交换单元与交换网络.ppt

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1、2.1 引 言2.2 交换单元交换单元2.3 交换网络交换网络第第2章章 交换单元与交换网络交换单元与交换网络本章教学重点本章教学重点n n同步时分复用信号和统计时分复用信号同步时分复用信号和统计时分复用信号同步时分复用信号和统计时分复用信号同步时分复用信号和统计时分复用信号 n n交换单元的数学描述交换单元的数学描述交换单元的数学描述交换单元的数学描述 n n介绍各种主要的交换单元介绍各种主要的交换单元介绍各种主要的交换单元介绍各种主要的交换单元n n空分交换单元空分交换单元空分交换单元空分交换单元 n n共享存储器型交换单元共享存储器型交换单元共享存储器型交换单元共享存储器型交换单元T n

2、 n总线型交换单元总线型交换单元总线型交换单元总线型交换单元 n n简要介绍常用的交换网络简要介绍常用的交换网络简要介绍常用的交换网络简要介绍常用的交换网络n nCLOSCLOS网络及无阻塞交换网络网络及无阻塞交换网络网络及无阻塞交换网络网络及无阻塞交换网络 n nTSTTST、DSNDSN、BANYANBANYAN网络网络网络网络 2n n用数学模型分析交换单元用数学模型分析交换单元 n nTST交换网络交换网络n nCLOS网络及无阻塞交换网网络及无阻塞交换网 n nBANYAN网络网络 本章教学难点本章教学难点34本章要求vv掌握交掌握交掌握交掌握交换单换单元的基本概念、分元的基本概念、

3、分元的基本概念、分元的基本概念、分类类、特性和数学描述方法、特性和数学描述方法、特性和数学描述方法、特性和数学描述方法vv了解各种交了解各种交了解各种交了解各种交换单换单元的元的元的元的结结构及工作原理构及工作原理构及工作原理构及工作原理vv掌握几种重要而典型的交掌握几种重要而典型的交掌握几种重要而典型的交掌握几种重要而典型的交换单换单元元元元 vv了解交了解交了解交了解交换换网网网网络络的概念、交的概念、交的概念、交的概念、交换换网网网网络络的三要素、交的三要素、交的三要素、交的三要素、交换换网网网网络络的的的的组织组织结结构构构构vv熟悉几种常用的交熟悉几种常用的交熟悉几种常用的交熟悉几种

4、常用的交换换网网网网络络、多、多、多、多级级网网网网络络内部阻塞的概念，构成内部阻塞的概念，构成内部阻塞的概念，构成内部阻塞的概念，构成无阻塞交无阻塞交无阻塞交无阻塞交换换网网网网络络的条件的条件的条件的条件vv初步了解几种常用交初步了解几种常用交初步了解几种常用交初步了解几种常用交换换网网网网络络的的的的组组合特性及工作原理合特性及工作原理合特性及工作原理合特性及工作原理2.1 引言引言交交换网网络中的信号形式是数字的、中的信号形式是数字的、时分复用信号分复用信号.电路交路交换采用采用 同步同步时分复用信号分复用信号分分组交交换和和ATMATM交交换采用采用 统计时分复用信号分复用信号什么是

5、什么是同步同步时分复用信号分复用信号和和统计时分复用信号分复用信号？2.1 引言引言2.1 引言引言 1.1.同步同步时分复用分复用 将时间划分为基本的时间单位帧，一帧分成若干时隙，时隙顺序编号，所有帧中编号相同的时隙成为一个子信道，一个子信道传输一个话路信号。*子信道的速率是恒定的。同步同步时分复用的来由：分复用的来由：话音信号的音信号的频率率300HZ300HZ3400HZ3400HZ，采采样频率率为8HZ8HZ，即采，即采样周期周期为125us125us，采，采样值是是8 8位二位二进制制编码，8 8位二位二进制占用的制占用的时间相相对于于125us125us很少，很少，为了提了提高利用

6、率，将高利用率，将125us125us分成若干分成若干时隙，不同用隙，不同用户的采的采样值占用占用不同的不同的时隙隙进行行传输。因因为子信道在每一子信道在每一帧时间轴上的位置是固定的，所以上的位置是固定的，所以称称为同步同步时分复用分复用。同步。同步时分复用信道又称分复用信道又称位置位置信道信道，是，是通通过时间轴上的位置来区分子信道（上的位置来区分子信道（话路）的。路）的。2.1 引言引言2.统计时分复用 信息按分组先存储再发送,每个分组附加标志码,各个分组占用不同的时隙;但标志相同的分组属于一个用户,将它们所占用的信道容量看成一个子信道,这种复用方式称为统计时分复用.特点:先存储再发送,信

