电路交换网络结构及工作原理课件.ppt

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1、关于电路交换电路交换的基本任务是根据用户的呼叫请求提供端到端的连接通路，这是依靠一系列交换机协同动作来实现的。就某一台交换机而言，它的任务只是按照要求将指定的输入端口与输出端口接通。为了使每一个输入端口都能与任何一个输出端口连接，在交换机的内部需要有一个交换网络，又称为“接续网络”。本章将讨论用于电路交换的交换网络的结构及工作原理。交换网络可以分为空分交换网络和时分交换网络。在现代的程控交换机中普遍采用的是数字时分交换网络。但数字时分交换网络的结构与模拟空分交换网络是等效的，所以我们将首先讨论模拟空分交换网络的结构。然后深入讨论数字时分交换网络的结构及接续原理。13.1空分

2、交换网络交叉接点是构成交换通路的重要器件，它的性能和造价直接影响到交换机的性能和价格。在早期的机电式交换机中，交叉接点采用电磁器件（如继电器）。电子交换机的交叉接点用电子开关器件实现。交叉接点从功能上看，是一个连接开关，它有两种连接状态：通和断。空分交换网络通常由多个空分交换器组成，空分交换器又由许多交叉接点和连线构成。3.1.1交叉接点与空分交换器2以交叉接点为基础，可以构成多输入多输出的交换矩阵，称为空分交换器，交换器的两种常见表示方法如下图所示。这种交换器属于单级交换网络，并且是无阻塞的。一个nm交换器，具有n条入线和m条出线，第i条入线要和第j条出线连接，对应的交

3、叉接点的开关必须被接通。交换器的出线为所有入线共享，可以看成是输入负载的共用服务设备。一个nm交换器共有nm个交叉接点，交换器的成本和交叉接点数成正比。因此这种单级交换网络的规模(即入线数和出线数)不能太大。交换器3例设话源数为1000，所产生的话务量为112e，要求服务等级(呼损率)为0.01，试设计满足要求的交换器。解：方法一采用一个大型交换器。根据题意，Em(112)=0.01，查表2.1得m=130，如图(a)。方法二采用两个小型交换器。把话源分为两组，每组500个话源，话务量56e，服务等级仍为0.01，即Em(56)=0.01，再查表得m=70，如图(b)。

4、4交换器设计举例两种方法的比较•首先比较所需的交叉接点数：方法一：1000130＝130000(个)方法二：250070＝70000(个)显然，在同等服务质量条件下，方法二减少了60000个交叉接点。•但方法二带来了两个问题：1)服务器的总数由130增加到了140，在话务量不变的情况下，服务器的效率降低了。2)两组负载源无法相互享用对方的服务器。解决以上两个问题的方法是采用多级交换网络。5多级网络可以扩大选择范围，大型交换机均采用多级网络结构。网络的结构形式多种多样，除了级数不同外，级间的连线方式也可能不同。下图所示的两级网络，其第一级由m个nn交换器组成，第二级由

5、n个mm交换器组成。可以看出，该网络是一个容量为nmnm的全利用度网络。3.1.2多级交换网络6仔细观察两级交换器之间的连线，第一级每个交换器和第二级每个交换器之间只有一条连线。这样，从任一入线到任一出线，中间的链路只有一条。显然，该网络的内部阻塞率较大。再者，第一级的任意指定交换器和第二级的任意指定交换器之间只能建立一个连接，使得指定交换器上的其它出入线之间无法再建立连接。只有增加网络内部的链路数，才能降低网络的内部阻塞率，下面做进一步的讨论。网络结构分析7下图给出一种内部有L条链路的两级网络，但带来的问题是第二级交换器的容量相应地增大为Lm×Lm，给交换器的设计和制

6、作带来困难。Ｌ重连接法简化表示图8另一种能有效降低网络内部阻塞率的方法是采用混合级。下图给出了一个带有混合级的三级网络。不难发现，这种网络中的第一级交换器和第三级交换器之间有n条链路可供选择。网络的任何一条入线经第一级交换后将有n条出线，经第二级交换后有nm条出线，而经第三级后仍是nm条出线。为此，我们将前面两级称为发散级，第三级称为混合级。采用混合级的三级网络9当网络的内部链路数达到一定数量时，可以完全消除内部阻塞。下图给出了一个三级无阻塞网络，这种网络又称为克劳斯(Clos)网络。如何判断网络是无阻塞的？要看在最不利占用情况下，能否提供内部链路。无阻塞网络10假定第一级

7、某交换器有三条入线占用，还有一条入线空闲，又假定第三级某交换器的三条出现占用，还有一条出现空闲，最不利的情况是占用的的入线并非连接到假定占用的出线，即出入线的占用互不重复。在这种情况下，如空闲入线能和空闲的出线连通，则该网络是无阻塞的，上面右图中给出了第一级交换器和第三级交换器之间的所有链路，黑圆点表示交换器，并注明了最坏的占用情况，可以看出这个时候还存在一条空闲的内部链路。无阻塞网络11无阻塞网络的设计设一个三级网络的第一级有m个nr交换器第二级有r个mk交换器第三级有k个rj交换器则网络无阻塞的条件是：r