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1、第第02章数字交换和数字交换章数字交换和数字交换网络网络本讲稿第一页，共四十二页第二章第二章 数字交换和数字交换网络数字交换和数字交换网络（一）教学内容：（一）教学内容：介绍数字交换的相关概念与介绍数字交换的相关概念与T型时型时分接线器、分接线器、S型时分接线器与多级时分接线器的基本组型时分接线器与多级时分接线器的基本组成和工作原理以及阻塞的概念与计算方法成和工作原理以及阻塞的概念与计算方法。（二）教学目标与要求：（二）教学目标与要求：通过对本课的学习，使学通过对本课的学习，使学生掌握程控数字交换的工作原理与阻塞的计算方法生掌握程控数字交换的工作原理与阻塞的计算方法。（三）教学重点与难点：（三
2、）教学重点与难点：T型时分接线器与型时分接线器与S型时分接型时分接线器的工作原理线器的工作原理。（四）教学方法：（四）教学方法：讲授法。讲授法。本讲稿第二页，共四十二页2.1 数字交换原理数字交换原理2.2 T型时分接线器型时分接线器2.3 S型时分接线器型时分接线器2.4 多级时分交换网络多级时分交换网络2.5 阻塞的概念与计算阻塞的概念与计算本讲稿第三页，共四十二页2.1 数字交换原理数字交换原理2.1.1 数字交换程程控控数数字字交交换换机机的的根根本本任任务务是是通通过过数数字字交交换换来来实实现现任任意意两两个个用用户户之之间间的的语语音音交交换换，即即在在这这两两个个用用户户之之间
3、间建建立立一一条条数数字字话话音通道音通道。本讲稿第四页，共四十二页最简单的数字交换方法是最简单的数字交换方法是给这两个要给这两个要求通话的用户之间分配一个公共时隙求通话的用户之间分配一个公共时隙（时时分通路分通路），两个用户的模拟话音信号经数），两个用户的模拟话音信号经数字化后都进入这个特定的时隙（字化后都进入这个特定的时隙（Time Slot，TS），），这就是动态分配时隙的方法。这就是动态分配时隙的方法。2.1.2 时隙交换原理时序开关时序开关K入入和和K出出每秒旋转每秒旋转8000周周，每周所需时间是每周所需时间是125 s。见见P30图图2.1本讲稿第五页，共四十二页 在在TS1时隙
4、时时隙时，K入入和和K出出分别与接点分别与接点1#入入和和2#出出相连，即相连，即K入入和和1#存储单元相连存储单元相连，K出出与与2#存储单元输出相连存储单元输出相连，此时在，此时在TS1时隙里传送来时隙里传送来的的a话音话音信息就存入话音存储器的信息就存入话音存储器的1#单元单元，而，而话音存储器的话音存储器的2#单元单元内存放的内存放的b话音话音信息就在信息就在此时通过此时通过K出出的的1#接点送出，也就是输出端在接点送出，也就是输出端在TS1时隙送出时隙送出b话音信息给话音信息给TS1用户。用户。由上所述，由上所述，时隙交换时隙交换的实质就是将一个的实质就是将一个话音信息由某个时隙搬移
5、至另一个时隙，它话音信息由某个时隙搬移至另一个时隙，它是通过时分接线器来完成的。是通过时分接线器来完成的。本讲稿第六页，共四十二页2.1.3 数字交换网络 包括时分接线器和空分接线器两种基本部件，分别用于时间交换和空间交换。本讲稿第七页，共四十二页2.2 T型时分接线器型时分接线器2.2.1 T接线器的基本组成T型型时时分分接接线线器器（Time Switch）又又称称时时间间型型接接线线器器，简简称称T接接线线器器。它它由由话话音音存存储储器器（Speech Memory，SM）和和控控制制存存储储器器（Control Memory，CM）两两部部分分组组成成，其其功功能能是是进进行行时时隙
