交换网络解析

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2.2 多级交换网络
多级网络可以扩大选择范围，大型交换机均采用多级网络
结构。网络的结构形式多种多样，除了级数不同外，级间的连
线方式也可能不同。 下图所示的两级网络，其第一级由 m 个 nn 交换器组成， 第二级由 n 个 mm 交换器组成。可以看出，该网络是一个容 量为nmnm的网络。
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状态端来描述交换单元内部状态。
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交叉接点是构成交换通路的重要器件，它的性能 和造价直接影响到交换机的性能和价格。在早期的机 电式交换机中，交叉接点采用电磁器件 (如继电器) 。 电子交换机的交叉接点用电子开关器件实现。交叉接 点从功能上看 ， 是一个连接开关 ， 它有两种连接状 态：通和断。
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使用中产生的问题：
当n、m很大时，交点数很多如64×64＝4096 个交点。 出、入线的节点由贵金属节点构成，金、银； 在数字交换中，交点数增加，意味着存储器的存取 速度需很高。 造成交换机制作困难，成本提高，且不利于产 品的系列化生产。 结论当容量提高时（超过50对线时），就不用 单级而是采用若干个较小的交换器组成，构成多级 。
简化表示图
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采用混合级的三级网络
另一种能有效降低网络内部阻塞率的方法是采用混合级。
下图给出了一个带有混合级的三级网络。不难发现，这种网络 中的第一级交换器和第三级交换器之间有n条链路可供选择。 网络的任何一条入线经第一级交换后将有 n条出线，经第二级 交换后有nm条出线，而经第三级后仍是nm条出线。为此，我 们将前面两级称为发散级，第三级称为混合级。
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1、两级交换网络
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与单一的交换器相比，二级交换器有两点重要的不同：
（1）二级交换器的每一对出、入线的接续需要 通过两个交点和一条级间链路，增加了控制交点 闭合和搜寻空闲路径的难度 （2）在单一交换器中，只要有一对出、入线空 闲，交换器便总可将两者接通。但在二级交换网 络中，由于第一级的每一个交换器与第二级的每 一个交换器之间仅存在一条链路，任何时刻在一 对交换器之间只能有一对出、入线接通。
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两种方法的比较
• 首先比较所需的交叉接点数： 方法一： 1000130＝130000 (个) 方法二： 2 500 70＝70000 (个) 显然，在同等服务质量条件下，方法二减少了 60000个交叉接点。 • 但方法二带来了两个问题： 1) 服务器的总数由130增加到了140，在话务量 不变的情况下，服务器的效率降低了。 2) 两组负载源无法相互享用对方的服务器。 解决以上两个问题的方法是采用多级交换网络。
二
交换网络
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本章重点：
（1）网络结构 交换网络的构成和分类 多级网络 集中与扩张 （2）数字接续原理 时间交换器（T交换器） 空间交换器（S交换器） 多级交换器（TST交换器）
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2.1 交换网络的构成和分类
交换的基本功能是在任意的入线和出线之间建立 连接。 在交换系统中完成这一基本功能的部件就是交换 网络，它是交换系统的核心。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。 交换单元是构成交换网络的最基本的部件。 交换网络有：空分、时分 数字、模拟
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例 设话源数为1000，所产生的话务量为112e，要求服务等级 (呼损率)为0.01，试设计满足要求的交换器。 解：方法一 采用一个大型交换器。 根据题意，Em(112)=0.01 ，查表2.1得m=130，如图(a)。
方法二
采用两个小型交换器。
把话源分为两组，每组500个话源，话务量56e，服务等 级仍为0.01， 即Em(56)=0.01，再查表得m=70，如图(b)。
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例如：当N＝2000，话务量为200erl时，为达到 0.01的服务等级，查表可得服务器的个数为M＝221， 交换点数为2000X221=442000. 如果将输入的源分为两组，使用两个交换器， 每组1000个源，则每组输入的话务量为100erl，查 表得服务器为117，可得交点数为2X1000X117＝ 234000，减少近一半。
上述原则可以推广到任意奇数级网络， 如果 把三级Clos网络的第二级中的每一个交换器， 都 用一个三级 Clos网络代替，就可以得到一个五级 Clos网络。
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三级网络无阻塞
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2. 3 集中与扩张
每台话机的话务量比较小，所以每个终端没 有必要专用交换网络的一条入线，实际的交换网 络配合集中器和扩张器使用。 （1）集中器（用于用户的呼出）
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这种虽然出、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 网络的内部阻塞。交换网络的级间链路称 为网络的内部链接。
解决办法有两个： （1）增加级间链路
（2）构造三级无阻塞网络
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Ｌ重连接法 下图给出一种内部有L条链路的两极网络， 但带来的问题是第二级交换器的容量相应地增大 为Lm×Lm，给交换器的设计和制作带来困难。
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无阻塞网络
当网络的内部链路数达到一定数量时，可以完全消 除内部阻塞。下图给出了一个三级无阻塞网络，这种网 络又称为克劳斯 (Clos)网络。 如何判断网络无阻塞的？ 要看在最不利占用情况下，能否提供内部链路。
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无阻塞网络的设计
当第一级有 m 个交换器，每个交换器有 n 条 入线，而第三级有 k个交换器，每个交换器有 j条 出线时，一个三级无阻塞网络应满足: 第一级有 第三级有 m k 个 n(n+j-1) 交换器 mk 交换器 个 (n+j-1)j 交换器 第二级有 n+j-1 个
入线数大于出线数，集中比＝N/M 4：1 至 16：1
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（2）扩张器（用于用户的呼入）
入线数小于出线数 ， 可以用较少的话路设备呼叫到 大量用户中的任何一个用户，是集中器的反向运用。
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交换单元
交换单元的基本概念
0 1 …… … … 入线 0 1 出线 N-1
wk.baidu.comM-1
控制端 状态端
M X N的交换单元
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一个交换单元分为四个部分：输入端口， 输出端口，控制端，状态端。 控制端用来控制交换单元的动作，可 以通过控制端的控制来将交换单元的特 定入线和出线连接起来，使信息从入线 交换到出线而完成交换的功能。