第二章交换单元与交换网络

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（a） 四个控制存储器 输入控制方式

入线上有几个时隙， 控制 存储器就有几个存储单 元。 存储单元的地址码与 时隙号一一对应。 存储单元的内容表示该 时隙应接通的出线号。 实例
PCM 入线 0 1 2 3 1 3 0
PCM 出线 0 1 2 3
(b)
输出方式
注意： 1. S型接线器的入线数与出线数可以不等 2. 控制存储器的内容只在通路建立或拆 除时才写入或清除。
信 息 1 信 息 2 信 息 标志 3 信 息 2 信 息 2 信 息 传输方向 1
信息2速度＞信息速度1＞信息速度3
因为信道是按时间分割为多个子信道，而子信道的 容量需要通过统计才能得到，所以称为统计时分复用。 特点:先存储再发送，信息速率高的用户所占的信道容量 大，且所占信道容量随着信息的多少动态变化，取消了 帧概念，统计时分复用信道又称标志信道，是通过标志 来区分各子信道的。
关于帧同步时隙TS0
偶帧 x
0 标志位 0 1 1 0 1 1
帧同步信号 (用来确定时隙号) x——保留给国际通信用
奇帧
x
1
A
1
1
1
1
1
标志位 A：帧失步告警码
保留给国内通信用,暂为 1 0 正常 1 帧失步
关于标志信号时隙TS16(信令时隙)
F0 之 TS16 0 0 0 0 复帧同步码 F1 之 TS16 a b c d 第 1 话路信令 F2 之 TS16 a b c d 第 2 话路信令 a b c d 第 17 话路信令 a b c d 第 16 话路信令 1 A2 1 1 0 正常 1 复帧失步告警
N-1
2 时间接线器（Time Switch）
时间接线器是用于同步时分复用信号交换 的共享存储器型交换单元，可简称T接线器， 具体功能是完成一条时分复用线上时隙的交 换。 组成： 话音存储器（Speech Memory） 控制存储器（Control Memory） 类型：按工作方式分类 顺序写入，控制读出（或输出控制） 控制写入，顺序读出（或输入控制）
P D C
T9
→ Port9TS20 的接 续，首先要由处 理机在Port3的接 收部分的端口 RAM的10号单元 写入9，信道RAM 的10号单元写入 20，以控制交换 到Port9和TS20。
C—信道（时隙）总线
端口的内部组成及DSE的工作原理： 以Port3TS10→ Port9TS20 实现过程进行说明
顺序写入、控制读出的T接线器的结构示意图
SM
TS2 A 0 1 2 TS8
A • • • W R
A
以TS2→TS8 的 实现介绍T接线 器的工作原理。 要实现 TS2→TS8 的交 换，首先要由处 理机在CM的8号 单元写入2。 在CLK2时刻， A顺序写入到 SM的第2号单元 在CLK8 时刻， CM读出第8号单 元的数据2，2选 中SM的第2号单 元，A被读出。
A2: 复帧失步告警码
F15 之 TS16 a b c d 第 15 话路信令 a b c d 第 30 话路信令
标志信号以 500Hz 频率 出现就行了， 所以每话路 标志信号出 现的周期是 2ms。
一个信道复用了32个时隙(或24个时隙) 称为PCM基群。 随着技术的发展，信息传输速率的提高， PCM基群可以进一步复用，形成PCM高次群。
多个子信道。 时分复用:将信道按时间分割为 多个子信道。 空分复用:将信道按空间分割为 多个子信道。 码分复用:将信道通过不同的扩 频码序列分割成多个子信道。
频率
信道 1
频率
信道 2
不同用户在同 一时段发送， 占用不同频道
信 道 信 道 ２
不同用户占用 同一频道，在 不同时段发送
信道 n
１
信 道 n
定时脉冲
CM
• • •
8
2
• • •
W
R
处理机
时钟
控制写入、顺序读出的T接线器的结构示意图
SM
TS2 A 8
• • •
TS8 A
A
• • •
要实现 TS2→TS8 的交 换，首先要由处 理机在CM的2号 单元写入8。 在CLK2时刻， CM读出第2号单 元的数据8，8选 中SM的第8号单 元，A被写入SM 的第8号单元。 在CLK8时刻， SM第8号单元 中的A被顺序 读出。
