《数字交换网络》课件

X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 1 页 第 四 章 数 字 交 换 网 络n 4.1 数字交换原理n 4.2 T型时分接线器n 4.3 S型空分接线器n 4.4 数字交换网络 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 2 页 第 四 章 数 字 交 换 网 络 4.1 数 字 交 换 原 理 4.2 T型 时 分 接 线 器 4.3 S型 空 分 接 线 器 4.4 数 字 交 换 网 络 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 3 页 4.1 数 字 交 换 原 理一 、 交 换 网 络 概 念 交 换 网 络 特 指 交 换 机 内 部 能 完 成 出 入 线 上 不 同 用 户 信 息 相 互交 换 的 接 续 网 络 ； 交 换 网 络 是 交 换 机 实 现 用 户 间 信 息 动 态 传 输 交 换的 关 键 部 件 。根 据 交 换 机 传 输 信 号 的 不 同 ， 交 换 网 络 有 多 种 形 式 ：1. 模 拟 交 换 网 络 ： 用 机 械 式 触 点 开 关 或 半 导 体 器 件 作 为 交 换 接 点 ，用 于 交 换 模 拟 信 号 。 信 号 有 损 耗 ， 时 延 较 大 。 已 淘 汰2. 数 字 式 交 换 网 络 ： 由 数 字 逻 辑 器 件 构 成 ， 用 于 完 成 数 字 PCM信号 传 输 和 交 换 的 数 字 式 网 络 。 速 度 快 ， 信 号 无 损 耗 。 交换机1 交换机3交换机2用户线 中继线2 中继线5 用户线A CB DATS1 DCD C BAB TS2TS6TS3 BADCB ADCTS1TS3 TS2TS6 TS：Time Slot，时隙 12 3 6 5 4 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 4 页 程 控 数 字 交 换 机 的 基 本 结 构 数字交换网络用户电路 用户集线器用户电路 模拟中继器数字中继器 数字中继器 信 号 音 发 生 器多 频 收 发 码 器 用户电路 远端模块用户电路 PCMPCMPCM PCM 收号器 至数字交换机至模拟交换机 HDB3HDB3模拟信号 选组级用户级 中继线 用户线 用户线 多处理机控制系统话路系统控制系统 交换机外部分 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 5 页 二 、 知 识 回 顾 数 字 程 控 交 换 采 用 的 是 同 步 时 分 复 用 技 术 来 传 输 用 户 信 息 ； 中 继 线 的 传 输 能 力 被 分 成 若 干 时 隙 （ TS： Time Slot） 提 供 给不 同 用 户 传 输 信 息 ；不 同 用 户 信 息 位 于 不 同 中 继 线 上 的 不 同 时 隙 ， 以 PCM信 号 传 输 ，每 个 时 隙 传 输 8bit PCM编 码 ； PCM 30/32路 系 统 一 帧 共 有 32个 时 隙 ， 其 中 TS0用 来 传 帧 同 步信 号 ， TS16传 信 令 信 号 ， 剩 下 的 TS1 TS15、 TS17 TS31共30个 时 隙 提 供 给 用 户 作 为 30个 可 以 共 用 的 话 路 。一 次 群 数 据 传 输 速 率 为 8000Hz 32 8bit=2.048Mbit/s， 每个 时 隙 作 为 提 供 给 用 户 使 用 的 通 信 信 道 ， 其 数 据 传 输 速 率 为8000Hz 8bit 64Kbit/s。 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 6 页 三 、 功 能 分 析0号 入 线 的 TS1时 隙 分 配 给 A发 话 音 ， 0号 出 线 的 TS1时 隙 分 配 给 A收 话 音0号 入 线 的 TS2时 隙 分 配 给 B发 话 音 ， 0号 出 线 的 TS2时 隙 分 配 给 B收 话 音 1号 入 线 的 TS3时 隙 分 配 给 C发 话 音 ， 1号 出 线 的 TS3时 隙 分 配 给 C收 话 音1号 入 线 的 TS1时 隙 分 配 给 D发 话 音 ， 1号 出 线 的 TS1时 隙 分 配 给 D收 话 音2号 入 线 的 TS2时 隙 分 配 给 E发 话 音 ， 2号 出 线 的 TS2时 隙 分 配 给 E收 话 音2号 入 线 的 TS3时 隙 分 配 给 F发 话 音 ， 2号 出 线 的 TS3时 隙 分 配 给 F收 话 音交换机AEC B BEDF D CA012 012TS1TS2TS3 FTS1TS2TS3A用户与B用户交换话音C用户与E用户交换话音 D用户与F用户交换话音复用线 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 7 页 三 、 功 能 分 析AB间 的 交 换 必 须 完 成 同 号 线 的 不 同 时 隙 间 的 交 换CE间 和 DF间 的 交 换 必 须 完 成 不 同 线 且 不 同 时 隙 间 的 交 换数 字 交 换 网 络 必 须 能 完 成 两 种 交 换 ：时 分 交 换 和 空 分 交 换 时 分 交 换 就 是 时 隙 交 换 ， 将 话 音 从 某 个 时 隙 搬 移 到 另 一 个时 隙 ， 不 涉 及 空 间 线 路 间 的 交 换 。 空 分 交 换 就 是 在 某 一 时 隙 将 话 音 从 某 一 编 号 的 入 线 交 换 到另 一 编 号 的 出 线 ， 不 涉 及 时 隙 交 换 。 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 8 页 四 、 时 分 交 换 的 原 理如 何 实 现 “ 时 隙 交 换 ” 呢 ？答 ： 可 以 用 存 储 器 暂 存 来 实 现 时 隙 交 换 。 顺 序 写 入 ， 延 时 控 制读 出 。 用 来 完 成 时 隙 交 换 功 能 的 器 件 称 为 “ T接 线 器 ” 。 