 交換技術(shù)分類,本章小結(jié),本書將主要介紹一些典型或先進(jìn)的交換技術(shù)，具體包括：電路交換、數(shù)字程控交換、分組交換和幀中繼、ATM交換、多層交換以及光交換?？紤]到軟交換作為下一代網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，也將介紹軟件換技術(shù)。另外，鑒于交換網(wǎng)絡(luò)及信令技術(shù)是交換技術(shù)的核心組成，也將以獨(dú)立章節(jié)專門介紹該兩方面的內(nèi)容。,第2章 交換網(wǎng)絡(luò),2.1 信號復(fù)用方式 2.2 交換單元 2.3 點(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò) 2.4 多點(diǎn)連接交換網(wǎng)絡(luò),（1）頻分復(fù)用 將來自

8、于不同源端的信息調(diào)制在不同頻率的載波上，形成要發(fā)送的信號，然后將各信號合在一起并通過一條高帶寬的鏈路進(jìn)行傳輸。 主要用于模擬電信號，其使用的載波是電信號，對應(yīng)的鏈路是電纜等電信號傳輸介質(zhì)。 （2）波分復(fù)用 將來自于不同源端的信息調(diào)制在不同波長的載波上，形成要發(fā)送的信號，然后將各信號合在一起并通過一條高帶寬的鏈路進(jìn)行傳輸。 主要用于光信號，其使用的載波是光信號，對應(yīng)的鏈路是光纖傳輸介質(zhì)。,2.1 信號復(fù)用方式,（3）碼分復(fù)用 將來自于不同源端的信息分別用不同的偽隨機(jī)碼進(jìn)行信息編碼，形成要發(fā)送的信號，然后將各信號合在一起并通過一條高帶寬的鏈路進(jìn)行傳輸。在碼分復(fù)用系統(tǒng)中，接收端必須用同樣的偽隨機(jī)碼才

9、能正確解碼。 主要用于數(shù)字電信號和光信號。 （4）時分復(fù)用 采用時間分割的方法，將一條高速數(shù)字通道在時間軸分成若干個時隙間隔，來自于不同源端的信號在該通道的不同時隙間隔上傳輸 。 主要用于主要用于數(shù)字電信號和光信號 。 時分復(fù)用又可分為同步時分復(fù)用和統(tǒng)計時分復(fù)用。,2.1 信號復(fù)用方式,1）同步時分復(fù)用。將時間劃分為以幀為單位的等時間間隔，每幀再進(jìn)一步劃分為等數(shù)量等間隔的時隙且對這些時隙按順序編號，所有幀中編號相同的時隙位置用于傳送來自于同一源端的信號，同步的含義在于時隙位置與源端信號是嚴(yán)格對應(yīng)的，在一次通信建立后的交換過程中，時隙位置與源端信號對應(yīng)關(guān)系一旦確立，其關(guān)系就保持固定不變。易見，知

10、道時隙位置，就可以知道該位置上的信號來自于哪個源端。,2.1 信號復(fù)用方式,2）異步時分復(fù)用（統(tǒng)計時分復(fù)用）。將時間劃分為若干個等間隔或不等間隔的時隙，每個時隙位置用于傳送來自于一個源端的信號，但信號與時隙位置沒有固定的對應(yīng)關(guān)系。正是由于信號與時隙位置之間沒有固定對應(yīng)關(guān)系這一原因，所以，不同于同步時分復(fù)用方式，統(tǒng)計時分復(fù)用方式中每個時隙位置上的信號都含有一個附加的標(biāo)志頭，該標(biāo)志頭信息用于標(biāo)志該信號來自哪個源端以及用于轉(zhuǎn)接設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)接處理，而同步復(fù)用方式無需添加標(biāo)志頭。,本章后續(xù)部分將以時分復(fù)用電信號為對象，介紹一些典型的交換單元及交換網(wǎng)絡(luò)。,2.1 信號復(fù)用方式,交換單元的功能是在控制信號的作

11、用下在入線和出線之間為呼叫請求建立適當(dāng)接續(xù)，將入線上的信息送到出線上去。 交換單元是交換網(wǎng)絡(luò)的基本組成元素。任何交換單元都可表示成下圖所示的等效示意。 上圖實(shí)際上也是任一交換網(wǎng)絡(luò)的示意圖。,2.2 交換控制單元,該類交換單元主要通過時隙互換來實(shí)現(xiàn)輸入線與輸出線上的復(fù)用信號交換，其本質(zhì)思想是改變信號的時隙位置。 這種交換單元主要由信號緩存或延遲器件及控制信號器件組成。根據(jù)控制信號，緩存或延遲器件執(zhí)行相應(yīng)操作，從而實(shí)現(xiàn)信號時隙位置的改變，達(dá)到交換目的。 下面，針對時分復(fù)用電信號，介紹幾種典型的基于時分結(jié)構(gòu)的交換單元。,一、基于時分結(jié)構(gòu)的典型交換單元,2.2 交換控制單元,其主要部件是由控制信號所控

12、制的用戶信息存儲器，一般結(jié)構(gòu)如下圖所示。 用戶信息存儲器被分為M個區(qū)域，用于存儲傳輸線上各時隙輸入信號。通過使用不同控制方式控制該存儲器的各時隙信號寫入和信號讀出來完成時隙轉(zhuǎn)換，即將輸入信號的時隙位置轉(zhuǎn)換成不同的輸出信號的時隙位置，從而實(shí)現(xiàn)交換接續(xù)功能。,一、基于時分結(jié)構(gòu)的典型交換單元 1、共享存儲器型交換單元,2.2 交換控制單元,工作原理： 可以采用兩種控制方式之一進(jìn)行交換工作，即： 1）輸入控制。用戶信息存儲器采用控制寫入和順序讀出，即在輸入端，各路輸入信號根據(jù)控制要求寫入用戶信息存儲器的相應(yīng)區(qū)域，而在輸出端，該存儲器的信息從第一個區(qū)域到最后一個區(qū)域順序讀出。 2）輸出控制。用戶信息存儲

