第二章数字交换原理与数字交换网络

(1)集中级 (2)分配级 (3)扩展级
集中级和扩展级，在实际的程控交换系
统中，一般置于用户级(机框或模块)内，例如， 将n个用户机框的输出总线物理地复连起来便 可实现n倍的集中比，这样做虽然服务等级在 特殊情况下降低了，但换取的是设备数量的 大大减少。而分配级即为由上述T、S接线器 构成的数字交换网络。
（1）S型接线器的基本组成
S型接线器由m×n交叉点矩阵和控制存储 器组成。在每条入线i和出线j之间都有一个交叉 点Kij，当某个交叉点在控制存储器控制下接通 时，相应的入线即可与相应的出线相连，但必 须建立在一定时隙的基础上。
（2）S型接线器的工作原理
根据控制存储器是控制输出线上交叉接 点闭合还是控制输入线上交叉接点的闭合， 可分为输出控制方式和输入控制方式两种。
2.2.1 时隙交换的基本概念
图2-10 30 话路交换的随机存储器
在同一条PCM复用线内进行时隙交换，对于 30／32路PCM的一次群来说，最多只能提供30个 话路时隙。数字交换机给每个用户分配一个固定 时隙，因此，要在任意两个用户(两个不同时隙) 间进行数字交换。数字交换网络需具有两种基本 功能：
（3）T接线器的工作原理 ①读出控制方式
读出控制方式的T接线器是顺序写入控制 读出的，如图2-16所示，它的话音存储器SM 的写入是在定时脉冲控制下顺序写入，其读出 是受控制存储器的控制读出的。
SM
0
1
a
2
c
3
b
ca
8
b
TS8
TS2 TS1 TS0
…
31
ca
b
TS15 TS8 TS1
W
R
0
定1
8
图2-26 T-T-T型三级时分交换网络
2.3.3 TST型交换网络
一般单个T接线器的交换容量较小，而S接 线器往往很少单独使用。无论是T接线器还是S接 线器都不足以组成实用的时分接续网络。大型数 字交换机的交换网络往往由T和S接线器组合而成 ，形成例如TST、TSST、TTT、…等等各种组合 。不同交换机其组合方式不尽相同。
如果为每个用户固定一个时隙信道再把包含n 个时隙信道的总线接到一个n×n的交换网络上实 现交换，虽可行但不够经济，因为每个用户线的 话务量很小，同一时刻会有多数信道处于空闲状 态，从而使交换网络使用效率下降。为此，在系 统设计时，可通过计算和实际调查确定忙时可能 同时出现的通话对数m作为分配时隙信道的依据， 这样就可以先把n个用户线，通过一个n×m交换网 络收敛到m个时隙信道上，然后通过一个m×m的 交换网络进行交换，最后再通过一个m×n的交换 网络扩散到n条用户线。
1．T 接线器
T型时分接线器（Time Switch）又称时间 型接线器，简称T接线器。它由话音存储器 （Speech Memory，SM）和控制存储器 （Control Memory，CM）两部分组成，其功 能是进行时隙交换，完成同一母线不同时隙的 信息交换
T型接线器的工作方式有输出控制和输入控 制两种。
SM
HW0 HW1
…Hale Waihona Puke 0TS1TS0
…
复 用
TS1
TS0 器
…
HW7
TS1
TS0
255
A7～A0 0
…
HW0
分
HW1
路
器
HW7
255
CM
图2-18 8端输入的T接线器
2．S 接线器
S型时分接线器(space switch)又称空间 型接线器，简称S接线器。其功能是完成“空 间交换”，即在许多根入线中选择一根接通 出线，但是要在入线和出线的某一时隙内接 通。
时
脉8
1
冲
A4～A0 15
2
31
CM
图2-16 读出控制方式的T接线器
②写入控制方式
T接线器采用写入控制方式时，如图2-17 所示，它的话音存储器SM的写入受控制存储 器控制，它的读出则是在定时脉冲的控制下 顺序读出。
SM
0
1
b
8
a
b
ca
15
c
TS8
TS2 TS1 TS0
31
…
ca
b
TS15 TS8 TS1
4.要求 （1）掌握电路交换基本原理。 （2）掌握分组交换及演进。 （3）根据项目内容分析电路交换与分组交 换的联系与区别，写出实训报告。
分项目训练六：时分交换网络实例分析
