交换原理复习课件

多级时分交换网络的时-空等效及阻塞率计算
T交换器等效的空分交换器的32根出线，代表32个时隙，S交换器等效于32不同时隙的空分交换器。T交换器的每根出线，连接到不同S交换器上 使用概率线图法计算空分交换网络的阻塞率。网络的阻塞率等于一对输入/输出线的通路全部被阻塞的概率
第四章 电路交换控制
单一的T交换器不能构成容量很大的网络，大容量网络需要采用多级交换器。多级交换器可以完成任何一条入线时隙到任何一条出线时隙的交换
多级时分交换网络―STS
时分交换网络― T交换器（二）
话音存储器存储每个时隙的话音信号，控制存储器存储读或写话音存储器的地址。话音存储器和控制储存器中的存储单元数等于入线和出线上的时隙数
时分交换网络― S交换器
S交换器不能把一个时隙交换到另一个时隙，只能在一个时隙把一条入线连接到一条出线
多级时分交换网络― TST
第二章 交换理论基础
泊松过程
呼叫产生具有独立增量性：在互不相交的时间段中呼叫的产生是相互独立的 在t时间内发生k个呼叫，即在n个 区间内产生k个呼叫的概率为 为t时间内的平均呼叫数 泊松过程是一种齐次马尔可夫过程
指数分布
设随机变量X的概率密度函数为 则称随机变量X服从参数为 的指数分布 指数分布的分布函数为 呼叫到达服从泊松分布时，呼叫间隔服从指数分布。 在时间t内没有发生呼叫的概率为 呼叫间隔X的分布函数为 .
信令的分类
按信令的工作区域分类，可分为用户线信令（终端信令）和局间信令 用户线信令是用户话机和交换机之间的信令，反映用户话机的摘机和挂机状态；终端信令还包括用户话机发出的数字信号 按照信令的传输方式分类，可分为随路信令和公共信道信令
电路交换系统中的话务量（三）
表示m个服务器的完成话务量强度， 为单位时间内完成服务的呼叫数。 表示单个服务器的完成话务量强度，m个服务器完成的总话务量强度 或 分别为m个服务器或单个服务器在呼叫平均占用时长内完成服务的平均呼叫数 是单个服务器忙的概率 是m个服务器中同时被占用的平均数 一个损失非常小的系统，完成话务量强度近似等于流入话务量强度，在工程计算中笼统地使用“话务量”
第一、第二级称为发散级，第三级称为混合级
空分交换网络―clos网络（二）
Clos网内部严格无阻塞条件：r≥n+j-1 （第一级m个n×r交换器，第二级r个m×k交换器，第三级k个r×j交换器）
…
…
Stage1
Stage3
…
…
交换器i
交换器k
1
1
n
j
j-1忙
n-1 忙
Stage 2
无阻塞的极端情况：r≥n+j-1
通信网的分类（二）
电路交换网络：电信网 通信之前通信双方互通控制信息，预留通信资源 通信全过程分为建立连接、用户信息传送、拆除并释放连接三个阶段 通信双方在通信期间始终占有通信资源（业务信道、交换设备、信令信道），信道利用率低 通信时延恒定、一般通信时延小 分组交换网络：互联网、ATM 通信双方只有在传送分组时才占用通信资源，信道利用率高 虚电路：通信之前建立连接，互通控制信息，可以预留资源 数据报：通信之前不建立连接，不预留资源 分组在网络中排队时延不固定，端到端通常存在时延抖动
信令概述
电信网中为了能够在任意两个用户之间建立一条 话路，交换设备必须根据用户要求进行话路接续工作，把接续的进展情况和下一步要求送到另一个有关交换局或用户。这些用户与交换局、交换局与交换局之间为建立话路和拆除话路而传送的信号称为信令。 信令是交换机与交换机之间，交换机与用户之间交换的控制信息 信令除了完成话路的接续的控制外，在维护中心与交换设备之间，交换设备与交换设备之间，还要传送通信网维护、管理和统计等信息，这些信息也属于信令。
去往其他交换器
来自其他交换器
网络阻塞率
一对入线与出线都空闲，网络内部没有空闲路径来连接它们，称为交换网络阻塞 使用概率线性图法来分析阻塞率：网络内部的链路占用互相独立，每条链路上的负载都相同。 图3.3中的内部链路占用概率为m=A/（mn），A为网络承担的话务量。 图3.4的阻塞率等于内部链路同时全忙的概率
服务设备的占用概率—恩格塞特分布
服务设备的占用概率—爱尔兰分布
适用于呼叫源数为无穷大，服务设备数量有限（ ， m有限或N>>m）的情况
呼损率—爱尔兰呼损公式
m一定，话务量越大，呼损 越大。呼损一定，话务量越 越大，需要的服务器越多 m足够大时，A与m近似线性 5e≤A≤50e 时
电信网的传输系统
电信网的传输分为有线和无线两大类。有线的传输媒介为双股电缆、同轴电缆、光纤。无线传输包括微波和卫星 宽带光纤传输构成电信网的主干网，广泛采用SDH（同步数字体系）。无线传输是有线传输的补充，可以覆盖偏远、人烟稀少的地区 中继传输的传输方式采用数字传输或模拟传输。使用数字传输时采用TDM将话路进行复用，使用模拟传输时，采用FDM进行复用 数字传输又分为基带传输和载波传输
电信网的同步（一）
通信网的同步包括帧同步与位同步 位同步是正确接收信息的关键，帧同步决定从哪里开始解释接收的比特流
