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1、电路交换技术计算机与通信学院徐继刚学号：092081002003,电路交换技术,电路交换是一种实时交换，固定分配带宽，主被叫建立连接后，一直占用电路，直到一次通话结束，才释放这条电路。电路交换必须事先建立连接，对传送的信息不进行差错控制，适合实时传送信息的要求。交换的基本功能是在任意的入线和出线之间建立连接，或者说将入线上的信息分发到出线上去。在交换系统中完成这一基本功能的部件就是交换单元。交换单元是交换系统的核心，而各种交换单元组成了交换网络。通过这次的学习，能够了解电路交换发展的历史，正确理解电路交换特点和功能，电路交换的接续过程，了解适用的范围。熟悉交换单元基本概念和组成。熟练掌握时间(
2、T)接线器，空间(S)接线器，TST网络的工作原理，掌握串/并变换电路的组成和工作原理。,公用电话网,用户线,端局,端局,连接干线,长途局,长途局,连接干线,电路交换技术,2.1 电路交换的发展2.2 电路交换基础2.3 交换单元和交换网络2.4 交换网络2.5 小结,2.1 电路交换的发展,1.人工交换机 2.自动交换机 1)机电式交换机(主要部件都是采用具有机械动作性能的电磁器件构成)(1)步进制交换机(2)纵横制交换机 2)程控电子交换机(随着半导体技术的发展而出现)到目前为止，程控交换机技术在发展过程中大致经历了四代：(1)第一代程控交换机主产生于20世纪60年代，交换机的控制部分基本
3、上是采用大型专用计算机进行集中控制，话路部分仍采用电磁元器件构成交换网络，因此属于空分模拟交换方式。(2)第二代程控交换机出现于20世纪70年代。标志着交换技术从传统的模拟交换进入数字交换时代(3)第三代程控交换机产生于20世纪80年代初，在程控数字交换机之中引入了分散控制方式。(4)第四代程控交换机产生于20世纪80年代末,(待续)。,2.2 电路交换基础,电路交换方式是指两个用户在相互通信时使用一条物理链路，在通信过程中自始至终使用该条链路进行信息传输，同时不允许其他用户终端设备共享该链路的通信方式。电路交换的基本过程如图2.1所示。图2.1 电路交换的基本过程,电路交换的三个阶段,电路交
4、换具有严格的三个阶段：（1）呼叫建立（2）传送信息（3）呼叫拆除 在不同的阶段，用户线或中继线中所传输的信号的性质是不同的，在呼叫建立和释放阶段，用户线和中继线中所传输的信号称为信令，而在消息传输阶段的信号称为消息。电路交换简单地说要能随时发现呼叫的到来、能接收并保存主叫发送的被叫号码、能检测被叫的忙闲以及是否存在空闲通路、能向空闲的被叫用户振铃，并在被叫应答时与主叫建立通话电路、能随时发现任何一方用户的挂机。,2.3 交换单元和交换网络,2.3.1 交换单元的基本概念2.3.2 时间(T)接线器基本原理2.3.3 空间(S)接线器基本原理,2.3.1 交换单元的基本概念,交换单元是构成交换网
5、络的最基本的部件，用若干个交换单元按照一定的拓扑结构和控制方式就可以构成交换网络。连接特性是交换单元的基本特性，它反映交换单元入线到出线的连接能力。1.交换单元的功能 交换单元的最基本功能也就是交换的功能，即在任意的入线和出线之间建立连接，或者说是将入线上的信息传递到出线上去。图2.2中的交换单元具有M条入线，N条出线，称为MN的交换单元。其中入线用0M1编号来表示，出线用0N1编号来表示。若入线数与出线数相等且均为N，则称为NN对称交换单元。图2.2 MN的交换单元,交换单元的基本概念,2.交换单元信息交换的方式 1）时分复用方式 2）统计复用方式 图2.3 同步时分复用方式 图2.4 统计
6、复用方式,交换单元的基本概念,3.交换单元的分类(1)根据入线和出线的数目不同，可以大致分为三类(如图2.5所示)：集中型：入线数大于出线数（M N），可称集中器；分配型：入线数与出线数相等（M=N），可称连接器；扩散型：入线数小于出线数（M N），可称扩展器。图2.5 交换单元按入线和出线数量分类,交换单元的基本概念,(2)根据不同的信息流向，可以分为两类：有向交换单元：当信息经过交换单元时只能从入线进，出线出，不能从入线出，出线进，具有唯一确定的方向，如图2.6(a)所示。无向交换单元：若将一个交换单元的相同编号的入线和出线连在一起，每一条都既可入也可出，即同时具有发送和接收功能，如图2.
