现代交换原理第2章 交换单元与交换网络

2.2交换单元
2.2.1交换单元及其数学描述 1、交换单元 交换的基本功能是在任意的入线和出线 之间建立连接。 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构成的。 交换单元是构成交换网络的最基本的部 件。
0 1
…… … … 入线
0 1
出线 N-1
单元长度：5bit
端口的发送侧（TX）
数据RAM 端口 比较器 PCM出
发送控制
32个单元对应32个信道 单元内容：该信道要输出的信息 数据RAM （话音存储器） 单元长度：16bit 工作方式：控制写入、顺序读出
端口比较器：将总线上端口号与本端口号相比较。 发送控制器：协调发送侧的内部操作，如数据RAM的读/写。
单元构成的交换网络。
需交换的信息在单级交换网络中一次通过，即
一次入线到出线的连接，只经过一个交换单元。
多级交换网络
如果一个交换网络中的交换单元可以分为K级，顺序命名为Leabharlann 第1,2,…,K级，并且满足：
所有入线都只与第1级交换单元连接；
所有第1级交换单元都只与入线和第2级交换单元连接；
所有第2级交换单元都只与第1级和第3级交换单元连接；
B用户语音
F0
F1
F2
01 2
31 0 1 2
31 0 1 2
31
A用户语音
位置化信道：由子信道在时间轴上的位置识别每路 用户； 同步时分复用信号的交换：时隙的交换（信号在时 间轴上的移动）； 交换由硬件完成。
（2） 统计时分复用信号
分组交换采用； 分组长度不固定：通常128字节，也可选32， 64，256或1024字节； 统计时分复用原理：将时间划分为不等长的时 间片，用来传送不同长度的分组，对每路用户 按需分配时间片。每个分组携带标志码； 子信道：具有相同标志码的分组构成一个子信 道； 子信道速率不恒定：动态分配带宽。
2.多级交换网络的内部阻塞
问题引入：0→2连接已经建立，要建立1→ 3连接 2级交换网络 1级 0 1 2 3 O 2级 O 0 单级交换网络 （交换单元）
1
2 3
4×4
1
1 存在！
不存在！
内部阻塞：入、出线空闲，但因交换网络 级间链路被占用而无法接通的现象。
多级交换网络的交叉点数量
2级交换网络 0 O O 0 1 2 3 交叉点数量 4×4=16个 单级交换网络 （交换单元）
TS6 TS17
TS6 TS17
A 控制写入 SM 17 顺序读出 CM
6
17
28
输入控制和输出控制都是针对SM而言
请问：CM的工作方式是什么？
控制写入，顺序读出
29
（3）容量和时延
T接线器的容量 = SM容量 = n×n（n-时隙数） 注意：容量有限
时延
串/并转换 存储时延
SM、CM都是前半周期写，后 半周期读
（2）工作原理
信道字 最高两位 置闲：00 信道置闲 信道字 （16bit） 选择：01 端口号码、信道号码 换码：10 处理机信息 数据：11 语音(8bit)，数据（14bit） DSE中，任一端口RX的任一CH都可以通过TDM总线连接到 任一端口TX的任一CH。这就形成了DSE内部的一个通路。这 一通路是根据外部送来的选择信道字而建立的。 DSE具有建立、保持、拆除其内部通路的功能，并通过已经 建立的通路进行信息交换。
0
127
1、空间接线器（Space Switch）
(2)工作原理
按控制方式 分为
输入控制： CM号--入线编号
输出控制： CM号--出线编号
输入控制
TS7：1入→2出
TS7 入 线1 编 号 2 时隙号 0 0 1 2 入线编号 出线编号 127
18
TS7 0 出 1线 编 2号
0
输出控制
TS7：1入→2出
作业
空间接线器如例题所示，分别对于两种工作方式，
在控制存储器的相应单元填入适当内容，满足以
下交换要求：
a：0→1 TS0 b：1→2 c：2→0 d：0→2 TS1 e：1→0 f：2→1
2、时间接线器(Time Switch)
简称：T接线器。 功能：完成同一复用线上不同时隙间的交换。 时隙交换：指入线上各个时隙的内容要按照交 换连接的需要，分别在出线上的不同时隙位置 输出。 不能完成空间交换！
信道地址总线(C) ：5条，传输信道地址（32个信道）
控制总线、时钟线、证实线、返回信道总线。
端口的接收侧（RX）
PCM入
输入同步 端口RAM 信道RAM
输入同步电路：完成位同步和帧同步。
32个单元对应32个信道 端口RAM 单元内容：该信道要接续的端口号
单元长度：4bit
32个单元对应32个信道 信道RAM 单元内容：该信道要接续的信道号
作业