13、器采用順序?qū)懭牒涂刂谱x出，即在輸入端，各路輸入信號順序?qū)懭胗脩粜畔⒋鎯ζ鞯牡谝粋€區(qū)域到最后一個區(qū)域，而在輸出端，根據(jù)控制要求讀出該存儲器中相應(yīng)區(qū)域的信息。 共享存儲器型交換單元可用于同步時分復(fù)用信號、統(tǒng)計時分復(fù)用信號，其具體實(shí)現(xiàn)方式不同。下面介紹一種典型的針對同步時分復(fù)用信號交換的共享存儲器型交換單元時間交換單元。,一、基于時分結(jié)構(gòu)的典型交換單元 1、共享存儲器型交換單元,2.2 交換控制單元,時間交換單元（T交換單元或T接線器 ）。 主要應(yīng)用于同步時分復(fù)用信號的交換。 由用戶信息存儲器、控制存儲器和計數(shù)器組成。用戶信息存儲器用于存儲用戶數(shù)據(jù) ；控制存儲器用于存儲用戶信息存儲器的控制寫入或控制

14、讀出的地址；計數(shù)器用于控制用戶信息存儲器和控制存儲器的讀寫操作，為了保證同步操作，要求計數(shù)器的時鐘頻率與時隙頻率相等。 采用輸入控制和輸出控制兩種方式之一進(jìn)行工作。,一、基于時分結(jié)構(gòu)的典型交換單元 2、時間交換單元,2.2 交換控制單元,輸入控制。,一、基于時分結(jié)構(gòu)的典型交換單元 2、時間交換單元,2.2 交換控制單元,輸出控制。,一、基于時分結(jié)構(gòu)的典型交換單元 2、時間交換單元,2.2 交換控制單元,實(shí)現(xiàn)示例：CCITT的PCM話音一次群信號電路交換，采用輸出控制方式。,一、基于時分結(jié)構(gòu)的典型交換單元 2、時間交換單元,2.2 交換控制單元,由入線控制部件，出線控制部件和總線組成，如下圖示。

15、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。,一、基于時分結(jié)構(gòu)的典型交換單元 3、共享總線型交換單元,2.2 交換控制單元,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)計時分復(fù)用方式使用總線。當(dāng)信號到達(dá)一入線控制部件的輸入端時，該部件進(jìn)行

16、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。 通常，最常使用的總線時隙分配規(guī)則是按順序把時隙分給各入線控制部件，而不考慮各入線控制部件是否有等待發(fā)送的信息。此分配規(guī)則簡單，但效率較低。為提高效率，可制定只在入線控制部件有待發(fā)送的信息時才給其分配時隙的規(guī)則。這樣可以有效利用總線資源，但由于其可能存在多個入線控制部件競爭總線資

17、源等問題，所以其控制比較復(fù)雜。,一、基于時分結(jié)構(gòu)的典型交換單元 3、共享總線型交換單元,2.2 交換控制單元,主要用來實(shí)現(xiàn)多個輸入線與多個輸出線之間信號的空間交換，而不改變原信號的時隙位置。 這種交換單元主要由交叉點(diǎn)陣列及控制信號器件組成?？刂菩盘柨刂平徊纥c(diǎn)陣列的操作動作。交叉點(diǎn)陣列具有開關(guān)操作功能，根據(jù)控制信號實(shí)現(xiàn)輸入和輸出線之間的信號轉(zhuǎn)接。交叉點(diǎn)陣列的硬件實(shí)現(xiàn)有很多種形式，如繼電器開關(guān)陣列、模擬電子開關(guān)陣列、數(shù)選器陣列等數(shù)字電子開關(guān)陣列等。 下面，針對時分復(fù)用電信號，介紹一種典型的基于空分結(jié)構(gòu)的交換單元空間交換單元。,二、基于空分結(jié)構(gòu)的交換單元,2.2 交換控制單元,主要用來實(shí)現(xiàn)多個輸入復(fù)

18、用線與多個輸出復(fù)用線之間的同步時分復(fù)用信號的空間交換，而不改變信號的時隙位置。 由交叉點(diǎn)矩陣和控制存儲器構(gòu)成。交叉點(diǎn)實(shí)現(xiàn)入線與出線之間的接續(xù)；控制存儲器中存儲所選擇的輸入或輸出線的標(biāo)號，其用于控制交叉點(diǎn)的接續(xù)。 采用輸入控制和輸出控制兩種方式之一進(jìn)行工作。,二、基于空分結(jié)構(gòu)的交換單元,2.2 交換控制單元,輸入控制。,二、基于空分結(jié)構(gòu)的交換單元,2.2 交換控制單元,輸出控制。,二、基于空分結(jié)構(gòu)的交換單元,2.2 交換控制單元,實(shí)現(xiàn)示例：CCITT的PCM話音一次群信號電路交換。采用4入線4出線空間交換單元結(jié)構(gòu)，每個輸入線上的信號都是CCITT的PCM話音一次群信號，交叉點(diǎn)接續(xù)使用數(shù)選器并采用

19、輸入控制方式。,二、基于空分結(jié)構(gòu)的交換單元,2.2 交換控制單元,交換單元只適合交換規(guī)模較小的情況。當(dāng)規(guī)模較大時，其軟硬件實(shí)現(xiàn)通常都將相當(dāng)困難。 為了解決大規(guī)模的交換問題，通常使用交換網(wǎng)絡(luò)。 交換網(wǎng)絡(luò)是由若干個小規(guī)模的交換單元按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方式所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計交換網(wǎng)絡(luò)的具體結(jié)構(gòu)和控制方式等，可以使交換網(wǎng)絡(luò)具有接續(xù)點(diǎn)到點(diǎn)連接或多點(diǎn)連接的能力。 多級交換網(wǎng)絡(luò)是一類典型的交換網(wǎng)絡(luò)。本節(jié)在介紹多級交換網(wǎng)絡(luò)定義的基礎(chǔ)上，主要針對點(diǎn)到點(diǎn)連接情況，介紹一些典型的該類交換網(wǎng)絡(luò)。,2.3 點(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò),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

20、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,2.3 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

21、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。 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、T-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò),2.3 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

22、容量相同。,二、T-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 1、T-S-T型交換網(wǎng)絡(luò),2.3 點(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò),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)計簡單起見，通常也令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

23、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、T-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 1、T-S-T型交換網(wǎng)絡(luò),2.3 點(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)示例：2入線2出線的T-S-T交換網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行CCITT的32/30 PCM話音一次群信號的電路交換。令第1、3級T交換單元采用輸出控制，第2級S交換單元采用輸入控制。,二、T-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 1、T-S-T型交換網(wǎng)絡(luò),2.3 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S交換單元，負(fù)責(zé)對同一時隙上的