0 1 a2 b3 .N PCM编码 a baab a bb TS1TS2TS1TS2 TS1 TS1TS2 TS2 A B 混合电路 混合电路 0 1 22 1 N 话音地址 话音存储器 控制存储器 PCM编码 PCM编码 PCM编码 PCM编码 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 9 页 五 、 空 分 交 换 的 原 理如 何 实 现 “ 空 分 交 换 ” 呢 ？答 ： 可 以 用 交 叉 矩 阵 来 完 成 不 同 出 入 线 的 交 换 ， 控 制 不 同 的交 叉 点 在 不 同 的 时 隙 闭 合 。 用 来 完 成 空 分 交 换 功 能 的 器 件 称为 “ S接 线 器 ” 。 01 N-1 0 1 N-1出线 入线 开关 控制电路 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 10 页 第 四 章 数 字 交 换 网 络 4.1 数 字 交 换 原 理 4.2 T型 时 分 接 线 器 4.3 S型 空 分 接 线 器 4.4 数 字 交 换 网 络 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 11 页 4.2 T型 时 分 接 线 器一 、 T型 时 分 接 线 器 的 基 本 结 构 T型 时 分 接 线 器 又 称 时 间 接 线 器 （ Time Switch） ， 简 称 T接 线 器 ， 用 来 实 现 时 隙 交 换 功 能 。 它 由 话 音 存 储 器 （ SM:Speech Memory） 和 控 制 存 储 器（ CM:Control Memory） 组 成 ， 都 是 随 机 存 储 器 （ RAM） 。 话 音 存 储 器 用 来 存 储 抽 样 编 码 后 的 PCM话 音 信 息 ， 其 容 量 即存 储 单 元 个 数 与 输 入 复 用 线 上 的 时 隙 数 相 同 （ 32， 128， 256，512等 ） ， 每 一 个 存 储 单 元 可 以 存 储 8bit信 息 。 控 制 存 储 器 用 来 控 制 话 音 存 储 器 的 写 入 或 读 出 地 址 ， 容 量 一般 与 SM相 同 ， 每 个 存 储 单 元 存 储 的 是 发 话 人 的 话 音 信 息 在 SM中 的 存 储 地 址 ， 所 以 每 个 存 储 单 元 可 以 存 储 log 2(N) bit信 息 ，其 中 N为 SM存 储 单 元 个 数 。 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 12 页 二 、 T接 线 器 的 控 制 方 式 T接 线 器 的 控 制 方 式 有 两 种 ： 输 出 控 制 和 输 入 控 制 输 出 控 制 ： 话 音 顺 序 写 入 SM ， 由 CM控 制 读 出 SM中 的 内容 ， 简 称 顺 序 写 入 ， 控 制 读 出 输 入 控 制 ： 话 音 在 CM控 制 下 写 入 SM， 顺 序 读 出 SM中 内 容 ，简 称 控 制 写 入 ， 顺 序 读 出例 ： 输 入 复 用 线 上 共 有 32个 时 隙 （ PCM30/32路 系 统 ） ， a要从 TS1交 换 到 TS8， b要 从 TS8交 换 到 TS1， c要 从 TS2交 换 到TS15， 分 别 要 求 用 输 出 控 制 和 输 入 控 制 方 式 的 T接 线 器 实 现 交换 图 示 见 下 页 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 13 页 T接 线 器 的 控 制 方 式 原 理 图 参 时 序 图 01 a2 c3 8 b31 01 88 1 15 231 W R bacb c aTS1TS2TS8 TS15 TS8 TS1 SM CM 输出控制方式的T接线器 R定时脉冲A3-A7 定时脉冲A3-A7读 地 址顺 序 写地 址 顺 序 写 入 ， 控 制 读 出A3A7 01 b8 a 15 c31 01 82 15 8 1 31 W R bacb c aTS1TS2TS8 TS15 TS8 TS1 SMCM 输入控制方式的T接线器定时脉冲A3-A7R定时脉冲A3-A7 写 地 址 顺 序 读地 址控 制 写 入 ， 顺 序 读 出 A3A7 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 14 页 思 考 问 题1.串并转换和并串转换？2. SM容量？3. CM容量？4. SM中内容何时写入？5. CM中内容何时写入？6. SM读写冲突？话音传输有延时吗？7.输入控制T接线器工作特点？8.输出控制T接线器工作特点？ X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 15 页 问 题 解 答1. 串 并 转 换 和 并 串 转 换 ？答 ： 进 入 SM前 ， PCM数 据 要 经 过 串 并 转 换 变 成 8位 并 行 数 据 ， 因 而进 入 SM时 速 率 降 为 2.048Mb/s 8=256Kb/s， SM和 CM的 读写 周 期 都 是 1/(256 103)=3.9us；2. SM容 量 ？答 ： 因 为 复 用 线 有 32个 时 隙 ， 所 以 SM共 有 32个 存 储 单 元 ， 需 要 5位地 址 线 寻 址 (A3A7)， 每 单 元 存 储 8比 特 ；3. CM容 量 ？ 答 ： CM也 有 32个 存 储 单 元 ， 因 为 用 来 控 制 SM的 写 入 或 读 出 ， 所 以存 储 的 是 SM的 地 址 ， 每 单 元 存 储 log 2(32) =5比 特 ； X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 16 页 问 题 解 答4. SM中 内 容 何 时 写 入 ？