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第二章數字交換和數字交換網絡,2.1數字交換原理2.2T型時分接線器2.3S型時分接線器2.4多級時分交換網絡*2.5阻塞的概念與計算,2.1數字交換原理,2.1.1數字交換程控數字交換機的根本任務是通過數字交換來實現任意兩個用戶之間的語音交換，即在這兩個用戶之間建立一條數字話音通道。,最簡單的數字交換方法是給這兩個要求通話的用戶之間分配一個公共時隙（時分通路），兩個用戶的模擬話音信號經數字化后都進入這個特定的時隙（TimeSlot，TS），這就是動態(tài)分配時隙的方法。2.1.2時隙交換原理時序開關K入和K出每秒旋轉8000周，每周所需時間是125?s。,在TS1時隙時，K入和K出分別與接點1#入和2#出相連，即K入和1#存儲單元相連，K出與2#存儲單元輸出相連，此時在TS1時隙里傳送來的a話音信息就存入話音存儲器的1#單元，而話音存儲器的2#單元內存放的b話音信息就在此時通過K出的1#接點送出，也就是輸出端在TS1時隙送出b話音信息給TS1用戶。2.1.3數字交換網絡,2.2T型時分接線器,2.2.1T接線器的基本組成T型時分接線器（TimeSwitch）又稱時間型接線器，簡稱T接線器。它由話音存儲器（SpeechMemory，SM）和控制存儲器（ControlMemory，CM）兩部分組成，其功能是進行時隙交換，完成同一母線不同時隙的信息交換，即把某一時分復用線中的某一時隙的信息交換至另一時隙。,話音存儲器（SM）用于暫存經過PCM編碼的數字化話音信息，由隨機存取存儲器（RandomAccessMemory，RAM）構成?？刂拼鎯ζ鳎–M）也由RAM構成，用于控制話音存儲器信息的寫入或讀出。話音存儲器存儲的是話音信息，控制存儲器存儲的是話音存儲器的地址。,2.2.2T接線器的工作原理一、讀出控制方式讀出控制方式的T接線器是順序寫入控制讀出的，如圖2.3所示，它的話音存儲器SM的寫入是在定時脈沖控制下順序寫入，其讀出是受控制存儲器的控制讀出的。,圖2.3讀出控制方式的T接線器,話音存儲器中每個存儲單元內存入的是發(fā)話人的話音信息編碼，通常是8位編碼。T接線器的工作是在中央處理機的控制下進行。當中央處理機得知用戶的要求（撥號號碼）后，首先通過用戶的忙閑表，查被叫是否空閑，若空閑，就置忙，占用這條鏈路。中央處理機CPU根據用戶要求，向控制存儲器發(fā)出“寫”命令，將控制信息寫入控制存儲器。,用戶B的回話信息b如何傳送，也要由中央處理機控制，向控制存儲器下達“寫”命令，令其在1#單元中寫入“8”。二、寫入控制方式T接線器采用寫入控制方式時，如圖2.4所示，它的話音存儲器SM的寫入受控制存儲器控制，它的讀出則是在定時脈沖的控制下順序讀出。,圖2.4寫入控制方式的T接線器,當中央處理機（CentralProcessingUnit，CPU）得知用戶要求后，即向控制存儲器下“寫”令，命令在控制存儲器的1#單元寫入“8”，在8#單元寫入“1”。,2.2.3T接線器的電路組成時分接線器的交換容量主要取決于組成該接線器的存儲器容量和速度，多以8端或16端PCM交換來構成一個交換單元，每一條PCM線稱HW（Highway）。圖2.5是8端脈碼輸入的T接線器方框圖，由復用器、話音存儲器（SM）、控制存儲器（CM）和分路器所組成。,圖2.58端輸入的T接線器,一、復用器復用器的基本功能是串/并變換和并路復用。其目的是減低數據傳輸速率，便于半導體存儲器件的存儲和取出操作；盡可能利用半導體器件的高速特性，使在每條數字通道中能夠傳送更多的信息，提高數字通道的利用率。,1．串行碼和并行碼如圖2.7（a）所示，串行碼是指各時隙內的8位碼D0～D7是按時間的順序依次排列。如圖2.7（b）所示，并行碼是指各時隙內的8位碼D0，D1，…，D7分別同時出現在8條線上。,圖2.78端脈碼輸入的串行碼和并行碼,每一端的脈碼傳輸速率是2.048Mbit/s，若8端PCM脈碼輸入以串行傳輸時，其傳輸速率將達到16.384Mbit/s，若16端輸入時，其傳輸速率將達到32.768Mbit/s，這樣高的傳輸速率會帶來許多問題。2．控制時序8端PCM脈碼輸入的256個時隙排列方式應是HW0的TS0，HW1的TS0，HW2的TS0，…，HW7的TS0；HW0的TS1，HW1的TS1，HW2的TS1，…，HW7的TS1等等。,3．串/并變換在圖2.6所示的復用器中，每一條HW接一個移位寄存器，移位寄存器的輸入端為一條線，線上傳輸的是32個時隙的串行碼。