第3-1章 同步时分交换网络

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为了完成上述所要求的交换连接： ①在R5的端口PRAM中对应于话路12的位置上应写入8； （S交换：端口5——端口8） ②话路CRAM中对应于话路12的位置上应写入18；（T交换： TS12——TS15换） 这就使得 R5-TS12——> T8-TS18。
T单元主要由：话音存储器（SM：Sound Memory）和
控制存储器（CM：Control Memory）构成。
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①话音存储器 SM：用来暂存话音的数字编码信息，由随机
存储器RAM构成。每个话路时隙有8位二进制编码，因此SM的每
个单元至少具有 8 比特。 SM 的容量，即存储单元数应等于输入 复 用 线 上 每 帧 的 时 隙 数 ， 例 如 可 为 1 2 8 （ 3 2 × 4 ） ，256 （32×8），512（32×16）等。 ②控制存储器CM：用来控制话音存储器的写入或读出，也 是由随机存储器 RAM 构成。 CM 的容量通常等于 SM 的容量， 每个单元所存储的内容存放的是 SM 的地址码，是由处理机控
信息在每一帧中都在TSj输出，直到话终拆线为止。
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例：输入TS13与输出TS158交换
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（2）输入控制方式 在输出控制方式下：
•
话音存储器SM 是：控制写入、顺序读出，即在控制存储
器CM内容的控制写入，在时钟信号控制下下读出。 • 控制存储器CM是：控制写入、顺序读出，仍为在处理机控 制下顺序写入，在时钟信号控制下顺序读出。
注意： S 单元不进行时隙交换，而是实现同一时隙的空间
交换！
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1．基本结构
S单元主要由：交叉点矩阵（——高速门电路构成的数据
选择器组成） 和控制存储器（——RAM） 构成。
S单元的控制存储器CM有多个，其数量等于入（出）线数；
每个CM的单元数等于入（出）线的复用时隙数； CM的每个单元所含有的比特数则决定于入（出）线数。 2．控制方式 S单元有输入线控制方式和输出线控制方式。
通，即入1——出2的交叉点在TS1闭合。
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示例：入线1要与出线2在TS1实现交换连接，即入1——出2
的交叉点在TS1闭合。入1—TS1—出2
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（2）输出线控制方式
采用输出控制方式时，按每条出线设置控制存储器。
示例：入线1要
与出线2在TS7接
通为例，即
入1——出2的
交叉点在TS7闭
合，入1—TS7—
在任意的入线和出线之间建
立连接，或者说是将入线上的
信息分发到出线上去。
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交换单元的基本功能是通过交换单元连接入线和出线的 “内部通道”完成的。这样的“内部通道”通常被称为
“连接”，建立内部通道就是建立连接，拆除内部通道就
是拆除连接。 基本交换单元包括： 1.时间交换单元； 2.空间交换单元； 3. 时/空结合交换单元。
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时分复用 时分复用：就是采用时间分割的方法，把一条高速数字信 道分成若干低速数字信道，构成同时传输多个低速信号的子 信道。各路信号在信道上占有不同的时间间隔，以达到各路 信号按时间互相分开，共享同一传输线的目的。 时分复用的优点：提高传输线的利用率，降低成本。 时隙（TS：Time Slot）：每路占有的时间间隔称为“路时 隙”，简称“时隙”。
（TDM）总线相连接，包括： 数据总线D——16线；端口地
址总线P——4线；话路（信道）地址总线C——5线；控制总 线——5线；证实线——1线；返回信道总线——5线；时钟 线——3线。
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（2）DSE的结构
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端口R5的TS12 交换到 端口T8的TS18
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（3）DSE的工作原理
示例：假设进入第5端口的第12时隙中的信息要传送到第8端口 的第18时隙中去： S交换：端口RX5——端口TX8； T交换：TS12——TS18； 接收端口中含有端口PRAM和话路CRAM，发送端口中含有数据 DRAM。
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3．1．1 时间交换单元(T单元)——时分接线器