答 ： SM中 每 个 单 元 的 内 容 总 是 最 新 的 话 音 样 本 信 号 ， 是 随 着 新 的 输入 时 隙 中 的 内 容 而 不 断 变 化 的 ， 在 通 话 过 程 中 ， 每 个 用 户 的 话 音抽 样 信 号 总 是 固 定 地 占 用 某 个 编 号 的 时 隙 ， 同 时 也 固 定 写 入 对 应的 存 储 单 元 ， 例 ： 上 图 中 输 出 控 制 方 式 下 ， a占 用 TS1， 所 以 总 固定 写 入 话 音 存 储 器 的 第 1号 单 元 。5. CM中 内 容 何 时 写 入 ？答 ： CM中 每 个 单 元 的 内 容 是 在 建 立 话 路 的 时 候 由 处 理 机 控 制 写 入 的 ，在 通 话 过 程 中 不 变 ， 直 到 通 话 结 束 才 被 改 变 ， 重 新 写 入 0， 这 时 候话 路 随 之 被 拆 除 。6. SM读 写 冲 突 ？ 话 音 传 输 有 延 时 吗 ？ 答 ： SM的 写 入 是 在 时 钟 脉 冲 的 前 半 周 期 ， 读 出 是 在 时 钟 脉 冲 的 后 半周 期 ， 所 以 在 经 过 T接 线 器 后 话 音 会 有 时 延 ， 时 延 为 ： (NO-NI) mod N+0.5个 时 钟 周 期 长 度 （ cp） ， 其 中 NI为 输 入 时 隙 号 ， NO为 输 出 时 隙 号 ， N为 总 时 隙 数 。 所 以 最 长 时 延 为 (N-1)+0.5个cp， 最 短 为 0.5个 cp。 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 17 页 问 题 解 答7. 输 入 控 制 T接 线 器 工 作 特 点 ？答 ： 输 出 控 制 方 式 下 ： 话 音 顺 序 写 入 SM ， 由 CM控 制 读 出 SM中 的 内 容 ， SM中 每 个 存 储 单 元 的 地 址 与 输 入 时 隙 号 对 应 ，CM中 每 个 存 储 单 元 的 地 址 与 输 出 时 隙 号 对 应 ， 存 储 器 内 容是 输 入 时 隙 号 。8. 输 出 控 制 T接 线 器 工 作 特 点 ？答 ： 输 入 控 制 方 式 下 ： 话 音 在 CM控 制 下 写 入 SM， 顺 序 读 出SM中 内 容 ， SM中 每 个 存 储 单 元 的 地 址 与 输 出 时 隙 号 对 应 ， CM中 每 个 存 储 单 元 的 地 址 与 输 入 时 隙 号 对 应 ， 存 储 器 内 容是 输 出 时 隙 号 。注 ： 一 个 cp就 是 一 个 时 隙 的 时 间 长 度 。 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 18 页 三 、 串 并 变 换 在 进 入 SM前 ， PCM数 据 要 经 过 “ 串 并 转 换 ” 变 成 8位 并 行数 据 ， 才 能 存 入 SM； 而 在 读 出 数 据 时 ， 也 必 须 将 8位 并 行 数 据转 换 回 串 行 数 据 ， 因 而 需 要 进 行 “ 并 串 转 换 ” 。1. 时 钟 和 定 时 脉 冲 为 了 完 成 对 信 号 的 交 换 控 制 ， 需 要 准 确 的 产 生 各 种 时 钟 和定 时 脉 冲 控 制 信 号 ， 见 下 图 。 PCM30/32路 系 统 的 每 一 时 隙 长3.9us， 每 时 隙 传 送 8bit， 每 比 特 长 488ns， 设 定 时 钟 cp的 脉冲 宽 度 和 间 隔 宽 度 均 为 244ns， TD0TD7分 别 代 表 每 一 个 比特 的 位 脉 冲 ， 他 们 可 以 由 A0A2译 码 得 到 。 （ 参 见 时 序 图 ） X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 19 页 时序图 A7 62.5usA6 31.24usA5 15.62usA4 7.808us A3 3.904usA2 1.952usA1 976ns A0 488ns TD7=A2A1A0 cp 244ns TD0=A2A1A0TD1=A2A1A0 TS0 TS1 TS2 半 周 期时 长=125us 32 8 2 返 回 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 20 页 2. 串 并 变 换 电 路 串 并 变 换 电 路 （ S/P : Serial-Parallel Conversion） 负责 将 串 行 码 变 成 并 行 码 。 主 要 由 “ 移 位 寄 存 器 ” 和 “ 锁 存 器 ”组 成 。 移位寄存 器 锁存器PCM复用线串行 D0 D7 D0 D7 进入SM CP高电平驱动 CP TD7串并转换原理图 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 21 页 串 并 变 换 时 序 图cp 244ns D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D0 D1 D2 TS0 TS2TS1串行PCM并行数 据 TS31 TS0 TS1D0D7 CPTD7TD7=A2A1A0 TS31 TS0 TS1 488ns 488ns 3.904us （ 对 比 多 线 时 的 串 并 转 换 时 序 图 ） X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 22 页 3. 并 串 变 换 电 路 并 串 变 换 电 路 （ P/S:Parallel-Serial Conversion） 负 责将 并 行 码 变 成 串 行 码 。 主 要 由 “ 锁 存 器 ” 和 “ 移 位 寄 存 器 ” 组成 。 锁 存 器 是 高 电 平 锁 存 ， 移 位 寄 存 器 由 CP和 S端 控 制 ， 当S=1时 处 于 置 位 状 态 ， S=0时 处 于 移 位 状 态 。 