7、息速率高的用户所占的信道容量大,且所占信道容量随着信息的多少动态变化,取消了帧概念,统计时分复用信道又称标志信道,是通过标志来区分各子信道的.2.1 引言引言2.1 引言引言对两种时分复用信号的比较。203021001223入入线线出出线线20130123（b）统计时分复用信号的交换统计时分复用信号的交换0123123入入线线出出线线（a）同步时分复用信号的交换同步时分复用信号的交换0 复用信号的交换示意图复用信号的交换示意图 只携带只携带用用户信息户信息,不指定不指定出出线地址线地址不仅携带不仅携带用户信息用户信息 还有还有出出线地址线地址同步时分复用同步时分复用信号的交换信号的交换统计时分

8、复用统计时分复用信号的交换信号的交换统计时分复用统计时分复用的显著的显著优点优点是按照用户的需要动是按照用户的需要动态地分配信道容量。一个用户信息速度高时，态地分配信道容量。一个用户信息速度高时，占的信道容量大，当它的信息速度变低的时占的信道容量大，当它的信息速度变低的时候，它占的信道容量也随之减小。候，它占的信道容量也随之减小。分组交换分组交换的统计复用时分信号使用的分组长度的统计复用时分信号使用的分组长度不相等，因此子信道速率不固定，不适于采不相等，因此子信道速率不固定，不适于采用硬件交换单元。用硬件交换单元。ATM交换交换的统计时分复用的统计时分复用信号使用的分组长度相等（信元）适于采用

9、信号使用的分组长度相等（信元）适于采用硬件交换单元，故硬件交换单元，故ATM交换速度快。交换速度快。2.1 引言引言 实实现现任任意意入入线线与与出出线线之之间间的的互互连连是是交交换换的的基基本本功功能能。按按照照交交换换方方式式要要求求，节节点点内内互互连连网网络络可可以提供实连接或虚连接。以提供实连接或虚连接。节点内互连网络又称为交换网络（交换机构）。节点内互连网络又称为交换网络（交换机构）。交交换换网网络络是是由由若若干干个个交交换换单单元元按按照照一一定定的的拓拓扑扑结构结构和和控制方式控制方式构成的。构成的。2.1 2.1 引引 言言交换网络有：空分、时分交换网络有：空分、时分 数

10、字、模拟数字、模拟 节节点点交交换换网网络络具具有有一一定定的的拓拓扑扑结结构构。（选选择择在在满满足足交交换换方方式式、容容量量和和服服务务质质量量要要求求的的情情况况下下，获获得得高高性性能能、低低成成本本、便便于于扩扩充充与与控控制的拓扑结构。制的拓扑结构。）2.1 2.1 引引 言言 2.2.1 2.2.1 交换单元及其数学描述交换单元及其数学描述交换单元是构成交换网络的基本部件。交换单元是构成交换网络的基本部件。按按照照一一定定的的拓拓扑扑结结构构和和控控制制方方式式，由由多多个个交交换单元即可构成交换网络。换单元即可构成交换网络。对称交换单元（对称交换单元（M=NM=N）全连接交换

11、单元全连接交换单元 部分连接交换单元部分连接交换单元（一）基本概念（一）基本概念 MN交换单元交换单元 入入线线出出线线控制端控制端 状态端状态端12M12N 交交换换单单元元如如何何建建立立信信息息传传送送通通道道（连连接接）任意的入线和出线之间建立连接。任意的入线和出线之间建立连接。对于同步时分复用信号（实连接）对于同步时分复用信号（实连接）对于统计复用信号对于统计复用信号（虚连接）（虚连接）（二）内部通道（二）内部通道 入入线线出出线线12M12N（a）同步时分复用信号）同步时分复用信号入入线线出出线线12M12N2NN1121122NN（b）统计复用信号）统计复用信号2.1 2.1 交

12、交 换换 单单 元元 集中型：集中型：M MN N，也称为集中器。，也称为集中器。扩散型：扩散型：M MN N，也称为扩展器。，也称为扩展器。分配型：分配型：M M=N N，也称为分配器。，也称为分配器。（三）交换单元的分类（三）交换单元的分类 12M1N入入线线出出线线(a)集中型集中型1M1N入入线线出出线线(b)扩散型扩散型入入线线1M1N出出线线(c)分配型分配型2.2.1 交换单元及其数学描述交换单元及其数学描述 （三）交换单元的分类（三）交换单元的分类 2.2.1 交换单元及其数学描述交换单元及其数学描述q有向交换单元有向交换单元：当信息经过交换单元时只能：当信息经过交换单元时只能

13、从入线进出线出，具有唯一确定的方向。从入线进出线出，具有唯一确定的方向。q无向交换单元无向交换单元：交换单元的每条线既可入也：交换单元的每条线既可入也可出，其入线数必等于出线数。可出，其入线数必等于出线数。出线0 N-1入线0M-1M X N有向交换单元.入线/出线0N-1N无向交换单元2.2.1 交换单元及其数学描述交换单元及其数学描述连接特性是交换单元的基本特性，它反映了交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，通常我们用换单元入线到出线的连接能力，通常我们用连连接集合接集合和和连接函数连接函数来描述交换单元的连接特性来描述交换单元的连接特性q 连接集合连接集合