24、信息進(jìn)行空間交換，第2級是T交換單元，負(fù)責(zé)信息時隙互換，該級T交換單元的數(shù)目分別等于第1級S交換單元的出線數(shù)目N0和第3級S交換單元入線數(shù)目M1。為了設(shè)計簡單起見，通常也令M0=N0=M1=N1，并且令各T交換單元容量相同。,二、T-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 2、S-T-S型交換網(wǎng)絡(luò),2.3 點(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò),工作原理：同樣，由于T交換單元和S交換單元都有兩種控制方式，故在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，也可以實(shí)現(xiàn)任一入線與任一出線之間的任意時隙內(nèi)容的交換功能。對于這種交換網(wǎng)絡(luò)，也需要在已定各交換單元控制方式下，對一個呼叫請求考慮

25、在各級交換單元控制存儲器中如何協(xié)調(diào)放置其所對應(yīng)的控制信息，以便避免由于控制存儲器等資源使用沖突而導(dǎo)致的阻塞。 考慮到借鑒前述的T-S-T交換網(wǎng)絡(luò)工作原理很容易分析S-T-S交換網(wǎng)絡(luò)工作過程，故在此對該網(wǎng)絡(luò)的工作原理不再加以贅述。,二、T-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 2、S-T-S型交換網(wǎng)絡(luò),2.3 點(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò),先看下圖所示的三級交換網(wǎng)絡(luò)，特點(diǎn)：任一級的每個交換單元都通過唯一一條鏈路分別與下一級的各交換單元相連，整個交換網(wǎng)絡(luò)由每級交換單元數(shù)目r1、r2、r3、第一級一個交換單元的輸入端數(shù)目m1和第三級一個交換單元的輸出端數(shù)目n3等五個參數(shù)確定，并且根據(jù)連接鏈路的唯一性可知，n1=r2, m2=

26、r1, n2=r3, m3=r2。該種網(wǎng)絡(luò)由CLOS C.于1953年提出，被命名為CLOS網(wǎng)絡(luò)。,二、T-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 3、CLOS網(wǎng)絡(luò),2.3 點(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò),二、T-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 3、CLOS網(wǎng)絡(luò),2.3 點(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò),該網(wǎng)絡(luò)具有兩個重要定理： 定理2-1（定理）：當(dāng)且僅當(dāng)?shù)诙壗粨Q單元數(shù)目 時，上述網(wǎng)絡(luò)是嚴(yán)格無阻塞的交換網(wǎng)絡(luò)。 定理2-2（Slepian-Duguid定理）：當(dāng)且僅當(dāng)?shù)诙壗粨Q單元數(shù)目 時，上述網(wǎng)絡(luò)是可重排無阻塞的交換網(wǎng)絡(luò)。,二、T-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 3、CLOS網(wǎng)絡(luò),2.3 點(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò),示例：假設(shè)有一組呼叫 ，令 呼叫已經(jīng)建立起來

27、連接。,二、T-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 3、CLOS網(wǎng)絡(luò),2.3 點(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò),三級CLOS網(wǎng)絡(luò)可以遞歸分解來構(gòu)造更大奇數(shù)級的CLOS網(wǎng)絡(luò)，以達(dá)到進(jìn)一步降低交叉點(diǎn)數(shù)量的目的。假設(shè)構(gòu)造一個NN交換網(wǎng)絡(luò)。令N=pq。則根據(jù)前述定理，首先構(gòu)造嚴(yán)格無阻塞和可重排無阻塞三級網(wǎng)絡(luò)，如下圖所示。一個遞歸構(gòu)造的五級嚴(yán)格（可重排）無阻塞CLOS網(wǎng)絡(luò)可以通過將該圖所示的嚴(yán)格（可重排）無阻塞三級CLOS網(wǎng)絡(luò)中的任一級的各交換單元用三級嚴(yán)格（可重排）無阻塞CLOS子網(wǎng)替換來實(shí)現(xiàn)。這一遞歸構(gòu)造方式可以重復(fù)進(jìn)行，以便進(jìn)一步降低單個交換單元的規(guī)模，直到各級交換單元不能再繼續(xù)分解為止。,二、T-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 3、

28、CLOS網(wǎng)絡(luò),2.3 點(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò),二、T-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 3、CLOS網(wǎng)絡(luò),2.3 點(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò),對于上述遞歸構(gòu)造多級CLOS網(wǎng)絡(luò)的方法，有一種特殊情形，即 ，通過將N因子分解為 ，可以最終遞歸構(gòu)造出一個含有 級、每級包含N/2個22交換單元的交叉點(diǎn)復(fù)雜度大約為 的可重排阻塞CLOS網(wǎng)絡(luò)，該種網(wǎng)絡(luò)被稱為Benes網(wǎng)絡(luò)。,二、T-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 3、CLOS網(wǎng)絡(luò),2.3 點(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò),二、T-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 3、CLOS網(wǎng)絡(luò),2.3 點(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò),二、T-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 3、CLOS網(wǎng)絡(luò),2.3 點(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò),Cantor網(wǎng)絡(luò)在整體角度上可

29、以認(rèn)為包括三級，第一、二和三級分別為解復(fù)器、Benes網(wǎng)絡(luò)和復(fù)用器，且每一級上的各單元結(jié)構(gòu)完全相同。令Cantor網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模為，且令該網(wǎng)絡(luò)第二級有m個結(jié)構(gòu)完全相同的Benes網(wǎng)絡(luò)，每個Benes網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模為 ；第一級上含有N個規(guī)模為的解復(fù)器，第i（）個解復(fù)器的輸入對應(yīng)Cantor網(wǎng)絡(luò)的第i個輸入且其m個輸出中第j（）個輸出與第j個Benes網(wǎng)絡(luò)的第i個輸入通過一條鏈路連接；第三級上含有N個規(guī)模為的復(fù)用器，第i（）個復(fù)用器的輸出對應(yīng)Cantor網(wǎng)絡(luò)的第i個輸出且其m個輸入中第j（）個輸入與第j個Benes網(wǎng)絡(luò)的第i個輸出通過一條鏈路連接。,二、T-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 4、Cantor網(wǎng)絡(luò),2.