移位寄存 器锁存器 至PCM复用线串行 D0 D7 D0 D7来自SM CP 高电平驱动CP TD0并串转换原理图 CP TD0S比 较 多 路 复 用 线 时 的 并 串 转 换 电 路 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 23 页 并 串 变 换 时 序 图cp 244ns D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D0 D1 D2TS0 TS2TS1串行PCM 并行数据 TS0 TS1 TS2D0D7 CP TD0 TS0 TS1 TS2 488ns 488ns3.904us CP TD0 TD0=A2A1A0 D7 比 较 多 路 复 用 线 时 的 时 序 图 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 24 页 四 、 多 端 输 入 的 T接 线 器 当 需 要 对 不 同 的 一 次 群 PCM信 号 中 的 各 时 隙 进 行 交 换 时 ， 可 采 用 多 端输 入 的 T接 线 器 ， 每 一 条 输 入 的 PCM线 称 为 母 线 HW（ highway） 。 例 如 ，有 8路 PCM复 用 线 上 的 时 隙 需 要 相 互 进 行 时 隙 交 换 ， 可 用 如 下 结 构 实 现 。 话音存储器 控制存储器 012 255 8328位 012 255 A0A7 串并变换复用 D0D7 D0D7 并串变换分路PCM30/32PCM30/32PCM30/32 PCM30/32PCM30/32PCM30/32HW0HW1HW7 HW0HW1HW7 8328位 2.048Mb/s 2.048MB/s 2.048MB/s 2.048Mb/s MUX：Multiplex复用器DMUX： Demultiplex分路器MUX DMUX PCM256 PCM256 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 25 页 说 明说 明 ：1. T接 线 器 的 容 量 ： 因 为 有 8路 PCM30/32复 用 线 ， 故 而 T接 线 器 的 话 音 存 储器 需 要 8 32=256个 单 元 ， 而 控 制 存 储 器 也 需 要 256个单 元 ， 每 单 元 8bit。2. 速 率 变 换 ： 经 过 复 用 器 后 ， 8路 2.048Mb/s的 PCM30/32复 用 线 上的 信 号 合 成 1路 16.384Mb/s的 PCM信 号 ， 共 有 256个 时隙 ， 为 了 减 少 传 输 处 理 的 难 度 （ 辐 射 、 干 扰 、 硬 件 速 度等 ） ， 将 这 1路 串 行 码 流 通 过 串 并 变 换 变 成 8路 并 行 码 流 ，同 时 降 低 了 每 条 并 行 线 上 的 速 率 2.048Mb/s， 减 小 传 输 难 度 。 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 26 页 说 明3. 多 端 脉 码 的 排 列 ： 经 过 复 用 器 （ MUX） 的 串 并 转 换 后 ， 并 行 线 上 共 有 256个 时 隙 ， 原 来 8条 母 线 上 的 时 隙 需 要 重 新 排 列 ， 排 列 方 式 如 下 ： HW0 HW7上 的 TS0作 为 总 时 隙 的 TS0TS7， HW0 HW7上 的 TS1作 为 总 时 隙 的 TS8TS15， HW0 HW7上 的 TS31作 为 总 时 隙 的 TS248TS255。例 如 ： HW1上 的 TS20对 应 的 总 时 隙 号 为 ： 即 20 8 1 TS161。 通 过 复 用 器 、 分 路 器 和 T接 线 器 的 配 合 ， 既 完 成 时 分 交 换 ， 又 完 成 空 分 交 换 。 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 27 页 多 端 输 入 的 T接 线 器 框 图话音存储器 控制存储器 012 161 a255 8328位 012 255 161 A0A7 串并变换复用 D0D7 D0D7 并串变换分路HW0HW1HW7 HW0HW1HW7 8328位 2.048Mb/s 2.048MB/s 2.048MB/s 2.048Mb/s MUX：Multiplex复用器DMUX： Demultiplex分路器MUX DMUX PCM30/32 PCM30/32PCM256PCM256aTS20 a TS161 aTS255 aTS31 入 线 HW1上 的 TS20中 的 话 音 a交 换 到 出 现 HW7上 的 TS31中 去 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 28 页 1. 复 用 器 的 实 现 移位寄存 器 锁存器PCM复用线串行 D0 D7 D0 D7 进入SM CP高电平驱动 CPTD7 移位寄存 器 锁存器PCM复用线串行 D0D7 D0D7 8选1(D0) 8选1(D7) HW0HW7 HW0HW7 A2A1A0 D0 D7 HW0 HW7 输 入 端 复 用 器 需 要 完 成 合 路 （ 复 用 ） 和 串 并 转 换 功 能 。 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 29 页 串 并 转 换 和 复 用 的 时 序 图 （ 对 比 单 线 时 的 串 并 转 换 时 序 图 ） 参 时 序 图图 中 HWn和 Wn代 表 母 线 。 cp 244ns D0D7TS0 TS2TS1HW0 并行数据 D0D7 488ns488ns 488ns HW7 488ns原来的TS31 原来的TS1原来的TS0 W0 W1 W2 W3 W4 W5 W6 W7 W0 W1 W2 W3 W3 W5 W6 W7 W0 W1 W2 W0 W1 W2 W3 W4 W5 W6 W7 W0 W1 W2 W3 W3 W5 W6 W7 W0 W1 W2 TS0TS1TS2 TS10TS9TS8TS7TS6TS5TS4TS3TS248 TS255TS249TS250TS251TS252TS253TS254 D0D7 D0D7D0D7 D0D7 D0D7 A2A1A0 = 000A2A1A0 = 111A2A1A0 = 001 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 30 页 时序图 A7 62.5usA6 31.24usA5 15.62usA4 7.808us A3 3.904usA2 1.952usA1 976ns A0 488ns TD7=A2A1A0 cp 244ns TD0=A2A1A0TD1=A2A1A0 TS0 TS1 TS2 半 周 期时 长=125us 32 8 2 返 回 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 31 页 2. 