14、：入线集合：入线集合：T=0,1,2,T=0,1,2,M-1,M-1 出线集合：出线集合：R=0,1,2,R=0,1,2,N-1,N-1 定义：定义：tTtT，即，即t t是是T T的一个元的一个元 rRrRt t，R Rt t是是R R的一个子集，的一个子集，r r是是R Rt t的的一个元。则集合一个元。则集合 c=t,Rc=t,Rt t 为一个连接。为一个连接。若若rRrRt t，R Rt t中只含有一个元，则称该连接为中只含有一个元，则称该连接为点到点点到点连接。连接。若若rRrRt t，R Rt t中含有多个元，则称该连接为中含有多个元，则称该连接为一一点到多点点到多点连接。连接。若

15、一个交换单元可以提供点到多点的功能，但若一个交换单元可以提供点到多点的功能，但R Rt tRR，则称其具有，则称其具有同发同发功能；若功能；若R Rt t=R=R，则该交，则该交换单元具有换单元具有广播广播功能。功能。（四）连接与连接函数 一个交换单元的连接同时可有多个，这就一个交换单元的连接同时可有多个，这就构成了交换单元的连接集合：构成了交换单元的连接集合：C=cC=c0 0,c,c1 1,c,c2 2,其中：起点集其中：起点集 Tc=t;tcTc=t;tci i,c,ci i CC 终点集终点集 Rc=r;rRRc=r;rRt t,R,Rt t c ci i,c,ci i CC 连接和连

16、接集合是对应于连接和连接集合是对应于某一时刻某一时刻的的!连接集合的数目越多，连接能力就越强连接集合的数目越多，连接能力就越强!（四）连接与连接函数（四）连接与连接函数q 连接函数连接函数一个连接函数对应一种连接，连接函数表示相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，即存在连接函数关系，即存在连接函数f f，入线，入线x x与出线与出线f(x)f(x)相相连接，连接，0 xM-10 xM-1，0f(x)N-10f(x)N-1。连接函数实际上也反映了入线编号构成的数组连接函数实际上也反映了入线编号构成的数组和出

17、线编号构成的数组之间的置换关系或排列和出线编号构成的数组之间的置换关系或排列关系，故关系，故连接连接函数也被称作函数也被称作置换置换函数或函数或排列排列函函数。数。q 函数表示形式函数表示形式x x表示入线编号（二进制表示），表示入线编号（二进制表示），f(x)f(x)表示连接函数。表示连接函数。q 排列表示形式排列表示形式 即输入输出对应表示形式即输入输出对应表示形式 t t0 0，t t1 1，t tn-1n-1 r r0 0，r r1 1，r rn-1n-1q 图形表示形式图形表示形式（四）连接与连接函数1.1.直线连接：直线连接：函数表示：函数表示：I(xI(xn-1n-1x xn-2

18、n-2x x1 1x x0 0)=x)=xn-1n-1x xn-2n-2x x1 1x x0 0 排列表示（排列表示（N=4N=4）：）：0 0，1 1，2 2，3 3 0 0，1 1，2 2，3 3 图形表示（图形表示（N=4N=4）：）：1 12 23 31 12 23 30 00 0（四）连接与连接函数2 2、交叉连接：、交叉连接：排列表示排列表示（N=4N=4）：）：0 0，1 1，2 2，3 3 1 1，0 0，3 3，2 2 图形表示图形表示（N=4N=4）：）：0 00 01 12 23 31 12 23 3（四）连接与连接函数函数表示函数表示：E(xE(xn-1n-1x xn-

19、2n-2x x1 1x x0 0)=x)=xn-1n-1x xn-2n-2x x1 1x x0 0间隔交叉连接间隔交叉连接第K 位位值不同的入线与出线之间的连接。C Ck k(x(xn-1n-1x xn-2n-2x xk kx x1 1x x0 0)=x)=xn-1n-1x xn-2n-2x xk kx x1 1x x0 00 00 01 12 23 31 12 23 30 00 01 12 23 31 12 23 3N=4 k=1N=4 k=1N=4 k=0N=4 k=0（四）连接与连接函数 均匀洗牌连接均匀洗牌连接 均匀洗牌连接均匀洗牌连接(均匀洗牌置换均匀洗牌置换)具具体体实实现现方方法

