电路交换接口电路课件

banyan的任一入端到任一出端之间，具有1条 且仅有一条通路。
• 自选路由特性：
自选路由，即是给定出线地址，不用外加控
制命令，就可选到出线。可以使用对应于出端号
的二进制码的选路标签来自动选路。
•44
Banyan网络的自选路由特性
(011) 0
1
(101)
2
3
1
4 (010) 5
(100)
0
6
1
7
2）可以通过增加多级交换网络的级数来消除内部阻塞。已 有证明，若要完全消除N X N的banyan网络的内部阻塞， 至少需要2㏒2N-1级。
的平面数为2—4个，其中级数与容量相关，
而平面数与话务量相关。
•30
•1) 结构
•31
ASM 1 ASM 2 ASM 3 ASM 4
plane3 plane2 plane1
plane0
AS
ST1
ST2
0
0
0
1
1
1
ST3 0 G roup0
2
2
2
7
3
3
3
4
4
4
0 G roup1
5
5
5
7
6
6
6
7
7
7 G roup0
内部竟争性：
banyan是具有内部竞争的有阻塞网络。
•46
16X16BANYAN
Banyan网络的可扩展性
交 换 网 络 的 构 成
•47
16X16BANYAN
Banyan网络的可扩展性
交 换 网 络 的 构 成
•48
解决内部阻塞的方法
1）内部阻塞是在2X2交换单元的两条入线要向同一个出线 上发送信元时产生的，最坏情况下概率为50%，若减少 入线上的信息量，就可减少阻塞的概率，故可通过适当 限制入线上的信息量或加大缓冲存储器来减少内部阻塞。
设：Nf=一帧的时隙数 Na=A到B方向的内部时隙数 Nb=B到A方向的内部时隙数
则： Nb= Na +Nf/2 TST网络完全无阻塞的条件：
m（内部时隙数）=2n（输入时隙数）
•23
对于TST网络来说，输入T接线器和输出T接线器的控制存 储器是可以合用的。
在双向通路所选用的内部时隙存在一定的对应关系时， CMA0和CMB0可以合并，CMA5和CMB5可以合并，其它同号 输入/输出复用线的初级T和次级T的CM对也可以合并。
…
m-1
O
1
1
…
m-1
…
O
n-1
1
…
m-1
•6
多级交换网络的内部阻塞
若出、入线空闲，但因交换网络级间链路被占用而 无法接通的现象，称为多级交换网络的内部阻塞。 严格无阻塞网络：
不管网络处于何种状态，任何时刻都可以在交换网 络中建立一个连接，只要这个连接的起点、终点是空闲 的，(建立任何指定的空闲出入 线对之间的连接)而不会 影响网络中已建立起来的连接。
第三级
组号
入端口号 出端口号-8
DSE号
第四级
组号 端口号 DSE号
•33
• 终端模块的网络地址为：NA=H’DCBA, 其中: • D为ST3的端口号， • C为ST2的端口号, • B为ST1的端口号, • A为AS的端口号.
•34
• 网络地址: 接在DSN中入口级上的每一个终端模块CE都有唯 一的地址码，ABCD. 四个级的入端口号码。
cross状态 •41
•42
8 x 8的3级banyan网络
0
0
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
7
7
•43
2、Banyan 网络的基本特性
• 树型结构特性：
从banyan的任一输入端口引出的一组通路形 成了2分支树，级数越多，分支越多，级数k=㏒ 2N，N=总入线数/出线数，即2k=N。
• 唯一路径特性：
•14
2、数字交换网络中引入无阻塞网络
(1)、整个网络无阻塞 m≥2n-1
TST网络中
n 每个T模块的输入时隙数
m相当于每个T模块可选用的输出时 隙数，也就是内部时隙数
一般取m=2n来满足无阻塞条件
对TST网络而言，凡当内部时隙数为输入时隙数 的一倍时，即为无阻塞网络。
•15
关于T-S组合网络
T-S(n)-T T-S-T网络：AXE10，FETEX-150，E10B，5ESS等 T-S-S-T网络：NEAX61 T-S-S-S-T网络：EWSD T-S-S-S-S-T网络：4ESS (长途) S-T(n)-S
•19
TST交换网络中的T接线器有4种安排方式。常用的组合方式 有两种。 一种是初级T接线器采用控制写入、顺序读出方式，次级T接线 器采用顺序写入、控制读出方式。 另一种是初级T接线器采用顺序写入、控制读出方式，次级T接 线器采用控制写入、顺序读出方式。