分 路 器 的 实 现 移位寄存器锁存器 串行输出 D0 D7 D0 D7来自SM CP CP TD0 CP TD7S移 位寄存器锁存器 D0D7 S CP TD7 HW0 HW7 输 出 端 分 路 器 需 要 完 成 分 路 （ 解 复 用 ） 和 并 串 转 换 功 能 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 32 页 并 串 转 换 和 分 路 的 时 序 图 比 较 单 一 复 用 线 时 的 时 序 图 cp 244ns HW0 并行数据 D0D7CP TD7 488ns488ns D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D0 D1 D2 HW7 488ns 原来的TS0 原来的TS2原来的TS1 W0 W1 W2 W3 W4 W5 W6 W7 W0 W1 W2 W3 W3 W5 W6 W7 W0 W1 W2 W0 W1 W2 W3 W4 W5 W6 W7 W0 W1 W2 W3 W3 W5 W6 W7 W0 W1 W2 CP TD0 TS0 TS1TS31 488ns CP TD7 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D0 D1 D2 TS0 TS1TS31 TS0TS1 TS2 TS10TS9TS8TS7TS6TS5TS4TS3 TS18TS17TS16TS15TS14TS13TS12TS11 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 33 页 五 、 集 中 、 扩 散 式 T接 线 器 和 用 户 集 线 器 程 控 数 字 交 换 机 中 都 含 有 “ 用 户 集 线 器 ” ， 用 户 电 路 一 般 都 通 过 用 户集 线 器 连 接 到 数 字 交 换 网 络 上 ， 而 不 能 直 接 连 接 到 数 字 交 换 网 络 上 。 数字交换网络用户电路 用户集线器用户电路 模拟中继器数字中继器 数字中继器 信 号 音 发 生 器多 频 收 发 码 器 用户电路 远端模块用户电路 PCMPCMPCM PCM 收号器 至数字交换机至模拟交换机 HDB3HDB3模拟信号中继线 用户线 多处理机控制系统话路系统控制系统 交换机外部分 用 户 集 线 器 的 作 用在 于 可 以 将 用 户 的话 务 量 集 中 以 后 再送 到 数 字 交 换 网 络 。 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 34 页 1. 集 中 、 扩 散 式 T接 线 器 和 用 户 集 线 器 用 户 集 线 器 中 主 要 含 有 “ 集 中 式 T接 线 器 ” 和 “ 扩 散 式 T接 线 器 ” ， 只为 通 话 的 用 户 分 配 时 隙 后 ， 再 送 到 交 换 网 络 中 去 交 换 话 音 。 集 中 式 T接 线器 用 于 用 户 发 信 息 端 ， 主 要 作 用 是 集 中 用 户 的 话 务 量 ， 扩 散 式 T接 线 器 用于 用 户 收 信 息 端 ， 主 要 实 现 分 话 功 能 。 用户电路 集中式T接 线器 用户电路 扩散式T接 线器 数字交换网络PCM入线 PCM出线 用户集线器 U0 U1023 PCM128 PCM128时隙少了，时隙利用率较高 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 35 页 1. 集 中 、 扩 散 式 T接 线 器 和 用 户 集 线 器 用户电路 复用器 用户电路 分路器 数字交换网络PCM入线 PCM出线 U0 U1023 PCM1024 PCM1024时隙太多，时隙利用率太低！ 使 用 复 用 器 和 分 路 器 为 每 个 用 户 分 配 一 个 时 隙 进 入 交 换 网 络 行 吗 ？ X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 36 页 1. 集 中 、 扩 散 式 T接 线 器 和 用 户 集 线 器 如 果 不 通 过 用 户 集 线 器 ， 而 是 通 过 一 个 复 用 器 ， 固 定 的 为 每 一 个 用 户分 配 一 个 时 隙 ， 然 后 直 接 连 接 到 数 字 交 换 网 络 ， 那 么 ： 一 方 面 ， 如 果 为 每 一 个 用 户 分 配 一 个 时 隙 直 接 进 入 交 换 网 络 ， 就 会 造成 大 量 浪 费 。 因 为 同 时 通 话 的 用 户 比 较 少 ， 只 有 通 话 用 户 的 时 隙 真 正 有 效利 用 ， 而 大 量 的 未 通 话 用 户 的 时 隙 就 没 有 有 效 话 音 信 息 传 送 ， 处 于 空 闲 状态 ， 这 些 时 隙 的 利 用 率 非 常 得 低 ， 也 就 是 这 些 时 隙 的 话 务 量 很 低 。 另 一 方 面 ， 连 接 到 数 字 交 换 网 络 的 PCM复 用 线 需 要 大 量 时 隙 ， 造 成 数据 进 入 数 字 交 换 网 络 时 的 速 率 太 高 ， 并 且 因 为 有 很 多 时 隙 上 没 有 话 音 ， 所以 数 字 交 换 网 络 的 交 换 效 率 也 不 高 ； 所 以 一 般 需 要 通 过 用 户 集 线 器 来 连 接 用 户 电 路 和 数 字 交 换 网 络 ， 用 户集 线 器 只 需 要 为 通 话 用 户 分 配 一 对 时 隙 ， 然 后 再 连 接 到 数 字 交 换 网 络 ， 这样 一 方 面 每 一 用 户 时 隙 的 利 用 率 大 大 的 提 高 了 ， 节 约 了 设 备 成 本 ， 另 一 方 面 ， 时 隙 数 量 少 了 ， 数 据 进 入 数 字 交 换 网 络 时 的 速 率 降 低 了 。 