【正文】 第 4章 現(xiàn)代交換技術(shù) 分組交換 1． 基本原理 分組交換是在傳統(tǒng)的存儲轉(zhuǎn)發(fā)式報文交換的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型的數(shù)據(jù)交換技術(shù)。例如， Mitel公司的 MT8980、 MT9080芯片，可分別接 8條和 16條 PCM復(fù)用線，分別完成 256 256和1024 1024時隙的交換。 這樣 ， TST網(wǎng)絡(luò)即可完成 5120個時隙之間的交換 。因此，每個 T接線器可完成 512個時隙之間的交換。這是一種較為典型的網(wǎng)絡(luò)，假設(shè)輸入時分復(fù)用線與輸出時分復(fù)用線各有 10條，說明兩側(cè)各需 10個 T接線器，左側(cè)為輸入，右側(cè)為輸出，中間由空分接線器的10 10的交叉接點矩陣將它們連接起來。 第 4章 現(xiàn)代交換技術(shù) 5． 數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò) 數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)有各種不同的結(jié)構(gòu) ， 最簡單的只有一單級 T接線器 ， 對于大型網(wǎng)絡(luò)可以是多級 T接線器組成的多級 T型網(wǎng)絡(luò) ， 也可以與 S型接線器結(jié)合 ， 構(gòu)成 TST、 TSST、 TSSST、 STS、 SSTSS等結(jié)構(gòu) ， 以適應(yīng)大 、 中 、 小型數(shù)字交換機的需要 。 因此 ， 在數(shù)字交換中的空間接線器的交叉接點是以時分方式工作的 。 故 S接線器在數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)中不單獨使用 。同理 ， 在該圖中把輸入 PCM1的 TS14的信碼在時隙 14時由CM1控制的 10交叉點閉合 ， 送至 PCM0的 TS14中去 。 第 4章 現(xiàn)代交換技術(shù) 現(xiàn)以圖 (a)為例來說明 S接線器的工作原理 。 (2) 輸出控制方式，如圖 (b)所示。 控制存儲器的作用是對交叉接點矩陣進行控制 ， 其控制的方式有兩種： (1) 輸入控制方式 ， 如圖 (a) 所示 。 S接線器主要是由交叉接點矩陣和控制存儲器所組成的，如圖 。 第 4章 現(xiàn)代交換技術(shù) 4． 空間接線器 (S接線器 ) 空間接線器 (Space Switch)也稱空分接線器或 S接線器 。 對于時間接線器，不論是順序?qū)懭?，還是控制寫入，都是將 PCM復(fù)用線中的每個輸入時隙內(nèi)的信碼對應(yīng)存入 IM的一個存儲單元，這意味著由空間位置的劃分來實現(xiàn)時隙交換，所以時間接線器是按空分方式工作的。 從上所述可知， T接線器在進行時隙交換的過程中，被交換的脈碼信息要在 IM中存儲一段時間，這段時間小于 l幀(125 μs)，這也就是說，在數(shù)字交換中會出現(xiàn)時延。 第 4章 現(xiàn)代交換技術(shù) 由于 PCM通信是采用發(fā)送和接收分開的方式 ， 即為四線通信 ， 因此數(shù)字交換是四線交換 。由于此 T接線器的讀出是受 CM控制的，則當(dāng) TS3時刻到來時，從 CM讀出地址 3中的內(nèi)容“ 19”，以這個“ 19”字為地址去控制讀出 IM內(nèi)地址是 19中的話音脈碼信息。如果占用 TS3 (第 3時隙 )的用戶 A要和占用 TS19的用戶 B通話，在 A講話時，就應(yīng)把 TS3的話音脈碼信息交換到 TS19中去。 