6、隙交交换换，完完成成同同一一母母线线不不同同时时隙隙的的信信息息交交换换，即即把把某某一一时时分分复复用用线线中的某一时隙的信息交换至另一时隙。中的某一时隙的信息交换至另一时隙。本讲稿第八页，共四十二页话音存储器（话音存储器（SM）用于暂存经过用于暂存经过PCM编码的数字化话音信息编码的数字化话音信息，由随机存取，由随机存取存储器（存储器（Random Access Memory，RAM）构成构成。控制存储器（控制存储器（CM）也也由由RAM构成构成，用于控制话音存储器信息的写入或读出用于控制话音存储器信息的写入或读出。话音存储器存储的是话音存储器存储的是话音信息话音信息，控制，控制存储器存储
7、的是存储器存储的是话音存储器的地址话音存储器的地址。本讲稿第九页，共四十二页2.2.2 T接线器的工作原理一、读出控制方式读读出出控控制制方方式式的的T接接线线器器是是顺顺序序写写入入控控制制读读出出的的，如如图图2.3所所示示，它它的的话话音音存存储储器器SM的的写写入入是是在在定定时时脉脉冲冲控控制制下下顺顺序序写写入入，其读出是受控制存储器的其读出是受控制存储器的控制读出控制读出的的。本讲稿第十页，共四十二页TS0TS1TS2abcTS8bacTS1TS8TS15acb01238310181531812CMSM定时脉冲定时脉冲A4A0RW图图2.3 读出控制方式的读出控制方式的T接线器接
8、线器本讲稿第十一页，共四十二页话音存储器话音存储器中每个存储单元内存入的中每个存储单元内存入的是发话人的是发话人的话音信息编码话音信息编码，通常是，通常是8位编码。位编码。T接接线线器器的的工工作作是是在在中中央央处处理理机机的的控控制制下下进进行行。当当中中央央处处理理机机得得知知用用户户的的要要求求（拨拨号号号号码码）后后，首首先先通通过过用用户户的的忙忙闲闲表表，查查被被叫叫是是否否空空闲闲，若若空空闲闲，就就置置忙忙，占占用用这这条条链链路路。中中央央处处理理机机CPU根根据据用用户户要要求求，向向控控制制存存储储器器发发出出“写写”命命令令，将将控控制制信信息写入控制存储器。息写入控
9、制存储器。本讲稿第十二页，共四十二页用户用户B的的回话信息回话信息b如何传送，也要由如何传送，也要由中央处理机控制，向控制存储器下达中央处理机控制，向控制存储器下达“写写”命令，令其在命令，令其在1#单元中写入单元中写入“8”。二、写入控制方式T接接线线器器采采用用写写入入控控制制方方式式时时，如如图图2.4所所示示，它它的的话话音音存存储储器器SM的的写写入入受受控控制制存存储储器器控控制制，它它的的读读出出则则是是在在定定时时脉脉冲冲的控制下顺序读出的控制下顺序读出。本讲稿第十三页，共四十二页图图2.4 写入控制方式的写入控制方式的T接线器接线器TS0TS1TS2abcTS8bacTS1T
10、S8TS15bca01815310183181CMSM定时脉冲定时脉冲A4A0RW215本讲稿第十四页，共四十二页当当中央处理机中央处理机（Central Processing Unit，CPU）得知得知用户要求用户要求后，即向控制后，即向控制存储器存储器下下“写写”令令，命令在控制存储器的，命令在控制存储器的1#单元写入单元写入“8”，在，在8#单元写入单元写入“1”。本讲稿第十五页，共四十二页2.2.3 T接线器的电路组成时时分分接接线线器器的的交交换换容容量量主主要要取取决决于于组组成成该该接接线线器器的的存存储储器器容容量量和和速速度度，多多以以8端端或或16端端PCM交交换换来来构构