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 37 页 1. 集 中 式 T接 线 器 和 扩 散 式 T接 线 器 01. .1023 SM 01. 127 CM PCM1024 PCM128写速率122ns并行线 并行线 读速率977ns 入 出 集 中 式 T接 线 器 ： 出 时 隙 数 小 于入 时 隙 数 01. .127 SM 01. 1023 CM PCM1024 PCM128写速率977ns并行线 并行线 读速率122ns 入出 扩 散 式 T接 线 器 ： 入 时 隙 数 小 于出 时 隙 数 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 38 页复用器U0U1U1023 0 U01. .1023 SM 0.11 0 .127 CM PCM1024 PCM128 输出控制 至数字交换网络 写速率122ns 并行线 并行线 读速率977ns U0TS0 U0TS11 2. 用 户 发 端 集 中 式 T接 线 器 由 CM控 制 从 1024个 单 元 中 读 出 128个 话 音 数 据 完 成 时 隙 交 换 。 U0对 应 TS0， U1对 应TS1， ， U1023对应 TS1023 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 39 页分路器U0U1U1023 0.11 U0.127 SM 0 111. 1023 CM PCM1024 PCM128 输出控制 从数字交换网络来 写速率977ns 并行线 并行线 读速率122ns U0TS11U0TS0 3. 用 户 收 端 发 散 式 T接 线 器 在 CM控 制 下 ， 将 128个 入 时 隙 中 的 话 音 交 换 到 出 线 上 1024个 时 隙 中真 正 通 话 的 用 户 时 隙 中 去 ， 再 由 分 路 器 将 话 音 分 发 到 对 应 的 用 户 接 口 上 去 。 TS0对 应 U0， TS1对 应U1， ， TS1023对应 U1023 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 40 页 本 局 呼 叫 信 号 流 程 假 设 一 共 1024个 电 话用 户 ： U0 U1023 用户电路 用户电路 数字交换网络 U0 U1023 复用器 0 U01 U1.1023 SM0 .10 111 0. 127 PCM1024 PCM128输出 控制 并行线 并行线U0TS0 U0TS11U1TS1 U1TS10 CM 分路器 010 U011 U1.127 SM 0 111 10.1023 CMPCM1024 PCM128并行线 并行线U0 TS10U0TS1 U1TS11U1TS0 交换网络完成TS10到TS11TS11到TS10的时隙交换 扩散式T接线器 集中式T接线器 用户集线器 由SP给摘机用户分配 用户电路U1主叫被叫 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 41 页 第 四 章 数 字 交 换 网 络 4.1 数 字 交 换 原 理 4.2 T型 时 分 接 线 器 4.3 S型 空 分 接 线 器 4.4 数 字 交 换 网 络 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 42 页 4.3 S型 空 分 接 线 器 当 交 换 网 络 的 容 量 增 大 时 ， 只 有 T接 线 器 就 不 能 满 足 要 求了 ， 因 为 1级 T接 线 器 容 量 有 限 （ 最 多 2048单 元 ） ， 要 扩 大 容量 还 需 要 S型 空 分 接 线 器 配 合 T接 线 器 组 成 多 级 交 换 网 络 来 完 成 。一 、 S型 空 分 接 线 器 的 基 本 结 构 S型 时 分 接 线 器 又 称 空 间 接 线 器 （ Space Switch） ， 简称 S接 线 器 ， 用 来 实 现 “ 空 分 交 换 ” 功 能 。 即 可 以 实 现 任 意 输 入 线 和 任 意 输 出 线 的 连 通 。 它 与 一 般 的空 间 接 线 器 不 同 的 是 入 线 和 出 线 的 连 接 只 是 在 某 一 时 隙 内 接 通 ，每 个 交 叉 接 点 都 是 时 分 复 用 的 。 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 43 页 S接 线 器 的 控 制 方 式 原 理 图 012 2. 8 0.12 013 2 .127 b a d c TS12 TS8 TS13 TS2 d TS13 bTS12 cTS2 aTS8012 012 CM 输出控制 CM0 CM2CM1 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 44 页 一 、 S型 空 分 接 线 器 的 基 本 结 构 它 由 交 叉 矩 阵 和 控 制 存 储 器 （ CM:Control Memory） 组成 。 每 条 出 线 （ 或 入 线 ） 都 有 一 个 控 制 存 储 器 ， 用 来 控 制 出 线（ 或 入 线 ） 在 不 同 时 隙 跟 入 线 （ 或 出 线 ） 的 连 接 。 CM内 存 储单 元 数 等 于 出 线 或 入 线 上 的 时 隙 数 ， 每 单 元 比 特 数 等 于 出 线 或入 线 编 号 的 编 码 位 数 。 每 个 存 储 单 元 的 地 址 都 与 时 隙 号 相 对 应 ， 控 制 存 储 器 的 写入 受 CPU的 控 制 ， 读 出 是 按 定 时 脉 冲 的 时 序 进 行 控 制 。 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 45 页 二 、 S接 线 器 的 控 制 方 式S接 线 器 的 控 制 方 式 也 有 两 种 ： 输 出 控 制 和 输 入 控 制 输 出 控 制 ： 控 制 某 条 输 出 线 在 需 要 的 时 隙 与 相 应 的 输 入 线 连接 ， 控 制 存 储 器 各 单 元 存 储 的 是 输 入 线 号 。 