30、3 點(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò),二、T-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 4、Cantor網(wǎng)絡(luò),2.3 點(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò),二、T-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 4、Cantor網(wǎng)絡(luò),2.3 點(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò),二、T-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 4、Cantor網(wǎng)絡(luò),2.3 點(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò),二、T-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 4、Cantor網(wǎng)絡(luò),2.3 點(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò),基本結(jié)構(gòu)。Banyan網(wǎng)絡(luò)是一種多級空分交換網(wǎng)絡(luò)，其基本構(gòu)成元素是交換單元。 使用個22交換單元可以構(gòu)成一個規(guī)模為44的二級Banyan網(wǎng)絡(luò)，如下圖，其中，兩級間通過均勻洗牌方式加以連接 。,二、T-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 5、Banyan網(wǎng)絡(luò),2.3 點(diǎn)到

31、點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò),使用個44 Banyan網(wǎng)絡(luò)和個22交換單元可以構(gòu)造一個規(guī)模為的三級Banyan網(wǎng)絡(luò)，如圖-18所示，其中，第和第級間通過均勻洗牌方式連接 。多級Banyan網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造是有規(guī)律的，即利用較小規(guī)模的Banyan網(wǎng)絡(luò)以及均勻洗牌連接方法，可以遞歸構(gòu)造規(guī)模更大規(guī)模的Banyan網(wǎng)絡(luò)。,二、T-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 5、Banyan網(wǎng)絡(luò),2.3 點(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò),Banyan網(wǎng)絡(luò)主要特性。 (1)對于規(guī)模為NN的Banyan網(wǎng)絡(luò)，依據(jù)前述網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造方法，易見，必有 ，且其具有 級，每級含有N/2個22交換單元，整個網(wǎng)絡(luò)含有 個22交換單元。 (2)Banyan網(wǎng)絡(luò)具有路徑唯一性。 (3

32、)Banyan網(wǎng)絡(luò)具有自選路特性。 (4)Banyan網(wǎng)絡(luò)是一種有內(nèi)部阻塞的交換網(wǎng)絡(luò)。,二、T-S組合型多級交換網(wǎng)絡(luò) 5、Banyan網(wǎng)絡(luò),2.3 點(diǎn)到點(diǎn)多級交換網(wǎng)絡(luò),2.4 多點(diǎn)連接交換網(wǎng)絡(luò),一、基本概念,從數(shù)學(xué)角度認(rèn)識點(diǎn)到點(diǎn)連接問題。令I(lǐng)是M個輸入的集合，O是N個輸出的集合，則一組點(diǎn)到點(diǎn)連接可被定義為 其中，各 是互不相同的，且各 也是互不相同的。數(shù)學(xué)上，該C實(shí)際上表示一對一映射，如圖a所示。如果去除上述有關(guān)各i的限制，但仍然要求各 互不相同，則表示一對多映射，如圖b所示，這種情形被稱為組播(Multicasting)。如果去除上述有關(guān)的限制，則會形成多對一、多對多等形式的映射及連接。,2

33、.4 多點(diǎn)連接交換網(wǎng)絡(luò),二、緊湊超集中器及超集中器的構(gòu)建 1、緊湊超集中器,MN交叉點(diǎn)交換矩陣即可實(shí)現(xiàn)（緊湊）超集中器的功能。當(dāng)M、N不大時，可以使用這種單級構(gòu)建方式。對于較大的M、N ，使用兩級遞歸分解法構(gòu)建緊湊超集中器。假設(shè)M和N分別能夠?yàn)閜和q整除，我們構(gòu)建一個如圖所示的三維二級結(jié)構(gòu)。,2.4 多點(diǎn)連接交換網(wǎng)絡(luò),二、緊湊超集中器及超集中器的構(gòu)建 1、緊湊超集中器,其中，第一級有p個水平面，每個水平面是一M/pq緊湊超集中器；第二級有q個垂直面，每個垂直面是一個pN/q緊湊超集中器。在該圖中，令坐標(biāo)i,j,k代表第k級第j個面的第i個輸出，那么，該網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出分別可表示為i,j,0和i

34、,j,2 。并且令i,j,k以排為主進(jìn)行排序，即如果 ，則 ，如果 ，那么若 ，則 。 為了保證該網(wǎng)絡(luò)不發(fā)生阻塞現(xiàn)象，假設(shè)個輸入中至多有個是激活的。我們考慮兩種情形：1）q=N，2）q= M/p 。可以證明，在這兩種情形下，如果使用合適的連接方法，則其能實(shí)現(xiàn)緊湊超集中器的功能。,2.4 多點(diǎn)連接交換網(wǎng)絡(luò),二、緊湊超集中器及超集中器的構(gòu)建 2、超集中器,超集中器可通過緊湊超集中器來實(shí)現(xiàn)。將兩個緊湊超集中器背靠背連接在一起，即構(gòu)成一個超集中器。,2.4 多點(diǎn)連接交換網(wǎng)絡(luò),三、拷貝網(wǎng)的構(gòu)建 1、分配網(wǎng),分配網(wǎng)是緊湊超集中器的鏡像映射 。,2.4 多點(diǎn)連接交換網(wǎng)絡(luò),三、拷貝網(wǎng)的構(gòu)建 1、分配網(wǎng),對于分

35、配網(wǎng)，有下述定理成立： 定理：假設(shè)一組輸入/輸出 連接滿足下列條件（如下圖）： 1）緊湊條件。所有激活的輸入i是模下緊湊的。 2）單調(diào)條件。針對每個輸入i的輸出 在模下是嚴(yán)格上升的。 則所有滿足上述兩個條件的點(diǎn)到點(diǎn)連接請求都能通過分配網(wǎng)建立起來連接。,2.4 多點(diǎn)連接交換網(wǎng)絡(luò),三、拷貝網(wǎng)的構(gòu)建 2、拷貝網(wǎng),對于上述分配網(wǎng)，若令該網(wǎng)絡(luò)中每個平面允許點(diǎn)到多點(diǎn)連接， 并且令其輸入、輸出滿足下面將所給出的條件，則其能夠?qū)崿F(xiàn)拷貝 功能。這樣的網(wǎng)絡(luò)被稱為拷貝分配網(wǎng)。說明如下： 令 代表該網(wǎng)絡(luò)的一組輸入/輸出連接請求，其中 是對 應(yīng)i的輸出集合，元素個數(shù)為 。則如果C滿足下述兩個條件,那么該 網(wǎng)絡(luò)就能實(shí)現(xiàn)拷

