1、第三章数字交换原理和数字交换网络l学习重点：l理解数字交换的原理l熟悉时分接线器和空分接线器的交换原理l了解串/并、并/串变换电路原理l掌握三级数字交换网络的交换原理l重点掌握T-S-T网络第三章数字交换原理和数字交换网络l3.1 数字程控交换概念l3.2 数字接线器l3.3 复用和分路器l3.4 T接线器和S接线器的实现电路l3.5 T-S-T数字交换电路3.1数字程控交换概念l1.数字交换和数字交换网络l 时隙交换的概念可用图3.1示意说明,当PCM入端某个时隙（对应一用户）信息需要交换（传送）到PCM出端的另一时隙（另一用户）中去时,相当于通过数字交换网络将时隙的内容“搬家”。即PCM入
2、端TSi时隙中的话音信息A经过数字交换网络后,在PCM出端的TSj时隙中出现。3.1数字程控交换原理 数字交换网络 PCM入 PCM出 A A TSi TSj 图3.1 时隙交换的概念 3.1数字程控交换概念图3.2 多复用线时隙交换示意图 3.1数字程控交换概念 数字交换网络 终端 终端 图3.3 双向通信示意图 3.2 两种基本的数字接线器11甲aTS1bTS1aTS1PCM13030乙bTS30abTS30PCM2TS30数字交换网络bTS1PCM1aTS30PCM2图3.4 数字交换系统的交换过程3.2 两种基本的数字接线器l1）T接线器（Time Switch）l T接线器实现时隙交
3、换的原理是利用存储器写入与读出时间（隙）的不同,即在输入时隙写入,而在其他时隙（通话另一用户占用时隙）读出来完成时隙交换的。3.2 两种基本的数字接线器lT接线器原理如图3.4所示,主要由话音存储器（SM）和控制存储器（CM）组成。SM用来暂存话音信息,其容量取决于复用线的复用度（图中以32为例）。SM的存取方式有两种:一种为“顺序写入,控制读出”;另一种为“控制写入,顺序读出”。从而形成两类T接线器:输出控制型和输入控制型,分别如图3.4(a）和(b）所示。3.2 两种基本的数字接线器 0 1 2 29 30 31 W R 30 2 0 1 2 29 30 31 TS2 TS30 TS2 W
4、 R 控制信号 时钟 时钟 话音存储 器 控制存储 器 30 2 0 1 2 29 30 31 0 1 2 29 30 31 TS2 TS30 W R 时钟 时钟 R W 控制信号 话音存储 器 控制存储 器 TS2 a)输出控制 b)输入控制 W：写入 R：读出 图3.4 T接线器原理示意(a)输出控制型；(b)输入控制型 3.2 两种基本的数字接线器l空分接线器属于空分阵列交换单元。l 1)空分接线器组成l 空分接线器(Space Switch)简称S接线器，它由交叉点矩阵和控制存储器CM组成，如图3.19所示。NN的电子交叉点矩阵有N条输入复用线和N条输出复用线，每条复用线上有若干个时隙
5、。每条输入复用线可以选择到N条输出复用线中的任一条，但这种选择是建立在一定的时隙基础上的。3.2 两种基本的数字接线器l以第1条输入复用线为例，其第1个时隙可能选通第2条输出复用线的第1个时隙，其第2个时隙可能选通第3条输出复用线的第2个时隙，其第3个时隙可能选通第1条输出复用线的第3个时隙，等等。因此，对应于一定出入线的交叉点是按一定时隙做高速启闭的。从这个角度看，空分接线器是以时分方式工作的。各个交叉点在哪些时隙应闭合，在哪些时隙应断开，是由CM控制的，CM起同步作用。3.2 两种基本的数字接线器l显然，对于点到点的通信，同一条输入(输出)复用线上的某一时隙，不能同时选通几条输出(输入)复
6、用线。对于图3.5来说，就是位于同一输入线或同一输出线上的任何两个交叉点，不能在同一时隙闭合。当然，任一输入复用线的不同时隙，是可以选通到同一条输出复用线的。l 交叉矩阵可由选择器组成。例如，16选 1选择器可用来使 16条入线选通1条出线，1616的交叉矩阵可由16个161的选择器以一定的复接方式组成。3.2 两种基本的数字接线器图3.5 输入控制方式S接线器组成结构2AA71 2 NCMN21TS7N21TS73.2 两种基本的数字接线器l2)空分接线器的工作原理l 如图3.5所示，对应于每条入线都配有一个控制存储器。由于它要控制入线上每个时隙接通到哪一条出线上，所以控制存储器的容量等于每
7、条复用线上的时隙数，而每个单元的位数则决定于选择输出线的地址码位数。例如，每条复用线上有512个时隙，交叉点矩阵是3232，则要配有32个控制存储器，每个控制存储器有512个单元，每个单元有5位，可选择32条出线。3.2 两种基本的数字接线器l图3.5中，第1个控制存储器的第7个单元中由处理机控制写入了2，表示第1条输入复用线与第2条输出复用线的交叉点在第7时隙接通。在每一帧期间，处理机依次读出控制存储器各单元的内容，控制矩阵中对应交叉点的启闭。这里的控制存储器就是控制接续的转发表。l 控制存储器也可以按输出线设置，即每一条输出复用线用一个控制存储器控制该输出复用线上各个时隙依次与哪些输入复用