1.目的 （1）掌握程控交换时分交换的基本原理。 （2）熟悉时分交换的电路实现方法。
2.知识储备
T型时分接线器（Time Switch）又称时间 型接线器，简称T接线器。
图2-25 T-T型交换网络
这种交换网络是有阻塞的，随着网络的扩
大，阻塞越来越大，网络容量减小，又会使中 间链路的速率提高，故这种T-T型时分接续网 络很少使用。
2．3．2 T-T-T型三级时分交换网络
图2-26是T-T-T型三级时分数字交换网络，它 是由输入TA级，中间TC级和输出TB级三级组成。 T接线器的容量均采用256个单元话音存储器和控 制存储器，TA级和TC级是采用读出控制方式，TB 级是采用写入控制方式。各级都有16个T接线器， 每个TA接线器都接8条PCM输入线，每个TB接线 器都接8条PCM输出线。所以这个网络可进行128 端脉码交换。每个T接线器都配有复用器(S／P)和 分路器(P／S)。
3.项目内容
（1）MT8980工作原理 （2）空分与时分交换网络电路
图2-5 MT8980的功能框图
4.要求 （1）掌握电话交换网时分交换基本原理。
（2）了解本项目程控交换网络时分与空分 交换电路原理。 （3）根据项目内容能够定性分析有关电 路原理，条件许可的情况下可以制作相关 电路，写出实训报告。
第2 章 数字交换原理
2.1 PCM系统
1．PCM 30/32路系统的帧结构 将所用话路都抽样一次的时间叫帧长，也
就是同一个话路抽样两次的时间间隔。由于编 码需要时间，所以每个样值应达到一定的宽度， 这个时间宽度就是时隙，即每个话路在一帧中 所占的时间
图2-7 PCM30/32基群的帧结构
2.PCM的一次群和高次群
空间接线器不管工作在哪种方式下，都 具有两个特点。
①只完成空间交换，不进行时隙交换，即
完成输入复用线与输出复用线相同时隙内信 息的空间交换。
②空间接线器按时分方式工作。空间交换
单元的输入线和输出线都是时分复用线，交 叉点矩阵的各个开关均按照复用时隙而高速 接通和闭合，因而它按照时分方式工作。
3．集中与扩展
（1）时分接线器的工作原理
对于时分接线器不论是顺序写入，还是 控制写入，都是将PCM的每个输入时隙中的 信号对应存入语音存储器的一个存储单元， 这意味着由空间位置的划分来实现时隙交换 ，所以，时分接线器是按空分方式工作的。
目前时分接线器中的存储器一般采用高速 的随机存取存储器，所交换的时隙数高达512 、1 024，甚至4 096个时隙。
2.3 数字交换网络
交换网络又称接续网络，是数字电话交换 系统的交换核心，其主要功能是把它所连接的 时分数字话路成对地连接起来，建立所需要的 接续。
2．3．1 T-T型二级时分交换网络
T-T型二级数字交换网络是由输出T型接线 器和输入T型接线器组成。图2－25所示的交换 网络有8个输入T接线器和8个输出T接线器(p＝ 8)。每个T接线器的话音存储器都有256个存储 单元，控制存储器也有256个存储单元。输入T 接线器接8条PCM输入线，即有8端脉码输入。 输出T接线器也接8条PCM输出线，即有8端脉 码输出。故在此例中是有64端脉码进行交换。
W
0
1
8
2
15
8
1
31
R
定 时 脉 冲 A4～A0 CM
图2-17 写入控制方式的T接线器
(4)T接线器的电路组成
时分接线器的交换容量主要取决于组 成该接线器的存储器容量和速度，多以8端 或16端PCM交换来构成一个交换单元，每一 条PCM线称HW（Highway）。
图2-18是8端脉码输入的T接线器方框 图，由复用器、话音存储器（SM）、控制 存储器（CM）和分路器所组成。
话音存储器（SM）用于暂存经过PCM编 码的数字化话音信息，由随机存取存储器 （Random Access Memory，RAM）构成。 控制存储器（CM）也由RAM构成，用于控制 话音存储器信息的写入或读出。话音存储器存 储的是话音信息，控制存储器存储的是话音存 储器的地址。
图2-4 8端输入的T接线器
1.目的 1）掌握程控交换网中的空分交换原理。 2）熟悉空分交换电路和所使用的模块。
2.知识储备