当 不 同 控 制 存 储 器的 相 同 存 储 单 元 内 写 入 同 一 线 号 时 ， 可 实 现 信 息 同 发 。 输 入 控 制 ： 控 制 某 条 输 入 线 在 需 要 的 时 隙 与 相 应 的 输 出 线 连接 ， 控 制 存 储 器 各 单 元 存 储 的 是 输 出 线 号 。 当 不 同 控 制 存 储 器的 相 同 存 储 单 元 内 写 入 同 一 线 号 时 ， 会 造 成 出 线 冲 突 。 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 46 页 S接 线 器 的 控 制 方 式 原 理 图 012 2.8 0 .12 013 2.127 b ad cTS12 TS8TS13 TS2 dTS13 bTS12 cTS2aTS8012 012 CM 输出控制 CM0 CM2CM1 012 1.8 2 .12 113 0.127 b ad cTS12 TS8TS13 TS2 dTS13 bTS12 cTS2aTS8012 012 CM输入控制 CM2 CM0CM1输 入 线 号 输 出 线 号信 息 同 发 出 线 冲 突 例 ： 设 有 3 3的 交 叉 矩 阵 ， 每 条 输 入 线 或 输 出 线 上 总 共 有 128时 隙 ， 若 ： a要 在 TS8从 0号 入线 交 换 到 2号 出 线 ， b要 在 TS12从 0号 入 线 交 换 到 1号 出 线 ， c要 在 TS2从 2号 入 线 交 换 到 1号 出线 ， d要 在 TS13从 2号 入 线 交 换 到 0号 出 线 ， 传 输 过 程 见 下 图 。 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 47 页 三 、 交 叉 矩 阵 和 控 制 存 储 器 的 实 现例 ： 输 出 控 制 的 8 8交 叉 矩 阵 ， 输 入 线 时 隙 数 等 于 256 8选1（0） S选通B0B1 B2 来自CM08选1（1） S选通 B0B1B2 来自CM1 8选1（7） S选通B0B1 B2 来自CM7 HW0入HW7入 HW0出 HW1出 HW7出 输 出 控 制 的 8 8交 叉 矩 阵请 思 考 ：1. 输 入 控 制 的 交 叉 矩 阵 如何 实 现 （ 分 配 器 ） ？2. 控 制 存 储 器 如 何 实 现 ？ X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 48 页 第 四 章 数 字 交 换 网 络 4.1 数 字 交 换 原 理 4.2 T型 时 分 接 线 器 4.3 S型 空 分 接 线 器 4.4 数 字 交 换 网 络 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 49 页 4.4 数 字 交 换 网 络 由 若 干 级 T接 线 器 或 S接 线 器 可 以 组 成 大 型 的 数 字 时 分 交 换网 络 ， 不 仅 实 现 时 分 交 换 而 且 实 现 空 分 交 换 ， 称 为 “ 选 组 级 ” 。一 、 TST型 三 级 数 字 交 换 网 络 TST网 络 两 侧 各 为 一 个 T接 线 器 ， 中 间 一 级 是 一 个 S接 线 器 ，S级 接 线 器 出 入 线 数 取 决 于 两 侧 T接 线 器 的 数 量 ， 时 隙 数 跟 第 一级 T接 线 器 出 线 的 时 隙 数 （ 或 跟 第 三 级 T接 线 器 入 线 的 时 隙 数 ）一 样 多 。1. 读 写 方 式 的 TST型 交 换 网 络 输 入 级 T接 线 器 和 S接 线 器 采 用 输 出 控 制 ， 而 输 出 级 T接 线器 采 用 输 入 控 制 ， 在 S接 线 器 内 部 需 要 传 输 8位 并 行 码 ， 因 而 是8套 S接 线 器 并 行 工 作 。 在 S接 线 器 上 的 时 隙 称 为 内 部 时 隙 （ ITS： Internal Time Slot） X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 50 页 2. 写 读 方 式 的 TST型 交 换 网 络2. 写 读 方 式 的 TST型 交 换 网 络 输 入 级 T接 线 器 采 用 输 入 控 制 ， 而 S接 线 器 和 输 出 级 T接 线器 采 用 输 出 控 制 。3. 内 部 时 隙 的 选 择 因 为 通 话 时 是 双 向 的 ， 需 要 占 用 来 去 两 个 内 部 时 隙 ， 内 部时 隙 的 选 择 可 以 有 两 种 方 法 ：（ 1） 奇 偶 法 ： 若 主 叫 到 被 叫 选 ITS2n， 则 被 叫 到 主 叫 选ITS 2n+1 ， 例 如 当 主 叫 的 去 话 内 部 时 隙 选 ITS2时 ， 被 叫 的 去 话内 部 时 隙 应 选 ITS3。（ 2） 反 相 法 ： 若 主 叫 到 被 叫 方 向 选 ITSn， 则 被 叫 到 主 叫 方 向 选ITSn+F/2。 其 中 F是 一 帧 的 时 隙 数 。 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 51 页 例 题例 ： 主 叫 用 户 a的 话 音 从 0号 输 入 /输 出 线 的 TS3时 隙 收 发 ， 被叫 用 户 b的 话 音 从 127号 输 入 /输 出 线 的 TS31时 隙 收 发 ， 设 从主 叫 到 被 叫 的 内 部 时 隙 选 ITS2， 用 反 相 法 选 另 外 一 个 内 部 时隙 ， 要 实 现 ab用 户 话 音 互 通 ， 传 输 过 程 见 下 图 。 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 52 页 读 写 式 TST型 三 级 数 字 交 换 网 络 示 意 图 02 0. 