20、法是是：将将入入线线二二进进制制地地址址编编号号循环左移循环左移1 1位作为出线地址编号。位作为出线地址编号。均匀洗牌连接，将出线一个隔一个地从头至均匀洗牌连接，将出线一个隔一个地从头至尾地分成相等的两部分，将这两部分首尾相接，尾地分成相等的两部分，将这两部分首尾相接，使之达到理想的一张隔一张的均匀洗牌效果。使之达到理想的一张隔一张的均匀洗牌效果。然后，按序将出线依次与入线连接。然后，按序将出线依次与入线连接。函数表示式为函数表示式为函数表示式为函数表示式为 (x 2 x 1 x 0)=x 1 x 0 x 2 当当N=8N=8时，时，连接函数为连接函数为 假设当假设当N=8N=8时，时，连接函

21、数为连接函数为 排列形式为排列形式为排列形式为排列形式为 图形表示为图形表示为图形表示为图形表示为 0 0，1 1，2 2，3 3，4 4，5 5，6 6，7 7 0 0，2 2，4 4，6 6，1 1，3 3，5 5，7 70 0 0 01 1 1 12 2 2 23 3 3 34 4 4 45 5 5 56 6 6 67 7 7 7出出线线号号0 0 0 01 1 1 12 2 2 23 3 3 34 4 4 45 5 5 56 6 6 67 7 7 7入入线线号号N=8N=8时的均匀洗牌连接时的均匀洗牌连接均匀洗牌连接均匀洗牌连接子子洗洗牌牌连连接接-将将全全部部入入线线及及相相应应出出

22、线线分分成成若若干干个子部分，每一个子部分独立完成均匀洗牌连接。个子部分，每一个子部分独立完成均匀洗牌连接。连接函数为连接函数为:子洗牌连接子洗牌连接 假设当假设当N=8N=8时，时，连接函数为连接函数为 (x 2 x 1 x 0)=x 2x0 x 1均匀均匀子子洗牌洗牌均匀均匀子子洗牌洗牌 排列形式为排列形式为排列形式为排列形式为 图形表示为图形表示为图形表示为图形表示为0,1,2,3,4,5,6,70,1,2,3,4,5,6,70,2,1,3,4,6,5,70,2,1,3,4,6,5,70 0 0 01 1 1 12 2 2 23 3 3 34 4 4 45 5 5 56 6 6 67 7

23、 7 7出出线线号号0 0 0 01 1 1 12 2 2 23 3 3 34 4 4 45 5 5 56 6 6 67 7 7 7入入线线号号N=8N=8时的均匀子洗牌连接时的均匀子洗牌连接逆逆均匀洗牌连接均匀洗牌连接逆均匀洗牌连接逆均匀洗牌连接 逆逆匀匀洗洗牌牌连连接接是是均均匀匀洗洗牌牌连连接接的的逆逆函函数数，两两者者的的入入线线和和出出线线正正好好互互换换了了位位置置,即即逆逆洗洗牌牌是是将将入入线线二二进制地址编号循环右移进制地址编号循环右移1 1位作为出线地址编号。位作为出线地址编号。函数表示式为函数表示式为函数表示式为函数表示式为逆逆均匀洗牌连接均匀洗牌连接 排列形式为排列形式

24、为排列形式为排列形式为 图形表示为图形表示为图形表示为图形表示为 假设当假设当N=8N=8时，时，连接函数为连接函数为连接函数为连接函数为 (x 2 x 1 x 0)=x 0 x 2 x 10 0 0 01 1 1 12 2 2 23 3 3 34 4 4 45 5 5 56 6 6 67 7 7 7出出线线号号0 0 0 01 1 1 12 2 2 23 3 3 34 4 4 45 5 5 56 6 6 67 7 7 7入入线线号号N=8N=8时的逆均匀洗牌连接时的逆均匀洗牌连接 蝶蝶式式连连接接变变换换实实现现时时，其其图图形形形形状状如如蝴蝴蝶蝶，这这种种连连接接是是将将入入线线二二进进

25、制制地地址址编编号号的的最最最最高高高高位位位位与与与与最最最最低低低低位位位位互互换位置作为出线地址编号。换位置作为出线地址编号。蝶式连接蝶式连接(蝶式置换蝶式置换)函数表示式为函数表示式为函数表示式为函数表示式为蝶式连接蝶式连接(蝶式置换蝶式置换)排列形式为排列形式为排列形式为排列形式为 (x 2 x 1 x 0)=x0 x 1x 2 N=8 N=8 时，蝶式连接函数时，蝶式连接函数 图形表示为图形表示为图形表示为图形表示为0 0 0 01 1 1 12 2 2 23 3 3 34 4 4 45 5 5 56 6 6 67 7 7 7出出线线号号0 0 0 01 1 1 12 2 2 23