数字交换是将数字化了的语音信号从一个 时隙（例如分配给A用户的时隙）搬到另一个时 隙（例如分配给B用户的时隙）上去，从而达到 传送语音信号的目的。
3.项目内容
图2-3 MT8816模拟交换矩阵示意图
（1）MT8816管脚说明 （2）MT8816工作原理
目前我国和欧洲等国采用PCM系统，以 2048kbit/s传输30/32路话音、同步和状态信息 作为一次群。为了能使如电视等宽带信号通过 PCM系统传输，就要求有较高的码率。而上述 的PCM基群(或称一次群)显然不能满足要求， 因此，出现了PCM高次群系统。
图2-8 PCM的高次群
目前传输媒介向毫米波发展，其频率可高达 30～300GHz。例如地下波导线路传输，速率可 达几十吉比特/秒(Gbit/s)，可开通30万路PCM话 路。采用光缆、卫星通信则可以得到更大的话 路数量。
表2-2 各种宽带模拟信号编码的参数
图2-9 PCM 30/32路PCM高次群复用概况
2.2 数字交换原理
数字交换（digital switching）是将数字 化了的话音信号从一个时隙（例如分配给A用 户的时隙）搬到另一个时隙（例如分配给B用 户的时隙）上去，从而达到传送话音信号的目 的。数字交换的最大特点就是“时隙交换”。
(1)在一条复用线上进行不同时隙的交换功能； (2)在不同复用线之间进行同一时隙的交换功能 ，分别由T型时分接线器和S型时分接线器所完成 。通过对T型接线器和S型接线器进行不同的组合 ，提供不同容量的交换网络。
图2-11 数字信息间的交换
2.2.2 T型接线器和S型接线器
利用随机存储器原理来完成时隙交换功能 的设备称为数字交换网络。在程控数字交换系 统中的数字交换网络基本上有两类： T接线器、 S接线器。
③经过时间接线器交换的信息存在着时延，时 延最好的情况是入复用线上第i个时隙的信息要 交换到出复用线第i个时隙；时延最坏的情况是 入复用线上第i个时隙的信息要交换到出复用线 上第i−1个时隙，那么从入复用线上来的第i个时
隙的信息将会存储在话音存储器中，直到下一 帧第i−1个隙到来时，才从出复用线上输出，其 时延为n−1个时隙的时间(n为1帧的时隙数)。
(2)集中(扩散)式T型数字网络
T型数字交换网络可以构成集中式，即 出时隙数小于入时隙数；也可以构成扩散式， 即出时隙数大于人时隙数。这两种交换网络 通常用于数字交换机的用户级中。
对于时间接线器，应注意3点。 ①时间接线器的控制存储器是由控制单元写入 数据的。
②话音存储器需要在一个时隙内完成一次读操 作和一次写操作，控制存储器也要在一个时隙 内至少完成一次读操作(如果控制单元向控制存 储器写数据，那么控制存储器必须在一个时隙 内完成一次读操作和一次写操作)，所以构成时 间接线器的话音存储器与控制存储器的访问速 度必须能满足在一个时隙内各完成一次读写操 作。
输出控制方式，即顺序写入，控制读出，
如图2-13（a）所示。话音存储器的写入顺序是 按时钟计数器状态变化进行的，因此，PCM入 线上各时隙信号按时钟顺序依次写入SM的存储 单元。话音存储器的读出地址由控制存储器CM 的值所指定，即当时钟到规定的时隙时，读取 控制存储器内容；再根据CM给出的SM地址， 读出SM内指定地址单元的信息，送至出线相应 时隙。
3.项目内容
本项目模块电路中所使用的编译码器是 把编译码电路和各种滤波器集成在一个芯片 上，它的逻辑框图如图2-1所示。
图2-1 TP3067逻辑框图
4.要求 1）熟悉项目内容，掌握相关知识点。 2）熟悉PCM编码电路原理。 3）根据电路图及实际制作体会，写出分析 实训报告。
分项目训练五：空分交换网实例分析
任务驱动项目二：交换网模块研究
分项目训练四：PCM编译码电路识别
1.目的 1）了解PCM的基本原理。 2）掌握PCM的编译码电路。 3）掌握时分复用的基本原理。
2.知识储备
多路复用通信方式是指在一个信道上同时 传输多个话音信号的技术，有时也将这种技术 简称为复用技术。多路复用通常有3种基本方 法：频分复用（FDMA）、码分复用（CDMA） 和时分复用（TDMA）。电话网通常采用频分 复用技术。