•20
•21
•22
为减少选路次数，简化控制，可使两个方向的内部时 隙具有一定的对应关系，通常可相差半帧，俗称反相法， 即：
1
11
11
1
…
n
11 m
r1 r
m1
…
n
…
…
…
1
11
11
1
n
…
r1 m r m r m r
…
n
3级CLOS网络
•11
CLOS网络
在最坏情况下，中间级会有（n-1）X 2个交换单元被 占用，因此中间级至少要有（n-1）X 2+1=2n-1个交换 单元，即m≥2n-1时，可确保无阻塞（严格无阻塞）。
•12
0 1
2(010) 3(011)
0 1
4(100)
5(101)
6 7
8 x 8的3级banyan网络
•45
可扩展性：
banyan的构成具有一定的规律，可以采用有规则的扩展 方法将较小容量的banyan扩展成较大规模。
已有N X N的BANYAN网络，需构成2N X 2N的BANYAN网 络，则可用2组N X N，再加上一组N个2X2交换单元构成。第 一组的N X N的N条出线分别与N个2X2交换单元的某一入线相 连，第二组的N X N的N条出线分别与N个2X2交换单元的另一 入线相连。
数字交换机的交换过程
•1
交换网络的一般结构
入线
… … …
…
交换 单元
交换 单元
交换 单元
交换 单元
交换网络
出线
控制单元
•2
1. 单级交换网络和多级交换网络
交换网络按拓扑连接方式可分为：单级交换网络 多级交换网络
0 入线
M-1
交换 单元
0 出线
N-1
单级交换网络
•3
如果一个交换网络中的交换单元可以分为N级，顺序命名 为第1,2,…,N级，并且满足： • 所有入线都只与第1级交换单元连接； • 所有第1级交换单元都只与入线和第2级交换单元连接； • 所有第2级交换单元都只与第1级和第3级交换单元连接； • 依此类推，所有第N级交换单元都只与第N-1级和出线 •连接；
• A: AS级的12对端口（0~7，12~15），4bits • B: AS对连接到第二级DSE的4对端口中的一对，2bits • C: 0~7端口，3bits • D: 0~15端口，4bits
• 并利用总结的相邻级连线规律，可知地址编码 ABCD的含义是： D为组号，C为DSE号，B为AS号，A为CE号。
•35
…
CE 0
11 0
第 1级 AS
AS 0
AS对
第 2级
0
8
4 0 15
7
…
0
8
7 11 15
0组
第 3级
0
0
7 0 15
…
0
8
7 7 15
0组
…
第 4级 0 15 0
8 15 7
0组
…
0
11 511
AS
AS 511
0
8
4 0 15
7
…
0
8
7 11 15
15组
0
0
7 0 15
…
0
8
7 7 15
•8
可重排无阻塞网络
1
C2
1
2C123 4 NhomakorabeaC2
C1
3 4
1，2，3，4 4，2，1，3
•9
可重排无阻塞网络
1
1
2
C1
cc2
2
3
3
4
cc2
C1
4
•10
3.8.1 CLOS网络
1、Close无阻塞网络的结构：
为了减少交叉点总数而同时具有严格的无阻塞特性， CLOS C.很早就提出一种多级结构，推出了严格无阻塞的 条件，这就是著名的CLOS网络。
15组
…
0 15 0
8 15 7
8组
A
B
C
D
网络的编址
接在DSN中AS上的每一CE都有其惟一的地址码。地
址码用ABCD四个数来表示
•36
入口 级
X
Y
选组级 Y
主 叫 CE
4
1
1
5
ABCD 4152
5 2
ABCD
12 2 4 10 10
X
Y
Y
被 叫 CE 12 2
2 4
4
通过4级制建立双向通路的示意图
在相差半帧的关系时，CMA0的地址5中内容为10，CMB0 的地址5中的内容是26，相同地址中的内容相差半帧的数量， 这反映了两者具有合并的可能性。
•24
STS交换网络
•25
• 为了扩大数字通信容量,采用时分复用，形 成更多路的数字通信系统。
PCM 0
T1
::
8
PCM 7
T8
TS=32
TS=32
无阻塞条件: m≥ 2n-1
1
11
11
1
…
n
11 m
r1 r
m1
…
n
…
…
…
1
11
11
1
n
…
r1 m r m r m r
…
n
•13