下面先介紹第一種方式 ——“順序?qū)懭?，控制讀出”的工作原理。 順序?qū)懭牒晚樞蜃x出中的 “ 順序 ” 是指按照信息存儲器地址的順序 ， 可由時鐘脈沖來控制；而控制讀出和控制寫入的 “ 控制 ” 是指按控制存儲器中已規(guī)定的內(nèi)容來控制信息存儲器的讀出或?qū)懭?。圖 5位碼，因為 SM的地址只有 32位 (25=32)。 例如 ， 圖 PCM復(fù)用線每幀有 32個時隙 ， 則 IM容量應(yīng)為 32個存儲單元 ， 其每一時隙有 8位碼 ，則 IM每一存儲單元至少要存 8位碼 。 控制存儲器是用來寄存脈碼信息時隙地址的 ， 又稱為 “ 地址存儲器 ” 。時間接線器主要由信息存儲器 (IM， Information Memory)和控制存儲器 (CM， Control Memory)所組成，如圖 。 第 4章 現(xiàn)代交換技術(shù) 圖 串 /并變換和復(fù)用器的波形示意圖 S →PS →PS →PHW1HW2HW8D7D6D5D4D3D2D1D0D7D0D7D08 ∶ 1D0D0D0HW8HW2HW1D1D1D1HW8HW2HW1D7D7D7HW8HW2HW1D0D1D7…D0D1D7…D0D1D7……………………………第 4章 現(xiàn)代交換技術(shù) 2． 分路器和并 /串變換 分路器的作用是把交換網(wǎng)絡(luò)輸出的信息編碼先進行分路 ， 然后再進行并 /串變換 (P→S) ， 使它恢復(fù)為原來的復(fù)用度和數(shù)碼率 ， 所以分路器的組成框圖與圖 框圖剛好相反 。 復(fù)用器 (含串 /并變換 )框圖的輸入是 8條線 ， 每條線是一端脈碼的串行碼 ， 在一幀內(nèi)有 256 bit(即 32時隙 8位碼 )，碼率為 2048 kb/s。 第 4章 現(xiàn)代交換技術(shù) 圖 復(fù)用器組成示意圖 8 ∶ 1S →PS →P…256 kb / s8 1HW1HW8TS ＝ 32 M b / s8 ∶ 1S →PS →P…HW9HW168 ∶ 1S →PS →P…HW17HW248 ∶ 1S →PS →P…HW25HW324 ∶ 181818888881234TS ＝ 1024 M b / s8TS ＝ 256 M b / s1第 4章 現(xiàn)代交換技術(shù) 由圖 ， 采用串 /并變換后 ， 一條復(fù)用線變成了 8條 ， 每 1個比特位占用 l條 ， 一個時隙的 8位碼在 8條線上并行輸送 ， 其數(shù)碼率僅為 256 kb/s， 再經(jīng) 8:1復(fù)用后 ， 其數(shù)碼率變?yōu)?256 8＝ Mb/s， 隨后又經(jīng) 4:1復(fù)用后變?yōu)? 4＝ Mb/s。 這樣高的數(shù)碼率對接線器工作速率的要求也就太高 ， 在目前技術(shù)上難以實現(xiàn) 。為什么要進行串 /并變換呢 ? 我們知道 30/32系統(tǒng)的 PCM一次群 ， 每幀 125 μs， 每個時隙 μs， 8位碼串行傳送 ， 故每位碼為 488 mμs， 傳送碼率為 Mb/s。 復(fù)用器的組成框圖如圖 。 由于復(fù)用器與串 /并變換、分路器與并 /串變換關(guān)系密切，下面分別討論復(fù)用器和串 /并變換、分路器和并 /串變換。 時分數(shù)字交換要解決的兩個問題：一是時分復(fù)用 ， 二是時隙交換 。 