接收与发送时钟不一致时引入的错误
电信网的同步（二）
减小交换机间时钟频率不一致而引入错误的方法是采用“水池”法
模拟用户接口（用户电路）
模拟用户接口包含七大功能（BORSCHT） B馈电 话机所需-48V直流电源由交换机提供 O过压保护 保护交换机的内部电路不受雷电、工业高压破坏 R振铃 向话机馈送铃流，用户摘机后切断铃流 S监测 监测环路直流电流的变化，向控制系统送出摘、挂机信号和拨号脉冲信息 C编解码 完成模拟话音和带内信令的PCM编解码 H混合完成环线2线传输与交换网络4线传输之间的变换 T试验 提供试验环线系统各个环节的工作状态
交换机的性能指标
交换容量：交换机能够提供的最大吞吐量。设端口数N=8，每端口速率R=10Gb/s。交换容量C=80G 阻塞率：交换机内部资源（内部交换线路、缓存器）全部被占用的概率 时延：信令处理与转发分组的时延 交换机中的差错率：信号窜扰、软件缺陷引入的差错 接口类型：能够连接外部设备、提供服务的种类、数量 可靠性：交换机无故障运行的时间。交换机中的关键设备（微处理器、交换网络）通常冗余备份的方法提高可靠性
中国五级电话网络结构
C1：大区中心，我国有六个 采取网状结构
C2：省中心
C3：地区中心
C4：县中心
C5:端局
C1局以下逐级汇接，并辅以一定数量的直达路由
电话网中路由选择方案
路由选择遵循由近及远的方案
计算机自动计费系统
交换机输出原始数据，计算机存储和统计话费
交换机输出数据包括：主、被叫号码，呼叫开始时间，通话持续时间，使用的中继线号，账号，通话的服务种类
生灭过程
生灭过程是一种特殊的奇次马式过程， 系统的状态只能向相邻状态转移
电路交换中服务器被占用的概率
当服务器个数大于用户数时，采用二项分布计算 当服务器个数少于用户数时，用恩格赛特分布计算 当服务器个数少于用户数且用户数无穷大时采用爱尔兰分布计算 当服务器个数和用户数务量（二）
A表示流入话务量强度， 表示单位时间中产生的呼叫次数。S表示呼叫平均占用时间，一条入线的话务量强度用a表示，则有流入的总话务量强度A=Na 。 一天中最繁忙的60分钟内的话务量称“忙时话务量” A或a分别为N条入线或单条入线在呼叫平均占用时长内流入的呼叫数 a 是单条入线被占用的概率（占用时间百分数） A是N条入线中同时被占用的平均数
电路交换系统中的呼损
明显损失制系统和等待时间有限的等待制系统中的服务质量用呼损率衡量 呼损率分为按呼叫计算的呼损率，按时间计算的呼损率和按负载计算的呼损率 、 为 内损失的呼叫次数和产生的呼叫次数 、 为 内损失的话务量和流入的话务量 为 内所有服务设备全部阻塞的时间
点点通信与网络通信
一对用户之间通信采用点点通信，多对用户之间互相通信采用网络通信 多用户之间采用点点通信的方式浪费通信资源 交换设备可以连接任意 一对输入／输出端口
电信网的结构
本地网
长途网
互联网的结构
交换机的组成
交换网络:提供任意输入与输出端口之间可控制的连接 控制器：实现交换网络的路由控制，配置路由表，控制交换网络中的交叉节点开关。面向连接的交换中控制器完成信令的收发处理，无连接的交换中实现路由协议、建立路由表 接口：交换机对外提供服务的桥梁，实现接收、发送进出交换机的数据，完成外部数据格式到交换数据格式的转换，完成定时与同步，外部数据进出交换网络的存储。根据连接外界设备的种类，分为模拟接口、数字接口；用户接口、中继接口；各种速率、各种应用的接口 .
3
开关数＝nm
空分交换网络―clos网络
Clos网络中每个第一级交换器与每个第二级交换器都相连，任何一条入线和任何一条出线之间存在n条通路 当中间级交换器的数目一定大时，只要一对入线和出线空闲，网络内部就一定存在一条通路连接入线与出线。称为无阻塞 当入线与出线之间存在多条通路时，需要依靠路由算法选择一条通路
Clos网络每条内部链路阻塞率为
一条通路忙的概率
所有通路全忙的概率
时分交换网络― T交换器
时间交换器完成时分多路复用信号的时隙交换 时隙交换要依靠存储器完成。把时隙i交换到时隙j，首先把多路复用信号中的时隙i的信号写入储存器，再在时隙j的位置输出 根据对存储器读写的控制，T交换器分为顺序写入控制读出和控制写入顺序读出
第三章 电路交换网络结构及工作原理
话音的同步时分复用―E1帧结构
空分交换网络―单节点交换器
空分交换器 (Crossbar)
…
…
…
…
…
…
…
1
2
n
m
1
2
crosspointenabled
crosspoints
交叉开关矩阵
cross
bar
开关接通保持时间： 一个呼叫，电路交换 一个分组，分组交换 一个突发，突发交换
时分交换网络的时-空等效：T交换器
每个时隙对应一个话路，T交换器完成串行时分多个话路的交换，等效于一个空分交换器并行完成多话路的交换（在等效的空分交换器中，一条入/出线上，是一条话路）
时分交换网络的时-空等效：S交换器
完成K个时隙交换的S交换器等效于K个空分交换器，每个空分交换器完成一个时隙入线与出线的交换