第二章 数字交换和数字交换网络

现
TS1 TS2 TS1 TS0
TS31
PCM
第1路 第2路
TS1
发群 设备
32路
入线 话音 存储器
0 1 2
(TS1)
第30路
解码
第1路
TS2
PCM
TS2
第2路
收群 设备
TS31
32路
出线
TS2 TS1 TS0
第30路
(TS2)
解码
换 术 Modern Switch Technology
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3.1数字交换的基本概念
现代交换技术 Modern Switch Technology
Modern Switch Technology
现
换 术
hcli@ 学
第三章 数字交换和数字交换网络
数字交换的基本概念 T型时分接线器 S型时分接线器 多级时分交换网络 阻塞的概念和计算
现
换 术 Modern Switch Technology
同步/异步时分复用信号的交换 0 1 2 3 4 2 1 2
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入线
0 1 2 3 4 0 0 0 1 2 2 0
出线
0 入线 1 2
0 1 2
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出线
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3.1数字交换的基本概念
交换单元的分类 • 按使用需要 0 入线 M-1 集中型 入线 0 M-1 连接型
现
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3.1数字交换的基本概念
空分交换单元
交换单元由空间上分离的多个小的交换部件或开关部件按一定 的规律连接构成。开关阵列在拓扑结构上可排成方形或矩形二维 阵列。 • 实际的开关阵列 继电器：可构成无向交换单元，交换模拟或数字信 息，但干扰和噪声大，动作慢 模拟电子开关：MC142100、MC145100等，单向传 输，时延和损耗大 数字电子开关：数字交换，交换速度快且无信号损 失，采用多路选择器实现
连接集合： C={c0, c1, c2, …}
起点集： Tc={t | t∈ci, ci⊂C} 终点集： Rc={r | r∈Rt, Rt⊂ci , ci⊂C}
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3.1数字交换的基本概念
• 连接函数
一个连接函数对应一种连接，连接函数表示相互连接的入线 编号和出线编号之间的一一对应关系，即存在连接函数f，入线x 与出线f(x)相连接，0≤x≤M-1，0≤f(x)≤N-1。 连接函数实际上也反映了入线编号构成的数组和出线编号构 成的数组之间的置换关系或排列关系，故连接函数也被称作置换 函数或排列函数。 • 表示形式 函数表示形式：用若干位二进制表示 排列表示形式：用2行表示，上下元素对应 图形表示形式：用连线表示出/入线的对应关系
出线
M-1
现
MUX M-1
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3.1数字交换的基本概念
PCM30/32时分多路系统
发送支路 低通滤波 话路1 H 接收支路 低通滤波 发送支路 低通滤波 话路2 H 接收支路 低通滤波
现
TS1
PCM
第1路 第2路
TS1
发群 设备
32路
入线
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3.1数字交换的基本概念
采用多路选择器构成的M×N空分交换单元（1） MUX 0 M-1 MUX 1 1 出线 0
入线
MUX N-1
现
N-1
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换 术 Modern Switch Technology
3.1数字交换的基本概念
采用多路选择器构成的M×N空分交换单元（2） 0 MUX 1 0 0 N-1 1 入线 MUX 1
0 入线 M-1
0 出线 N-1
M X N有向交换单元
现
入 线 / 出 线
0 N-1 N无向交换单元
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…..
…..
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3.1数字交换的基本概念
连接单元的连接特性
连接特性是交换单元的基本特性,它反映了交换单元入线到出 线的连接能力，通常用连接集合和连接函数来描述交换单元的连 接属性。 • 连接集合 入线集合: T={0,1,2,…,M-1} 出线集合: R={0,1,2,…,N-1} 定义: t∈T,即t是T的一个元, r∈Rt,Rt是R的一个子集,r是Rt的一个元 则集合 c={t,Rt}为一个连接。
工作方式 • 读出控制（输出控制） • 写入控制（输入控制）
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3.2T型时分接线器
话音存储器
用于存储经过PCM编码的数字化语音信号，由随机存取存储 器RAM（Random Access Memory）构成。其容量分别有128， 256，512和1024单元，每个单元可以存储一个话路时隙的8位 PCM编码信息。 SM的存储单元应等于输入或输出时分复用线上的时隙数。已 编码的语音信息周期性地写入话音存储器内，并从话音存储器内 周期性地读出。在话音存储器内，可以进行若干次读操作，但写 操作只能在规定的时间内进行一次。
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3.2T型时分接线器
多端脉码输入的T接线器
对于多端脉码输入的接线器是由复用器、话音存储器、控制 存储器和分路器组成。 复用器是由串/并变换电路构成 话音存储器每个单元内的8位码是以并行码的方式同时存入相 应单元的 分路器是由并/串变换电路构成 在复用器输出的是并行码，送到话音存储器，从话音存储器 输出的也是并行码，送到分路器，经并/串并换成串行码输出至 各条HW上。
3.1数字交换的基本概念
• 数字交换的实质就是时隙交换 • 时隙交换的实质就是将一个话音信息由某一个时隙搬移至
另一个时隙
• 要实现时隙交换，就要有一个能存储话音信息的话音存储
器
• 数字交换网络由数字接线器组成，有两种：
时间（T:Time）接线器：负责时隙交换 空间（S:Space）接线器：负责母线（Highway）交换
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0
出线 N-1
入线
0 M-1 扩散型 0 N-1 出线
0 出线 N-1
3.1数字交换的基本概念
• 按信息流向
有向交换单元 当信息经过交换单元时只能从入线进出线出,具有唯一确 定的方向 无向交换单元 交换单元的每条线即可入也可出,其入线数必等于出线数
