现代交换原理第3章2

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。
输入/输出复用线的初级T和次级T的CM对也可以合并。
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。
• 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
T1
8 8
PCM 0’
… …
… …
… …
n-1
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。
1
n 1
1
… … 1 1 m r 1 …
1 r 1 …
1
r
1
m 1 … …
1
n 1 … n
1
m
1
r
1
r
1
m
m
r
n 3级CLOS网络
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）。
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。
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： 设：Nf=一帧的时隙数
叫用户所在的CE是采用指定选择(即选择各级的指定端口、任
意信道)。
(2) 地址比较和选择命令。一个CE要与另一个CE建立通路， 应先将自身地址 ABCD与对方CE地址A'B'C'D'进行比较，从比 较的结果来决定发送选择命令的条数。 DSN中的路由选择命令有4种类型：
X：用于AS级的自由选线，选择4个平面中的一个。
入线
0
M-1
交换 单元
0
N-1
出线
单级交换网络
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； 则称这样的交换网络为多级交换网络，或 N级交换网络。
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）
A HW1
TA （输出控制） CM SMA TS2 0 A A 2 A 7 2 31 TS7 A A TS23 B
S（输入控制）
TB（输入控制） SMB CM
可重排无阻塞网络
1 2 3 4
C2 C1
1 2 3 4
C2
C1
1，2，3，4
4，2，1，3
可重排无阻塞网络
1 2
3 4
C1
cc2
1 2 3 4
cc2
C1
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。
0
…
0 15 8 15 15组
0 15 8 15
0
…
11
11
7
7 8组
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
5) 通路的建立 (1) 通路选择原则。S-1240 DSN选择通路的原则是：从主 叫所在的CE至DSN第4级为自由选线(即可以选择各级的任意端 口的任意信道)，这样可以减小呼损；而从DSN第4级返回至被
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）
多级交换网络(nm x nm两级交换网络)
1级 2级 O O 1 m-1 … … …
O 1 n-1
O 1 n-1 O 1 n-1
O
… … …
1 … m-1
1 …
O 1 m-1 O 1 m-1
第4条：N，在第4级的0～15端口中指定选择端口D'(此处 D‘=10，即选到第10组)，信道是任意的。
第5条：N，在第3级(第10组)第0～7端口中指定选择端口
C'(此处C'=4)，信道是任意的。
第6条：NZ，在第2级(第10组第4台接线器)的0～7端口中
指定选择B'或B'+4端口，(此处B'=2)，任意信道。
第7条：N，在AS级的端口0～7和12～15中指定选择端口
A'(此处A'=12)，任意信道。
由于数字交换采用4线制，故也应从被叫CE向主叫CE建立 通路。图3.59为这两个控制单元(CE)所建立通路的示意图。
如果主叫CE和被叫CE的地址D相等，即D=D'= 0，C不相等，
Group1
0
Group7
Group15 DSN
• DSN的连线规则
第一级 • （入口级） • • 端口- 8 • 第二级 第三级 第四级
平面号 组号
组号
组号 入端口号 DSE号
组号
端口号 出端口号-8
出端口号-8
DSE号
端口号
• DSE号 DSE号 （或DSE号+4） DSE号
• 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.
0 1 2 3 4 5 6 7
plane3
ST1
0 1 2 3 4 5 6 7
ST2 ST3
0 0 1 2 3 4 5 7 6 7 0 7
Group0
Group1
Group0 . . .
0
0
0
DTM1 DTM2 DTM3 DTM4
1 2 3 4 5 6 7
0 0 7 7 7 7 7
. . .
. . .
T-S-S-S-T网络：EWSD
T-S-S-S-S-T网络：4ESS (长途) S-T(n)-S
• 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。
m≥ 2n-1 1 1 m
r 1 r 1 …
1 r 1 r
1 m 1 m 1 … …
1 n 1 …
r 1
…
1 m
m
r
n
n
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wenku.baidu.com=2
交叉点数 288
n=4
336
n=8
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。
TTT型交换网络
TTT三级交换网络的结构
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。
B
2 B
23 2
TS2 B
A HW1
SMA
1 2 3
1 2
TS23 B TS7
SMB
HW2
HW2
3
A
B HW3
TS31 B
SMA
CM
A
23 31 31 B
0 ┆ 7 ┆ 23 ┆ 31
CM 3
B
SMB
1
7 31
TS31 A
B HW3
31 A
1
2 CM
3
TST网络
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
CE 0
…
第1级 AS 0 4 7 AS 0 AS对 0 4 7 AS 511 A 511 B 0 7 0 0 7
第2级 0
…
第3级 8 15 8 15 0组 0 7 0 7 0
…
第4级 0 15 8 15 0组 0 15 8 15 0
…
11
11
7
7 0组
0
…
AS
0
…
8 15 8 15 15组
0 7 0 7
• 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。
•1) 结构
plane2 plane1 plane0 AS ASM1 ASM2 ASM3 ASM4
Y：用于第2级和第3级的自由选线，选择8个出端口中的任 一个。
N：用于第4级、第3级和AS级的指定选线。选择时端口是 指定的，而话路是任意的。 NZ：用于第2 级对AS级的选择，选择其指定的端口N或N ＋z(z＝4)，话路是任意的。
例 主叫CE地址ABCD为4 1 5 2 ，被叫CE地址A'B'C'D'为12 2 4 10，要求建立双向通路。 本例由于主叫CE和被叫CE两者的地址D≠D'，说明两个CE 不在同一组。要在两者间建立通路必须经过4级，故应发7条命 令。从主叫CE发出的7条命令是： 第1条：X，在AS级的第8～11端口中任选一个端口(即任选 一个面)，信道是任意的。 第2条：Y，在第2级的8～15端口中任选一个端口，信道是 任意的。 第3条：Y，在第3级的8～15端口中任选一个端口，信道是 任意的。
2、数字交换网络中引入无阻塞网络
(1)、整个网络无阻塞 TST网络中
n
m≥2n-1
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。
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
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. 无阻塞条件: 1 n 1 … … 1 1
3.8、交换网络
交换网络是由若干个交换单元按照一定的拓 扑结构和控制方式构成的网络。
交换网络的三个基本要素是：交换单元、不 同交换单元间的拓扑连接和控制方式。
交换网络的一般结构
交换 单元 … 入线 …
交换 单元 … … 出线
交换 单元
交换 单元
交换网络
控制单元
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
:
PCM 7
:
T8
TS=32
:
T8
TS=32
:
PCM 7’
TS=32 2.048Mb/s
TS=32
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。 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，
• 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。 • 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。