交换技术-第4章.

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1、 第4章 同步时分数字交换网络 交换网络已从最初的模拟空分线路交换 （或称母线交换）发展到现在的数字时分时隙 交换。同步时分数字交换网络（DSN）相当于 程控交换机的“编组站”。本章主要围绕DSN， 介绍交换原理、网络构成及典型交换网络等。 Date1 交换单元是构成交换网络的最基本的部件，用若干个交 换单元按照一定的拓扑结构和控制方式就可以构成交换 网络。连接特性是交换单元的基本特性，它反映交换单 元入线到出线的连接能力。 图4.1 交换的一般结构 4.1 交换网络基础 Date2 交换单元的最基本功能也就是交换的功能 ，即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传递到出线上

2、去 。 在交换系统中完成这一基本功能的部件就 是交换网络，它是交换系统的核心。 交换网络是由若干个交换单元按照一定的 拓扑结构和控制方式构成的。交换单元是 构成交换网络的最基本的部件。 Date3 交换单元具有M 条入线，N 条出线，称为MN 的交换单元。其中入线用0M1 编号来表示， 出线用0N1 编号来表示。 若入线数与出线数相等且均为N，则称为NN 对 称交换单元。 交换单元通常同时还必须具有完成控制功能的控 制端和描述内部状态的状态端，才能完成信息的 交换。交换单元是信息交换的基本单位。 MN 的交换单元 Date4 交换单元信息交换的方式 如果有信息需要交换，信号到达交换单元时，根

3、据复用方式的不同，分为时分复用方式和统计复 用方式。 在时分复用方式中，同步时分复用信号中只携带 用户信息，没有指定出线地址，需交换单元根据 外部送入的命令，在交换单元内部建立通道，将 该入线与相应出线连接起来，入线上的输入信号 沿内部通道在出线上输出，如图所示，入线的信 息没有指定出线的地址，由交换单元根据内部的 空闲情况，建立一个通道，使信息从出线输出， 具体从哪一条出线输出取决于交换单元的控制信 号。 这种情况就是我们所说的电路交换 Date5 在统计复用方式中，统计复用信号中不仅 携带用户信息，还有出线地址。这时，交 换单元可根据信号所携带的出线地址，在 交换单元内部建立通道，如图所示

4、。对于 统计复用的信号，各个分组信息在输入时 使用不同的时隙，它的标识码在一次接续 中是相同的，而且在终端还要按照发送信 息先后顺序排列。标识码也是路由选择的 标志。 如：分组交换、ATM交换等 Date6 交换单元的分类 根据入线和出线的数目不同，可以大致分 为三类如图所示： 集中型：入线数大于出线数(M N)， 可称集中器； 分配型：入线数与出线数相等(M = N) ，可称连接器； 扩散型：入线数小于出线数(M 1024 即时分接线器可交换的时隙数为1024 ，SM容 量为10248 ；存储器是采用高速的随机存取 存储器 Date19 S型接线器： 数字交换机中当接至数字交换网 的PCM复

5、用线为两条或两条以上时，要完成它 们之间的信码交换，其主要方法之一就是采用S 型接线器，亦称空分接线器。S型接线器主要是 由交叉矩阵及控制存储器（CM）作组成的，作 用是完成不同PCM复用线之间的信码交换位置 ，如图4.4所示。 Date20 图 4.4 S型接线器 Date21 输入控制方式，它对应每一条输入PCM复用 线就有一个入CM，由这个CM决定输入PCM 线上各时隙中的信码，要交换到哪一条输出 PCM线上去。 输出控制方式，它对应每一条输出PCM复用 线有一个CM，由这个CM来决定哪条输入 PCM线上哪个时隙的信码，要交换到这条输 出PCM线上来 Date22 S型接线器中的控制存储

