数字交换原理和数字交换网络

第三章数字交换原理和数字交换网络
学习重点： 理解数字交换的原理 熟悉时分接线器和空分接线器的交换原理 了解串/并、并/串变换电路原理 掌握三级数字交换网络的交换原理 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
3.1 数字程控交换概念 3.2 数字接线器 3.3 复用和分路器 3.4 T接线器和S接线器的实现电路 3.5 T-S-T数字交换电路
3.3 复用和分路器
由T接线器与复用器结合构成的交换网络 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。 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。

3.1数字程控交换概念
1. 数字交换和数字交换网络 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
TSi
PCM 入 A 数字交换网络
TSj
A
PCM 出
图3.1 时隙交换的概念
3.1数字程控交换概念
TSi
TSi
1 2 3 4
A 数字交换网络
B
1 2
TSj
TSj
3 4
B
A
图3.2 多复用线时隙交换示意图
3.1数字程控交换概念
终 端 数字交换网络
终 端
图3.3 双向通信示意图

3.2 两种基本的数字接线器
1
1
…
N
A TS13 … N 13 N … 2 1
图3.5 输出控制方式S接线器组成结构
…
N
2
A TS13
2
3.3 T-S-T数字交换网络




TST交换网络 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。 各级的分工如下: TA接线器负责输入复用线的时隙交换; S接线器负责复用线之间的空间交换; TB接线器负责输出复用线的时隙交换。

3.2 两种基本的数字接线器

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。
时钟
控制信号 W：写入 R：读出 a) 输出控制
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
空分接线器属于空分阵列交换单元。 1) 空分接线器组成 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。N×N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。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。

3.3 复用和分路器
b1 PCM0
…
1 16 16→1 b1
…
S/P
b8
…
b1 PCM15
…
1 16 16→1 b8
…
S/P
b8
图3.6 复用器的组成
…
3.3 复用和分路器
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。 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 μs中，原来每一时隙的8位串行码，现在变为并 行码排列在b1～b8 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：
3.9s 2.44ns
图3.7 复用器的复用过程
3.3 复用和分路器



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16×32＝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。 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。 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。
… …
16套PCM16套PCM 的TS0 的TS1 … …
16套PCM 的TS31
第1套PCM 串行码，2 Mb/s
TS0 TS1
…
…
TS0 TS1 b1 串/并变换后, 复 b2 用前, PCM并行 码, 256 Mb/s b8
…
复用后 4 Mb/s
…
b8
… 第16套 PCM TS31
第16套PCM TS0
3.3 复用和分路器
Flash 演示《复用器和分路器原理》 上一节我们已经介绍了数字交换网络的作用是 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。 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。
3.2 两种基本的数字接线器
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。 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， 16×16的交叉矩阵可由16个16×1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

T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
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。 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
a 1 TS1 a PCM1 数字 TS1 交换 网络 PCM1 b TS1
甲 1 30
b TS1 b TS30
b PCM2 TS30
PCM2 a TS30
乙 30
a TS30
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
1）T接线器（Time Switch） T接线器实现时隙交换的原理是利用存 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。

3.3 复用和分路器
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 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(10×16+5=165)。

3.3 复用和分路器
3.9s 4.88 ns 1 2 3 4 5 6 7 8 TS31 TS0 b1 b2 …
3.5.1 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 <T-S-T数字交换网络>
A HW1
TA（输出控制） CM SM A TS2 0 A A 2 A 7 2 31 TS7 A TS23 B
S（输入控制） CM
B
TB（输入控制） SM B 2 B TS2 B
3.2 两种基本的数字接线器
话音存储器 0 1 2
TS30
TS2
0 1 2
话音存储器
TS2
控制存储器
控制存储器
TS2
TS30
┇
29 30 31
30
0 1 2
TS2
┇
29 30 31
┇
2 29 30 31
30
0 1 2