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现代交换原理全部讲义03_图文

发布时间:2019-06-16 19:52 来源:未知 编辑:admin

  信息工程包括信息的检测、 传输、交换、处理、识别 本课程即是介绍信息的 交换技术

  组成通信网的三个基本要素: 终端: 发送和接收消息的设备。如: 电话机、 传真机、计算机

  传输线路:或称传输媒介。如:电 缆、光缆、无线电波 交换设备:能够完成任意两个用户之

  说明: 在图1.2中,任意两个终端需要通信(交换 信息),可由交换设备控制相应的开关接点接 通,为两者提供一条通信链路,当通信结束, 则相应的开关接点断开,释放通信链路。 比较: 互连式通信网可靠,不会出现通信阻塞, 但成本高(需 n×(n-1)/2根线)。 通过交换设备构成的通信网有可能出现阻 塞(不是一定会阻塞),成本低。 通信网越大,后者的优点越明显。 如N=100时, 交换式通信网需100根线根线

  计算机数据网、有线电视网CATU、移动 通信网、微波通信网、无线寻呼网、综合 业务数字网

  电话网—主要业务为电话、图文传真、低 速数、慢速图像。 电报网—主要业务为电报和低速数据(电 子信箱) 传真网—主要利用电话网进行图文传真。 计算机数据网—主要业务为计算机数据、 分组话音、图像。计算机数据网有各种 类型,现存的计算机网如:公用分组交 换数据网、公用数字数据网、Internet、 金融网、教育科研网以及各种局域网。

  有线电视网CATU—主要业务为视频(电 视)信号及话音、数据。 综合业务数字网—在一网中实现话音、数 据、电报、视频多种业务,而且象可视 电话、图文电视、视频点播传输的是多 媒体信息,即一种业务同时传输话音、 图像、视频、文本的多媒体信息。 此外还有移动通信网、微波通信网、 无线寻呼网等。

  交换的控制方式是随着电子技术的发展而 发展。 交换方式的发展是随着通信网的发展而发 展,不同业务的通信有不同的特点,其 交换方式也不同。

  特点:通信之前先建立通路,通信时通路独占, 通信结束,通路释放。实时性好,线路利用率差。

  将整个报文信息(报文+目的地址+源地址)在 网络的每个节点处(交换局)都是先存储,等输出 线路空闲再转发,直至送达目的地。

  特点:无需建立通路(无连接),实时性差,线 路利用率好(可在非高峰时期传送)

  将报文分成若干个报文组(packet),每个报文组要加 上地址、编号、校验码,然后以报文组为存储转发单位逐 节点转发,到达目的地再按编号组装成原报文。

  分组交换有两种工作模式:数据报、虚电路方式。 数据报方式:以分组为基本单位逐节点转发,且不同节点 可 沿不同的路径传输,类似报文交换。 虚电路方式:首先网络在通信两端建立逻辑连接,然后用 户

  点 (逐节点转发)。类似于电路交换,但通路 不 分组交换的特点:实时性较好,线路利用率高。 是一直占用。 X.25分组交换网采用虚电路方式。Internet采用的是数据 报方式。

  随着通信网向综合业务发展,人们希望 有一种交换方式能支持各种业务的通信,为 此提出了各种改进方案。 快速电路交换——在呼叫建立时,网络先寻 找到一条合适的通道,但并不立即建立连接, 在用户发送数据时迅速连接该通道,用户没 有数据传输时则立即释放该通道,通信结束, 所选择的通道号不再保留。(改进电路交换 线路利用率低的缺点) 高速分组交换——为提高分组交换的实时性, 主要措施是减少分组在网络节点处的停留时 间,其代表是帧中继。

  ATM是ITU-T建议在宽带综合业务数字网 B-ISDN中信息复用、传输、交换的方式。ATM 可以看成是分组交换和电路交换的结合,兼具两 者的优点。 ATM是将消息分成固定长度的信元进行存 储转发,采用异步时分复用方式,即不同的业务 根据信息速率的不同决定信元的发送频率,以适 应综合业务的需要。

  Internet已取得了巨大成功,但随着用 户亮的急剧增加,由多层路由器构成的 网络已趋于饱和,网络经常阻塞,用户 的业务质量得不到保证,为此需用ATM 网络对传统的Internet网络进行改进。 IP交换和标记交换就是ATM技术与 IP路由技术结合的两个产物。

  光技术在信息的传输中已得到广泛应用,特别是在 B-ISDN中几乎所有的传输都采用光纤传输,而目前的交 换机都是电交换机,采用光交换已是迫切需要。光交换 技术处在研发阶段。 光→电 光 信 号 · · · · · · 光→电 电 交 换 电→光 光 信 号 · · · · · · 电→光 · · ·

  换设备负责用户间路由的接续和释放。 ? 常用的交换方式有:电路交换、报文交 换、分组交换、帧中继、异步转移模式。 ? 本课程即是介绍交换设备的组成、各种 交换方式的原理和方法。

  交换网络是交换设备的一个重要组成部分,用来提供 交换所需的通路。 交换网络是由基本的交换单元组成。 ? 本章介绍基本交换单元的构成,原理和常用的交换网 络。 什么是 交换网络?

  交换网络中的信号形式是数字的、时分 复用信号. 电路交换采用 同步时分复用信号 分组交换和ATM交换采用 统计时分复用信号 什么是同步时分复用信号和统计时分复用 信号?

  1. 信道共享与多用复用技术 为了提高信道的利用率通常采用多路 复用技术,使多路信息在一个信道或一 条传输线路上传输.

  多个子信道. 时分复用:将信道按时间分割为 多个子信道. 空分复用:将信道按空间分割为 多个子信道. 码分复用:将信道通过不同的扩 频码序列分割成多个子信道.

  将时间划分为基本的时间单位帧,一 帧分成若干时隙,时隙顺序编号,所有帧 中编号相同的时隙成为一个子信道,一个 子信道传输一个话路信号。 *子信道的速率是恒定的。

  同步时分复用的来由:线us, 采样值是8位二进制编码,8位二进制占用的时间 相对于125us很少,为了提高利用率,将125us分 成若干时隙,不同用户的采样值占用不同的时隙 进行传输。 因为子信道在每一帧时间轴上的位置是固定 的,所以称为同步时分复用。同步时分复用信道 又称位置信道,是通过时间轴上的位置来区分子 信道(线us TSn X TS0 TS1 A B 125us TSn X A B

  3. 统计时分复用 信息按分组先存储再发送,每个分组附 加标志码,各个分组占用不同的时隙;但标志 相同的分组属于一个用户,将它们所占用的 信道容量看成一个子信道,这种复用方式称 为统计时分复用. 特点:先存储再发送,信息速率高的用户所 占的信道容量大,且所占信道容量随着信息 的多少动态变化,取消了帧概念,统计时分复 用信道又称标志信道,是通过标志来区分各 子信道的.

  3. 统计时分复用 信息按分组先存储再发送,每个分组附加标志 码,各个分组占用不同的时隙;但标志相同的分组 属于一个用户,将它们所占用的信道容量看成一 个子信道,这种复用方式称为统计时分复用.

  特点:先存储再发送,信息速率高的用户所占的信 道容量大,且所占信道容量随着信息的多少动态 变化,取消了帧概念,统计时分复用信道又称标志 信道,是通过标志来区分各子信道的.

  ※统计时分复用的显著优点是按照用户的需 要动态地分配信道容量。一个用户信息速 度高时,占的信道容量大,当它的信息速 度变低的时候,它占的信道容量也随之减 小。 ※分组交换的统计复用时分信号使用的分组 长度不相等,因此子信道速率不固定,不 适于采用硬件交换单元。ATM交换的统计 时分复用信号使用的分组长度相等(信元) 适于采用硬件交换单元,故ATM交换速度 快。

  同步时分复用信号只携带用户信号,当信号到达时, 交换单元可根据外部送入的命令,知道该信号应交换到 哪个出线在交换单元内部建立通道,将相应的入线与出 线连接起来。 由于不同的时隙对应不同话路,交换单元对同一入线 应在不同的时隙时刻建立不同的连接。

  地址信号。当信号到达时,交换单元根据信号 所携带的出线地址,建立相应的连接。 ? 对同一根入线,交换单元应根据信号地址标记 的不同建立不同的连接。

  连接函数则是用来描述交换单元的连接 特性,表示相互连接的入线编号与出线编 号之间的一一对应关系。

  连接函数的表现形式: 通常有三种: ? 函数表示形式 出线编号 y=f(x) x—入线编号 ? 排列表示形式 将入线与出线标号之间的对应关系一一 罗列出来 t0, t1, …… tn-1 r0, r1, …… rn-1

  解释:子洗牌连接是将中间 某一位放到最末位,也就是 后半部循环左移了,结果是 Xn-1…Xk+1的二进制编码有 几种组合,就分成了几部分, 每一部分都是均匀洗牌连接。

  话音信号需要数字化后才能在数字交 换网络中传输,交换话音信号数字化后的信 号为PCM信号. 线时隙进行时分复用子元形成了PCM3 0/32帧结构(欧洲体制),或将125us分成24时 隙的帧结构(北美与日本体制),这是PCM基 群.

