文章目录

• 一、交换概论
• • • 交换的概念
    • 通信 的组成
    • 通信 三对基本概念
    • 交换系统基本结构
    • 电信交换系统的基本技术
    • 电信交换节点的基本功能
• 二、交换 络
• • 交换 络的构成
  • 交换单元
  • • 基本概念
    • • 分类
      • 性能
    • 开关阵列
    • • 概念
      • 开关
      • 实现
      • • 有向阵列单元
        • 无向阵列单元
        • 全连通和部分连通交换单元
        • 多路选择器
      • 特性
    • 空间交换单元
    • • 概念
      • 基本结构
      • 控制方式
      • • 输入控制方式
        • 输出控制方式
      • 特点
    • 时间交换单元
    • • 概念与一般构成
      • 控制方式
      • • 输出控制方式
        • 输入控制方式
      • 特性
  • 交换 络
  • • 基本概念
    • • 一般结构
      • 分类
      • • 单级和多级
        • • 单级交换 络
          • 多级交换 络
        • 有阻塞和无阻塞
        • • 严格无阻塞 络
          • 可重排无阻塞 络
          • 广义无阻塞 络
        • 单通路和多通路
        • 时分和空分
    • CLOS 络
    • • 概念
      • 3 级 CLOS 络无阻塞条件
      • 构造举例
      • • 构造无阻塞的 100 X 100 交换 络
        • 8 X 8 可重排无阻塞 络的构造
    • TST 络
    • • 络结构
      • 工作原理
    • BANYAN 络
    • • 基本结构
      • 基本特性
      • • 树型结构特性
        • 自选路由特性
        • 可扩展性（可规律构造）
        • • 构造举例
        • 单通路特性
        • 内部竞争性
        • • 解决内部阻塞
      • BATCHER-BANYAN 络
      • 基于BANYAN的多通路结构
      • • 增长型banyan
        • 扩展型banyan
        • 膨胀型banyan
        • 多平面banyan
    • BENES 络
    • • 基本概念
      • 可规律构造
• 三、电话交换系统
• • 电话交换机整机结构
  • • 本地电话
    • • 单局制电话
      • 多局制电话
      • 汇接制电话
      • • 去话汇接
        • 来话汇接
        • 来去话汇接
        • 主辅汇接
    • 交换机的基本功能和组成
  • 交换机的话路部分
  • • 电话机的基本结构和功能
    • 用户电路功能
    • 用户模块
    • 数字交换和数字交换 络
    • • 数字交换
      • • 基本功能
        • 常用方法
      • 数字交换 络
      • • 空间（S）接线器
        • 时间（T）接线器
        • T、S 组合型数字交换 络
        • T 级联型交换 络
      • 串并复用与T接线器
      • 数字交换机中的话路连接
  • 程控交换软件
  • • 系统概述
    • • 特点
      • 组成
      • • 程序
        • 数据
    • 呼叫处理原理
    • • 本局呼叫处理过程
      • 呼叫处理的特点
      • SDL（规范与描述语言）
    • 输入处理（数据采集）
    • • 用户线扫描
      • • 目的
        • 周期
      • 摘挂机识别
      • • 原理
        • 程序流程
        • 群处理
        • 按组识别用户摘挂机流程
      • DTMF 音频 码接收
    • 分析处理（数据处理）
    • • 状态分析
      • 去话分析、 码分析、来话分析
    • 任务执行和输出处理
    • 任务分级和级间转移
    • • 任务调度
    • 呼叫处理能力BHCA
    • • 概念
      • 计算模型
      • • 例题
    • 过负荷控制
• 四、分组交换
• • 路由器技术的发展
  • • 路由器工作原理
    • M40交换机举例
    • • 结构
      • 包转发工作原理
  • 宽带综合数字业务
  • • 综合业务数字 ISDN
    • • 基本特征
      • B-ISDN业务分类
    • ATM基本原理
    • • ATM——异步转移模式
      • 信元格式
      • • VCI / VPI
      • ATM 络连接举例
  • 多协议标记交换MPLS
  • • 概念
    • • 基本模型
      • 技术思路和特点
      • 与传统IP交换比较
    • MPLS的交换原理
    • • 基本思想
      • 络结构
      • 基本交换原理
    • 标记分配过程
    • • 标记分配协议
      • 标记分配过程（LDP）
      • 标记分配方式
    • 标记分配路由器
    • • 组成
      • 标记交换路由器 LSR
      • 标记边缘路由器 LER
• 五、信令与协议
• • 概念
  • • 信令过程举例
    • 随路信令方式
    • 公共信道信令方式
  • 中国七 信令系统（No.7）
  • • 特点
    • 协议栈
    • • 公共的消息传递部分
      • 用户部分（重点TUP）
      • • TUP 消息类型
    • 信令
    • • 信令 与通信
      • 信令 组成
      • 信令 结构
      • • 我国的信令 的3级结构示例
      • 信令 路由选择
      • 信令工作方式和消息传递
  • SIP协议
• 六、移动交换
• • GSM
  • • 结构
    • • 移动台 MS
      • 无线基站子系统 BSS
      • 交换 络子系统 NSS
      • 操作维护子系统 OMC
      • 关交换中心 GMSC
  • GPRS
• 七、新一代交换控制技术
• • NGN