11、成成一一个个交交换换单单元元，每每一条一条PCM线称线称HW（Highway）。）。图图2.5是是8端端脉脉码码输输入入的的T接接线线器器方方框框图图，由由复复用用器器、话话音音存存储储器器（SM）、控控制制存存储储器（器（CM）和和分路器分路器所组成。所组成。本讲稿第十六页，共四十二页图图2.5 8端输入的端输入的T接线器接线器TS0TS1TS0TS1TS0TS1HW1HW0HW7HW0HW1HW70255CMSM0255A7A0复复用用器器分分路路器器本讲稿第十七页，共四十二页一、复用器复复用用器器的的基基本本功功能能是是串串/并并变变换换和和并并路路复复用用。其其目目的的是是减减低低数数
12、据据传传输输速速率率，便便于于半半导导体体存存储储器器件件的的存存储储和和取取出出操操作作；尽尽可可能能利利用用半半导导体体器器件件的的高高速速特特性性，使使在在每每条条数数字字通通道道中中能能够够传传送送更更多多的的信信息息，提提高高数字通道的利用率数字通道的利用率。本讲稿第十八页，共四十二页1串行码和并行码如如图图2.7（a）所所示示，串串行行码码是是指指各各时时隙隙内内的的8位位码码D0D7是是按按时时间间的的顺顺序序依依次次排排列。列。如如图图2.7（b）所所示示，并并行行码码是是指指各各时时隙隙内内的的8位位码码D0，D1，D7分分别别同同时时出出现现在在8条线上。条线上。本讲稿第十
13、九页，共四十二页TS0TS1HW7HW1HW0输 入D6D7D5D3D2D1D4D0D6D7D5D3D2D1D4D0TS0TS1D7D1D0输 出HW6HW7HW5HW3HW2HW1HW4HW0HW6HW7HW5HW3HW2HW1HW4HW0（a）串行码（b）并行码图图2.7 8端脉码输入的串行码和并行码端脉码输入的串行码和并行码本讲稿第二十页，共四十二页每一端的脉码传输速率是每一端的脉码传输速率是2.048Mbit/s，若若8端端PCM脉码输入以串行传输时，其传输速率脉码输入以串行传输时，其传输速率将达到将达到16.384Mbit/s，若若16端输入时，其传输端输入时，其传输速率将达到速率将
14、达到32.768Mbit/s，这样高的传输速率这样高的传输速率会带来许多问题。会带来许多问题。2控制时序8端端PCM脉脉码码输输入入的的256个个时时隙隙排排列列方方式式应应是是HW0的的TS0，HW1的的TS0，HW2的的 TS0，HW7的的TS0；HW0的的TS1，HW1的的TS1，HW2的的TS1，HW7的的TS1等等。等等。本讲稿第二十一页，共四十二页3串/并变换在在图图2.6所所示示的的复复用用器器中中，每每一一条条HW接接一一个个移移位位寄寄存存器器，移移位位寄寄存存器器的的输输入入端端为为一一条条线线，线线上上传传输输的的是是32个个时时隙隙的的串串行行码。码。4并路复用在在图图
15、2.6所所示示的的复复用用器器中中，8选选1的的电电子子选选择择器器的的功功能能是是把把8个个HW的的并并行行码码按按一一定定的次序进行排列，一个一个地送出。的次序进行排列，一个一个地送出。本讲稿第二十二页，共四十二页二、分路器分分路路器器由由锁锁存存器器和和移移位位寄寄存存器器组组成成，如如图图2.9所所示示。其其功功能能与与复复用用器器正正好好相相反反，完成并完成并/串变换和分路输出功能。串变换和分路输出功能。本讲稿第二十三页，共四十二页锁锁 存存 器器(0)移位寄存器移位寄存器 HW0 HW0 D0 D7 TD0CP 锁锁 存存 器器(7)移位寄存器移位寄存器 HW7 HW7 D0 D7