  一个信道复用了32个时隙(或24个时隙) 称为PCM基群. 随着技术的发展,信息传输速率的提 高,PCM基群可以进一步复用,形成PCM高 次群.

  一、 空间接线器(space switch) 可简称为S接线器 ,完成不同复用线之 间的交换,而不改变时隙的位置,主要用于 同步时分复用信号的交换。 1 结构 组成 交叉矩阵(交叉点阵) 控制存储器

  类型:两种工作方式对应两种类型 输入控制:控制存储器对交叉矩阵的入 线进行控制,一条入线配一 个控制存储器 输出控制:控制存储器对交叉矩阵的出 线进行控制,一条出线配一 个控制存储器 备注:话路信息的交换要通过复用线之间 的交换和时隙之间的交换实现。

  PCM 出线 入线上有几个时隙, 控制存储器就有几 个存储单元。 存储单 元的地址码与时隙 号一一对应。 存储单元的内容表 示该时隙应接通的 出线号。

  注意: 1. S型接线器的入线. 控制存储器的内容只在通路建立或拆 除时才写入或清除。

  当CP、比较值、写命令三者同时为1时 CP?比较值?写命令 R/W=0,进行写操作

  脉冲为CM的读出地址,控制CM中的内容顺序读 出至Bn-1~ B0 线。 ? 在CP的前半周期,且写命令有效时,处理机提供 的地址ABn-1~A B0 在对应的时隙时刻到来时 ( ABn-1 … A B0 = An-1 … A0 , R/W=0)选中对应 的存储单元,处理机过来的数据写入其中(CM的 写入不是每个CP时刻进行,只在通路建立或释放 时进行)。

  共享存储器型交换单元的一般结构如图所示,N路输 入信号分别送入存储器的N个不同区域,再分别送出,存 储器的写入和读出采用不同的控制,以实现交换。 共享存储器型交换单元可对三种时分复用信号进行交 换,但其具体实现有所不同。

  时间接线器是用于同步时分复用信号交换 的共享存储器型交换单元,可简称T接线器, 具体功能是完成一条时分复用线上时隙的交 换。 组成: 话音存储器(Speech Memory) 控制存储器(Control Memory) 类型:按工作方式分类 顺序写入,控制读出 控制写入,顺序读出

  ? 在CLK8时刻, CM读出第8号单 元的数据2,2选 中SM的第2号单 元,A被读出。

  ? 在CLK2时刻, CM读出第2号单 元的数据8,8选 中SM的第8号单 元,A被写入SM 的第8号单元。

  顺写控读的T接线器PCM入线上各时隙的话音信 号在定时脉冲的控制下按时隙号顺序地写入到话音 存储器,然后在控制存储器的控制下读出到指定的 时隙上. 控写顺读的T接线器PCM入线上的各时隙的话音 信号在控制存储器CM的控制下写入到话音存储器 的指定存储单元,然后在定时脉冲的控制下顺序读 出. T接线器的CM是按控制写入顺序读出的方式工 作,原理与S接线器的CM相同. 定时脉冲由环形计数器输出,输出数据值与时隙 时刻值相等. 备注:顺写控读的T接线器中,定时脉冲作为SM写入 数据时存储单元的地址,控制存储器CM的输出数据 作为SM读出数据时存储单元的地址.

  说明: ? SM的读写是在同一时隙完成,但读和写不 能同时进行,需要将时隙一分为二或一分为 三 , 分别进行读和写,前半时隙进行写操 作,后半时隙读操作. ? T型接线器的输入时隙和输出时隙可以不 等. 如:控写顺读时,输入时隙可以比输出时隙多, 顺写控读则反过来.

  总线)入线控制部件将入线上的信息经过格式变 换存入缓冲存储器,在分配给该部件的时隙 上将信息送到总线)出线控制部件检测总线上的信息,将属于自 己的信息读入缓冲存储中,经过格式变换,由 出线送出. 特点: ? 可以实现三种时分复用信号的交换,但是具 体实现有所不同. ? 若入线上信息的传输码率为?bit/s,则总线上 信息的传输码率为n ? bit/s.

  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。

  R T 0 并 行 时 分 复 用 总 线个双向端口: 每个端口包含发送部 分T和接收部分R,可 连接复用了32个话路 的PCM复用线。 并行时分复用总线: 又分为数据总线、信 道总线、控制总线, 总线是并行时分工作 (分成16个时隙供16 个端口使用)

  ★ DSE任一端口的接收部分的任一信道(时隙)可以 与任一端口的发送部分的任一信道接通。

  P—端口Port总线 D—数据总线 的接 续,首先要由 处理机在Port3 的接收部分的 端口RAM的10 号单元写入9, 信道RAM的10 号单元写入20, 以控制交换到 Port9和TS20。

  话音信号S置入 数据总线号 单元中的端口 信息“9”顺序 读出置入端口 总线号单 元中的信道信 息20也被顺序 读出到信道总 线C。

  这时各端口的端 口比较器(位于发送 部分T),对端口总 线上的端口号码进行 识别,这时Port9的发 送部分的端口比较器 比较端口总线上的数 据与本端口一致,允 许其它总线(D.C) 数据进入本发送部分, 控制数据RAM进行写 操作。信道总线作为数据 RAM的地址信号选中 20号单元,数据总线 上的话音信号S经数 据RAM的数据输入线号单元。

  各端口的接收部分应在分配给它的时隙上向总 线置入数据,如另一端口的R部件也在同一时隙TS10 将数据置入总线,会造成数据混乱。实际上, 总线/N * PCM复用线上的时隙 N——端口数 发送部分应在每个总线时隙检测端口信息。

  回过头来看一下,S接线器是通过多路转换开关实现 空间交换,T接线器是通过话音存储器的缓冲来实现 时间的交换,DSE利用总线的地址选择来实现空间 交换,利用存储器(数据存储器)实现时间交换。

  按结构分 单级交换网络:入线到出线的连接只经过 一个交换单元;可以由一 个交换单元形成或由 多个 交换单元并联构成。 多级交换网络:入线到出线的连接经过 多个交换单元。

  集中型交换网络:输出链路数<输入链路数,实现话务 或信息的 集中。 分配型交换网络:输出链路数≈输入链路数,实现交换。 扩展型交换网络:输出链路数>输入链路数,实现话务 或信息的扩散。 (注:交换单元也可以进行这样的划分)

  类型:根据T接线器控制方式的不同有两种基本类型 第一种:输入T级采用输出控制,输出T级采用输入控制 第二种:输入T级采用输入控制,输出T级采用输出控制 (S接线器控制方式不限)

  要实现 要实现 ?假设找到 工作原理: PCM31TS51→ PCM0TS2 → 一个空闲的 下面以第一 PCM0TS2交换, PCM31TS51 种TST实现 内部时隙 同样要选择一 PCM0 的交换,首 TS7 0TS2 PCM 个空闲的内部 先要找到一 时隙,为方便 个空闲的内 ?在有关的 处理,通常采 部时隙,在 控制存储器 PCM31TS51 用反相法获取 此时隙上,S 中写入数据 第二条通道的 的实现过程 接线器的 空闲内部时隙, 以实现预定 PCM0入线和 讲解TST交 即两个方向的 PCM31出线 交换 换网络的工 内部时隙相差 均空闲。这 作原理。 半帧(最高位 样 (设每根复 取反) PCM0TS2→ 7+512/2=263 用线 →PCM0TS内 →PCM31TS内

  附件:复用器和分路器 由于数据或话音在传输时采用串行方式, 在交换网络中必须以并行方式工作,故话音 进入交换网络之前首先要进行串/并变换,而 串/并变换使信息码率降低,为充分利用交换 网络的速度,故串/并变换之后要紧跟着进行 复用,串/并变换电路与复用电路结合起来简 称为复用器. 在交换网络输出端与复用器相对应的电 路就是分路器,先分路再并/串变换.