4．并路復用在圖2.6所示的復用器中，8選1的電子選擇器的功能是把8個HW的并行碼按一定的次序進行排列，一個一個地送出。,二、分路器分路器由鎖存器和移位寄存器組成，如圖2.9所示。其功能與復用器正好相反，完成并/串變換和分路輸出功能。,三、話音存儲器話音存儲器由RAM組成，是暫存話音信息編碼的存儲設備。圖2.10所示為讀出控制方式的話音存儲器的原理方框圖。話音存儲器的寫入受定時脈沖控制（順序寫入），讀出是由控制存儲器讀出數據B0～B7控制進行。,四、控制存儲器控制存儲器是由RAM、鎖存器、比較器和讀寫控制器組成，圖2.11所示為具有256個存儲單元的控制存儲器，所以由8個二進制數據碼A0～A7分別表示256個單元地址。A0～A7是定時脈沖。,雙口RAM（一讀一寫）,Moduleram1024X8(w_clk,wr_en,wr_addr,data_in,r_clk,rd_en,rd_addr,data_out);inputw_clk,wr_en,r_clk,rd_en;input[7:0]data_in;input[9:0]wr_addr,rd_addr;output[7:0]data_out;reg[7:0]data_out;reg[7;0]mem[1023:0];always@(posedgewr_clk)if(wr_en)mem[wr_addr]<=data_in;always@(posedgerd_clk)if(rd_en)data_out<=mem[rd_addr];endmodule,P2S,S2P,2.3S型時分接線器,S型時分接線器是空間型接線器(spaceswitch)，其功能是完成“空間交換”。即在一根入線中，可以選擇任何一根出線與之連通。,2.3.1S型接線器的基本組成S型接線器由mn交叉點矩陣和控制存儲器組成。在每條入線i和出線j之間都有一個交叉點Kij，當某個交叉點在控制存儲器控制下接通時，相應的入線即可與相應的出線相連，但必須建立在一定時隙的基礎上。,2.3.2S型接線器的工作原理根據控制存儲器是控制輸出線上交叉接點閉合還是控制輸入線上交叉接點的閉合，可分為輸出控制方式和輸入控制方式兩種。一、輸出控制方式圖2.13所示為88S型時分接線器的組成方框圖。,二、輸入控制方式輸入控制方式的S型時分接線器，每條輸入線上都配有一個控制存儲器，控制該輸入線與輸出線的所有交叉接點。,2.4多級時分交換網絡,2.4.1T-S-T型時分交換網絡一、讀—寫方式的T-S-T網絡T-S-T交換網絡是由輸入級T接線器（TA）和輸出級T接線器（TB），中間接有S型時分接線器組成。,1．奇偶關系2．相差半幀的關系——反相法二、寫—讀方式的T-S-T交換網絡,三、T-S-T交換網絡的分析1．輸入級T接線器和輸出級T接線器的安排從原理上講，輸入T級和輸出T級采用何種控制方式都是可以的，但是從控制的方便，以及維護管理的角度出發(fā)，還是有討論的必要。2．控制存儲器的合用由于輸入T級和輸出T級采用了不同的控制方式，故它們的存儲器可以合用。,（1）讀—寫方式的合用從圖2.15可以看出，CMA0和CMB0兩個控制存儲器，一個是在2#單元里存24#地址，一個是在130#單元里存24#地址，這說明兩者合用后，只要在相差半幀（或相差一個時隙）的單元地址里寫入同樣的話音在SM的存放地址就可以了。,（2）寫—讀方式的合用從圖2.16可以看出，CMA0和CMB0占用的單元地址是相同的，都是24#單元，只是單元里存放的話音存儲器的地址相差半幀。,2.4.2S-T-S型時分交換網絡S-T-S三級時分交換網絡是由輸入S級、中間T級和輸出S級組成，如圖2.19所示。2.4.3其他形式的多級時分交換網絡一、T-S-S-T網絡日本NEC公司生產的NEAX-61是典型的T-S-S-T時分交換網絡結構。,二、S-S-T-S-S網絡S-S-T-S-S是意大利Telettra公司的DTN-1數字交換機的交換網絡所采用的結構，這種網絡是在兩側各配備兩級S型接線器，中間為一級T型接線器。,*2.5阻塞的概念與計算,2.5.1阻塞的概念所謂阻塞是指主叫向被叫發(fā)出呼叫時，被叫雖然空閑，但由于網絡內部鏈路不通，而使呼叫損失的情況。,2.5.2阻塞概率的計算以圖2.15的T-S-T網絡為例，這是一個具有16條輸入母線，16條輸出母線，每條母線上有256時隙的交換網絡。為了降低阻塞概率，就需要增加級間的鏈路數即內部時隙數。這樣低的阻塞概率可以近似地看作為零，即交換網絡可認為是無阻塞網絡。,