36、貝功能： 1）緊湊條件。所有激活的輸入i是模下緊湊的。 2）單調(diào)條件。在模方式下，如果 ，則 中的每個元素都比 中所有元素大。,2.4 多點(diǎn)連接交換網(wǎng)絡(luò),三、拷貝網(wǎng)的構(gòu)建 2、拷貝網(wǎng),基于下圖所示的鏡像映射關(guān)系，并仍利用前述的以排為主的連 接分配算法（在此稍作調(diào)整，令多個輸入可以指向一個輸出），容 易證明上述性質(zhì)是成立的。,2.4 多點(diǎn)連接交換網(wǎng)絡(luò),四、組S播連接交換網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建,組播連接交換網(wǎng)絡(luò)可以通過將一個拷貝網(wǎng)和一個點(diǎn)到點(diǎn)交換網(wǎng)加以級聯(lián)來實(shí)現(xiàn)?？截惥W(wǎng)由緊湊超集中器和拷貝分配網(wǎng)組成，其中每一部分都可進(jìn)行兩級分解，點(diǎn)到點(diǎn)交換網(wǎng)可以進(jìn)行三級分解。那么，通過對上述每一部分進(jìn)行一次分解，則可得到一個

37、7級網(wǎng)絡(luò)，其中，第三和四級具有多點(diǎn)交換功能，如下圖所示。從該圖也可見，實(shí)際上該組播連接交換網(wǎng)絡(luò)僅需要五級。既然緊湊超集中器和拷貝分配網(wǎng)具有鏡像關(guān)系，第二和三級是并行的，所以該兩級可以合并。同樣，第四級和第五級都是并行的水平面，所以這兩級也可以合并為一級，從而，使得整個網(wǎng)絡(luò)具有五級結(jié)構(gòu)。,2.4 多點(diǎn)連接交換網(wǎng)絡(luò),四、組S播連接交換網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建,組播連接交換網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建圖。,本章小結(jié),本章講解了信號復(fù)用方式，以時分復(fù)用電信號為對象進(jìn)行了闡述。交換單元是交換網(wǎng)絡(luò)的基本組成元素，介紹了共享存儲器型交換單元、時間交換單元、共享總線型交換單元等結(jié)構(gòu)、工作原理。 介紹了TST網(wǎng)絡(luò)、STS網(wǎng)絡(luò)、CLOS網(wǎng)絡(luò)、C

38、antor網(wǎng)絡(luò)、Banyan網(wǎng)絡(luò)等典型交換網(wǎng)絡(luò)。并進(jìn)一步介紹了多點(diǎn)連接交換網(wǎng)絡(luò)。 。,第3章 信令系統(tǒng),3.1 信令系統(tǒng)概述 3.2 7號信令,3.1 信令系統(tǒng)概述,一、信令系統(tǒng) 傳送用于建立和拆除通信通道的信號，如此信號即為信令。此 外，還要傳送通信網(wǎng)維護(hù)、管理和統(tǒng)計等方面的信息，這些信息也 屬于信令。 信令的傳遞和處理必須遵守一定的規(guī)約，以便發(fā)/收方都能夠 理解并執(zhí)行，這些規(guī)約統(tǒng)稱為信令方式。完成信令方式所規(guī)定的傳 遞和處理任務(wù)的功能實(shí)體稱為信令設(shè)備，其是通信網(wǎng)絡(luò)中信息轉(zhuǎn)接 設(shè)備的重要組成部分。 信令方式與信令設(shè)備構(gòu)成了通信網(wǎng)絡(luò)的信令系統(tǒng)。信令系統(tǒng)的 設(shè)計涉及到信令的定義、信令的編碼、信令

39、的傳輸、信令的處理四 大方面。,3.1 信令系統(tǒng)概述,二、信令定義 根據(jù)實(shí)際應(yīng)用確定所需的信令條目，并給出它們準(zhǔn)確的含義和功能。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，信令系統(tǒng)需要定義一個合適的信令集合，該集合內(nèi)的信令應(yīng)滿足通信設(shè)備接續(xù)和拆除，以及信令網(wǎng)維護(hù)管理的需求。 通信網(wǎng)信令可以從多個角度來劃分。 （1）根據(jù)信令作用區(qū)域，信令可分為用戶信令與局間信令，局間信令又可進(jìn)一步分為隨路信令與共路信令。 （2）根據(jù)信令功能，信令可劃分為監(jiān)視信令、地址信令和維護(hù)管理信令。在此，我們從信令作用區(qū)域角度，簡要介紹一下用戶信令和局間信令的定義。,3.1 信令系統(tǒng)概述,二、信令定義 1.用戶信令 一般只具有最基本的呼叫接續(xù)和拆除

40、功能。通常，其包含下述一些信令條目。 （1）請求。由終端發(fā)出給交換機(jī)的信息。 （2）地址。由終端發(fā)出的被叫終端的標(biāo)志信息。 （3）釋放。由通信中的任何一方終端發(fā)出的信息。 （4）來電提示。由交換機(jī)發(fā)給終端的信息，如 “振鈴”信號。 （5）應(yīng)答。作為對來電提示的響應(yīng)，由被叫終端發(fā)出的信息，如 “摘機(jī)”信號。 （6）進(jìn)程提示。由交換系統(tǒng)發(fā)出的信息。在電話網(wǎng)通信中，進(jìn)程提示信號包含“忙音”、“撥號音”、“回鈴音”等。 （7）請求、撤消、查詢某種新業(yè)務(wù)是否已經(jīng)可以使用等信號。,3.1 信令系統(tǒng)概述,二、信令定義 2.局間信令 局間信令除應(yīng)包括終端所需的各種接續(xù)信令外，還需包含能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理等方面功能