  工作原理: 先找到一个空闲的内线,在此内部的PCM 线上,T接线器在输入时隙和输出时隙上均空闲 即PCM入TS入→ PCM出TS出=PCM入TS入 → PCM内TS入→ PCM内TS出→ PCM出TS出→

  DSN网络是由DSE按照一定的连接方式连 接而成,DSN采用单侧折叠式网络结构,即出, 入线处于同一侧,DSN的通路选择时根据出, 入线端子的地址号进行比较,来决定接续路 由的反射点,即反射点可位于网络的任一级, 即接续路由不一定要经过DSN的所有各级. DSN扩充方便,可平滑扩充,且扩充时,对 原网络结构不需改动.

  入址地址号=BA,A为第一级端口号,8个端 口用3bit表示。B为第二级的端口号,16 个端口号 用4bit表示。 若B相等,说明,出、入线位于第一级的同一 个DSE,反射点为第一级。 若B不相等,说明反射点为第二级。

  BANYAN网络是一种空分交换网络,由 若干个2×2交换单元按一定规律连接组成, 适合于统计复用信号的交换。 N×N的BANYAN网络级数M=log2N , 每级需N/2个2×2交换单元。 级与级之间的连接方式可以是均匀洗牌 连接、子均匀洗牌、蝶式、子蝶式连接。

  特点: ? 路径唯一,在每一条入线与每一条出线之 间都有一条并且只有一条路径 ? 自选路由,由于路径是唯一的,则根据出 线号,网络可以自选路由,实现交换 ? 内部有阻塞

  网络阻塞的概念 网络的出、入线空闲,却找不到空闲的 通路将两者连接起来,这种现象称阻塞 (blocking),单级交换网络不存在内部阻 塞,多级交换网络可能存在阻塞。

  无阻塞交换网络有三种类型 ? 严格无阻塞网络(strict non-blocking) 无论网络处于何种状态,任何时候都可以在空闲 的入端和出端之间建立连接。 ? 可重排无阻塞网络(rearrangeable non-blocking) 无论网络处于何种状态,任何时刻都可以在空闲 的入端和出端之间直接或通过对已有的连接重选 路由来建立连接。 ? 广义无阻塞交换网络(wide sense non-blocking) 给定网络存在固有阻塞的可能,但通过精巧的选 路方法,所有阻塞均可避免(选路不合理可能会 出现阻塞) 实用的广义无阻塞交换网络很少见。

  单级的空分交换网N×N是无阻塞的, 但交叉点数为N2(交叉点数越多,成本 越高)CLOS.Z提出一种空分网络结构, 可以使交叉点数尽量减少,同时又可以 做到无阻塞,这种结构的网络就称为 CLOS网络。

  特点:前一级交换单元与后一级的每一交换单元有连接, 且只有一条连接,,反之亦然。 三级CLOS网络严格无阻塞的条件: m≥2n-1 三级CLOS网络可重排无阻塞的条件: m ≥n

  严格无阻塞条件的证明: 任意入端与任意出端有m条平行链路,最不利的 情况是入端接线)个入端占用了其中 的n-1条链路,出端接线)条链路,且双方不重合,若还存在一 条空闲链路就可建立连接,即m=2(n-1)+1=2n-1

  非对称CLOS网络(入线数不等于出线数) 严格无阻塞的条件: m≥(n1+n2)-1 n1为入线 为出线数 可重排无阻塞的条件 m ≥max( n1,n2 ) 三级CLOS网络的中间级用三级CLOS子网络 替代,就形成五级CLOS网络,五级CLOS网 络的中间级再用三级CLOS 子网代替就形成七 级CLOS网络。

  TST交换网络严格无阻塞的条件: 内部时隙数≥2倍外部时隙数-1 对称的数字交换网络严格无阻塞的条件: (有时分复用) 内部链路数≥2倍外部链路数-1 非对称的数字交换网络严格无阻塞的条件: 内部链路数≥(入链路数+出链路数)-1

  上一章我们介绍了交换网络,交换机除了由交 换网络提供交换所需的通路,还应有实现控制功 能的控制部件及其它接口电路,本章即是介绍这 些硬件。

  用户电路 用户电路 交 换 网 络 出中继 入中继 收号器 话 路 部 分

  用户电路——交换机与用户线之 间的接口, 向用户话机提供通话电流,向处 理机提供用户状态等。 出入中继——交换机之间的接口,或交换机与 中继线之间的接口. 收号器 ——接收用户所拨的电话号码。 扫描驱动电路 ——对话路设备的状态进行扫 描,以便送入CPU进行分析处理, CPU发出的指令经驱动电路控 制话路设备动作. I/O设备 —— 键盘,显示器,打印机等.

  数字用户电路 中继单元 模拟中继单元 数字中继单元 操作管理和维护接口 ? 控制系统:实现交换的控制和系统的维护管理。 ? 信令系统:在交换系统各部件之间,用户与交换 机之间,交换机与交换机之间传送专用 的控制联络信号(信令)的发送接收设 备。 ? 网络连接设备:与其它网络(数据网,移动通信网)互 连的接口设备。 ? 其它辅助设备:电源,配线架

  呼叫建立、消息传输和释放 ? 在呼叫建立和释放阶段用户线和中继线上 传输的信号称信令,起联络控制作用,在消息 传输阶段所传输的信号称消息.

  §3.2 电路交换的接口电路 前面谈到外围接口电路主要有用 户电路、中继电路。 用户电路 模拟用户电路 数字用户电路 中继电路 模拟中继电路 数字中继电路

  一 模拟用户线接口电路(Analog line circuit) ——交换机与模拟用户线的接口 模拟用户线电路目前都是专用的集 成电路,主要有七大功能:馈电、过 压、保护、振铃、监视、混合、测试。 此处主要介绍功能,而不具体介绍 电路。

  扼流圈阻止交流的话音信号通过电源回 路串路。还有电流馈电方式,通过恒流源馈 电,无需电感线 过压保护:避免高压进入交换机内部而损坏交

  第一级在总配线架上安放保安器 第二级在用户电路中设置二极管箝位电路 保安器可为热线圈或放电管,有高压时,保安器动作,会 引高压入地,但 保安器的输出电压仍可达上百伏,故需 第二级保护。 箝位电路将用户线(a或b)的电压箝位在-48V~0V之间。 热敏电阻R起限流作用,R的阻值随电流增大而增大。 仅有第一级或第二级保护是不够的,需两级配合使用。 a 外 线 b

  内 线V的 交流电压,发送铃流. 过程:控制系统发“振铃控制” →开关动作 →铃流经用户线送达用户话机→振铃→用户 摘机→振铃电路产生“截铃”信号→控制系 统停止“振铃控制”信号→开关释放→ 停止 振铃

  4 监视:通过用户线回路状态来监视用户状态 摘、挂机状态 用户状态 号盘话机的拨号脉冲 投币话机的输入信号

  编译码和滤波:实现用户线上的模拟信号 与交换机内部的PCM信号之间的转换。

  6 混合电路(二/四线转换) 用户话机的模拟信号是二线双向 PCM数字信号在去话方向上要进行编码,在 来话方向上要进行译码,必须采用四线 测试:当故障发生时,测试开关将用户内线 与用户外线分开,以测定故障是局内设备故 障,还是局外设备故障.