时间交换单元或称为时分接线器（time switch），简称为
T单元或T接线器，用来实现时隙交换功能。
时隙交换（TM：Time Slot Interchange），是指入线上各
个时隙的内容要按照交换连接的需要，分别在出线上的不同时
隙位置输出。
1．基本结构
第三章 同步时分交换网络
介绍体现电路交换互连技术的同步时分交换网络。 由于同步时分交换网络是用于数字程控电话交换系统 的 ， 通 常 被 称 为 数 字 交 换 网 络 （ DSN： Digital
Switching Network）。
在同步时分交换网络中，话路对应的是路时隙。 因此。数字交换网络的作用是完成数字话音信号的时 隙交换。
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3．0 引言
下面简要介绍目前使用的数字时分复用信号：用于电路
交换的同步时分复用信号。
补充内容: • 抽样定理：满足 Fs＞＝2Fm，则抽样后的信号才能恢复 其中Fs为抽样频率，为Fm连续信号的最高频率。
原信号波形。
•
话音的频带：宽限制在 300~3400HZ，可保证能听清讲话
的内容及讲话者的语音特征。则 Fm=3400HZ。
为128，因此其容量仍为 1k×1k，或简称为1k的数字交换网络。
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对于 T／S单元来说，不论入（出）线的数量和每线时隙 数量多少，其基本功能总是实现任一入线的任一时隙与任一出 线的任一时隙之间的交换连接。
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2．时／空结合数字交换单元
时／空结合数字交换单元简称数字交换单元（DSE），它 兼有空间交换和时隙交换的功能。 贝尔公司的S1240数字程控交换机的数字交换网络就是由 这种DSE构成的。所用DSE数量的多少由交换机的容量和话 务量的大小决定。 这里以贝尔公司的S1240数字程控交换系统中所用的专用
n
12…来自n1 t时隙 (信道)
图 2.1 时分复用
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PCM30/32链路的帧结构： 复帧
帧
时隙
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3．1 基本交换单元
图2.2中的交换单元具有M条入线，N条出线，这是一个M×N 的交换单元。若入线数与出线数相等且均为N，则为N×N的对 称交换单元。交换单元通常还具有完成控制功能的控制端和描 述内部状态的状态端。 交换单元的功能：
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时隙交换的实现：仍以输入时隙TSi与输出时隙TSj交换为 例。 ①在CM的第i个单元写入j； ②当 TSi 时隙到达时，读出 CM 第 i 个单元的内容 j, 再将 j 作为 SM 的写入地址，将输入 TSi 的内容 a 写入话音存储器 SM 的第 j个单元； ③由于SM是顺序读出，在时钟控制下，当输出TSj到来是 时，读出 SM 第 j 个单元的内容 a，在 TSj 输出，从而实现时隙 交换。
芯片——时／空结合数字交换单元（DSE： Digital Switching
Element）——为例，说明其内部结构与工作原理。
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（1）DSE的容量
一个DSE共16个双向端口，每个端口接出1条PCM链路，可 以完成16条32路PCM链路间的任何时隙的交换，如图。
在图中，0~7在左侧，8~15在右侧，这仅是一种表示方式， 并不意味着0~7之间或8~15之间不能互相交换。 16条32路的PCM链路 共有512个时隙，因此每 个DSE可完成512个输入
时隙与512个输出时隙之
间的交换，即容量为
512×512。
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（2）DSE的结构
①每个DSE具有8块“双交换端口”超大规模集成电路芯片，
每块芯片上有两个交换端口。每个交换端口有接收部分（RX）
和发送部分（TX）两部分，并各备有接收电路和发送电路。
②16个交换端口之间用一组39线的并行“时分多路复用”
一时隙的空间交换。
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采用输出控制方式时，可以实现多播：
在TS7时隙到 来是入线1和出 线1、2、3同时 接通。 1 1 1 1
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3.1.3 时／空结合交换单元——T／S单元
1．时／空结合交换的专用芯片 时／空结合交换单元可简称为T／S单元，常做成超大规模集 成（VLSI）的专用芯片，兼具时隙交换与空间交换的功能。 图2.1.5中有两个示例。 （a）中的T／S单元有32条入线与32条出线，每线的复用时 隙数为32，对入、出线数而言是32×32，对时隙数即容量而言应 表示为 1024 ×1024或1k × 1k。 （b）中的T／S单元只有8条入线和8条出线，但每线时隙数