6、器也是高速的随机 存取存储器。电子交叉矩阵采用高速电子门 电路组成的选择器来实现。 S型接线器作为空分接线器不是传统意义上 的空分概念，仍然空时分的，是因为用来完 成时隙空间位置的交换而得名的。 Date23 综上所述，对应图3.6可以归纳出以下几条： S型接线器有88（即64）个交叉点。 若每条PCM入线有32个时隙的串行码，则传输速 率为3288=2048kbit/s。 与每条入线相连的所有出线接点由一个控制存储 器CM控制，因此有8个CM。 每个CM有32个单元，其单元地址与时隙号相对 应。 CM的写入受专门的处理机控制，读出则受地 址计数器控制。 Date24 CM中存放的内容是PCM

7、入线号。 S型接线器中的CM对电子交叉点的控制有两种方 式，即输入控制和输出控制。 如果每条线上的时隙数为32，使用88矩阵，则 这个矩阵可以接入832（即256）路；如每条线上的 时隙数为1024，使用1616矩阵，则这个矩阵可以接 入161024（即16384）路。但这些话路之间不能交 换，而被分成1024组，只有每组中的16个话路之间 才能交换。 Date25 交换网络 交换网络是由若干个交换单元按照一定的拓扑结 构和控制方式构成的网络。对于一个大的交换网 络，单级的T 型接线器或者S 型接线器都不可能 实现。 由于T型时间接线器只能完成时隙的交换，而空间 接线器只能完成空间的交换，只有

8、把二者结合起 来，才能够既实现空间交换，又实现时隙交换， 同时还能够增加交换容量。现在常见的是三级的 交换网络，即T-S-T 和S-T-S。 一个交换网络可以由很多的交换单元组成，最简 单的交换网络由一个交换单元组成。交换网络按 拓扑连接方式可分为：单级交换网络和多级交换 网络。 Date26 多级交换 单级交换网络在实际使用并不多，通常使 用的是多级的交换网络。 多级交换的特点：第 1 级的入线都与第1 级的交换单元连接；所有与第1 级相连的 交换单元出线都只与第2 级的入线连接， 所有第2 级的出线只与第3 级的入线连接 ；所有第n 级的交换单元入线只与第n 1 级的出线连接，所有的第n

9、级的出线只与 第n +1级的入线相连。 Date27 T-S-T 型交换网络 根据控制方式的不同，可以分为读写控制 方式和写读控制方式。 1) 读写控制方式 T-S-T 交换网络是由输入级T 接线器(TA) 、输出级T 接线器(TB)和中间级S 接线器 组成。当T 接线器的输入级是读出控制方 式，输出级是写入控制方式时，称为读写 控制方式 Date28 读写控制方式的T-S-T交换网络结构图 Date29 读写方式的存储器合用 Date30 读写控制方式的T-S-T交换网络 在输入级是一个读出控制的T接线器。它有8 个输入的接 线器，每一个T 接线器有8 条PCM，控制存储器和话音存 储器容量

10、为328个单元； 在输出级是一个写入控制的T接线器，也是有8个输出的T 接线器，每一个T接线器也是有8路的PCM，控制存储器 和话音存储器容量为256个单元； 中间是一个输出控制的容量为88 的S 接线器，在S接线 器上的时隙是由CPU 任意选择的，它和T接线器的时隙的 选择没有必然的联系，两者可以独立选择，所以也称为内 部时隙。 对于内部的时隙的选择一般是收发同时选择，收发选择具 有一定的关系，最常用的有两种：奇偶关系和相差半帧关 系。 Date31 (1) 奇偶关系。 如果输入接线器的时隙为TSi，输出接线器的时隙 选择为为 TSi+1 ，也就是也就是主叫用户的时间 和被叫用户的时隙相差一

11、个时隙。 (2) 相差半帧的关系。 主叫用户和被叫用户选择的内部时隙，相差半帧 ，对于T 接续器如果有N 个存储单元，那么主叫 用户的时隙为TSi，被叫用户的时隙选择TSi+N/2 。它的一次接续过程和奇偶关系除了内部时隙选 择方法不同之处，原理是完全一样的。 Date32 写读控制方式的T-S-T交换网络 Date33 写读方式的存储器合用 Date34 图4.5 TST交换网络的结构 Date35 二、STS交换网络 STS交换网络也是由三级组成的。输入侧 和输出侧为S型接线器，中间级为T型接线器 ，其结构如图4.6所示。输入S型接线器采用输 出控制方式，输出S型接线器采用输入控制方 式，