  模拟用户线电路的功能框见书,通过该框图 了解各功能电路的位置(先后次序) 测试 换机 振铃 过压保护 馈电, 监视 混合 滤波与编译码 模拟中继电路与模拟用户电路有许多相同 的地方,同学们自己看

  二数字中继电路(Digital trunk) ——是数字中继线和交换机的接口,主要实 现码型变换、同步和信令控制三方面的功能。 具体功能如下: 1 码型变换 完成中继线上适于远距离传输的双极性的 HDB3或AMI码与交换机内部单极性的NRZ码之间 的相互转换。 单极性←→ 双极性 NRZ ←→ HDB3(或AMI) 远距离传输码型的特点: 便于时钟提取,具有内在的检错能力,具有 良好的谱结构,便于线路均衡和回波抵消等。

  2 时钟提取:从输入的PCM码流中提取对端局 的时钟频率,作为输入基准时钟,使 收发频率一致,又称位同步,不至于 漏位或一位数据重复接收. 时钟提取电路:锁相环,谐振回路,晶体滤波

  3 帧/复帧同步 帧同步:使收,发两端各路时隙对齐,以便 发端所发送的各路信息都能够被收 端各路正确接收而不会错路。 方法:识别帧同步码×0011011 复帧同步:使收、发两端一复帧中的帧与帧 对齐,以便正确接收各路标志信 号。 方法:识别复帧同步码

  4 帧定位(帧调整) 将输入的PCM码流同步到本局时钟上 来(频率相位一致),以便进入本局交换 机流通。

  5 检测和告警处理 检测:帧/复帧同步检测 误码检测 对端告警检测 告警处理:告警比特插入 6 帧和复帧同步信号插入(输出时) 7 信令提取和插入 TS10中的标志信号的提取(收时)和插入 (发时)

  信令提取 帧定 位 帧同步 信令 复帧同步 指示 信令 信令 插入 内部时钟

  §3.3 信令设备 前面已经谈过,交换过程中需要信令的 配合,交换机需要产生信令发送出去,又要 接收信令。 在电路交换系统中,常采用带内音频信 号作信令(便于用户接收) 信令的方式后面介绍,这里只介绍数字 音频信号的产生、发送和接收。

  音频信令有三种:单音、双音(多频编码、双 音多频(号码))、语音通知音。 信令设备是接在交换网络上,因此产生的信令 应是数字信号。 数字单音频信令产生的原理: 取单频信号的一个周期进行采样(采样频率为 8kHZ)、量化、编码,转化为PCM信号,存入 ROM中,需要时以8kHZ的频率循环读出(每隔 125us读一个单元)。 双音频信令产生原理类似,只不过要对(f1, f2,8kHz)的公共重复周期内的f1 , f2采样。

  数字音频信令通过数字交换网络送出,和 话音信号一样处理,也可占用某个固定时隙 (如TS10 ,TS16)利用T接线器交换到多个用户, 即向多个用户发送音频信令(一个信号可交换 给多个用户,多个用户信号不能交换给同一 用户)。

  三 数字音频信令的接收 1 发给用户的数字音频信令经用户电路 变成模拟信号由用户线 发给交换机的多频信令由交换机内部 的收号器接收.

  程控交换机中的控制系统实际上是一个 多处理机系统,或计算机的局域网 ,没有 必要讨论每台处理机的组成,这里只了解控 制系统的结构方式。 控制系统的结构方式主要由控制系统的 控制方式、处理机的分工方式来决定。

  一 控制方式: 控制方式 集中控制 分散控制 分级控制 全分散控制 1 集中控制 处理机可以使用所有的资源,完成所有的 功能。 特点:灵活性差,经济性差(处理机复杂 故贵), 软件庞大,维护困难

  2 分散控制 控制系统中的每台处理机只能使用部分资源,完 成部分功能。 Ⅰ分级式多处理机系统 将控制功能分级,不同层次的控制功能由不同 的处理机完成。 Ⅱ 分布式(全分散)多处理机系统 取消了中央处理机,处理机遍布于每个功能模 块,每个模块都具有通路选择和建立功能。设立 辅助控制单元完成较高层次的呼叫处理和控制功 能,如S-1240型数字交换机。 特点:更好地使用硬件和软件的模块化,便于系 统扩充,提高了系统的可靠性和灵活性。

  辅助控制单元 模拟用户模块 数字用户模块 LSDN用户模块 数字交 换网络 DSN 模拟中继模块 数字中继模块 LSDN中继模块

  二 多处理机系统的分工方式 1 按功能分担: 如分级控制的不同级之间是按功能分担 2 容量分担:完成的功能一样,使用的资 源不一样,如分级控制的同级处理机之 间可按容量分担。 3 话务分担:各承担一部分话务完成的功 能一样,使用的资源也一样,如集中控 制的处理机之间可按线 业务分担:按业务类分担,实现的功能 不一样,使用的资源也不一样,分布式 控制即是采用业务分担

  三 处理机的冗余配置 对交换机的控制系统的可靠性要求非常高, 指标是累计间断时间≤3分钟/每年,为了提高 控制系统的可靠性,采用冗余配置. 对于完成重要功能的处理机采用1+1冗余 配置,不重要的则可采用(n+1)冗余配置(即n台 处理机1台冗余) 1+1的冗余配置有三种工作方式: 同步双工工作方式 双机 互助(话务分担) 主/备用方式

  1 同步双步工作方式(同时接收话路设备的 输入信息,执行相同的指令) 两台处理机同步工作,执行结果进行比较, 相同则继续。 两台处理机中只有一台处理机输出信息控 制话路设备工作,如结果不一致,则中断正 常业务,各自启动检测程序,检测有故障的 处理机退出服务,且应尽快修复,返回到工 作系统中。

  特点 (1)对硬件故障反应快,对软件故障没有容错能 力 (2)需不停进行同步复核,降低了处理机的效率。

  2 双机互助(话务分担) 话务工作由两台能独立承担该话务工作 的处理机分担,一旦有一台处理机出现故 障,就由另一台处理机承担全部的话务工 作。

  优点: (1)过负荷能力强 (2)对软件故障有容错能力. (3)调试新软件,扩充新设备时,可使一台服务,一台调 试 缺点:为避免双机同抢资源,双机通信息较频繁,使软 件较复杂,对硬件故障不如同步方式反应快. 3 主/备方式 一台处理机联机工作,一台处理机备用,一旦主用机 出现故障,进行主/备用设备切换. 特点: 实现简单,主/备用切换时令产生延误或已有的连 接中断.

  通信方式 利用PCM信道 利用TS16进行通信 与话音信息一样在交换网 络中传输,用不同的标志区 分 采用计算机网常用方式

  1 如何提高交换机控制系统的可靠性? 2 交换机采取什么措施防止高压进入交换 机? 3 为什么数字中继电路要实现帧调整,另外 数字中继电路中没有帧同步会出现什么 情况? 4 1+1冗余配置三种方式的优缺点?

  数据:反映交换局和用户的情况,为程序的执 行提供必要的环境和依据。 操作系统:负责资源的管理和程序的执行控 制。操作系统直接覆盖在裸机上,为 其它软件提供一个虚拟机环境。 呼叫处理程序:负责呼叫处理功能。 管理程序:协助实现交换机的软,硬件系统的 更新(如新用户建立,用户改号时用户 数据的更新);进行计费管理;监督交 换机的工作情况,确保交换机的服务 质量(如服务观察和话务量测量)。 维护程序:负责交换机的故障检测,诊断和 恢复,保证交换机可靠工作。

  二 软件支援系统 交换机的运行软件本身是很庞大和复杂, 它的设计生产和维护工作也是艰巨的,软件 支援系统就是提供这两方面的工具和环境. 交换机的运行软件大体结构相同,但对不 同的交换局,需作一定的修改以适应各种具 体要求,利用软件开发、生产工具与环境可 高效、可靠地完成。 软件维护指对原先设计的运行软件不断 地改进和扩充,直至交换机退役,这也可以由 软件维护工具与环境完成。

  呼叫处理软件是负责呼叫处理功能,具体有: 监视话路设备的状态(用户线、中继线)、接 收用户号码,数字(号码)分析,状态分析,路由 选择,通路选择,驱动话路设备等.