第 4章 現(xiàn)代交換技術(shù) 圖 時隙交換示意圖 數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)22 21 3 a 122 21 12bT S 2T S 322 c 123T S 2 1P C MnP C M2P C M1…輸 入b 21 3 2 1T S 2 222 21 3 2 122 21 a c 1T S 3 T S 2P C MnP C M2P C M1…輸 出DSN第 4章 現(xiàn)代交換技術(shù) 數(shù)字交換機中的接續(xù)網(wǎng)絡(luò)或交換網(wǎng)絡(luò)稱為數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò) ，其功能就是完成時隙交換 ， 也就是要完成任意 PCM復(fù)用線上任意時隙之間的信息交換 。設(shè)有 n條 PCM復(fù)用線進入數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)，任一條 PCM復(fù)用線的任一個話路時隙的 8 bit編碼信息，通過交換網(wǎng)絡(luò)交換到其他 PCM復(fù)用線或本復(fù)用線的任一時隙中去。 根據(jù)各交換系統(tǒng)的要求，目前生產(chǎn)的大、中型交換機的控制部分多采用分散控制方式的分級控制系統(tǒng)或分布式控制系統(tǒng)。 第 4章 現(xiàn)代交換技術(shù) 所謂動態(tài)分配，就是指每臺處理機可以處理所有功能，也可以控制所有資源，根據(jù)系統(tǒng)的不同狀態(tài)，可對資源和功能進行最佳分配。 所謂靜態(tài)分配 ， 就是資源和功能的分配一次完成 ， 各處理機根據(jù)不同的分工而配備一些專門的硬件 。當(dāng)著眼點放在提高處理能力時，就采用容量分擔(dān)的工作方式；當(dāng)著眼點放在簡化軟件時，就采用功能分擔(dān)的工作方式。 缺點是在容量小時 ， 也必須配備全部處理機 。 ● 功能分擔(dān)方式是將交換機的信令與終端接口功能 、交換接續(xù)功能和控制功能等基本功能 ， 按功能類別分配給不同的處理機去執(zhí)行 。 按這種方式分工的每臺處理機所完成的任務(wù)都是一樣的 ， 只是所面向的用戶數(shù)不同而已 。在分散控制系統(tǒng)中，各臺處理機可分為容量分擔(dān)方式和功能分擔(dān)方式兩種方式工作。 主要缺點是它的軟件包括所有功能 ， 規(guī)模很大 ， 因此系統(tǒng)管理相當(dāng)困難 ， 同時系統(tǒng)也相當(dāng)脆弱 。 第 4章 現(xiàn)代交換技術(shù) 圖 集中控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 資源 1 資源 2 … 資源 r處理機1處理機2…處理機n功能 1 功能 2 … 功能 f第 4章 現(xiàn)代交換技術(shù) 集中控制的主要優(yōu)點是處理機對整個交換系統(tǒng)的狀態(tài)能全面了解 ， 處理機能控制所有資源 。 這里所討論的系統(tǒng)是指一臺由若干臺處理機控制的交換機的控制部分 ， 其結(jié)構(gòu)方式分為集中控制和分散控制 。關(guān)于光交換機的詳細內(nèi)容，后面 有介紹。目前的光交換機嚴格地說，應(yīng)該稱為“電控光交換機”。光交換的主要研究課題是如何實現(xiàn)交換網(wǎng)絡(luò)和控制回路的光化。光交換系統(tǒng)被認為是可以適應(yīng)高速寬帶通信業(yè)務(wù)的新一代交換系統(tǒng)。光交換是對光信號直接進行的交換，它不需將光纜送來的光信號先變成電信號，經(jīng)過交換后再復(fù)原為光信號。 第 4章 現(xiàn)代交換技術(shù) 電交換與光交換 電交換與光交換反映交換的信息載體兩種不同的形式。對 PCM信號進行交換叫做“脈碼時分交換”，也稱“時隙交換”，通過數(shù)字接線器來實現(xiàn)。時分復(fù)用通常采用脈沖編碼調(diào)制 (PCM)。