41、的信令。 下面主要介紹一些局間信令集合中所特有的信令條目。 （1）路由。在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生局部故障或擁塞的情況下，可以利用路由信令知相關(guān)交換局，使其暫時修改原定的路由方案。 （2）管理。用于傳送網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息。 （3）用戶類型。用于指示用戶的類別、權(quán)限等。,3.1 信令系統(tǒng)概述,二、信令定義 2.局間信令 （4）業(yè)務(wù)類型。用于說明呼叫本身的特點(diǎn)，一般反映呼叫所需涉及的通信設(shè)備。 （5）維護(hù)。用于維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。這類信號通常包括試驗(yàn)信號、試驗(yàn)呼叫指示信號、故障報警信號以及診斷/維護(hù)命令等。 （6）計費(fèi)。用于在交換局間傳送一些有關(guān)計費(fèi)的信息。,3.1 信令系統(tǒng)概述,三、信令編碼 信令編碼即是根據(jù)傳輸系統(tǒng)

42、的特性，確定各條信令的信號形式及格式。在對信令條目進(jìn)行定義后，為了傳輸和處理的目的，各信令還要加以編碼，以便易于發(fā)送和接收識別。 （1）信令編碼與傳輸系統(tǒng)特性、信令處理設(shè)備的信令處理方式等有密切關(guān)系。 （2）信令編碼必須與傳輸系統(tǒng)相適應(yīng)。由于傳輸系統(tǒng)有模擬和數(shù)字之分，所以信令也相應(yīng)存在模擬編碼和數(shù)字編碼兩種方式。 （3）信令編碼也與信令設(shè)備的信令處理方式有關(guān)。 。,3.1 信令系統(tǒng)概述,三、信令編碼 示例： 在電話通信情況下，對于局間信令中的“請求”信號，若使用模擬傳輸系統(tǒng)，則可用時長為150ms的2600HZ正弦模擬信號來表示，而若采用數(shù)字傳輸系統(tǒng)，在數(shù)字30/32 PCM線路上，則可用“0

43、000”來表示 。 。,3.1 信令系統(tǒng)概述,四、信令傳輸 信令可采取隨路和共路兩種方式傳輸。 在隨路方式下，信令與用戶信息使用相同的傳輸信道，亦即意味著兩類信息的傳輸路由是一樣的。 在共路方式下，信令通道與用戶信息通道不一定存在一一對應(yīng)關(guān)系，其通常采用三種方式： （1）隨路方式：兩類信息通道并行。 （2）準(zhǔn)隨路方式：兩類信息傳輸通道不并行，各自使用不同的路由。 （3）混合路由方式：上述兩種方式并存使用。,3.1 信令系統(tǒng)概述,四、信令傳輸 共路信令傳輸通道方式圖示： 地址信令在多段路由上的傳輸方式有三種。 （1） “端到端”傳輸方式。 信令傳輸較快，但當(dāng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化時，號碼翻譯表、路由選擇順

44、序表等端局?jǐn)?shù)據(jù)都需要相應(yīng)變動。 （2） “逐段轉(zhuǎn)發(fā)”傳輸方式。 信令傳輸較慢，各交換局依賴性較小，路由改變方便。 （3）混合方式。是上述兩種方式的結(jié)合使用。,3.1 信令系統(tǒng)概述,五、信令處理 信令處理由交換系統(tǒng)中信令子系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)施。該子系統(tǒng)按照信令系統(tǒng)所規(guī)定的處理原則收/發(fā)信令 ，并對收到的信令進(jìn)行處理和執(zhí)行相應(yīng)的操作。 信令處理過程中，必須考慮所有可能出現(xiàn)的情況，包括正常呼叫情況與各種可能出現(xiàn)的非正常情況。,3.2 7號信令,一、7號信令網(wǎng) 1.7號信令網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 7號信令網(wǎng)實(shí)際上是一個邏輯上專用的分組數(shù)據(jù)交換網(wǎng)，由信令點(diǎn)SP、信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)STP和信令鏈路組成，其中，SP是信令網(wǎng)傳輸信令消息

45、的源點(diǎn)和目的點(diǎn)，STP是轉(zhuǎn)發(fā)信令信息的節(jié)點(diǎn)。在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上，7號信令網(wǎng)通常采取分級結(jié)構(gòu)。我國7號信令網(wǎng)分級結(jié)構(gòu)如圖：,3.2 7號信令,一、7號信令網(wǎng) 2.信令點(diǎn)編碼 信令點(diǎn)編碼包括國際網(wǎng)信令點(diǎn)編碼和國內(nèi)網(wǎng)信令點(diǎn)編碼。 （1）國際網(wǎng)信令點(diǎn)編碼由ITU-T統(tǒng)一規(guī)定，包含14比特，3比特為大區(qū)或洲的編碼，8比特為國家或地區(qū)的編碼，3比特為信令點(diǎn)的編碼。 （2）國內(nèi)網(wǎng)信令點(diǎn)編碼由各國根據(jù)自身情況確定。一個作為國內(nèi)網(wǎng)與國際網(wǎng)接口的信令點(diǎn)需要同時分配有一個國內(nèi)網(wǎng)信令點(diǎn)編碼和一個國際網(wǎng)信令點(diǎn)編碼。,3.2 7號信令,一、7號信令網(wǎng) 2.信令點(diǎn)編碼 我國在國際網(wǎng)上被分配8個信令點(diǎn)，編碼格式為4-120-X（十

46、進(jìn)制數(shù) ）。在國內(nèi)網(wǎng)信令點(diǎn)編碼采用24比特，主信令區(qū)、分信令區(qū)及信令點(diǎn)的編碼各占8比特。,，,3.2 7號信令,一、7號信令網(wǎng) 2.信令點(diǎn)編碼 我國主信令區(qū)編碼分配表,3.2 7號信令,一、7號信令網(wǎng) 3.路由選擇 7號信令網(wǎng)中，兩個信令點(diǎn)間傳輸信令信息方式： （1）直聯(lián)方式：兩個信令點(diǎn)間存在直通信令鏈路，這兩個信令點(diǎn)間的信令在這條直通鏈路上傳輸。 （2）準(zhǔn)直聯(lián)方式：兩個信令點(diǎn)通過信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)轉(zhuǎn)接，這兩個信令點(diǎn)間的信令通過兩段以上串接的信令鏈路進(jìn)行轉(zhuǎn)接傳送，并且該信令信息所經(jīng)過的信令鏈路及信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)是預(yù)先確定的。,3.2 7號信令,一、7號信令網(wǎng) 3.路由選擇 7號信令網(wǎng)路由選擇機(jī)制圖,3.2