  处理任务 用户扫描 状态 空闲 等待收号 第一位号码到 送用户号码 收号 输入信号(事件) 主叫摘机

  来话分析,(路由选择) 通路选择,振铃控制, 振铃 送回铃音 通路接续 通话 路由复原,送忙音 主叫复原 听忙音 空闲

  上述呼叫处理过程中所执行的处理任务可以分为 三种类型:输入处理、内部处理、输出处理。 输入处理:用于识别输入信号,具体有用户扫描 收号等。 内部处理:分析输入信息的现有状态,分配资源 (收号器,中继路由,内部链路),决定下一步的 工作。如数字分析,来话分析,通路选择。 输出处理:执行内部处理的结果,完成对话路 设备的驱动,如振铃控制,通路接续,送忙音,回 铃音等。 一个呼叫处理过程是输入处理,内部处理,输出 处理的不断循环,一个循环的结束,硬件设备就从 一个稳定状态转移到新的稳定状态。一个呼叫处理 的过程实际上是状态转移的过程。

  二 用户扫描 ——识别用户状态(摘机或挂机状态)的 输入 处理。 摘机:用户回路闭合(-48V提供给 摘机 ‘0’ 用户线’ 挂机:用户回路断开。用“1”表示 交换机通过周期性扫描用户线 用户扫描周期: 确定为100ms左右(96ms或100ms),太长:影 响服务质量。太短:增加了处理机的负担。 100ms左右的扫描周期滤去了话机抖动造成的干 扰。 2 摘机识别和挂机识别 摘机识别式:SCN∧LSCN=1

  ?摘机事件的识别是识别摘机动作,而不是识别是 否出于摘机状态,以便处理机做下一步处理。 ?对于摘机事件还应区分出是呼出摘机还是应答摘 机,两个事件会有不同的处理。 可利用用户的忙闲状态LM进行区分。 呼出摘机前,用户处于“闲”状态 用“1”表示。 应答摘机前,用户处于“忙”状态(已振铃)用 “0”表示。因此: 呼出摘机识别:SCN∧LSCN ∧LM =1 应答摘机识别:SCN∧LSCN ∧LM =1 挂机识别式:SCN∧LSCN=1 ?挂机事件的识别也是识别挂机动作。

  3 用户扫描采用群处理方式 Ⅰ 用户状态是由硬件周期性地写入特定存储 器中,一个用户线扫描值占一位,然后由 软件周期性地读取,读取时是一次读一个 字长的数据,通过判别式一起判断,再通 过寻“1”指令确定具体的用户。 Ⅱ另外,大量用户分成若干群,按群分时扫 描,以免集中扫描占用过多时间,使其它 工作不能及时处理。

  ※摘机识别和挂机识别是通过不同的判别式 判别但都是在用户扫描程序中识别(同时 识别)。

  号盘话机的指标: 脉冲速度:每秒8~20个。 脉冲断续比:1:1~3:1,位间隔≥250ms

  收号方法:识别用户线上的脉冲并计数,同 时识别位间隔,当识别到位间隔时,计数值 存储并给计数器清零,为计下一位号的脉冲 作准备。 Ⅰ 脉冲识别扫描周期 识别脉冲需要扫描用户线状态 为了不漏掉一个脉冲,脉冲识别扫描周期 须<最短的脉冲断或续的持续时间 最短的断或续持续时间:

  Ⅲ位间隔识别 若用户线在较长一段时间内(位间隔识别周期内) 没有脉冲变化,且LSCN=0,则认为是位间隔。

  用AP表示位间隔识别周期内有无脉冲变化. AP 1 有脉冲变化 0 无脉冲变化 位间隔识别式:AP∧LAP ∧LSCN=1

  本次位间隔 上次位间 与中途挂 识别周期内 隔识别周 机区分开 无变化 期内有变 化

  若脉冲识别周期为8ms,则T位取96ms 若脉冲识别周期为10ms,则T位取100ms

  早释事 存一位数 件登记 换收号器 计数器清零 AP → LAP 0 → AP

  说明: AP的值在每一次位间隔识别周期之初清零 在每次脉冲识别时执行. UM∨AP → AP,这样在位间隔识别周期内 只要有一次脉冲变化AP即为1 收号时,脉冲识别扫描程序和位间隔程序 同时启动,共同实现收号任务.

  双音多频信号由收号器接收转换成十进制 数输出. 软件则负责在合适的时刻读取收号器输出 的数,否则就收不到号.

  当数字的音频信号过来时,收号器上有一 个“信号出现位”SP变为高电平,数字音频 信 号过后,SP变为低电平. 软件以16ms周期扫描SP位,若 (SP⊕LSP)∧LSP=1,则读取收号器的输出.

  四 去话分析(主叫摘机检测到即进行去话分 析) ——对主叫用户数据进行分析,确定下一步 的任务(是不接还是准备收号),并为后面 的工作作准备(提供有关信息如优先级等). 去话分析流程:

  输入 用 户 状 态 用 户 数 据 类 别 话 机 类 别 专 用 情 况 计 费 类 别 用 户 电 路 类 别 输出

  用户数据类别 用户类别:一般用户,磁卡电话,用户小交换 机,数据传真等. 出局类别:市话,国内长途,国际长途. 专用情况:热线电话,优先级用户等. 用户电路类别:普通用户电路,带直流脉冲计 数的用户电路等.

  ——对用户所拨号码进行分析,确定接续性质(国际, 长途,特服,本局,它局)、应收几位号码、下一步的 任务,并为后面的工作做准备. 对于不同的接续性质,下一步的任务不一样且输 出结果不一样. 如 本局呼叫,则下一步任务是来话分析,输出是确 定被叫用户. 出局呼叫则下一步任务是路由选择,输出是路由 索引(为路由选择做准备). 分析步骤: 1 预译处理:分析号首,确定接续性质以及应收几位 号码 2 拨号号码分析:分析全部的号码 分析方法:查表法

  (分析流程图:由于不同接续性质处理不一样, 不同书本上画的流程不一样,不讲)

  ——对被叫的用户数据,及被叫的忙闲状态, 进行分析,确定下一步是通路选择还是给主 叫送忙音.

  来话拒绝 被 叫 忙 闲 状 态 接忙音 闲 计 费 类 别 计 费 类 别 来 话 分 析 准备叫 出被叫

  络中的位置,选择一条空闲的通路(各级 链路均空闲) 选择方法:根据链路忙闲表进行 2. TST交换网络的通路选择介绍 (1) 引出 已知一TST交换网络有m根入线,m 根出线个时隙

  我们认为TST交换网络有两级链路—— 初级和次级链路,每级包含m个网络模块. 初级模块链路忙闲表反映对应T接线器的 所有输出时隙忙闲状态. 次级模块链路忙闲表反映对应的T接线器 的所有输入时隙忙闲状态. 1024时隙的忙闲状态按顺序存放在 32×32的存储区域中就形成核模块的链路忙 闲表. TST交换网络的每个模块的链路忙闲表 顺序存放形成TST交换网络的链路忙闲表.

  PCMXTSP PCMy TSq 地址指针1指向初级x模块链路忙闲表起始地址 地址指针2指向次级y模块链路忙闲表起始地址 取出对应单元逻辑乘 判断

  被叫用户忙闲状态改忙 向被叫用户送铃流,向主叫送回铃音 振铃状态 被叫摘机 被叫铃流切断主叫回铃音切断 预占通路接续 超时

  七 路由选择(号码分析确定是他局呼叫时 进行) 任务:确定交换局之间的路由并在相应的路 由中选择一条空闲的中继线。

  方法:根据路由索引表和空闲链路指示表进 行.路由索引表中每个单元包含中继群号 TGN和下一个迂回路由索引NRTX,查路由 索引表的索引值由数字分析得出.

  ①用RTX=6检索路由索引表得TGN=4, NRTX=8. ②用TGN=4检索空闲链路指示表,其内容为0 表示该路由的中继线全忙.

  ③用NRTX=8检索路由索引表(查迂回路由), 得TGN=6,NTRX=14. ④用TGN检索,空闲链路指示表,得到该路由 的一号中继线空闲,选用. 作业: 1 数字分析,去话分析,来话分析,分别对什么 源数据进行分析. 2 给出SCN,LSCN,LM值判断摘机,挂机用户. 3 能否同时完成摘机用户,挂机用户的识别.

  操作系统的功能: 对计算机资源管理(处理机管理,存储器 管理,I/O设备管理,文件管理) 控制程序执行:根据任务的轻重缓急调 度程序运行. 此处重点介绍在程控交换系统中操作系 统如何控制程序进行。

  一 将任务分级 在程控交换系统中根据任务的紧急性和 实时性将任务程序分为三级: 故障级 高 优 先 时钟级 级 基本级 低 故障级任务—负责故障的紧急处理,处理该 级的程序平时不执行,一旦需 要时,应立即执行. 时钟级程序(任务)—按照一定的周期由时钟 信号启动执行,否则会延误工作.