16、 TD7CP TD0CP CP S SD0 D7 HW0 HW7 输入输入 输出输出 图图2.9 分路器的构成框图分路器的构成框图本讲稿第二十四页，共四十二页三、话音存储器话话音音存存储储器器由由RAM组组成成，是是暂暂存存话话音音信信息息编编码码的的存存储储设设备备。图图2.10所所示示为为读读出出控控制制方方式式的的话话音音存存储储器器的的原原理理方方框框图图。话话音音存存储储器器的的写写入入受受定定时时脉脉冲冲控控制制（顺顺序序写写入入），读读出出是是由由控控制制存存储储器器读读出出数数据据B0B7控制进行。控制进行。本讲稿第二十五页，共四十二页 图图2.10 写入控制 读出控制 定时脉
17、冲定时脉冲 A0 A1 A7 B0 B1 B7 来自控制存储器A0 A1 A7 DI0 DI1 DI7 DO0 DO1 DO7 输入数据 由串/并变换电路来 至并/串变换电路输出数据 话音存储器话音存储器 R/W RAM 2561 RAM 2561 RAM 2561 读出控制方式的话音存储器读出控制方式的话音存储器 本讲稿第二十六页，共四十二页四、控制存储器控控制制存存储储器器是是由由RAM、锁锁存存器器、比比较较器器和和读读写写控控制制器器组组成成，图图2.11所所示示为为具具有有256个个存存储储单单元元的的控控制制存存储储器器，所所以以由由8个个二二进进制制数数据据码码A0A7分分别别表
18、表示示256个个单单元元地地址。址。A0A7是定时脉冲。是定时脉冲。本讲稿第二十七页，共四十二页2.3 S型时分接线器型时分接线器S型时分接线器是空间型接线器型时分接线器是空间型接线器(space switch)，其功能是完成其功能是完成“空间交换空间交换”。即在一根入线中，可以选择任何一根。即在一根入线中，可以选择任何一根出线与之连通。出线与之连通。本讲稿第二十八页，共四十二页2.3.1 S型接线器的基本组成S型接线器型接线器由由mn交叉点矩阵交叉点矩阵和和控制控制存储器存储器组成。在每条入线组成。在每条入线i和出线和出线j之间都有之间都有一个一个交叉点交叉点Kij，当某个交叉点在控制存储当
19、某个交叉点在控制存储器控制下器控制下接通时接通时，相应的入线即可与相应，相应的入线即可与相应的出线的出线相连相连，但必须建立在一定时隙的基，但必须建立在一定时隙的基础上。础上。本讲稿第二十九页，共四十二页2.3.2 S型接线器的工作原理根根据据控控制制存存储储器器是是控控制制输输出出线线上上交交叉叉接接点点闭闭合合还还是是控控制制输输入入线线上上交交叉叉接接点点的的闭闭合合，可可分分为为输输出出控控制制方方式式和和输输入入控控制制方方式式两种。两种。一、输出控制方式图图2.13所所示示为为88 S型型时时分分接接线线器器的的组组成方框图。成方框图。本讲稿第三十页，共四十二页 aa HW0 HW
20、1 HW7 TS2TS2 HW0 HW1 HW7 CM0 CM1 CM7 0 1 2 31 0 图图2.13 输出控制方式的输出控制方式的88 S接线器接线器本讲稿第三十一页，共四十二页二、输入控制方式输输入入控控制制方方式式的的S型型时时分分接接线线器器，每每条条输输入入线线上上都都配配有有一一个个控控制制存存储储器器，控控制制该输入线与输出线的所有交叉接点。该输入线与输出线的所有交叉接点。本讲稿第三十二页，共四十二页2.4 多级时分交换网络多级时分交换网络2.4.1 T-S-T型时分交换网络一、读写方式的T-S-T网络T-S-T交交换换网网络络是是由由输输入入级级T接接线线器器（TA）和和