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3.1数字交换的基本概念
交换单元的性能 • 容量
交换单元所有入线可以同时送入的总信息量 • 接口 交换单元需要规定自己的信号接口标准,即信号形式、速 率、及信息流的方向 • 功能 点到点、同发及广播 • 质量 完成交换动作的速度、任何情况下是否能够完成指定连接、 信息经过交换单元是否有损伤（如时间、语意）
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3.2T型时分接线器
多端输入的T接线器
输入端接多条基群PCM线，每一条PCM线称为母线HW （Highway） • 8端输入的T接线器
现
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3.2T型时分接线器
多端脉码排列
8端脉码共有256（=32*8）个时隙TS0-TS255,这256个时隙的 排列方式为
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3.1数字交换的基本概念
交换单元
交换单元是交换网络的最基本部件,完成交换的基本功能 (在任意的入线和出线之间建立连接)
0 1 …… 入线 M-1
MXN 的交换 单元
0 1 …… 出线 N-1
控制端 状态端
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3.1数字交换的基本概念
即求第1端HW的20时隙对应的总时隙号 求HW7TS11 即求第7端HW的11时隙对应的总时隙号
总时隙号与各端时隙号的关系
j = 端时隙数 * k + 端号
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3.2T型时分接线器
多端脉码排列
通常多采用的是串/并变换的办法，将串行码变换成并行码， 这样可使速率降低8倍
• 交换时延
当控制器第k个单元中的值为j时，输入的第j时隙将被转移 到输出的第k时隙，由此引起的交换时延为
Delay = (k − j )Ts mod 32
现
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3.2T型时分接线器
• 写入控制方式的T接线器
控制写入，顺序读出
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现 换 术 Modern Switch Technology
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3.2T型时分接线器
单端输入的T接线器
单端输入的T接线器是指其输入端直接一条基群PCM线。 • 读出控制方式的T接线器 顺序读入，控制读出
现
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3.2T型时分接线器
• T接线器等效于32×32的交换器
现
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3.1数字交换的基本概念
若r∈Rt，Rt中只含有一个元，则称该连接为点到点连 接。 若r∈Rt，Rt中含有多个元，则称该连接为一点到多点 连接。 若一个交换单元可以提供点到多点的功能，但Rt≠R， 则称其具有同发功能；若Rt=R，则该交换单元具有广 播功能。
HW 0TS0(TS0 ) HW 0TS1(TS8) HW1TS0(TS1) HW1TS1(TS9 ) HW 2TS0(TS2 ) HW 2TS1(TS10 ) L L HW 7TS0(TS7 ) HW 7TS1(TS15)
M M M L M HW 0TS31(TS248) HW1TS31(TS249 ) HW 2TS31(TS250 ) L HW 7TS31(TS255)
现
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3.1数字交换的基本概念
采用多路选择器构成的空分交换单元 0 入 1 线 M-1 出线 入 线 0 1 N-1 入 线
1×N
入 线
0 1 M-1
M×1
MUX
出 线
0 1
MUX
出 线
N-1
现 换 术 Modern Switch Technology
现
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3.2T型时分接线器
现
换 术 Modern Switch Technology
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3.2T型时分接线器
现
问题
采用空分交换单元可以实现数字交换, 是否就满足采用时分多路复用传输技术的需要? 比如: 如何实现A
BA
TS31 TS2 TS1 TS0
B, A C? 数字交换网络
TS2 TS1
TS31
TS1 TS0
TS31
C 仅采用空分交换能否实现?
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(TS1)
第30路
解码
第1路
TS2
数字 交换 网络
PCM
TS2
第2路
收群 设备
TS31
32路
出线
TS2 TS1 TS0
第30路
(TS2)
解码
换 术 Modern Switch Technology
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3.1数字交换的基本概念
需借助于一个话音存储器,以便实现 时隙交换
发送支路 低通滤波 话路1 H 接收支路 低通滤波 发送支路 低通滤波 话路2 H 接收支路 低通滤波
各端脉码的时隙号与总时隙的对应关系为： 总时隙的8位二进制数码的低3（A2A1A0）表示8个HW的 号； 总时隙的8位二进制数码的高5（A7A6A5A4A3）表示各端HW 中的32个时隙号。
现
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3.2T型时分接线器
例题 • 求HW1TS20 •
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3.2T型时分接线器
控制存储器
控制话音存储器信息的写入或读出，也是由RAM构成。其内 容表示话音存储器写入或读出信息的控制地址，由处理机控制写 入。控制存储器的单元数应等于话音存储器的单元数，控制存储 器单元的位数则由话音存储器的单元数来决定。 话音存储器存储的是话音，控制存储器存储的是话音存储器 的地址。 时分复用线的时隙数为512 话音存储器单元数为512 控制存储器单元数为512 话音存储器的位数为8 控制存储器的位数为9
现
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3.2T型时分接线器
组成 • 话音存储器（SM：Speech Memory） • 控制存储器（CM：Control Memory） 功能
进行时隙交换，完成同一母线不同时隙的信息交换，即把某 一时分复用线中的某一时隙的信息交换到另一时隙