课后习题P58-2.7
3、数字交换单元（DSE）
DSE：是一种总线型交换单元，又称空时结合交 换单元，既可实现时隙之间交换，又可实现复用 线之间的交换。 只适用于同步时分复用信号的交换。
（1）结构
双交换 RX TX
端口0
交换 端口0
交换 端口8
RX TX
双交换 RX TX
端口7
交换 端口7 时钟
字长（单元大小） = 8 比特
SM容量 = 512×8bit
控制存储器CM
大小（单元个数） = 时隙数n = SM大小 单元地址 时隙号 内容：SM在该时隙内写入/读出的地址 字长（单元大小） = log2n
例：T接线器输入复用线上一帧复用512个时隙， 问CM的容量是多少？
CM大小（单元个数） = SM大小=512 字长（单元大小） = 9 比特 ( 29=512 ) CM容量 = 512×9bit
M-1
控制端 状态端
M X N的交换单元
交换单元的分类（1）
交换单元按使用需要的不同可分为：
0 入线 M-1 0
N-1 0 出线 入线 M-1 0 出线 N-1
集中型（M>N） 0
M-1
扩散型（M<N ） 0
N-1 出线
入线
分配型（M=N）
交换单元的分类（2）
交换单元按信息流向分为： 有向交换单元：当信息经过交换单元时只能从入 线进入，由出线输出，具有唯一确定的方向。 无向交换单元：交换单元的每条线即可输入也可 输出，其入线数必等于出现数。
1
2 3
4×4
1
1
交叉点数量 2×2×4=16个
=
多级交换网络的交叉点数量
2级交换网络 单级交换网络 （交换单元）
9×9
…
…
交叉点数量 3×3×6=54个
<
交叉点数量 9×9=81个
多级交换网络的交叉点数量
nm x nm 2级交换网络
O 1 O O n-1 O 1 n-1 O 1 n-1 O 1 m-1 … … … … … … … …
简称：S接线器。 功能：实现多个输入、输出复用线之间的空间交换。 复用线：传送同步时分复用信号的线路。
(1) 结 构
不能完成时隙交换！
组成
电子交叉矩阵
控制存储器CM
电子交叉矩阵：开关阵列
一般入线数=出线数，即为N×N开关阵列，此时
S接线器就叫做N×N的S接线器
入 线1 编 号 2
0
0
出 1线 编 2号 0 1 2
交换 RX 端口15 TX
16个双向端口：
PCM出
双向端口
发送侧TX 接收侧RX
双向PCM链路，一帧32个时隙
PCM入
信道CH
串行码率：4096Kb/s 39条并行时分复用总线（TDM）
数据总线(D)
16bit !
：16条，传输PCM链路上每路16bit信息。
端口地址总线(P) ：4条，传输端口地址（16个端口）
(2)工作原理


原理：先存储，后转发。
工作方式：

输出控制：（顺序写入，控制读出） 输入控制：（控制写入，顺序读出）
（掌握两种工作方式下的工作过程，会区分 工作方式）
● —— 重要知识点
26
输出控制
TS6 TS17
TS6 A 顺序写入 SM 6 TS17 控制读出 CM
17
6
27
输入控制
(1) 结 构
组成
话音存储器SM 控制存储器CM
－－存储语音信息 －－控制SM的读或写
22
T接线器组成结构图
SM
0
TSn TS0 TSn TS0
n-1 R/ W
0
n-1 CM
话音存储器SM
大小（单元个数） = 输入复用线上每帧的时隙数n。 单元地址 时隙号 内容：PCM编码的语音信息 字长（单元大小） = 8 比特 例：T接线器输入复用线上一帧复用512个时隙， 问SM的容量是多少？ SM大小（单元个数） = 512
同交换单元间的拓扑连接和控制方式。
交换网络的一般结构
0 1 0 1
入线
.
. .
交换 单元 … …
交换 单元 … …
.
. .
出线
M-1
交换 单元
交换 单元
N-1
交换网络 控制单元
M× N交换网络
1.单级交换网络和多级交换网络
单级交换网络 多级交换网络
交换网络按拓扑连接方式可分为：
单级交换网络：由一个或若干个位于同一级的交换
TS7 TS7 0
入 线1 编 号 2
时隙号 相应的单元应该 填入什么内容？ 0 2 1 0
0