47、7號信令,二、7號信令系統(tǒng)的基本功能結(jié)構(gòu) 7號信令系統(tǒng)由用戶/應(yīng)用消息處理部分和消息傳遞部分組成。 7號信令系統(tǒng)基本功能結(jié)構(gòu)圖,3.2 7號信令,三、7號信令系統(tǒng)協(xié)議分層結(jié)構(gòu) 7號信令系統(tǒng)協(xié)議采用分層思想來設(shè)計。 7號信令系統(tǒng)協(xié)議分層結(jié)構(gòu)圖,3.2 7號信令,四、信令消息單元基本格式 在號信令分層協(xié)議結(jié)構(gòu)中，信令消息在發(fā)送端從上層向下層依次分層組裝（組裝后的消息稱為信號單元），在接收端從下層向上層依次分層拆裝，各層處理信令消息中與其對應(yīng)的相關(guān)字段信息。 號信令具有三種可變長信號單元格式： （1）消息信號單元（MSU）用于傳輸用戶應(yīng)用級的信令消息和網(wǎng)絡(luò)管理消息。 （2）鏈路狀態(tài)信號單元（LSSU

48、）用于傳輸來自于MTP-2級的信令鏈路狀態(tài)信息。 （3）填充信號單元（FISU）用于傳輸來自于MTP-2級的結(jié)點(diǎn)間沒有消息發(fā)送時為了維持信令鏈路通信狀態(tài)的空信號。,3.2 7號信令,四、信令消息單元基本格式 7號信令三種信號單元基本格式,3.2 7號信令,四、信令消息單元基本格式 1）F：信號單元標(biāo)識符。固定碼型為01111110，標(biāo)識一個7號信 令消息的起止。 2）CK：校驗(yàn)碼。用于校驗(yàn)信號單元在傳輸過程中是否出現(xiàn)了錯誤。 3）FSN、BSN、FIB和BIB：信號單元序號和重發(fā)比特指示。 FSN（前 向序號）是發(fā)送方信號單元的發(fā)送序號。 BSN（后向序號）向發(fā)送方出示已正確接收到序號直到BS

49、N的所有 消息。 BIB（反向指示比特）用于對接收到的信號單元進(jìn)行否認(rèn)指示。 FIB（前向指示比特）用于和BIB一起進(jìn)行差錯控制。當(dāng)BIB值變 反時，其值也反轉(zhuǎn)，表示信號單元重發(fā)。,3.2 7號信令,四、信令消息單元基本格式 4）LI：長度指示碼。用于表示一個信號單元中該碼位置之后到CK位 置之前的八位位組（即字節(jié)，包含8比特）的數(shù)目。 5）SF：狀態(tài)字段。該字段只在LSSU中存在，用于指示信令鏈路狀 態(tài)。結(jié)合SF，我們給出LSSU具體格式如圖3-10所示。 6）SIF和SIO：信號信息字段和業(yè)務(wù)信息碼字段。這兩個字段只存在 于MSU中。SIF用于傳送用戶應(yīng)用級的信令消息和網(wǎng)絡(luò)管理消息的 信息

50、本體，長度為2272個字節(jié)。由于LI僅有6比特，所以規(guī)定當(dāng) SIF+SIO大于或等于63個字節(jié)時，LI均設(shè)置為63。SIO又分為業(yè)務(wù)指 示碼（SI）和子業(yè)務(wù)字段（SSF）兩部分，各占4比特DCBA，在傳輸 時，先依次傳輸SI字段的A、B、C、D四比特，再依次傳輸SSF字段的 A、B、C、D四比特，其具體編碼含義如表3-2所示。,3.2 7號信令,四、信令消息單元基本格式 LSSU具體格式,3.2 7號信令,四、信令消息單元基本格式 SIO編碼方式及含義,3.2 7號信令,五、消息傳遞部分 1.信令數(shù)據(jù)鏈路功能層 MTP-1對應(yīng)于OSI模型的物理層，定義信令數(shù)據(jù)鏈路的物理、電氣、功能特性以及與信

51、令數(shù)據(jù)鏈路的連接方式。針對這一功能層，CCITT Q.702建議7號信令系統(tǒng)可以采用數(shù)字和模擬兩種接口，其中，數(shù)字的信令數(shù)據(jù)鏈路使用較普遍。,3.2 7號信令,五、消息傳遞部分 2.信令鏈路功能層 MTP-2層對應(yīng)模型的數(shù)據(jù)鏈路層，其功能模塊結(jié)構(gòu)及各模塊間的連接關(guān)系如下圖。,3.2 7號信令,五、消息傳遞部分 3.信令網(wǎng)功能層 MTP-3層對應(yīng)于OSI模型的網(wǎng)絡(luò)層，包含信令消息處理和信令網(wǎng)管理兩部分。MTP-3層的功能模塊結(jié)構(gòu)及各模塊間的連接關(guān)系如下圖。,3.2 7號信令,五、消息傳遞部分 3.信令網(wǎng)功能層 （1）信令消息處理功能模塊。包含消息鑒別、消息路由和消息分三 個子功能模塊。 消息鑒別

52、模塊：負(fù)責(zé)接收來自于MTP-2層的信令消息，并根據(jù)消息號 單元中的目的信令點(diǎn)編碼（DPC）鑒別出該消息是送給該本地接收方 的，還是需要該接收方進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的。 消息分配模塊：接收消息鑒別模塊送來的信令消息，并利用消息信號 單元中SI字段判別消息的業(yè)務(wù)類別，進(jìn)而將消息送給相應(yīng)處理模塊。 例如，SI=0000時送給MTP-3層信令網(wǎng)管理功能模塊，SI=0011時送給 SCCP層處理模塊，SI=0100時送給TUP模塊,3.2 7號信令,五、消息傳遞部分 3.信令網(wǎng)功能層 （1）信令消息處理功能模塊。 消息路由模塊完成兩項(xiàng)工作，一是接收消息鑒別模塊送來的需要發(fā) 的信令消息，并對其進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)信令鏈路選擇，然