  如: 用户扫描程序,启动周期为96ms 拨号脉冲识别程序,启动周期为8ms 基本级—实时性要求不太严格,可以等待或插 空处理(如通路选择,维护管理程序 等) 二 任务的执行控制(按级别控制执行) 1 概述:故障级程序平时不执行,一旦出现故障 任务,中断其他程序的执行而执行故障级程 序,周期级程序由定时中断脉冲启动执行,每 当定时时间到就执行,等周期级程序执行完 再执行基本级程序,若基本级程序还未执行 完,定时时间到就又转去执行周期级程序.

  故障级程序和基本级程序又根据重要程度细分若 干等级,同级申请时按等级的高低先后执行.或者每 级相同时,排队执行(进入队列)时钟级程序中不同的 程序启动周期不一样,需要通过时间表来调度执行.

  2 时钟级程序的调度 不同的时钟程序其启动周期不同,如何保证 在不同的时钟周期到来时启动相应的周期程 序执行呢? 调度方法:通过产生定时时钟中断信号的定时 器和时间表来控制时钟级程序的调度. 时间计数器:对定时中断脉冲计数 屏蔽表:反映程序是否处在可执行 时间表 状态 调度表 功能程序入口地址表

  时间表的工作机理: 下面通过举例说明时间表的工作过程和原 理.设周期级程序及其启动周期如下: 拨号脉冲识别程序,8ms 测试用拨号脉冲识别程序,8ms 按钮号识别程序,16ms 位间隔识别程序,96ms 用户群扫描程序,96ms 中继起器扫描程序,96ms 时间计数器清零,(根据实际情况确定) 定时时间的确定:由于最小的启动周期为 8ms,其它的启动周期又均是8ms的倍数, 因此取8ms为定时器的周期

  调度表:每行表示当时钟周期到来 时是否调出相应的程序执 行,为1表示要执行。

  拨号脉冲识别 测试用拨号脉冲识别 按钮号识别 位间隔识别 用户群1扫描 用户群2扫描 时间计数器清零

  时间表的工作原理: 起始时,时间计数器为0,来一个脉冲,计 数器加1,开始从调度表中相应单元取数。 调度程序执行,执行到最后一行,最后调 出计数器清零程序,计数器为0。当再来一 个脉冲又从T1单元开始取数执行。 ①时间计数器置初值0,每当定时时间到产生 一中断脉冲时间计数器就加1. ②以时间计数器的值为指针取出调度表中的 相应单元与屏蔽表相乘。 ③对相乘结果进行寻“1”,哪一位为1,则对 应的功能程序被调出执行。 ④调度表的最后一行,最后调计数器清零程 序,以便循环。

  时间表的设计: 定时时间的确定:时基=各程序的启动周期 的最大公约数。 调度表的行数:各启动周期的最小公倍数 时基 例如设计一时间表调度A,B,C程序的执 行,A,B,C的启动周期分别为2ms,3ms, 4ms 时基:1ms,即产生定时中断脉冲的定时周 期为1ms 调度表的行数:12ms/1ms=12

  注:对于具有相同启动周 期的程序,应分配在不同 的时刻执行,而不要在同 一时钟中断脉冲到来时执 行,使时钟级程序均匀分 配在各时钟中断脉冲到来 时刻执行,留下足够的时 间给基本级程序。

  §5.1概述 分组交换技术是为满足数据通信的需要而产生的. 数据通信—凡是在终端以编码方式表示的信息, 用脉冲形式在信道上传送的信息都叫数据通信.

  数据通信的特点 高可靠性要求。一位编码 错了表达的意思完全不同 持续时间短,90%用户数 据通信持续时间<50s, 突 发性 数据通信的速率变化, 30bit/s(聊天)~nMbit/s (传图象)

  电路交换的不适应性 电路交换是透明传输(没有差错 控制措施) 电线分。 电路交换的通路建立时间长, 平均15s,较短的数据通信花去 较长的通路建立时间不划算。 电路交换每线kbit/s,不能适应业务速率 的动态变化。

  分组交换以分组为单位存储转发并且进行严格 差错控制的交换方式,适应数据通信的要求。 分组交换网的典型结构:

  1 分组交换的工作模式 研究适合于数据通信的交换方式时,出 现了两种模式的分组交换。 ? 数据报方式:用户之间通信无需经过呼叫 建立,呼叫释放阶段;各分组逐节点地独 立选择路由,转发。 特点:灵活,网络利用率高,软件复杂, 传输时延大。 internet采用数据报方式。 ? 虚电路方式:先在用户之间建立逻辑连接 (虚电路),分组沿虚电路顺序发送,发送 完,逻辑连接释放。而向连接的交换方式, X.25分组交换网采用,延时小,软件简单, 故障时需要重新建立连接。

  相同点:都是面向连接的交换方式 不同点: ①虚电路方式电路资源不是被某对用户独占, 而电路交换的电路资源在通信过程中被某 对用户独立,故前者线路利用率高; ②虚电路方式传输的是统计时分复用信号, 电路交换传输的是同步时分复用信号,故 前者能适应业务速率的动态变化,后者不 能。 ③前者本质上是分组交换,具有分组交换的 一切特点,借用了电路交换先建立连接的 特点,提高了实时性。

  电路交换 接续时间 信息传输时延 数据传输的可靠性 长,平均15秒 短,偏差小 一般 分组交换 虚电路连接<1s 较长,偏差较大(不同分组 的时延偏差大) 可靠

  信号传输的透明性 有 无 异种终端之间的相互通信 不可 可 对业务过载的反应 拒绝接收呼叫 减小用户信息的输入量(流 量控制)延时增大 (呼损) 电路利用率 低 高(经济) 实时会话业务 交换机费用 适用 较便宜 轻负载下适用 较高

  分组交换采用了存储转发和动态复用技术. 一 统计时分复用(statistical time division multiplexing) 该概念在第二章信道共享技术中已经讲过 再温习一下. ---将信息以分组为单位先存储,每个分组附加 标志码,再输出到输出线路上,标志相同的分组 属于同一用户,它们所占的信道容量看作一个 子信道,信息速率高的用户所占的信道容量必 要大.

  统计时分复用的特点: ①根据用户的实际需要动态分配线路资源 ②根据标记区分不同的用户信息(或子信道) 统计时分复用需要的功能:存储缓冲和信息 流控制 信息流控制—根据信息流的大小控制线路资 源的动态分配(发送分组的速度) 统计时分复用的优缺点: 优点:信道利用率高 缺点:会产生附加的延时和丢失数据的可能。

  二 分组的格式 报文 整个报文信息分成数据块, 每个数据块加上高级数据链路 控制规程标识、 F A C 分组头信息字段 FCS F 分组头、帧校检序列 以帧的形式在信道上传输。 F A C 分组头 FCS F F:定界标志,标识分组的边 界 F A C 分组头 A:地址字段,表示链路层的 次站地址与网络层的目的 高级数据链路 地址及选路无关 控制规程标记 C:控制字段,指示帧的类型 (信息帧,监控帧(按级就 绪、未就绪等),无编号帧 (控制链路的断开和建立)) FCS:帧校验序列,为CRC校 验码

  通用格式标示符:主要用来区分分组是用户信 息还是控制信息,还有确认方式、分组顺 序编号的模式。 逻辑信道组号和逻辑信道号:是分组的地址标 记,标示不同的子信道或用户信息. 分组类型识别符:区分不同的分组

  呼叫建立分组:用于两个DTE之间建立虚电路. (呼叫请求分组,入呼叫分组,呼叫接受分组,呼 叫连接分组) 数据传输分组: 恢复分组:实现分组层的差错控制(复位分组, 再启动分组,诊断分组) 呼叫释放分组:用于释放虚电路(释放请求分组 释放指示分组,释放证实分组) 不同类型分组的格式有所不同,如有的就不包 括信息字段,具体见书.

  1 交换虚电路的建立 当数据终端DTEA与数据终端DTEB要进行 数据通信时 ①DTEA发呼叫请求分组给本地交换机A ②交换机A收到呼叫请求分组,选择至下一节 点的路由,建立呼入链路和呼出链路的逻辑 信道对应表. ③下一节点交换机做同样的工作,直至终端 DETB.