一、交换概论

交换的概念

在通信领域中，所谓交换，就是在通信 上，负责在通信的源和目的终端之间建立通信信道传送通信信息的机制（控制）。

通信 的组成

三要素：交换设备、传输设备、终端设备

交换系统基本结构

交换单元是构成交换 络的最基本的部件

分类

• 按入出线的信息传送方向
  • 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，具有唯一确定的方向
  • 无向交换单元：交换单元的每条线即可入也可出

• 按入出线之间是否共享单一通路

开关阵列

概念

在交换单元内部，要建立任意入线和任意出线之间的连接，就在每条入线和每条出线之间都各自接上一个开关，所有开关就构成了交换单元内部的开关阵列

实现

有向阵列单元

多路选择器

空间交换单元

概念

空间交换单元也称为空间接线器（Space Switch），简称为 S单元 或 S接线器

基本结构

输出控制方式

控制存储器按照输出复用线配置，即控制每条输出复用线上应该打开的交叉点开关。

相对于空间交换单元而言，时分交换单元的内部只存在一条唯一的通路，该通路由输入复用线上各子信道分时共享，通常人们根据时分交换单元内这个唯一的公共通路是存储器还是总线，将时分交换单元划分为两种类型：共享存储器型交换单元和共享总线型交换单元。

共享存储器型交换单元：

• 时间接线器（Time Switch），也称为 T 接线器，是一个典型的共享存储器型的交换单元，它的输入是一条同步时分复用线，输出也是一条同步时分复用线。下面我们也是具体了解时间接线器（共享总线型交换单元不做介绍）。
• 基本结构：
  • 话音存储器（SM : Speech Memory）：暂存话音的数字编码信息，每个单元至少 8 比特， SM 所含单元数等于输入复用线上每帧的时隙数。
  • **控制存储器：**单元数等于 SM 的单元数，设 CM 每个单元为 c bit， SM 的单元数为 n， 则有 2^c=n， n 也就是复用线上的时隙数。

控制方式

对于时间接线器，通常按照其控制存储器存储的内容是输出话音在话音存储器中的存储地址，还是输入话音在话音存储器中的存储地址，把控制存储器对话音存储器的控制方式分为输出控制方式和输入控制方式。

输出控制方式

在输入控制方式下，当入复用线上第 i 个时隙到来时，接线器从控制存储器第 i 个单元读出一个地址 j，该地址是话音存储器存储的 i 时隙信息的地址，随后接线器把输入复用线上第 i 个时隙的信息存储在话音存储器的 j 单元，对于出复用线来说，当第 j 个时隙到来时，话音存储器 j 单元的信息被顺序读出。

通过例子理解：把入复用线上的 TS₀、TS₁、TS₂、TS₃ 分别交换到出复用线上的 TS₃、TS₂、TS₁、TS₀

前半周期读出，后半周期写入（SM）

前半周期写入，后半周期读出（CM）

工作方式可以总结为：控制写入，顺序读出

特性

• T 接线器的控制存储器——交换控制表
• 话音存储器和控制存储器的访问速度应满足一个时隙内各完成一次读写操作
• T 接线器交换信息存在着时延， 时延最好的情况是入复用线上第 i 个时隙的信息要交换到出复用线第 i 个时隙， 时延最坏的情况是入复用线上第 i 个时隙的信息要交换到出复用线上第 i-1 个时隙。

交换 络

基本概念

交换 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 络。
交换 络的三个基本要素是： 交换单元、不同交换单元间的拓扑连接和控制方式。

一般结构

多级交换 络

多级交换 络通常称为多级互连 络（MIN : Multistage Interconnection Network），需要交换的信息从交换 输入端到交换 输出端需要经过多个交换单元。

如果一个交换 络中的交换单元可以分为 K 级，顺序命名为第 1，2，…，K 级，并且满足：

• 所有入线都只与第1级交换单元连接

• 所有第 1 级交换单元都只与入线和第 2 级交换单元连接

• 所有第 2 级交换单元都只与第 1 级和第 3 级交换单元连接

• 依此类推，所有第 K 级交换单元都只与第 K-1 级和出线连接

则称这样的交换 络为多级交换 络，或 K 级交换 络。

有阻塞和无阻塞

交换 络的阻塞是指从交换 络不同输入端来的信息在交换 络中交换时发生了对同一公共资源争抢的情况，这时在竞争资源中失败的信息就会被阻塞，直到这个公共资源被释放。

阻塞的两种情况： 内部竞争、出线竞争

广义无阻塞 络

指一个给定的 络存在着固有的阻塞可能，但又可能存在着一种精巧的选路方法，使得所有的阻塞均可避免，而不必重新安排 络中已建立起来的连接。

单通路和多通路

单通路交换 络：任一条入线和出线之间只存在唯一的一条通路

多通路交换 络：任一条入线和出线之间存在多条通路

为了减少交叉点总数而同时具有严格的无阻塞特性，CLOS C. 很早就提出一种多级结构，推出了严格无阻塞的条件，这就是著名的 CLOS 络。3 级 CLOS 络应用广泛，除特别说明，一般 CLOS 络也指 3 级 CLOS 络。

