通信專(zhuān)業(yè)考試交換技術(shù)時(shí)間（T型）交換器

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3.2.2 時(shí)間（T型）交換器
我們知道，在PCM時(shí)分復(fù)用一次群中，每一路基帶信號(hào)占用幀內(nèi)的一個(gè)時(shí)隙，且在每幀中都將占有相同編號(hào)的時(shí)隙。因此這種時(shí)分復(fù)用是以周期性幀內(nèi)的時(shí)隙位置來(lái)區(qū)分各路信號(hào)的。由于幀周期和時(shí)隙寬度都是嚴(yán)格固定的，故稱(chēng)為同步時(shí)分復(fù)用。PCM-次群相當(dāng)于提供了32條獨(dú)立的64kbit/S信道。我們稱(chēng)這些信道為邏輯信道，時(shí)間交換器（TimeSwitch)正是要完成這些邏輯信道的相互交換，即實(shí)現(xiàn)信號(hào)由一個(gè)時(shí)隙至另一個(gè)時(shí)隙的搬移。如圖3-14所示，在輸人復(fù)用線上任意時(shí)隙的內(nèi)容，經(jīng)過(guò)交換可以在輸出線上任一時(shí)隙輸出。例如TS,。的內(nèi)容被交換到TS2。，TSm內(nèi)容被交換到TS,時(shí)隙內(nèi)的內(nèi)容就是數(shù)字話音信息，也就是8位PCM編碼數(shù)字信息。所以時(shí)間交換器實(shí)質(zhì)上是實(shí)現(xiàn)時(shí)隙交換，也就是完成時(shí)隙內(nèi)容的搬移。

時(shí)間交換器又稱(chēng)為T(mén)型交換器，其功能是完成一條PCM復(fù)用線上各時(shí)隙內(nèi)容的交換。從理論上講，任何延時(shí)器件都能完成時(shí)隙交換，但這里不同輸人時(shí)隙要求交換后的輸出時(shí)隙不同，而且是經(jīng)常變化的，因此，要求對(duì)任一時(shí)隙的延時(shí)長(zhǎng)度必須易于控制。如將一次群信號(hào)中每一幀的第5時(shí)隙的內(nèi)容延時(shí)一個(gè)時(shí)隙（3.9#)后輸出，即把TS5的內(nèi)容交換到TS6。如果將第2時(shí)隙的內(nèi)容延時(shí)31個(gè)時(shí)隙，即搬移到下一幀的第1時(shí)隙，也就是把TS2W內(nèi)容交換到TS。在實(shí)際應(yīng)用中，這種延時(shí)幾乎都是利用隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
時(shí)間交換器主要由話音存儲(chǔ)器（SM)和控制存儲(chǔ)器（CM)組成，如圖3-15所示。話音存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)字話音信息，以便延時(shí)。話音存儲(chǔ)器的單元數(shù)等于輸入復(fù)用線上每幀內(nèi)的時(shí)隙數(shù)，每個(gè)單元的位數(shù)都是8位，正好存儲(chǔ)每個(gè)時(shí)隙的8位數(shù)字話音編碼。控制存儲(chǔ)器是用來(lái)存儲(chǔ)話音時(shí)隙地址的，以便控制延時(shí)?？刂拼鎯?chǔ)器的單元數(shù)與話音存儲(chǔ)器的單元數(shù)相同，但位數(shù)由SM的單元數(shù)決定，如一次群的T型交換器的CM為5位，25=32，即可尋址整個(gè)SM。
對(duì)話音存儲(chǔ)器的控制有兩種方式：一種是“順序?qū)懭?，控制讀出”，如圖3-15(a)所示；另一種是“控制寫(xiě)入，順序讀出”，如圖3-15(b)所示。這里所謂“順序”，是指由時(shí)鐘電路癍供SM的讀或?qū)懙刂?，它能使SM的單元號(hào)與輸出或輸入復(fù)用線上的時(shí)隙號(hào)相對(duì)應(yīng)。而“控制”是指按控制存儲(chǔ)器中已規(guī)定的內(nèi)容來(lái)控制話音存儲(chǔ)器的讀或?qū)?，時(shí)隙交換就是在這里控制延時(shí)的。對(duì)控制存儲(chǔ)器的控制方式總是由交換控制系統(tǒng)控制寫(xiě)人，然后按順序讀出?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)呼叫要求，得到對(duì)CM進(jìn)行寫(xiě)人操作的地址和數(shù)據(jù)，這里完成了寫(xiě)入操作就是完成了接線。
下面以?xún)蓚€(gè)用戶(hù)之間要求通話為例，說(shuō)明時(shí)間交換器的工作原理。假定用戶(hù)A占用了TS)0,用戶(hù)B占用了TSm，兩個(gè)用戶(hù)要實(shí)現(xiàn)通話，就必須把TS,。時(shí)隙中的內(nèi)容交換到TSm,同時(shí)把TSm的內(nèi)容交換到TS,。。經(jīng)過(guò)分析，控制系統(tǒng)會(huì)在CM的10號(hào)單元寫(xiě)人20:20號(hào)單元寫(xiě)人10。在圖3-15(a)中，話音存儲(chǔ)器是順序?qū)懭?，輸人?fù)用線上的各個(gè)時(shí)隙的內(nèi)容順序?qū)懭说絊M的相應(yīng)單元，如TSID的內(nèi)容寫(xiě)人到SM的10號(hào)單元，朽的內(nèi)容寫(xiě)人到SM的20號(hào)單元。話音存儲(chǔ)器由CM控制讀出，在TS,。時(shí)刻，CM輸出20,控制將SM的20號(hào)單元中的內(nèi)容讀出，即輸出到了TSW，因而完成了從的交換。同理，在TSM時(shí)刻,CM輸出10,控制將SM的10號(hào)單元中的內(nèi)容讀出，即輸出到了TS&則完成了從TS,。到交換。在圖3-15(b)中，話音存儲(chǔ)器是由CM控制寫(xiě)人顯然在TS。時(shí)刻，CM輸出20,控制將TS。的內(nèi)容寫(xiě)人到了SM的20號(hào)單元，同理將朽^的內(nèi)容寫(xiě)人到了SM的10號(hào)單元。SM按順序讀出，10號(hào)單元的內(nèi)容輸出到TS。但SM的10號(hào)單元寫(xiě)人的是的內(nèi)容，這樣就完成了從TSjTS,。的交換，同理可以完成從TS。到TSM的交換。