  ④当DTEB可以接受呼叫时,它便发出呼叫接 收分组,呼叫接受分组依次转发至DTEA的 本地交换机A时,交换机A发呼叫连接分组

  2 数据传输 虚电路建立后,数据分组只要包含逻辑信道 号就可顺利传送(不用包含目的地址)传送过 程中,普便采用逐段转发、出错重发的方式,每 节点处进行检错,发现错误请求对方重发. 数据分组至SA,SA检错无误,存储,在SA至SB 路由上在逻辑信道50转发出去. 3 虚电路的释放

  DTEA 交换机A 交换机B 释放 确认 DTEB 释放请求 释放确认 释放指示 释放确认

  路由选择原则:①使报文通过网络的平均延迟 时间较短②平衡网内业务量 实现路由选择的路由算法: 固定路由算法和自适应路由算法 固定路由算法:根据网络结构,传输线路的速 率途径交换机的个数等,预先算出某一个交 换机至各交换机的路由表,说明该交换机至 各目的交换机的路由选取的第一选择,第二 选择,第三选择等.

  自适应路由算法:路由选择过程中所用的路 由表要考虑网内当前业务量情况,线路畅通 情况,并对网络结构发生变化时及时更新, 以便在新情况下获得较好路由,每隔一段时 间要重新算一次。

  电路交换是立即损失制,若找不到空闲路 由,呼叫建立就告失败,分组交换是时延损 失制,只要传输链路不全部阻断,路由选择 总能选到一条链路。

  1 流量控制的对象及目的 ⑴为了实现不同速率的数据终端之间的通信, 要控制速率较高的终端进入分组网的流量, 即控制进入虚电路的分组数(控制终端到 网络节点之间的流量) ⑵从网络路角度上,控制各虚电路与链路的 流量,使全网的分组流量在设计范围内, 防止拥塞现象发生。(通信量超过交换机 的存储器容量和通信线 流量控制方法 ⑴信道队列法:一个链路或一个虚电路对应 一个队列,节点监视这些队列的占用情况, 若超过门限值,后读到达的分组就丢弃, 以后再重传。

  ⑵预约缓冲区法:源节点在发送报文之前必 须先向目的节点申请,缓冲空间,目的节点 如有足够的空间可供分配就向源节点发送 “准 备接收”应答分组,然后源节点才能向目的 节 点发送预约数目的分组。

  一 信令概念 ——信令是通信网中的联络控制信号,用以使通 信网络部件协同工作,并维护网络正常工作。 前面我们讲到一个电路交换的过程,了解到 在通路的建立和释放过程中需要信令进行联络控 制(如摘机信令,挂机信令,回铃音信令

  二 信令的分类 1 按功能分为监视信令,选择信令,管理信令 监视信令:用来反映和监视终端用户交换机的状态,如摘 机信令,挂机信令,回铃音,忙音。 选择信令:用来选择接续方向,如主叫所拨的被叫号码 管理信令:用于通信网的维护和管理,如检测和传送网络 拥塞信息。 2 用户信令和局间信令 用户线信令—在通信终端和网络节点(交换机)之间传送 的信令 局间信令—在网络节点(交换机网络中心)之间(的局间 中继线 前向信令和后向信令 前向信令—主叫端到被叫端方向上的信令,都是前向信 令。 后向信令—被叫端到主叫端方向上的信令都是后向信令。

  2 用户信令和局间信令 用户线信令—在通信终端和网络节点(交换 机)之间传送的信令 局间信令—在网络节点(交换机网络中心) 之间(的局间中继线 前向信令和后向信令 前向信令—主叫端到被叫端方向上的信令, 都是前向信令。 后向信令—被叫端到主叫端方向上的信令都 是后向信令。

  4 随路信令和共路信令 随路信令—用传送话音的通路来传送的信令信令通 道和用户信息通道合在一起或有一一对应关系。 共路信令—用于话路独立的一条数据链路来传送一 组话路的信令。

  传统的信令都是随路信令,共路信令是新的 信令方式. 共路信令的特点 随路信令 ①传送速度快 ①传送速度慢 ②信号容量大 ②信号容量有限 ③话路系统独立, ③通常每话路配信号 使用与变更灵活 设备,成本高 ④经济 ④不同国家,不同交换 ⑤ 国际统一 机的信令系统不一样 但网不方便

  三 信令系统的发展 ITU-T已经建议的信令系统有1~7号系统,还有R1信 令系统, R2信令系统. ITU-T的NO.1-NO.4信令系统用于国际人工长途,半 自动长途电话交换,现在很少使用,是随路信令系统. ITU-T NO.5信令系统—目前还在使用的随路信令 系统. R1信令系统—目前还在使用的随路信令系统,主要 用于北美,日本. R2信令系统—目前还在使用的随路信令系统,主要 用于欧洲,我国的1号信令系统就是由R2信令系统得 来(有一点不同,是兼容的). ITU-T6号和7号信令系统—是公共信令系统,但6号 信令系统当初为模拟通信设计的,还未使用就不适应 通信网的发展,马上就设计制订了数字通信网的共路 信令系统ITU-T7号信令系统.

  一 信令的结构形式 指以什么样的信号形成来表示信令,有 非编码的信号 模拟信号 直流信号 编码信号 数字的信号 交流信号 非编码形式的信令: 4S 4S 1S 1S 回铃音 450HZ的1S通4S断 0.35S 0.35S 忙音 450HZ的0.35s通, 0.35s断 编码形式的信令:双音多频,多频编码 四选二或六中取二的不同组合代表不同的数字号码。 数字形式的信令:在数字中继线传送 的信令,a、b、c、d的不同组合代表摘机,挂机,示, 占用等信令含义。 直流形式的信令:如用户线上的摘机,挂机信令。

  3 混合方式 在实际中,将前面两种方式结合起来使用就是 混合方式,如在劣质电路中采用逐段转发,在 优质电路中采用端到端传送方式。

  指控制信令的发送过程。有三种: 1 非互控方式 发端发送一个信令,又发下一个信令,而 不管收到是否收到(简单,可靠性差) 2 半互控方式 发端发送的一个信令后,须等到收到收端 回送的接收正常的证实信令才能发下一个信 令。 3 全互控方式 发端连接发送前向信令,等收到收端的证 实信令才停发,发端发后向证实信令直到发

  ——主要传送监视信令,地址信令(用户号码) 1 摘机/挂机信令 功能:反映用户状态 信号形式:通过用户回路有无直流信号来反映。 2 地址信令 功能:发送用户号码 信号形式:号盘话机是直流脉冲信号按键线 铃流和各种信号音 功能:反映交换机的状态。信号形式有 铃流:25HZ,1秒送,4秒断忙音:450HZ,0.35S通, 0.35S断 拨号音:450HZ,连续信号回铃音:450HZ ,1S通,4S断

  二 局间信令 又分线 线路信令——通过线路设备传送 功能:反映和监视中继线的状态,传送监视信令。 信令含义:示闲,占用,应答,挂机等状态信号。 信号形式: 模拟中继线采用模拟信号:用中继环路的通/断,接 地/接电,源/断开,高阻/低阻来表示不同的信号 含义。 数字中继线 传送信令,a、b、c、d的不同组合来表示各种信 号含义。

  2 记发器信令——由记发器发送和接收 功能:传送选择信令和管理信令,控制电路的自 动接续和管理通信网。 信号的含义:主叫的业务类别,接续类别优先情 况,用户号码,被叫忙闲状态等。 信号形式:带内多频编码信号,采用“6中取2”的 编码形式,用2个频率的组合来代表一个数字, 15种组合代表数字0~14。

  ATM的传送模式本质上是一种高速分组传送模式。它将 话音,数据,图象等所有的数字信息分成固定长度(48 字节)的数据块,并在各数据块前装配地址、信元丢失 优先级、流量控制、差错控制(HEC)信息构成的信元 头(5字节),形成53字节的信元(将信息分组)。ATM 采用统计时分复用技术将来自不同信息源汇集到一起, 在一个缓冲器内排队,然后按先进先出的原则将信元逐 个输出到传输线路上,每个信头中的虚通路标识/虚信道 标识(VPI/VCI)作为地址标志,网络根据信头中的地址 标志来选择输出端口转移信元。

  1 使用固定长度的分组(信元),并且使用 了空闲信元填充信道,使信道分成等长的 时间段,因此可以硬件实现交换提高了速 度。 2 不使用逐段反馈重发方法,用户可以在必 要时使用端到端的差错纠正措施。 3 可以由用户在申请信道时提出业务质量要 求(对话音,数据,图象对应不同的业务 质量要求)