130 15.255 aITS2 bITS1300入 15入 0出 15出 CM0 CM15 024 a255SMA0 02 24255 MUX(0)HW0HW7 输出控制aTS3 aTS24 CMA0 bITS1300255 bSMA15 0130 255255 MUX(15)HW120HW127bTS31 bTS255 CMA15 024 b255SMB0 0130 24255 HW0HW7 aITS2 CMB0 0255 aSMB15 02 255255 DMUX(15) HW120HW127aTS31aTS255 CMB15 DMUX(0)bTS24 bTS3输入控制输出控制R R W W X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 53 页 写 读 式 TST型 三 级 数 字 交 换 网 络 示 意 图 02 0. 130 15.255 aITS2 bITS1300入 15入 0出 15出 CM0 CM15 02 a255SMA0 024 2255 MUX(0)HW0HW7 输出控制aTS3 aTS24 CMA0 bITS1300130 b255SMA15 0255 130 MUX(15)HW120HW127bTS31 bTS255 CMA15 0130 b255SMB0 024 130255 HW0HW7 aITS2 CMB0 02 a255SMB15 0255 2 DMUX(15) HW120HW127aTS31aTS255 CMB15 DMUX(0)bTS24 bTS3输出控制输入控制W W R R X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 54 页 4. TST交 换 网 络 的 分 析4. TST交 换 网 络 的 分 析（ 1） 输 入 级 T接 线 器 和 输 出 级 T接 线 器 的 控 制 存 储 器 合 用 输 入 级 T接 线 器 和 输 出 级 T接 线 器 的 控 制 方 式 一 般 是 不 同 的 ，这 样 有 利 于 控 制 存 储 器 合 用 。 当 去 话 和 来 话 两 个 方 向 的 内 部 时隙 的 选 取 有 一 定 规 律 时 ， 即 采 用 奇 偶 法 或 反 相 法 ， 就 可 实 现 用一 个 存 储 器 控 制 输 出 和 输 入 级 的 控 制 。 可 以 看 到 写 读 方 式 下 ， 当 采 用 反 相 法 时 ， CMA和 CMB相同 地 址 单 元 里 放 的 话 音 存 储 器 地 址 差 半 帧 ， 意 味 着 两 个 地 址 只是 最 高 位 A7相 反 。 同 理 当 采 用 奇 偶 法 时 ， CMA和 CMB相 同 地址 单 元 里 放 的 话 音 存 储 器 地 址 最 低 位 A0相 反 。 以 下 是 采 用 反 相 法 时 在 写 读 方 式 下 的 存 储 器 合 用 示 意 图 。 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 55 页 写 读 方 式 下 输 入 /输 出 T接 线 器 的 控 制 存 储 器 合 用 示 意 图 02 0. 130 15.255 aITS2 bITS1300入 15入 0出 15出 CM0 CM15 02 a255SMA0 024 2255 MUX(0)HW0HW7 输出控制aTS3 aTS24 CMA0 bITS1300130 b255SMA15 0255 130 MUX(15)HW120HW127aTS31 bTS255 CMA15 0130 b255SMB0 HW0HW7 aITS2 02 a255SMB15 DMUX(15) HW120HW127aTS31aTS255 DMUX(0)aTS24 bTS3输出控制输入控制W W R RA 7 A6A0 A7A6A0 10000010(130) 00000010(2) 00000010(2) 10000010(130) X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 56 页 （ 2） 网 络 的 内 部 阻 塞 问 题 （ 选 学 ）（ 2） 网 络 的 内 部 阻 塞 问 题 “ 阻 塞 ” 是 指 当 输 入 级 和 输 出 级 都 有 空 闲 话 路 ， 但 因 为网 络 内 部 链 路 不 通 （ 没 有 空 闲 话 路 ） 而 造 成 输 入 和 输 出 话 路无 法 连 接 ， 以 致 使 呼 叫 损 失 的 情 况 ， 又 称 为 “ 内 部 阻 塞 ” 。A. 阻 塞 的 发 生 为 了 说 明 问 题 ， 我 们 用 一 个 3 3的 TST网 络 示 范 。 输 入 和 输出 级 的 T接 线 器 的 时 隙 数 都 是 3， S接 线 器 各 有 3条 出 /入 线 ，交 换 过 程 见 下 页 。 可 见 阻 塞 主 要 发 生 在 S接 线 器 出 入 线 上 ， 这 主 要 是 因 为 内 部时 隙 不 够 用 引 起 的 。 一 条 通 路 的 建 立 ， 必 须 是 S接 线 器 出 入 线上 都 有 相 同 编 号 的 空 闲 内 部 时 隙 才 行 。 X第 四 章 数 字 交 换 网 络 朱 云 鹏 第 57 页 阻 塞 发 生 示 意 图 a和 b通 话 ， c和 d通 话 ，e和 f通 话 ， m和 n通 话0 0 2 11 2 1, 02 0 2 aITS2 0入 2入 0出 2出 CM0 CM2CM1 0 b1 c2 aSMA0 0 21 02 1 输出控制 aTS0 CMA0 0 e1 d2 mSMA2 0 11 02 2CMA2 0 b1 d2 aSMB0 0 11 22 0 CMB0 0 n1 f , c2SMB2 0 11 12 0 CMB2输出控制输入控制 W W R R bTS1cTS2 aTS1bTS2bITS0 aITS2 bITS0 fTS1 0 n1 f2 SMA1 01 02 1CMA1 W 0 e12 mSMB1 01 22 0 CMB1R e TS2 1出1入 fITS1 dTS0eTS1 fTS2 dITS1 nITS0 eITS0 cITS1 fITS1 cTS0eITS0 dITS1 dTS0 mTS2 nTS1 nTS2 nITS0