21、输输出出级级T接接线线器器（TB），中中间间接接有有S型时分接线器组成。型时分接线器组成。本讲稿第三十三页，共四十二页1奇偶关系2相差半帧的关系反相法二、写读方式的T-S-T交换网络本讲稿第三十四页，共四十二页三、T-S-T交换网络的分析1 1输入级输入级T T接线器和输出级接线器和输出级T T接线器的安排接线器的安排从原理上讲，输入从原理上讲，输入T级和输出级和输出T级采用何种控制级采用何种控制方式都是可以的，但是从控制的方便，以及维护管理的方式都是可以的，但是从控制的方便，以及维护管理的角度出发，还是有讨论的必要。角度出发，还是有讨论的必要。1）读）读写方式：用户使用哪个时隙，话音信写方式
22、：用户使用哪个时隙，话音信息只能存入哪个单元，不易更改，灵活性差。息只能存入哪个单元，不易更改，灵活性差。2）写）写读方式：话音信息存入哪个单元是由读方式：话音信息存入哪个单元是由CPU控制的，它完全可以避免选用那些损坏的单元；此控制的，它完全可以避免选用那些损坏的单元；此外，其控制存储单元地址号码代表正在通话的用户外，其控制存储单元地址号码代表正在通话的用户时隙号，所以容易查出正在通话的用户是谁。时隙号，所以容易查出正在通话的用户是谁。本讲稿第三十五页，共四十二页2控制存储器的合用由由于于输输入入T级级和和输输出出T级级采采用用了了不不同同的的控制方式，故它们的存储器可以合用。控制方式，故它
23、们的存储器可以合用。本讲稿第三十六页，共四十二页（1）读写方式的合用从从图图2.15可可以以看看出出，CMA0和和CMB0两两个个控控制制存存储储器器，一一个个是是在在2#单单元元里里存存24#地地址址，一一个个是是在在130#单单元元里里存存24#地地址址，这这说说明明两两者者合合用用后后，只只要要在在相相差差半半帧帧（或或相相差差一一个个时时隙隙）的的单单元元地地址址里里写写入入同同样样的的话话音音在在SM的存放地址就可以了。的存放地址就可以了。本讲稿第三十七页，共四十二页（2）写读方式的合用从从图图2.16可可以以看看出出，CMA0和和CMB0占占用用的的单单元元地地址址是是相相同同的的
24、，都都是是24#单单元元，只只是是单单元元里里存存放放的的话话音音存存储储器器的的地地址址相相差差半半帧。帧。本讲稿第三十八页，共四十二页2.4.2 S-T-S型时分交换网络S-T-S三三级级时时分分交交换换网网络络是是由由输输入入S级级、中间中间T级和输出级和输出S级组成，如图级组成，如图2.19所示。所示。2.4.3 其他形式的多级时分交换网络一、T-S-S-T 网络日日本本NEC公公司司生生产产的的NEAX-61是是典典型型的的T-S-S-T时分交换网络结构。时分交换网络结构。本讲稿第三十九页，共四十二页二、S-S-T-S-S网络S-S-T-S-S是是 意意 大大 利利 Telettra
25、公公 司司 的的DTN-1数数字字交交换换机机的的交交换换网网络络所所采采用用的的结结构构，这这种种网网络络是是在在两两侧侧各各配配备备两两级级S型型接接线线器，中间为一级器，中间为一级T型接线器。型接线器。本讲稿第四十页，共四十二页2.5 阻塞的概念与计算阻塞的概念与计算2.5.1 阻塞的概念所所谓谓阻阻塞塞是是指指主主叫叫向向被被叫叫发发出出呼呼叫叫时时，被被叫叫虽虽然然空空闲闲，但但由由于于网网络络内内部部链链路路不不通通，而使呼叫损失的情况。而使呼叫损失的情况。本讲稿第四十一页，共四十二页2.5.2 阻塞概率的计算以以图图2.15的的T-S-T网网络络为为例例，这这是是一一个个具具有有16条条输输入入母母线线，16条条输输出出母母线线，每每条条母线上有母线上有256时隙的交换网络。时隙的交换网络。为为了了降降低低阻阻塞塞概概率率，就就需需要要增增加加级级间间的链路数即内部时隙数。的链路数即内部时隙数。这这样样低低的的阻阻塞塞概概率率可可以以近近似似地地看看作作为为零，即交换网络可认为是无阻塞网络。零，即交换网络可认为是无阻塞网络。本讲稿第四十二页，共四十二页