上面討論了時(shí)間交換器的組成和工作原理，除了話音存儲(chǔ)器和控制存儲(chǔ)器，時(shí)間交換器的組成電路中還包括：串并變換電路、并串變換電路、計(jì)數(shù)器及其他控制電路。時(shí)間交換器中既有組合邏輯電路也有時(shí)序電路，圖3-16給出了PCM-次群時(shí)間交換器的電路框圖和主要控制信號(hào)的時(shí)間關(guān)系。
在圖3-16中，根據(jù)給出的信號(hào)時(shí)間關(guān)系，可以看出時(shí)間交換器采用了“順序?qū)懭?、控制讀出”方式。由于存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)線是雙向的，串并變換電路和控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鎖存器的輸出必須是三態(tài)的。在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)，對(duì)SM要進(jìn)行一次寫(xiě)操作和一次讀操作，讀和寫(xiě)分別是對(duì)不同單元操作的，地址選擇器提供相應(yīng)的操作地址。此外，串并變換電路和并串變換電路各產(chǎn)生一個(gè)時(shí)隙的固有延時(shí)，必須在實(shí)際設(shè)計(jì)中加以考慮。

現(xiàn)在來(lái)討論多路PCM-次群的時(shí)間交換器，它要完成不同PCM一次群信號(hào)中各時(shí)隙之間的交換。一個(gè)能實(shí)現(xiàn)A1路PCM交換的時(shí)間交換器如圖3-17所示，輸人時(shí)分復(fù)用線用IDHInputDigitalHighway)表示，即IDHo,IDH,1DHV.10輸出時(shí)分復(fù)用線用ODH(OutputDigitalHighway)表示，即ODH。，ODH,,…，ODHWM。輸人的況路一次群信號(hào)經(jīng)串并變換及多路復(fù)用后，形成8線并行的輸出。如果將1DH,的第）時(shí)隙記著TSy,則多路復(fù)用后的輸出依次為：TSTSyTSq/TS^TSy。串并變換和復(fù)用原理如圖3-18所示。多路交換的時(shí)間交換器和單路交換的原理相同，但這里的話音存儲(chǔ)器（SM)的容量為32x8位,控制存儲(chǔ)器（CM)的容量為/Vx32x(log^+5)位，輸人輸出時(shí)隙速率為Nx256kHz,循環(huán)計(jì)數(shù)器的位數(shù)為5+log2AT。如果話音存儲(chǔ)器按“順序?qū)懭?，控制讀出”方式工作.則IDH,時(shí)隙的內(nèi)容寫(xiě)人到SM的第ATxy+i單元。

從話音存儲(chǔ)器讀出的各時(shí)隙內(nèi)容，經(jīng)解復(fù)用器（DMUX)和并串變換電路，使它恢復(fù)為原來(lái)的復(fù)用度和速率，解復(fù)用器的組成框圖與圖3-18所示的復(fù)用器的組成框圖對(duì)應(yīng)，完成相反的操作，這里不再贊述。
時(shí)伺交換器還可以設(shè)計(jì)成集中型或擴(kuò)張型，如果話音存儲(chǔ)器的寫(xiě)人速率高于讀出速率,則可以得到時(shí)間集中器。如果話音存儲(chǔ)器的寫(xiě)入速率低于讀出速率，可以得到時(shí)間擴(kuò)張器。
目前，已經(jīng)有一些中、小容量的VLSI數(shù)字交換器專(zhuān)用芯片，如MITEL公司的MT8980D,它能完成8路PCM30/32信號(hào)的交換，有興趣的讀者可查閱有關(guān)手冊(cè)。時(shí)間交換器的容擻主要受到存儲(chǔ)器讀寫(xiě)速率的限制，一般存儲(chǔ)器完成一次讀寫(xiě)操作的時(shí)間約在幾十到幾百納秒（ns)之間，因此，單個(gè)時(shí)間交換器的容量通常不超過(guò)1024話路（32路一次群）。當(dāng)輸人一次群的路數(shù)超過(guò)單個(gè)時(shí)間交換器的容量極限時(shí)，必須使用多個(gè)時(shí)間交換器，而不同時(shí)間交換器之間的交換需要通過(guò)空間交換器來(lái)完成。

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