一个 N X N 3 级 CLOS 络的基本结构如下图，N 为入线、出线数。

3 级 CLOS 络无阻塞条件

严格无阻塞：任意入线到任意出线在任何情况下都可连接

3 级 CLOS 严格无阻塞 络条件： 或 r₂ ≥ m₁ + n₃ – 1

推导过程如下：如果要确立一条从 a –> b 的信息交换通路，那么最不利的情况是：第 1 级与 a 相连的交换单元中除去 a 之外所有剩余的 n-1 条入线均处于忙状态，并且所有的 n-1 条输出线都连接到第 2 级不同的交换单元上；最后 1 级与 b 相连的交换单元除b以外所有的 n-1 条输出线也处于忙状态，并且对于第 2 级来说需要另外的 n-1 个交换单元，且这些交换单元都要有一条出线连接到与 b 相连的交换单元上。那么在最坏情况下，共需要 个可供选择的第2级交换单元，这时为了确保链路无阻塞，完成 a–>b 的信息交换，至少还应存一条空闲链路，即中间级交换单元要有 个。

8 X 8 可重排无阻塞 络的构造

TST 络

络结构

TST 络是电话交换系统中经常使用的一种3级 络，由两级 T 接线器与一级 S 接线器组合而成，能够完成不同复用线上的不同时隙内的信息交换。

TST 交换 络结构如图，它具有 32 条双向时分复用线，且每条时分复用线上由 32 个时隙，编 相同的入线和出线共同组成一条双向时分复用线。TST 交换 络的第 1 级有 32 个 T 接线器，第 2 级为一个 32 x 32 的 S 接线器，第 3 级由 32 个 T 接线器组成，分别连在每一条输出线上。

在上图中，第 1 级 T 接线器采用的是输出控制方式，第 3 级 T 接线器采用的是输入控制方式（当然第 1 级和第 3 级的控制方式也可以调换），而对于第 2 级 S 接线器采用何种方式均可。

工作原理

1）双向通路的建立

交换 络一般建立双向通路（A–>B 方向和 B–>A 方向），为减少选路次数，简化控制，可使两个方向的内部时隙具有一定的对应关系，通常可相差半帧，俗称反相法，即：

设：N_f = 一帧的时隙数
N_a = A 到 B 方向的内部时隙数（任选一个入线 x 和出线 y 都空闲的内部时隙）
N_b = B 到 A 方向的内部时隙数（应用反相法求得）
则：N_b = N_a + N_f / 2

2）阻塞特性

TST 络完全无阻塞的条件：m（内部时隙数） = 2n（输入时隙数）

3）控制方式

第 1 级 T 接线器和第 3 级 T 接线器一般采用不同控制方式，第 2 级 S 接线器采用何种方式均可。

BANYAN 络

基本结构

基于 banyan 的交换 络是具有多级结构的交换 络，它覆盖范围较广，包含许多子类。

L 级 banyan：任何输入到输出之间的通路都经过 L 级

规则 banyan : L 级 banyan 络中，构成 络的所有交换单元都相同

矩形 banyan：规则 banyan 的每个交换单元入线数和出线数都相等

不规则 banyan：各个交换单元不全相同

banyan 络由若干个 2 X 2 的最小交换单元（也称为交叉连接单元）构成，交叉连接单元是具有 2 条入线和 2 条出线的电子开关元件，有 5 种工作状态，如下图

可扩展性（可规律构造）

banyan 的构成具有一定的规律，可以采用有规则的扩展方法将较小容量的 banyan 扩展成较大规模

构造方法如下：

已有 N X N 的 BANYAN 络，需构成 2N X 2N 的 BANYAN 络，则可用 2 组 N X N， 再加上一组 N 个 2X2 交换单元构成。将 N 个 2X2 交换单元的入线作为该 络的入线，将每个 2X2 交换单元的出线分别与第一组的 N X N 和第二组的 N X N 的相连， 2 组 N X N 的出线即为 络的出线。

构造举例

单通路特性

banyan 的任一入端到任一出端之间，具有 1 条且仅有一条通路。

内部竞争性

banyan 是具有内部竞争的有阻塞 络。

扩展型banyan