当入出线不等时:
m≥(n入-1)+(n出-1)+1=n入+n出-1
每台入线数n=2 交叉点数 288
n=4 n=8 336 540
可见： n=2时，交叉点总数最少，当N ∞， N≈2n2时，三级Clos网络交叉点最少。
•17
TTT型交换网络
TTT三级交换网络的结构
•18
3.8.2 TST网络
TST网络是在电路交换系统中经常使用的一种交换网 络，它是三级交换网络，两侧为T接线器，中间一级为S 接线器，S级的出入线数决定于两侧T接线器的数量。
第1级T接线器：负责输入母线的时隙交换。 S接线器：负责母线之间的空间交换交换。 第2级T接线器：负责输出母线的时隙交换。
每个DSE是具有8片“双交换端口”的超大规模集成电路， 每片“双交换端口”上有两个交换端口，即每个DSE由16个双 向交换端口组成，分别连接到16条4 Mb/s双向PCM串行链路上，
•29
• 2.DSN网络和网络地址的概念
•
DSN网络由单一的交换单元DSE所
组成，其最大配置时为4级，分入口级
（AS）和选组级(ST1,ST2,ST3)，选组级
•16
• 时隙交换功能与空分交换功能分别由不同 的接线器（时分接线器T和空分接线器S） 实现，为了使数字交换网兼有时空交换的 功能，扩大选择范围和交换机的容量，在 程控数字交换机中的数字交换网是由T接线 器和S接线器的不同组合而成。如TST（时 分－空分－时分）、STS（空分－时分－空 分），TSST、TSSST、SSTSS、TTT等。
• banyan网络是基于树型的拓扑结构，但每 一个交换单元却是基于crossbar的结构。 2 X 2的交换单元也具有bar和cross两种状态。
•39
• Banyan网络是一种基于2×2交换单元的网 络交换构架。
0
00
0
1
11
1
平行连接
交叉连接
•40
纵向输入
横向输入
横向输出 纵向输出
bar状态
•37
• 工作原理：建立两个CE的连接，比较网络 地址，确定反射点。
• 网络通路的建立是由模块间网络地址之间 的关系确定通路的返回点在网络的哪一级， 返回点前可任选端口，返回点后选指定端 口。
•38
3.10 BANYAN 网络
1、Banyan 网络的基本结构
• 通常将由2 X 2的交换单元构成的单通路网 络称为banyan网络。
•7
多级交换网络的内部阻塞
可重排无阻塞网络： 不管网络处于何种状态，任何时刻都可以在交换网
络中直接或对已有的连接重选路由来建立一个连接，只要 这个连接的起点、终点是空闲的，而不会影响网络中已建 立起来的连接。 广义无阻塞网络：
指一个给定的网络存在着固有的阻塞可能，但又可 能存在着一种精巧的选路方法，使得所有的阻塞均可避免， 而不必重新安排网络中已建立起来的连接。
0
0
0
...
DTM 1
1
2
7
7
DTM 2
3
...
... G r o u p 1
0 G roup7
DTM 3
4
0
0
5
7
DTM 4
6
7
7
7
G roup15
DSN
•32
• DSN的连线规则
第一级
第二级
（入口级）
•
平面号
• 端口- 8
组号
•
端口号 出端口号-8
• DSE号
DSE号 DSE号
（或DSE号+4）
最不利情况: 当第一级第一台的某根入线与输出级第r台 的某根出线要建立连接,输入级的(n-1)条入 线和输出级的第r台的(n-1)条出线均已被占, 而且这些占用是通过中间级的不同连接器完
成的即可选的链路已占用(n-1)×2条，为确保无 阻塞, 至少还应存在一条空闲链路, 即中间链 路至少要有(n-1)×2+1=2n-1条.
2.048Mb/s
T1 PCM 0’
8
::
T8 PCM 7’
TS=32
TS=32
•26
•27
•28
3.9 TS单侧折叠式交换网络
1．数字交换单元(DSE) 实现时空交换功能，如S-1240交换机中使用的数字交换单元 DSE(Digital Switching Element)，它属于总线型交换单元。
则称这样的交换网络为多级交换网络，或 N级交换网络。
•4
多级交换网络的拓扑结构可用三个参数来说明： • 每个交换单元的容量 • 交换单元的级数 • 交换单元间的连接通路（链路）
•5
多级交换网络(nm x nm两级交换网络)
1级
O
1
O
…
n-1
O
…
1
1
n-1
…
O
1
m-1
…
n-1
…
…