26、 3 3 34 4 4 45 5 5 56 6 6 67 7 7 7入入线线号号N=8N=8时的蝶式连接时的蝶式连接蝶式连接蝶式连接(蝶式置换蝶式置换)子蝶式连接子蝶式连接 子子蝶蝶式式连连接接-将将全全部部入入线线及及相相应应出出线线分分成成若若干个子部分，每一个子部分独立完成蝶式连接。干个子部分，每一个子部分独立完成蝶式连接。子子蝶式连接蝶式连接 函数表示式为函数表示式为函数表示式为函数表示式为 排列形式为排列形式为排列形式为排列形式为 图形表示为图形表示为图形表示为图形表示为 N=8 N=8时的子蝶式连接时的子蝶式连接 (x 2 x 1 x 0)=x 2x0 x 10 0 0 01 1

27、1 12 2 2 23 3 3 34 4 4 45 5 5 56 6 6 67 7 7 7出出线线号号0 0 0 01 1 1 12 2 2 23 3 3 34 4 4 45 5 5 56 6 6 67 7 7 7入入线线号号 N=8 N=8时的子蝶式连接时的子蝶式连接子子蝶式连接蝶式连接 容量容量：所有入线同时传送的总信息量。：所有入线同时传送的总信息量。接口接口：接口标准的规定。：接口标准的规定。功能：功能：点到点、同发或广播；点到点、同发或广播；质质量量：连连接接建建立立情情况况（成成功功率率、速速率率），信信息息传传输输损伤（时延、衰减、噪声）。损伤（时延、衰减、噪声）。MN交换单元交

28、换单元 入入线线出出线线控制端控制端状态端状态端12M12N（五）交换单元的性能（五）交换单元的性能 交换单元是如何完成交换的交换单元是如何完成交换的?交换单元内部是什么交换单元内部是什么?结构如何结构如何?有何特性有何特性?前面讨论了外部特性及其数学描述。前面讨论了外部特性及其数学描述。我们将目光移到交换单元的内部。我们将目光移到交换单元的内部。主要内容：主要内容：主要内容：主要内容：最基本的的交换单元是开关阵列最基本的的交换单元是开关阵列即用各种各样的开关构成的交换单元。即用各种各样的开关构成的交换单元。空空间交交换单元元交换单元可以分为空分交换单元与时分交换单元。空分交换单元也称为空间交

29、换单元，一般来说，空间交换单元是由空间上分离的多个小的交换部件或开关部件按照一定的规律连接构成的。从空间交换单元的内部来看，其入线到出线之间存在着多条通路，所有的这些通路可以并行的传送信息，也就是说从不同入线上来的信息可以并行的交换到不同的出线上去。1.1.开关阵列（空分交换单元）开关阵列（空分交换单元）在在每每条条入入线线和和每每条条出出线线之之间间，各各自自接接上上一一个个开开关关，所所有的开关就构成了交换单元内部的开关阵列。有的开关就构成了交换单元内部的开关阵列。使用开关建立或拆除任意入线和任意出线之间的连接。使用开关建立或拆除任意入线和任意出线之间的连接。(1)基本原理基本原理开关阵列

30、开关阵列开关开关阵列列开关阵列中开关的两种状态开关阵列中开关的两种状态单向开关：一般用于有向交换单元。单向开关：一般用于有向交换单元。双向开关：一般用于无向交换单元。双向开关：一般用于无向交换单元。入入线线出出线线01M1N101MN有向交换单元有向交换单元 01M1入入线线01N1出出 线线（a）MN有向矩形开关阵列有向矩形开关阵列 01M1入入线线01N1出出 线线（b）MN无向矩形开关阵列无向矩形开关阵列开关阵列的拓扑结构开关阵列的拓扑结构1、在入线与出线上的每个交叉点都有一个开关，且开关、在入线与出线上的每个交叉点都有一个开关，且开关 为单向开关；为单向开关；2 2、总共需要、总共需要

31、MNMN个开关；个开关；3 3、把入线、把入线i i与出线与出线j j交叉点的开关记为交叉点的开关记为K Kijij。MNMN有向交换单元的开关阵列实现有向交换单元的开关阵列实现一个MN无向交换单元的开关阵列实现所示。由图可知，MN无向交换单元的开关阵列与MN有向交换单元的开关阵列的实现结构完全相同，所不同的只是其信息端是双向传送信息的并且所使用的开关为双向的。MN无向交换单元的开关阵列实现无向交换单元的开关阵列实现全连接交换单元和部分连接交换单元全连接交换单元和部分连接交换单元0 01 1N-1N-10 01 1N-1N-1入线入线出线出线0 01 1N-1N-10 01 1N-1N-1入线