7、6(b)所示。图2.6 交换单元按信息流向分类,交换单元的基本概念,4.交换单元的连接特性1)连接的表示形式 连接是指交换单元连接入线和出线的“内部通道”。交换单元的基本特性是连接特性，它反映交换单元入线到出线的连接；对连接特性有效而正确的描述，就可以反映交换单元的特性。(1)函数表示形式。(2)排列表示形式。(3)图形表示形式。2)交换单元常用的连接函数(1)直线连接。(2)交叉连接。(3)均匀洗牌连接。3)交换单元的性能 交换单元的性能一般用接口、容量、功能和质量来描述。,图2.7 直线连接图2.8 交叉连接图2.9 均匀洗牌函数（a）N=4的洗牌连接(b)N=8的洗牌连接,2.3.2 时
8、间(T)接线器基本原理,时间接线器用来完成在一条复用线上时隙交换的基本功能，可简称为接线器。交换网络是交换机能实现任意两个用户通话最关键的部件，数字交换网络的基本单元都是接线器。接线器按其功能不同，可分为时间接线器和空间接线器。本节主要讲述时间接线器。1.时间接线器的结构和功能 T型时间接线器简称T接线器。它由话音存储器(SM)和控制存储器(CM)两部分组成，其功能是进行时隙交换，完成同一线路不同时隙的信息交换，即把某一时分复用线中的某一时隙的信息交换至另一时隙。图2.10是T接线器的基本结构示意图，所有的数据都从数据入线进入，所有的数据都从出线输出。图2.10 T接线器的结构,时间(T)接线
9、器基本原理,2.时间接线器的工作原理 1)读出控制方式 读出控制方式的T接线器是顺序写入控制读出的，如图2.11所示。它的话音存储器SM的写入是在定时脉冲控制下顺序写入，其读出是受控制存储器的控制读出的。话音存储器中每个存储单元内存入的是发话人的话音信息编码，通常是8位编码。图2.10 T接线器的结构,时间(T)接线器基本原理,2）写入控制方式 T接线器采用写入控制方式时，T接线如图2.12所示，它的话音存储器SM的写入受控制存储器控制，它的读出则是在定时脉冲的控制下顺序读出。图2.12 写入控制方式T接线器,时间(T)接线器基本原理,3.T接线器的复用和分路 对于输入为n条PCM时，为了在T
10、接线器上实现时隙交换，就要采用了复用和分路的方法。在交换前，要将多个PCM低次群系统复用成PCM 高次群系统，然后一并进行交换。这个复用的过程也称为集中。在完成交换后，还要将复用的信号还原到原来的PCM低次群上。这个还原的过程称为分路。图2.13是8端脉码输入的T接线器方框图，由复用器、话音存储器、控制存储器和分路器等组成。图2.13 8输入T接线器,复用器 复用器的基本功能是串/并变换。其目的是减低数据传输速率，便于半导体存储器件的存储和取出操作；尽可能利用半导体器件的高速特性，使在每条数字通道中能够传送更多的信息，提高数字通道的利用率。复用器的结构示意图如图2.14所示，它由移位寄存器和8
11、选1选择器组成。图2.14 复用器的结构示意图,时间(T)接线器基本原理,(1)串行码。所谓串行码，就是随时间的推移，按顺序传输的一串脉冲，它们按时隙号和位号排列。图2.15 串行码示意图,时间(T)接线器基本原理,(2)并行码。所谓并行码是把每时隙的8位码分开在8条线上传送，8条线为一组，每条线只传送8位码中的一位，而这8位码要同时传送，其传送顺序也是按时隙序号传送，如图 2.16所示 图2.16 并行码示意图,时间(T)接线器基本原理,(3)并路复用。从串/并变换电路出来的是8路的并行PCM码，每一条PCM码之间要进行并/串复用。2)分路器 分路器一般由锁存器和移动寄存器组成。主要是完成并
12、/串变换和分路输出。图2.17是分路器的示意图。图2.17 分路器的示意图,时间(T)接线器基本原理,4.时间接线器的容量 时间接线器的容量等于话音存储器的容量及控制存储器的容量，也即等于输入复用线上的时隙数，一个输入N路复用信号的时间接线器就相当于一个NN交换单元。因此，增加N就可以增加交换单元的容量。在输入复用信号帧长和并行数据位数确定时，N越大，存储器读写数据的速度就要越快，所以，N的增加是有限的。,空间接线器基本原理,图,三级空分交换,x,x,x,x,2.4 交换网络,2.4.1 T-S-T型交换网络 2.4.2 T-S-S-T交换网络2.4.3 CLOS网络2.4.4 DSN网络2.