12、它们的控制存储器也可以合用（即CM1和 CM3）。T型接线器采用“顺序写入，控制读 出”方式。 Date36 图4.6 STS交换网络的结构 Date37 AB方向：在PCM0上的TS3时隙到来时，CM1 控制输入侧S接线器的入线PCM0和出线PCM0接通， TS3就传送到了T型接线器中，并顺序写入语音存储 器SM1的3号单元中，CM2控制在TS9时刻读出，这样 就完成了时隙交换。在输出S级CM3控制入线PCM0 和出线PCM1在TS9时刻接通，TS9就交换到了输出 PCM1上，这就完成了AB方向的通话。 Date38 在STS交换网络中，S型接线器可以采用输入 或输出控制，中间T型接线器也可

13、以采用“顺序写 入，控制读出”或“控制写入，顺序读出”方式， 在设计中可以灵活应用。 Date39 三、其他类型的交换网络 在数字程控交换机中采用的交换网络还 有TSST、TSSST和SSTSS等类型。它们都是 以TST和STS交换网络为基础的，只是增加了 S的级数以减少总的交叉点数，从而降低成本 ，因此它们的工作原理与TST或STS网络相似 。 Date40 CLOS 网络 三级CLOS的结构。两边各有r 个对称的 mn 个交换单元，中间是m 个rr 的交 换单元。而且每一个交换单元都和下一级 的交换单元连接，且仅有一个连接。对于 三级交换网络，如果mn，则此网络是重 排无阻塞的。 Date

14、41 TSST交换网络的结构如图4.7所示。图中的输 入、输出为T级模块（以T型接线器为主构成的交换 网络），中间为两级由若干个S型接线器组成的空 分模块。每个T级模块入端有16条PCM复用线，每 线有32个时隙；出端为8条复用线，每线有64个时 隙。也就是说，每个T级模块有3216（入端） =648（出端）= 512个时隙，是完全可以实现512 个时隙内部交换的。 Date42 图4.7 TSST交换网络的结构 Date43 SSTSS交换网络的结构如图4.8所示，它共分为 两级，第1级交换网络含第1个和第5个空分级，每个 空分级由15个814的交叉矩阵组成。进入第1级的每 一条复用线上有1

15、28个时隙，相当于由4套PCM进一 步复用形成的二次群，这样空分级的每个交叉点承 担了128个时隙接续工作。第2级交换网络含第2个和 第4个空分级及中间的时分级，共有14个模块。 Date44 图4.8 SSTSS交换网络的结构 Date45 四、串/并变换原理及应用 为了提高交换机的运行速度和数字交换网络的容量 ，一般将4组只有32个时隙的PCM一次群复接在一条 PCM线上进行传输。这样既可提高PCM复用线上的 时隙复用度（即每帧时隙数），又可以减少接线器数 量，提高接线器效率，降低成本。如图4.9所示，有4 路PCM一次群进入一个交换网络进行交换，交换的 总时隙数为432=128个，用图4

16、.9（a）和图4.9（b） 所示的两种方法进行交换。 Date46 图4.9 TST等效网络的结构 Date47 图4.9（a）所示TST功能。这时1帧的时间仍为 125s，但总时隙数却为324=128，图4.9（b）中的 T型接线器交换的数码率将提高到 42.048=8.192Mbit/s，比图4.9（a）中的2.048Mbit/s 高很多，它也要求T型接线器存储器芯片的存取速 率要高。 复用器复接原理如图4.10所示。4路PCM一次群 要复接到1条PCM复用线上，复用后的时隙顺序不 变，只是先传输完PCM1PCM4的TS0后，再传 PCM1PCM4的TS1，依此类推。 Date48 图4.10 复用器复接原理图 Date49 图4.11 串/并变换原理图 Date50 如图4.11所示，输入侧有8条PCM复用线，每条 有32