8、线接通，如图3.6所示。显然，在第2套控制存储器中，写入的内容是输入复用线的号码。3.2 两种基本的数字接线器图3.5 输出控制方式S接线器组成结构13NAAN 21TS13TS1312N12N3.3 T-S-T数字交换网络l TST交换网络l 在大型程控交换机中,数字交换网络的容量要求较大,只靠T接线器或S接线器是不能实现的,必须将它们组合起来,才能达到要求。l 各级的分工如下:l TA接线器负责输入复用线的时隙交换;l S接线器负责复用线之间的空间交换;l TB接线器负责输出复用线的时隙交换。3.3 复用和分路器lFlash 演示复用器和分路器原理l上一节我们已经介绍了数字交换网络的作用是
9、完成数字话音信号的时隙交换。在介绍数字交换网络之前，我们先来学习复用器和分路器的有关知识，它们是连接交换网络的接口。l 信息以串行格式送入交换网络的入线并从出线送出。入线和出线上一帧的时隙数定义为复用度。在交换网络中，为了提高交换速度，信息以并行方式交换，因此在交换网络接口处，要进行串/并和并/串变换。复用器和分路器的作用就是完成这种变换。3.3 复用和分路器S/Pb1b8PCM0S/Pb1b8PCM15161116b1161116b8图3.6 复用器的组成3.3 复用和分路器l复用器包括串/并变换和合路复用功能。假设图3.16中有16条PCM分别经串/并变换后进入“16选l”的多路选择器进行
10、合路。8个16选1的选择器中的每一个选择器接16个串/并变换器输出的同名比特位。l 图3.6说明16套PCM系统进行串/并变换后在8条并行线上的时隙进行合路的过程。在3.9 s中，原来每一时隙的8位串行码，现在变为并行码排列在b1b8 8条线的同一码位，成为变换后的一个时隙。16套并行PCM合路后，原来一个串行时隙的时间间隔内排有16个不同时隙的16位码。变换前后时隙的对应关系为：3.3 复用和分路器l变换后的并行时隙号=变换前的时隙号复用器串行输入线数量+变换前串行输入线号l 例如，变换前位于输入线5、时隙10的语音，变换后的并行时隙是165(1016+5=165)。3.3 复用和分路器12
11、3456784.88 ns3.9 sTS31 TS0TS0 TS1第1套PCM串行码，2 Mb/sTS0 TS1b1b2b8串/并变换后,复用前,PCM并行码,256 Mb/sb116套PCM的TS016套PCM的TS116套PCM的TS31b2b8复用后4 Mb/s第16套PCM TS0第16套PCM TS313.9 s2.44ns图3.7 复用器的复用过程3.3 复用和分路器l每套PCM系统串行码的传输速率为2 Mb/s，复用度为32，串/并变换后速率只有原来的1/8，变成256 kb/s，复用度不变。16套PCM合路复用后，速率增加15倍，变成4 Mb/s，复用度增加15倍，变成1632
12、512。这样交换网络以4 Mb/s的速度工作就可以满足512时隙的交换要求。l 如果不进行上述变换，每个时隙的8位编码仍按串行码传送和交换，那么速率将提高16倍，达到32 Mb/s以上，这样高的速率在早期是难以实现的。l 分路器的功能和复用器的相反，它完成分路和并/串变换功能。3.3 复用和分路器l由由T接线器与复用器结合构成的交换网络接线器与复用器结合构成的交换网络l 对容量不大的数字交换机，在交换网络接收侧加入复用器，在发送侧加入分路器，就可以只用时分接线器构成单T级的数字交换网络，来完成多套32路PCM之间的时隙交换。l 图3.8中有8条输入/输出时分复用线，每条线的复用度为32。假定输
13、入HW1 TS3的语音A要交换到输出HW7 TS17去，交换过程是：按照前面讲的复用原理，输入HW1 TS3的语音A复用后的时隙是TS25，经T接线器交换到TS143，分路后就送到输出HW7 TS17上。3.3 复用和分路器SMA2525时钟2550255143CMA0TS25ATS143复用器HW0HW2HW1ATS3HW7分路器HW0HW2HW1ATS17HW7图3.8 T接线器与复用器结合构成的交换网络3.4 T接线器和S接线器的实现电路l3.4.1 T接线器的组成和工作原理（1）话音存储器（2）控制存储器（1）语音存储器（2）控制存储器3.4 T接线器和S接线器的实现电路l3.4.2
14、S接线器的组成和工作原理（1）8X8交叉矩阵（2）控制存储器（1）8X8交叉矩阵（2）控制存储器3.5 T-S-T数字交换网络l3.5.1 T-S-T数字交换网络结构 P44 图3.18数字交换网络结构示意图 工作原理见 Flash 0 7 3 23 1 31 1 2 3 B A 2 31 2 B 31 A TA（输出控制）TB（输入控制）S（输入控制）SMA SMA SMA CMA CMA CMB SMB SMB SMB CMB A TS2 A TS7 0 2 31 7 A TS7 7 31 A TS31 B TS31 23 31 B TS23 TS23 B 23 2 B TS2 HW1 HW2 HW3 HW1 HW2 HW3 CMC A B A B 1 2 3 1 2 3 图3.6 TST网络 3.2 两种基本的数字接线器l图3.6中,各接线器的工作方式为lTA接线器为输出控制;lTB接线器为输入控制;lS接线器为输入控制。3.5 T-S-T数字交换网络T-S-T网络几个问题的讨论1、如何建立双向通路 交换网路必须建立双相通路，即除了上述A到B方向的路由选择通常采用“反相法”，即两个方相差半帧。2、控制方式(4种)3、网络阻塞问题