32、入线出线出线45全连接交换单元全连接交换单元每条入线都能够与每条出线相连接每条入线都能够与每条出线相连接部分连接交换单元部分连接交换单元:每条入线只能与部分出线相连接每条入线只能与部分出线相连接01M-1入线入线出线出线入线入线0M-1出线出线入线入线0N-1出线出线0 01 1N-1N-1入线入线出线出线多路选择器多路选择器46开关阵列的物理实现不一定是由一个一个开关阵列的物理实现不一定是由一个一个的开关构成，它可以由多路选择器构成。的开关构成，它可以由多路选择器构成。多路选择器构成的多路选择器构成的 MN 交换单元交换单元 01N101M01M1 01M101N01N1（a）N个个M中选一

33、多路选择器中选一多路选择器（b）M 个个N中选一多路选择器中选一多路选择器交叉点数开关数交叉点数开关数工工作作原原理理：控控制制开开关关的的闭闭合合就就能能建建立立任任意意入入线线和和任任意出线之间的连接。意出线之间的连接。性能性能：取决于开关类型：取决于开关类型信号信号：模拟：模拟/数字数字/光波光波入入线线出线出线开开 关关 阵阵 列列空分交换单元空分交换单元空分交换单元的空分交换单元的特点特点（1 1）任任何何时时间间任任意意入入线线和和任任意意出出线可连接；控制简单，时延均匀。线可连接；控制简单，时延均匀。（2 2）交交叉叉点点数数是是入入线线数数和和出出线线数数乘积。适合构成较小的交

34、换单元。乘积。适合构成较小的交换单元。（3 3）容容易易实实现现多多播播和和广广播播。一一列列开关只能接通一个，冲突开关只能接通一个，冲突入入线线出线出线2.2.2 开开 关关 阵阵 列列（4 4）交换单元的性能依赖于所使用的开关。）交换单元的性能依赖于所使用的开关。（5 5）开关具有控制端和状态端。）开关具有控制端和状态端。开开 关关 阵阵 列列继电器继电器：其构成的交换单元是无向的，可交换模拟：其构成的交换单元是无向的，可交换模拟和数字信息，干扰和噪声大、动作慢（和数字信息，干扰和噪声大、动作慢（msms级）、体级）、体积大（积大（cmcm级）。级）。实际的开关阵列实际的开关阵列开开 关关

35、 阵阵 列列模拟电子开关模拟电子开关：一般利用半导体材料：一般利用半导体材料制成。只能单向传送，且衰耗和时延制成。只能单向传送，且衰耗和时延较大。较大。实际的开关阵列实际的开关阵列数字电子开关数字电子开关：由简单的逻辑门构成，：由简单的逻辑门构成，用于数字信号的交换，开关动作极快用于数字信号的交换，开关动作极快且无信号损失。且无信号损失。2.空空 间间 接接 线线 器器空间接线器空间接线器（Space SwitchSpace Switch），简称），简称S S单元单元或或S S接线器接线器，用来实现多个输入复用线与多个输出复用线之间的空间用来实现多个输入复用线与多个输出复用线之间的空间交换，而

36、不改变其交换，而不改变其时隙时隙位置。位置。完成不同时分复用线之间同一时隙的信息交换。完成不同时分复用线之间同一时隙的信息交换。交叉矩交叉矩阵：由按：由按时隙通断的开关隙通断的开关组成。成。控制存控制存储器：器：对交叉接点矩交叉接点矩阵开关开关进行控制。行控制。基本组成基本组成输入线输入线1输入线输入线2输入线输入线3输入线输入线n输出线输出线1输出线输出线nNN NN 交叉点矩阵交叉点矩阵交叉点矩阵交叉点矩阵空空 间间 接接 线线 器器 工作方式工作方式空空间间交交换换单单元元的的交交叉叉点点按按时时隙隙高高速速接接通通与与断断开开。如如一一帧帧中中有有不不同同时时隙隙的的信信码码要要交交换

37、换到到同同一一条条输输出出线线上上，则则在在CM控控制制下下的的交交叉叉接接点点在在一一帧帧内内就就要要开开、关关若若干干次次。即即:空空间间交交换换单单元元的的交交叉叉点点是是以以时时分分方方式式工工作作的的。所所以以又又叫叫“时分复用的空间接线器时分复用的空间接线器”。空空 间间 接接 线线 器器空空 间间 接接 线线 器器S S接线器的构成：接线器的构成：交叉点矩阵交叉点矩阵、控制存储器控制存储器交叉点矩阵交叉点矩阵：开关阵列：开关阵列控制存储器控制存储器（CM-Control MemoryCM-Control Memory）：）：q S S接线器所含接线器所含CMCM数量数量等于等于入

38、（出）线数入（出）线数q 每个每个CMCM所含有的存储单元所含有的存储单元个数个数等于入（出）线上的等于入（出）线上的复用复用时隙数时隙数q 每个存储单元为每个存储单元为n n位位bit,bit,且满足且满足N2N2n n,其中其中N N为入为入（出）线上数（出）线上数 空间交换单元的基本结构空间交换单元的基本结构 对应于每条入线配置一个控制存储器。由于对应于每条入线配置一个控制存储器。由于它要它要控制入线上每个时隙接通到哪一条出线控制入线上每个时隙接通到哪一条出线上，上，所以控制存储器的容量等于每条复用线的所以控制存储器的容量等于每条复用线的复用复用度度，而每个，而每个单元的位数单元的位数则