不同通話話路是通過空間位置的不同來進行分隔的，即在空間位置上實現(xiàn)的一種交換方式。空分是指空間分隔，時分是指時間復(fù)用。但在實際的數(shù)字交換中，不采用這種交叉接點閉合的方式，而是仿效計算機總線技術(shù)，首先將輸入的數(shù)字信號存儲在一個固定的緩存器中，然后在控制系統(tǒng)的控制下讀出，經(jīng)總線送到指定的輸出端。前面已經(jīng)提到，接線器的作用是將指定輸入線的信號傳輸?shù)街付ǖ妮敵鼍€，最直接的方法是以機械的方式使交叉接點接通。當(dāng)然，對數(shù)字方式而言，如果交換機所接終端 (比如我們目前最常用的電話機 )產(chǎn)生的信號是模擬信號，則有一個 A/D或 D/A轉(zhuǎn)換的過程。 2. 模擬和數(shù)字 模擬和數(shù)字反映了交換接續(xù)的兩種不同實現(xiàn)方法。整個交換機要在全部硬件設(shè)備 (包括計算機 )與交換軟件的配合下才能工作。 第 4章 現(xiàn)代交換技術(shù) 所謂程控，是指將對交換機的控制功能先按一定的邏輯要求設(shè)計成軟件形式，存放在計算機 (內(nèi)存 )中，然后由這臺計算機來控制交換機的各項工作。 所謂布控，是指將交換機各控制部件按邏輯要求設(shè)計好，并用電路板布線的方法將各元器件固定連接好，交換機的各項功能即能實現(xiàn)的一種控制方法。 1. 布控和程控 布控和程控是交換設(shè)備控制部分兩種不同的實現(xiàn)方法 。但無論交換網(wǎng)絡(luò)如何組成，從外部看，它們的作用都是相同的，即可隨意地、有選擇地使一條入線與一條出線接通。另外，電子接點通常只允許單向傳輸，且最大電流或電壓受到固體有源器件的限制。在這類接線器中，接點的通斷是通過一個有源固體器件 (如晶體管、晶閘管等 )的導(dǎo)通和截止來實現(xiàn)的。缺點是體積大、速度慢、壽命短、噪音高、可靠性較差。 這些名稱僅反映了接線器的控制方式和動作原理的特點 ， 它們的效果都是相同的 ， 即實現(xiàn)交叉接點的機械閉合和斷開 。 最早的磁石接線器通過人工插拔來完成交叉接點的通斷 。將 g點接通，可使 1號入線與收號器接通，由收號器接收 1號用戶所撥出的電話號碼。用戶入線除能與中繼線相通或經(jīng)過通路互通外，還可與信令的收、發(fā)裝置連接。又如 2號線用戶欲與 3號線用戶通話時，可以選擇通路 1，這時只需將交叉接點 b、 c接通，即可使二者接通。例如，當(dāng)我們希望將 1號用戶線與 139。接線器左邊是入線，右邊是出線。 第 4章 現(xiàn)代交換技術(shù) 交換網(wǎng)絡(luò)又稱為接續(xù)網(wǎng)絡(luò)，它可由一個或多個接線器組成。交換網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)是實現(xiàn)各入線與出線上信號的傳遞或接續(xù)。 第 4章 現(xiàn)代交換技術(shù) 交換的有關(guān)概念 接線器和接續(xù)網(wǎng) 一臺交換機通常由交換網(wǎng)絡(luò)、接口、控制系統(tǒng)三部分組成，它們之間的關(guān)系如圖 。智能網(wǎng)的發(fā)展目標是最終將交換與業(yè)務(wù)控制分離。 同時 ， 對話務(wù)處理能力的要求也將愈來愈高 。 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量的上升使得沿用近百年的話務(wù)理論面臨著前所未有的挑戰(zhàn) 。 (4) 傳統(tǒng)的話務(wù)理論面臨挑戰(zhàn) 。 第 4章 現(xiàn)代交換技術(shù) (3) 未來的交換系統(tǒng)是一個綜合化 、 寬帶化和智能化的交換平臺 。但目前光交換技術(shù)離實用化尚有距離，可以預(yù)見，在