  1 误码处理方法 ①通过对信头部分的HEC(header error control)的检验可 以纠正信头中的一位错码和发现多位错码,若检验出信 头有错而无法纠正时则丢弃该信元对信元中的信头可以 纠正一位错码和发现多位错码,若错码多于一位而无法 纠正则丢弃该信元。 ②对信元中的信息域不采取任何的检错和纠错措施。 2 信元定界方法: 信元定界:在比特流中界定各个信元。ATM信元中无分隔 符,是通过HEC定界,HEC位于每个信元信头的尾部, 占一个字节。 3 信道填充 当发送端无信元时,发送空闲信元,使信道一直处于信 元传送状态,且信道分成相等的时间小段,便于收,发 同步和交换的硬件实现。

  4 面向连接的工作方式 ATM是面向连接的,连接是虚电路连接。 虚电路是一段一段的逻辑信道连接形成。 逻辑信道:用虚电路VP (Virtual Path)和虚信道 VC(Virtual Channel)共同表示。

  一条物理通路中包含有一定数量的虚电路VP。 一条虚通路中包含有一定数量的虚信道VC。 逻辑信道表示为某个VP中的某个VC,即用 VPI/VCI(VC Identify)标识。

  ATM实体(端点或连接点)可具有VP交 换或VC交换,也可以兼具VP和VC交换。 VP交换:交换时VPI值要改变而其中包含的 所有VCI值不变。 VC交换:交换时,VPI值和VCI值都要改变。 ATM实体可以是ATM交换机或ATM交叉 连接器。具有交换虚连接的是交换机,交叉 连接器只具有永久虚电路PVC的交换功能。

  1 ATM交换:是基于路由选择表,利用信头 的路由选择标识符(VPI和VCI)将ATM信 号从输入线路传送到指定的输出线 ATM交换应完成的功能: 1 空间交换——又叫路由选择,即将信元从 一个传输线传送到另一条编号不同的传输线 排队 输出线路都对应有一个FIFO的缓冲器,信 元首先交换到对应输出线路的FIFO缓冲器, 等待输出,以免多个入线上的信元同时交换 到同一出线上而发生信元丢失.

  信元交换到出线上后,入VPI和VCI改成出 VPI/VCI,意味着从入线上的某个逻辑信道交换到 出线上的某个逻辑信道上。

  光电信号转换 信元定界 信头差错检查 VPI/VCI有效性检查及翻译 输出端口确定 数字比特流恢复 丢弃空闲信元 信元交换机CSF:实现信元在模块间传递 输出模块OM:为ATM信元流的物理传输做准备: ? VPI/VCI值的插入 ? HEC域的产生并装入信头 ? 加入空闲信元 ? 光电信号转换

  接续容许控制CAC:处理和翻译信令信息,容 许接续与否,产生后续的信令信息 系统管理SM:执行一切管理和通信控制功能

  交换过程: 输入时①各个输入端口的信元流复接成一条 高速信元流②写入到RAM中,每个输出端口 对应一个队列,输入信元写入RAM时,是根据 信元中的VPI/VCI决定写入到哪个队列中.

  ③从RAM中读出,输出时,轮流从各个队列中 读取一个信元 ④输出信元流分接后到达各输出端口 第一步完成空间位置到时间位置的转换,第 二,三步通过写入RAM,缓存,读出RAM完成时 间位置交换,第四步完成时间位置到空间位置 转换. 统计时分复用信号没有明确的时隙交换,按 照先来先到复用到信道上. 这种交换结构要求,处理时间短(由VPI/VCI 决定写入哪个队列,RAM读写时间短)

  AF:Address filter地址过滤器 输出端口利用地址过滤器将发往本端口的信元接 收下来.信元道过数据总线传送,在发送信元中,端口 地址信号会附加在信元中.

  FIFO:先进先出缓冲器 这种结构要求时分总线和FIFO的速度高, FIFO最快速度与时分总线的速度一致. 三 空分交换结构 在统计时分复用中广泛使用的空分交换网 络是Banyan网络(榕树网络). Banyan网络是由 2×2交换单元按一定规律连接形成的多级交 换网络. N×N的Banyan网络有㏒2N=M级,有N/2? ㏒2N个2×2交换单元.

  特点: ①路径唯一,每一条入线与每一条出线之间有 唯一路径. ②自选路由,由于路径唯一,给出出线号,网络 就会自选路由 ③有阻塞 将M级的Banyan网络扩展到2M-1级,就得到 无内部阻塞的. 如将M级的Banyan网络扩展到2M-1级的对 称折叠式的网络叫BENES网是无内部阻塞的.

  输入和输出模块是信元流出入ATM交换系 统的出入口. 输入模块:接收信元,对信元交换作用作辅助 性预处理,将信元转换成适合于内部交换的信 元流. 输出模块:实现内部信元流的接收和进一步 传送的处理.

  SDH功能—为了适配ATM信元物理层传送规范的 所有实现技术的统称。包括向物理层发送ATM信元 (输出模块的完成)和从物理层接收ATM信元(输 入模块完成)。 SDH功能接收包括光电转换,线路解码,比特定 时恢复(提取定时时钟) UPC占用参数控制用于用户网络接口,NPC网络参 数控制用于网络节点接口. UPC/NPC主要用于信头差错计数和业务流量控制 (根据VPI/VCI进行业务流量统计) 信元处理:识别信令信元和管理信元并提取分别 送往CAC和SM用户数据信元则翻译VPI/VCI,加上 内部标签(包括源用户,目的用户,输出端,信元 类型等)

  信元映射:将ATM信元装入SDH信息域 信元速率匹配:加入空闲信元 信元处理:

  一 ATM请求式连接 早期ATM主要实现永久虚连接PVC现在注意交换 式虚连接SVC ATM请求连接支持14种功能:略 二 关于ATM寻址 交换式虚呼叫(SVC)加入ATM操作后,标准 化源和目的地址成为必要. ATM寻址根据OSI网络业务接入点(NSAP) 建立的,即由NSAP层给出ATM地址. 三 地址登记 四 连接控制消息(信令)

  呼叫参考Call reference是由NNI用户网络接口发出呼叫的一侧分 配其值,以使消息与特定的呼叫相联系.

  通信网的三个要素,交换设备的概念(或 功能),综合业务数字网概念。 电路交换 报文交换 概念,特点,分别适用于 分组交换 什么通信网 帧交换 ATM交换 判断:计算机数据可采用电路交换方式实现 交换(正确)

  ? 同步时分复用与统计时分复用比较 ? PCM30/32帧结构特点(TS0 TS16各传送什

  么信息) ? S接线器,T接线器的组成、功能、工作方式要求会 画接线器同时向CM写入数据完成预定交换 ? TST交换网络(会画图实现预定交换) ? BANYAN网络的特点 ? STS交换网络的交换原理 ? 交换网络无阻塞的条件 ? TST,STS等无阻塞的条件

  电路功能,数字单音频信令产生的原理 ? 发给用户的数字音频信令如何接收? ? 控制系统的控制方式,处理机的冗余配置 方式 ? 如何提高控制系统的可靠性,三种1+1冗余 配置方式的优缺点?

  位间隔识别周期,脉冲识别扫描周期的确 定) ? 数字分析,来话分析,去话分析的源数据 和目的(状态分析的源数据和目的) ? 路由选择。通路选择的任务和方法(路由 索引可以做题) ? 操作系统的功能,程序的分组,如何调度 程序的执行 时钟级程序的调度(时间表的 设计)

  交换虚电路的建立和释放(逻辑信道对应 表寻找虚电路) 数据传输情况,路由选择方法,流量控制 的目的和方法。 ? 帧中继技术: 帧中继与虚电路方式的分组交换比较,帧 中继的应用。 PVC的帧交换(PVC路由表)(PVC, SVC)。

  路信令比较 ? R2信令系统的组成,各信令的信令含义, 功能 ? ITU-T7号信令的系统的四级结构

  第七章 ATM交换 ? ATM信元传送处理原则 ? ATM交换的基本原理(ATM交换应完成的 功能:空间交换,排队,信头变换) ? ATM交换机的模块结构(组成) ? 信元交换机构 共享存储器型交换结构 共享媒体型交换结构 空分交换结构 ? 输入,输出模块(功能) ? 连接的建立和清除(在建立和清除时各信 令所包含的消息内容)

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