★ DSE任一端口的接收部分的任一信道（时隙）可 以与任一端口的发送部分的任一信道接通。
端口的内部组成及DSE的工作原理： 以Port3TS10→Port9TS20 实现过程进行说明
TS10 端口 RAM 信道 RAM 数据 RAM 要实现Port3TS10 TS20
10
9
10
20
20
S
R3
P—端口Port总线 D—数据总线
2 数字交换单元DSE（digital switch element）
DSE是一种总线型交换单元，又称空时结合 交换单元，既可实现时隙之间交换，又可实现复 用线之间的交换。只适用于同步时分复用信号的 交换。
结 构
R T 0 并 行 时 分 复 用 总 线
时钟
R T
8
R T 7
R T 15
16个双向端口： 每个端口包含发送部 分T和接收部分R，可 连接复用了32个话路 的PCM复用线。 并行时分复用总线： 又分为数据总线、信 道总线、控制总线， 总线是并行时分工作 （分成16个时隙供16 个端口使用）
PCM30/32帧结构的特点: 一帧周期为125us，分成32个时隙TS0～ TS31。每个时隙传输8位二进制码，一个 时隙3。91us。 32个时隙中，TS0为帧同步时隙， TS16为 标志信号时隙，其余时隙传送30路的话 音信号。 每个话路的传输码率： 8000HZ×8bit=64kbit/s 复用后线路基群的传输码率: 32× 64Kbit/s=2048 kbit/s=2Mb/s 16 帧为一复帧，复帧周期为2ms
时间 a 时分复用示意图 b 频分复用示意图
时间
a 频分复用
b 时分复用
2 同步时分复用
同步时分复用的由来：话音信号的频率300HZ～ 3400HZ，取采样频率为8KHZ，即采样周期为125us，采 样值用8位二进制编码，8位二进制占用的时间相对于 125us很少，为了提高传输线的利用率，将125us分成若 干时隙，不同用户的采样值占用不同的时隙进行传输。 因为子信道在每一帧时间轴上的位置是固定的，所 以称为同步时分复用。同步时分复用信道又称位置信道， 是通过时间轴上的位置来区分子信道（话路）的。同步 时分复用子信道的速率是恒定的。
PCM 基群 PCM n-1次 基群
复 用 复 用
PCM一次群
PCM n次群
5 同步时分复用信号的交换常常是要通过 时隙交换实现（时隙交换的概念）
复用 分路发
TS3 TS1
第一路
群发送
TS1 TS3
分路收
群接收 分路
数字 交换 网络
第三路
Байду номын сангаас分路发
分路收
时隙交换示意图（实现第一话路与第三话路的信息交换）
类型：两种工作方式对应两种类型 输入控制：控制存储器对交叉矩阵的入 线进行控制，一条入线配一 个控制存储器 输出控制：控制存储器对交叉矩阵的出 线进行控制，一条出线配一 个控制存储器
TS2 TS1 TS0 0 TS0 1 TS2 2 TS1 3 PCM 入线
PCM 出线 0 1 2 3
0 1 2
第二章 交换单元与交换网络
交换网络是交换设备的一个重要组成部分，用来提供
交换所需的通路。
什么是 交换网络？
交换网络是由基本的交换单元组成。
第二章 内容
§2.1 交换网络中的信号形式及时隙交换概 念（背景知识） §2.2 具体交换单元介绍 §2.3 交换网络 §2.4 举例
§2.1 交换网络中的信号形式及 时隙交换概念
二 共享存储器型交换单元和时间接线器
1 共享存储器型交换单元
共享存储器型交换单元的一般结构如图所示，N路输入 信号分别送入存储器的N个不同区域，再分别送出，存储 器的写入和读出采用不同的控制，以实现交换。 共享存储器型交换单元可对三种时分复用信号进行交换， 但其具体实现有所不同。 入线缓冲和出线缓冲 0 • • •
1 总线型交换单元 一般结构
入线 1 入线控制 出线控制 出线 1
2
入线控制 入线控制
出线控制 出线控制
2 n
n
总线管理
总线