53、后將消息發(fā)送到MTP2 層的發(fā)送控制模塊；二是直接接收來自于本地發(fā)送方SCCP層、TUP用 戶部分以及MTP-3層信令網(wǎng)管理功能模塊的信令消息，并對其進(jìn)行送 信令鏈路選擇，然后將消息發(fā)送給MTP-2層的發(fā)送控制模塊。,3.2 7號信令,五、消息傳遞部分 3.信令網(wǎng)功能層 （1）信令消息處理功能模塊。 路由標(biāo)記,3.2 7號信令,五、消息傳遞部分 3.信令網(wǎng)功能層 （1）信令網(wǎng)管理功能模塊。 包含信令業(yè)務(wù)管理、信令鏈路管理和信令路由管理三個子功能模 塊。 信令業(yè)務(wù)管理功能模塊實(shí)現(xiàn)下述信令過程： 1）倒換：當(dāng)一條信令鏈路不可用時，將其上的信令業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到其它 可用信令上。 2）倒回：上述不可用信令鏈

54、路又可用時，將信令業(yè)務(wù)再轉(zhuǎn)移回該信 令鏈路。 3）強(qiáng)制重選路由：當(dāng)信令點(diǎn)到某一目的信令點(diǎn)的一條路由不可用 時，將去往該目的信令點(diǎn)的信令業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到可用替換路由。 4)受控重選路由：當(dāng)上述不可用路由又可用時，將信令業(yè)務(wù)在再轉(zhuǎn)移 回該路由。,3.2 7號信令,五、消息傳遞部分 3.信令網(wǎng)功能層 （1）信令網(wǎng)管理功能模塊。 5）信令點(diǎn)再啟動：當(dāng)一個停止工作的信令點(diǎn)恢復(fù)工作時，需要使用 該過程對信令鏈路和路由進(jìn)行重新啟動。 6)管理阻斷：當(dāng)某一信令鏈路的倒換/倒回非常頻繁，或誤碼率很高 時，使用該過程阻斷這條鏈路發(fā)送用戶消息，但此時，該鏈路仍可 傳送維護(hù)測試消息，以便進(jìn)行測試。 7)信令業(yè)務(wù)流量控制：當(dāng)

55、信令業(yè)務(wù)非常繁忙，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷過重時，可 使用該過程限制信令點(diǎn)的信令業(yè)務(wù)流量，以減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。,3.2 7號信令,五、消息傳遞部分 3.信令網(wǎng)功能層 （1）信令網(wǎng)管理功能模塊。 信令路由管理功能模塊主要實(shí)現(xiàn)下述信令過程： 1）禁止傳遞：由一個信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)發(fā)給其相鄰信令點(diǎn)，告知相鄰信令 點(diǎn)不能通過本信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)轉(zhuǎn)接到某一目的地的信令消息。 2）允許傳遞：是上述過程的逆過程。當(dāng)其由一個信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)發(fā)給其 相鄰信令點(diǎn)時，告知相鄰信令點(diǎn)可以重新通過本信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)轉(zhuǎn)接到 某一目的地的信令消息。 3）受限傳遞：由一個信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)發(fā)給其相鄰信令點(diǎn)，告知它們通過 該信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)到目的地的消息路由不是最好的。,3.2 7號信令

56、,五、消息傳遞部分 3.信令網(wǎng)功能層 （1）信令網(wǎng)管理功能模塊。 4)受控傳遞：通知相鄰信令點(diǎn)，由本信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)到目的地的消息路 由發(fā)生擁塞。 5)信令路由測試：與禁止傳遞密切相關(guān)，當(dāng)某消息路由被禁止傳遞 后，使用信令路由測試功能周期性地測試該路由是否已恢復(fù)。這一 過程直到收到允許傳遞消息才停止。 6)信令路由組擁塞測試：與受控傳遞密切相關(guān)，用于對消息路由發(fā) 生的擁塞情況進(jìn)行周期性測試，以便判斷擁塞情況是否已解除。,3.2 7號信令,五、消息傳遞部分 3.信令網(wǎng)功能層 （1）信令網(wǎng)管理功能模塊。 信令網(wǎng)管理功能涉及到多種信令過程，在每個過程中，都需要傳 送和處理一系列信令網(wǎng)管理消息。信令網(wǎng)管理消

57、息使用消息信號單元 （MSU）傳送，其格式如下圖所示，其中，SI=0000；信息內(nèi)容部分用 于存放信令網(wǎng)消息本體內(nèi)容。,3.2 7號信令,六、SCCP 1.SCCP業(yè)務(wù)及協(xié)議服務(wù)類別 SCCP可以支持面向無連接與面向連接的兩類網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。 （1）面向無連接：用戶業(yè)務(wù)事先不需要建立信令連接，使用SCCP和MTP的路由功能，直接在7號信令網(wǎng)中傳輸數(shù)據(jù)。包括： 1）基本的無連接服務(wù)（稱為0類）。 SCCP將SLS碼隨機(jī)或根據(jù)信令網(wǎng)中所規(guī)定的負(fù)載分擔(dān)原則插入消息的選路標(biāo)記中，目的地所收到的消息可能會失序。 2）消息有序的無連接服務(wù)（稱為1類）。對于需要按序傳輸?shù)南?，SCCP在路由標(biāo)記中為它們插入相同的

58、SLS碼，為此，接收端所收到的消息將是有序的。,3.2 7號信令,六、SCCP 1.SCCP業(yè)務(wù)及協(xié)議服務(wù)類別 （2）面向連接：需要事先通過SCCP為用戶建立連接，一旦連接起來，用戶在傳遞數(shù)據(jù)時就不再使用SCCP的路由選擇功能，而是通過已建立的信令連接傳送數(shù)據(jù)，并在傳送結(jié)束后釋放已建立的連接。消息傳遞是有序的。包括： 1）基本的面向連接服務(wù)（稱為2類）。預(yù)先建立信令連接，同一用戶的信令消息都通過該連接進(jìn)行傳遞，這些消息被SCCP分配相同的SLS碼，從而保證了消息傳遞的有序性。 2）具有流量控制的面向連接服務(wù)（稱為3類）。具有2類協(xié)議服務(wù)的特性，還具有流量控制、差錯檢測、傳遞加速數(shù)據(jù)等獨(dú)有的附加功能。,3.2 7號信令,六、SCCP 1.SCCP業(yè)務(wù)及協(xié)議服務(wù)類別 針對上述四類協(xié)議服務(wù)，介紹幾種其所能提供的典型服務(wù)功能 。 （1）路由環(huán)路檢測 該功能僅針對0類和1類協(xié)議服務(wù)，檢測路由