13、4.5 BANYAN 网络,2.4 交换网络,交换网络是由若干个交换单元按照一定的拓扑结构和控制方式构成的网络。现在常见的是三级的交换网络，即T-S-T和S-T-S。交换网络的组成如图2.20所示，一个交换网络可以由很多的交换单元组成，最简单的交换网络由一个交换单元组成。交换网络按拓扑连接方式可分为：单级交换网络和多级交换网络。图2.20 交换网络的组成,2.4.1 T-S-T型交换网络,根据控制方式的不同，可以分为读写控制方式和写读控制方式。1)读写控制方式T-S-T交换网络是由输入级T接线器(TA)、输出级T接线器(TB)和中间级S接线器组成。当T接线器的输入级是读出控制方式，输出级是写入
14、控制方式时，称为读写控制方式。图2.21是读写控制方式的T-S-T交换网络结构图，在输入级是一个读出控制的T接线器。,图2.21 读写控制方式的T-S-T交换网络,(1)奇偶关系。如果输入接线器的时隙为，输出接线器的时隙选择为，也就是主叫用户的时间和被叫用户的时隙相差一个时隙。(2)相差半帧的关系。主叫用户和被叫用户选择的内部时隙，相差半帧，对于T接续器如果有N个存储单元，那么主叫用户的时隙为TSi，被叫用户的时隙选择TSi+N/2。对于读写的控制方式，从图2.21我们可以看出，由于输入级和输出级的T接线器使用了不同的控制方式，所以它们的控制存储器可以合并使用。图2.22是T接线器的控制存储器
15、的合用。,图2.22 读写方式的存储器合用,2)写读控制方式同样对于写读的方式，和读写方式一样收发有固定的关系。常用的也是两种：奇偶关系和反相法(相差半帧)。写读控制方式如图2.23所示。,图2.23 写读控制方式的T-S-T交换网络,写读方式的存储器合用示意图如图2.24所示。图2.24 写读方式的存储器合用,2.4.2 T-S-S-T交换网络,T-S-S-T交换网络中间两级是S接线器，两端各为T接线器。图2.25是T-S-S-T四级交换网络的示意图。图2.25 T-S-S-T四级交换网络,控制信令control signaling,在电路交换网中，控制信令是网络管理的手段，同时也用于呼叫的
16、建立、维护和终止。不论是呼叫管理，还是网络整体的管理，都需要在用户和交换机、交换机与交换机以及交换机与网络管理中心之间交换信息。,信令按其用途分为用户信令和局间信令两类。用户信令作用于用户终端设备(如电话机)和电话局的交换机之间,后者作用于两个用中继线连接的交换机之间。局间信令分类主要有随路信令和共路信令，随路信令就是说信令网就附在计算机网络或是电话网络上，不需要重新建一个网络，而共路信令则是需要重新建设一个信令网（主要是在局端之间）.,2.5 小 结,电话通信网中的话音业务，具有实时性强、可靠性要求不高的特点，而电路交换不管是其面向连接的特点，还是对信息无差错控制、透明传输以及基于呼叫损失制的流量控制特点，都满足了话音业务的特性，因而电话通信网采用电路交换方式。电路交换由于无差错控制机制，因而对数据交换的可靠性没有分组交换高，不适合对差错敏感的数据业务；同时由于电路交换采用固定带宽分配方式，因而其电路利用率低、不适合突发业务。电路交换适合于实时性、恒定速率的业务。交换单元是交换的最基本单位，常见的交换单元分为时分交换单元和空分的交换单元。交换网络是由若干个交换单元按照一定的拓扑结构和控制方式构成的网络。交换网络按拓扑连接方式可分为：单级交换网络和多级交换网络。,