制写入的，以实现所需的时隙交换。
控制存储器 CM每个单元的比特数决定于话单存储器 SM的
单元数，也就是决定于复用线上的时隙数。
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2．控制方式
按照CM对SM的控制关系，T单元有两种控制方式：
输出控制与输入控制。
（1）输出控制方式
在输出控制方式下： • • 话音存储器 SM：顺序写入、控制读出，即在时钟 控制存储器 CM：控制写入、顺序读出，即在处理 信号控制下写入，在控制存储器内容的控制下读出。
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（1）输入线控制方式
采用输入控制方式时，按每条入线设置控制存储器。控制
存储器是控制写入、顺序读出，写入内容来自处理机的选路
控制。
如下图所示，作为示例，如果入线1要与出线2在TS1实现
交换连接，就在入线1的控制存储器CM1的第1个存储单元中
写入2。当每帧的第1个时隙到来时，读出入线1的控制存储
器的第1个单元中的内容2，用来控制入线1与出线2在TS1接
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帧：从第 1路到第 n路，每轮一次的总时间称为 1“帧”。对
话音信号，帧为抽样周期 T=125μs。（每次抽样所需时间只有 几个μs ）
对PCM30/32链路系统而言，n=32，就是将T=125μs分成32各
时隙，一个时隙所占用的时间为125/32=3.9μs。(每一时隙代 表一个信道)
1帧（T） 1 2 … 1帧（T）
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• 抽样频率：选为 Fs =8000 HZ，大于2 Fm =6800 HZ
• 抽样周期： 1/8000=125μs。即每隔 125μs取样一次，
取样时间几个μs 。
• 编 码 （ A/D 变 换 ） ： 采 用 脉 冲 编 码 调 制 PCM （Pulse Code Modulation），8位二进制。 • 1 路话音的速率：8×8000＝64kb/s • PCM32/30链路系统的速率：64×32＝2048 kb/s， 2M。
机控制下顺序写入，在时钟信号控制下顺序读出。
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时隙交换的实现：以输入TSi与输出TSj交换交换为例。
①在时钟控制下，输入复用线上各个时隙的内容依次写入话音存 储器的各个单元，例如 TSi的内容a写入SM的第 i个单元；
②如需要在输出复用线上的第j的时隙输出，则可在CM的第j的单
元写入i；
③由于CM是顺序读出，当第j个时隙到达时，读出CM第j个单元的 内容i； ④再将i作为SM的读出地址，取出SM第i个单元的内容a在时隙TSj 输出，从而实现了时隙交换。 在呼叫建立阶段，为输入时隙选定一个输出时隙后，由处 理机控制写入控制存储器 CM 的用于选路的内容在整个通话期 间是不变的。于是，每一帧都重复以上的过程，TSi中的话音
出2。
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输出线控制方式的优点是可以实现多播，即某一入线的
某一时隙的内容可以同时在所需的几条出线的同一时隙输出。
例如，入线1的TS7的内容要在出线2，3，4的TS7同时输出， 只要在对应于出线2，3，4的3个控制存储器的第7个单元都 写入1，即可实现所需的多播。 再次强调：空间交换单元不进行时隙交换，而是实现同
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输入TSi与输出TSj交换
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注意比较：为了完成输入时隙TSi与输出时隙TSj交换：
在输出控制方式时，a写入SM的第i单元，在CM的第j单元写入i；
在输入控制方式时，a写入SM的第j单元，在CM的第i单元写入j。
SM SM
CM
CM
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3．1．2 空间交换单元（S单元）——空分接线器
空间交换单元或称为空分接线器（Space Switch），简称 为 S 单元或 S 接线器，用来实现多个输入复用线与多个输出复 用线之间，在同一时隙的空间交换功能。例如输入复用线 1的 TSi的内容在输出复用线 2的TSi中输出，输入复用线1的TSj的 内容在输出复用线3的TSj中输出。
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• 交换的基本功能：是在任意的入线和出线之间建立连接，
或者说是将入线上信息分发到出线上去。
• 在交换系统中完成这一基本功能的部件就是交换网络，因
此交换网络是任何交换系统的核心。
• 交换网络又是由各种交换单元构成的，对于不同的交换系
统具体要求不同，可采用的最佳交换网络就不同，相应的也 就可由不同交换单元构成。 交换单元——>交换网络——>交换系统