39、决定于选择输则决定于选择输出线出线的的地址码位数地址码位数。在在每每一一帧帧期期间间，处处理理机机依依次次读读出出控控制制存存储储器器各各单单元元的的内内容容，控控制制矩矩阵阵中中相相应应交交叉叉点点的的开开关关。这里的控制存储器就是控制接续的转发表。这里的控制存储器就是控制接续的转发表。输入控制方式输入控制方式空空 间间 接接 线线 器器1 2 31 2 31 2 3TS12 TS8TS12 TS808123TS8TS8输入控制方式输入控制方式2TS12TS1231空间交换单元的控制方式空间交换单元的控制方式CM输入控制方式工作原理输入控制方式工作原理TS1012141531TS1412TS

40、14TS11201100011 1 221输入线输入线输入线输入线输出线输出线输出线输出线输入控制方式输入控制方式输入控制方式输入控制方式CM 每每条条出出线线配配一一个个控控制制存存储储器器。由由它它控控制制出出线线上上每每个个时时隙隙接接通通到到哪哪一一条条入入线线，所所以以控控制制存存储储器器的的容容量量等等于于每每条条复复用用线线复复用用度度，而而每每个个单单元元的的位数位数则决定于选择输入线的则决定于选择输入线的地址码位数地址码位数。输出控制方式输出控制方式输出控制方式输出控制方式 1 2 31 2 3 3 2 1TS8TS12 TS808123TS8TS8输出控制方式输出控制方式3

41、TS12TS1221127TS12CM输出控制方式工作原理输出控制方式工作原理TS1012141531TS14 1 2TS14TS11210010011 2 112输入线输入线输入线输入线输出线输出线输出线输出线MMS接线器接线器01M-101M-1kkkkkk表示符号表示符号空空 间间 接接 线线 器器空间接线器不管工作在哪种方式下，都具有如下的特点：只完成空间交换，不进行时隙的交换。即完成输入复用线与输出复用线相同时隙内信息的空间交换。空间接线器按时分方式工作。空间交换单元的输入线和输出线都是时分复用线，交叉点矩阵的各个开关均按照复用时隙而高速接通和闭合，因而我们说它按照时分方式工作。空间

42、接线器一般用于构成数字电话交换系统中的交换网络，用来完成对PCM信号的交换。2.2.3 时分复用交换单元时分复用交换单元典型的时分复用交换单元典型的时分复用交换单元 共享存储器型交换单元共享存储器型交换单元 总线型（共享媒体型）交换单元总线型（共享媒体型）交换单元时分复用交换单元实例时分复用交换单元实例 时间时间(T)接线器接线器(共享存储器型共享存储器型)数数字字交交换换单单元元（DSE）(总总线线型型（共共享享媒媒体体型型）交交换换单单元元)1.1.共享存储器型交换单元共享存储器型交换单元输出信号输出信号输入信号输入信号260N 1101输入信号输入信号010N 1139输出信号输出信号入

43、线入线缓冲缓冲出线出线缓冲缓冲下面介绍广泛用于同步时分复用信号交下面介绍广泛用于同步时分复用信号交换的换的“时间接线器时间接线器”或者叫或者叫“T T接线接线”。共享存储器型交换单元对三共享存储器型交换单元对三种时分复用信号都可进行交种时分复用信号都可进行交换，但其具体实现有所不同。换，但其具体实现有所不同。存储器的存储器的N N个个区域是和各区域是和各路输入信号路输入信号顺序对应的顺序对应的存储器的存储器的N N个区个区域是和各路输域是和各路输出信号顺序对出信号顺序对应的应的工作方式（控制方式）工作方式（控制方式）工作方式（控制方式）工作方式（控制方式）输入控制：输入控制：控制写入、顺控制写

44、入、顺序读出（出线缓冲）序读出（出线缓冲）对话音存储对话音存储器的控制而器的控制而言言,输出控制：输出控制：顺序写入、顺序写入、控制读出控制读出（入线缓冲）（入线缓冲）话音音存存储器器（SMSM）:暂存存话音音编码信信息息。SMSM单元元数由数由输入复用入复用线上的上的时隙数决定。隙数决定。控控制制存存储器器（CMCM）：存存储输入入或或输出出话音音信信息息的的时隙隙地地址址。CMCM单元元数数与与SMSM单元元数数相相同同，每每个个存存储单元存放元存放SMSM的地址的地址码。完成同一条时分复用线上时隙之间的信息交换。完成同一条时分复用线上时隙之间的信息交换。基本组成：基本组成：时时 间间 接