各部分功能: (1)入线控制部件将入线上的信息经过格式变换存 入缓冲存储器，在分配给该部件的时隙上将信 息送到总线上。 (2)出线控制部件检测总线上的信息，将属于自己 的信息读入缓冲存储中，经过格式变换，由出 线送出。 特点: • 可以实现三种时分复用信号的交换，但是具体 实现有所不同。 • 若入线上信息的传输码率为bit/s，则总线上信 息的传输码率为n bit/s。
S 端口 TS10 RAM 信道 RAM 9 20 数据 RAM TS20
TS10到来时刻，
S
S
10
9
10
20
20
S
R3
P—端口Port总线 D—数据总线
P D C
T9
C—信道（时隙）总线
话音信号S置入 数据总线D， 端口RAM10号 单元中的端口 信息“9”顺序 读出置入端口 总线P，信道 RAM的10号单 元中的信道信 息20也被顺序 读出到信道总 线C。
交换网络中的信号形式是数字的、时分 复用信号。 电路交换采用 同步时分复用信号 分组交换和ATM交换采用 统计时分复用信号 什么是同步时分复用信号和统计时分复用 信号？
1 信道共享与多路复用技术
为了提高信道的利用率，通常采用多 路复用技术，使多路信息在一个信道 或一条传输线路上传输。
多路复用技术 频分复用:将信道按频率分割为
TS0 TS1 Ａ 时间 Ｂ 125us
TSn-1 TS0 TS1
Ｘ
Ａ Ｂ 125us
TSn-1
Ｘ Ａ Ｂ
每个用户的采样周期都是125us，都能在接收端正确还原
3 统计时分复用
信息按分组先存储再发送，每个分组附加标志码， 各个分组占用不同的时隙；但标志相同的分组属于一个 用户，将它们所占用的信道容量看成一个子信道，这种 复用方式称为统计时分复用。
说明: • SM的读写是在同一时隙完成，但读和写不 能同时进行，需要将时隙一分为二或一分 为三， 分别进行读和写，前半时隙进行 写操作，后半时隙读操作。 • T型接线器的输入时隙数和输出时隙数可 以不等。 如:控写顺读时，输入时隙可以比输出时 隙多，顺写控读则反过来。
二 总线型交换单元和数字交换单元DSE
4 话音信号的同步时分复用—— PCM30/32帧结构
话音信号需要数字化后才能在数字交 换网络中传输、交换，话音信号数字化后 的信号为PCM信号。 话音信号的采样周期为125us，将 125us分成32个时隙进行时分复用就形成 了PCM30/32帧结构(欧洲体制)，或将 125us分成24个时隙就形成了24时隙的帧 结构(北美与日本体制）。 我们国家采用欧洲体制。
※统计时分复用的显著优点是按照用户的需 要动态地分配信道容量。一个用户信息速 度高时，占的信道容量大，当它的信息速 度变低的时候，它占的信道容量也随之减 小。 ※分组交换的统计复用时分信号使用的分组 长度不相等，因此分组传输速率不固定， 不适于采用硬件交换单元。ATM交换的统 计时分复用信号使用的分组长度相等（信 元），适于采用硬件交换单元，故ATM交 换速度快。
同步时分复用信号的交换需要通过 复用线的交换和时隙的交换来完成。
第二章 内容
§2.1 交换网络中的信号形式及时隙交换概 念（背景知识） §2.2 具体交换单元介绍 §2.3 交换网络 §2.4 举例
§2. 2 具体交换单元介绍
一、 空间接线器（space switch） 空间接线器用来完成不同复用线之间 的交换，而不改变时隙的位置，可简称为 S接线器 ，主要用于同步时分复用信号的 交换。 1 结构 组成 交叉矩阵（交叉点阵） 控制存储器
W
R
CM
• • •
定时脉冲
2
8
• • •
W
R
处理机
时钟
•工作原理：
顺写控读的T接线器PCM入线上各时隙的话音信号在定 时脉冲的控制下按时隙号顺序地写入到话音存储器，然后 在控制存储器的控制下读出到指定的时隙上。 控写顺读的T接线器PCM入线上的各时隙的话音信号在 控制存储器CM的控制下写入到话音存储器的指定存储单元， 然后在定时脉冲的控制下顺序读出。 T接线器的CM是按控制写入顺序读出的方式工作，原理 与S接线器的CM相同。 定时脉冲由环形计数器输出，输出数据值与时隙时刻 值相等。 备注:顺写控读的T接线器中，定时脉冲作为SM写入 数据 时存储单元的地址，控制存储器CM的输出数据作为SM读出 数据时存储单元的地址。