45、接 线线 器器（1 1）顺序写入，控制序写入，控制读出出（2 2）控制写入，）控制写入，顺序序读出出工作方式工作方式“顺序写入顺序写入顺序写入顺序写入”、“顺序读出顺序读出顺序读出顺序读出”的的的的“顺序顺序顺序顺序”是指按照是指按照是指按照是指按照话音存储器的地址顺序，由脉冲控制。话音存储器的地址顺序，由脉冲控制。话音存储器的地址顺序，由脉冲控制。话音存储器的地址顺序，由脉冲控制。“控制读出控制读出控制读出控制读出”、“控制写入控制写入控制写入控制写入”的的的的“控制控制控制控制”是指按是指按是指按是指按控制存贮器各单元定义的内容控制存贮器各单元定义的内容控制存贮器各单元定义的内容控制存贮器

46、各单元定义的内容控制控制控制控制话音存储器的读出话音存储器的读出话音存储器的读出话音存储器的读出或写入。或写入。或写入。或写入。时时 间间 接接 线线 器器（1 1）顺序写入，控制读出）顺序写入，控制读出）顺序写入，控制读出）顺序写入，控制读出控控控控制制制制存存存存储储储储器器器器写写写写入入入入的的的的是是是是话话话话音音音音存存存存储储储储器器器器的的的的输输输输出出出出地地地地址址址址，以此来控制话音存储器的以此来控制话音存储器的以此来控制话音存储器的以此来控制话音存储器的输出。输出。输出。输出。时时 间间 接接 线线 器器话音存储器的单元编号对应输入时隙话音存储器的单元编号对应输入时

47、隙;单元内单元内容是数字化的语音信息容是数字化的语音信息a；控制存储器单元编号对应输出时隙控制存储器单元编号对应输出时隙;单元内单元内容是语音信息容是语音信息(a)在话音存储器中的单元编在话音存储器中的单元编号（输出地址）。号（输出地址）。完成时隙交换过程完成时隙交换过程 话音存储器输入时隙的信息写入过程话音存储器输入时隙的信息写入过程 各个输入时隙（各个输入时隙（PCM脉码）的脉码）的信息在时钟控制下，依次写入信息在时钟控制下，依次写入话音存储器的各个单元，话音话音存储器的各个单元，话音存储器的地址就是时隙编号。存储器的地址就是时隙编号。顺序写入输出控制方式顺序写入输出控制方式 控制存储器内

48、容的写入过程控制存储器内容的写入过程 每个单元所存储的内容，是每个单元所存储的内容，是由处理机控制写入的。其内由处理机控制写入的。其内容是话音存储器的地址（时容是话音存储器的地址（时隙）。隙）。在处理器的控制下，控制话音存储在处理器的控制下，控制话音存储器的读出地址。例如要将话音存储器器的读出地址。例如要将话音存储器输入时隙输入时隙TSTS4949的内容的内容a a，在时隙在时隙TSTS5858中中输出，可在控制存储器的第输出，可在控制存储器的第5858单元中单元中写入写入4949。控制存储器在时钟控制下依次读出控制存储器在时钟控制下依次读出各单元内容，读至第各单元内容，读至第5858单元时内

49、部存单元时内部存储的储的4949，说明在，说明在TS58TS58时隙，读出第时隙，读出第4949单元的内容单元的内容a a，完成了所需的时隙交完成了所需的时隙交换。换。时间接线器完成时间接线器完成 时隙交换的过程时隙交换的过程 032731TS27TS27TS3TS3TS27TS27TS3TS3273032731RWWR时钟时钟时钟时钟控制电路控制电路控制电路控制电路时钟时钟时钟时钟控制存储器控制存储器控制存储器控制存储器话音存储器话音存储器话音存储器话音存储器 A B A B用户用户用户用户A A，TS3TS3用户用户用户用户B B，TS27TS27顺序写入，控制读出顺序写入，控制读出顺序写

50、入，控制读出顺序写入，控制读出输出时隙流输出时隙流输出时隙流输出时隙流输入时隙流输入时隙流输入时隙流输入时隙流时时 间间 接接 线线 器器WRWRSMCM810定时脉冲定时脉冲处理机处理机时钟时钟511051118TS1输出控制方式：顺序写入、控制读出u在在CLK1时刻，时刻，a写入到写入到SM的第的第1号单元号单元u在在CLK8时刻，时刻，CM读出第读出第8号单元的内容号单元的内容1，1选中选中SM的第的第1号单元，号单元，a被读出。被读出。u实现实现A用户用户(占用占用TS1)和和B用用户户(占用占用TS8)通话通话 u中央处理机根据用户要求，中央处理机根据用户要求，向向CM发出发出“写写