CN1052368C - 一种集中/分布式高速数字t型交换网络 - Google Patents

Abstract

一种集中/分布式高速数字T型交换网络，包括集中交换网络和分布于交换子模块的交换网络，两者之间通过通信链路连接。在进行交换时，所述本模块内的呼叫，全部由交换子模块处理，而不同模块之间的呼叫，则由集中交换网络模块完成。实施本发明，不仅保留了原有复制T网无阻塞，易控制等优点，而且交换机覆盖范围大，传输干扰较小，误码率低，便于扩容。

Description

一种集中/分布式高速数字T型交换网络

本发明涉及大容量程控数字交换技术，具体涉及实现大容量交换网的高速同步数字交换技术，更具体地说，涉及一种容量大、时延小的无阻塞的分布式高速数字T型交换网络。

目前在电信交换技术领域里，国内外交换网的接线器主要有T型和S型两种基本形式，大中型交换网络通常由多级接线器构成TSⁿT成TTⁿ(n＞1)型的交换网络，这些多级形式的交换网络存在阻塞及时延大等缺陷，尤其当引入了S型接线器时更为严重，对提高系统运行性能极为不利。同时多级网络影响了系统可靠性，必须采用例行测试及校验等措施来提高可靠性。而这样又增加了交换设备主处理器的负担，降低了交换设备的BHCA值(忙时呼叫次数)，因此实现单T结构的交换网络就成为技术上追求的目标，但是由于受存储器物理器件速度的限制，单芯片T型交换网络的容量不可能做得很大，这样就提出通过复制T(COPY T)网的方法来实现等效的大容量单T交换网络。

现有的复制T网络结构如图1所示。利用图1的复制T网络技术所实现的小容量交换机结构如图2所示。

由图1和图2可以看出，当交换网络容量较小时，采用集中控制方式控制较为简单，同时因为用该网络构成的交换机容量较小，用户线路较短。这时复制T网的优点都会体现出来；控制简单，无阻塞，时延较小。但对于大型数字交换设备用户数可达数十万所覆盖的区域也很大，这时用户线就会较长，线路投资很大。为减少用户线路成本，一个重要的方案就是采用远端模块，如图3所示。

图3示出利用图1所示的复制T网构成的大容量交换机，采用如图3所示结构的交换机，因为远端模块增加了一级交换，因此就会增大网络的延迟。同时，因为网络容量较大，这时只采用一个CPU控制，增大了CPU的负担，对CPU的处理能力要求很高，不利于提高交换机的呼叫处理能力。

本发明的目的在于提供一种改进的高速数字时分交换网络，不仅可保留原有复制T网无阻塞，易控制等优点，而且可以实现任意两地之间的呼叫均可在一个单T网内完成，使交换时延大大缩短。

本发明的目的还在于提供一种改进的高速数字时分交换网络，利用这种交换网络构造交换机，可以充分利用例如光纤的高速传输设备的接入，减小控制处理器的开销，并可实现交换容量的平滑扩容，提高交换效率。

本发明的思路是采用局部分散控制操作和全局集中控制及光纤接入方式，同时将复制T网交换单元矩阵中处于对角线位置的交换子模块放在端局中，各交换子模块可以放置与本地，也可以放置异地。

本发明的目的是这样实现的，构造一种集中/分布式高速数字T型交换网络，包括集中交换网络模块和若干个分布交换子模块，所述集中交换网络模块包括多个集中交换网络单元、一个或多个集中交换网络单元处理器，集中交换网络单元组成纵向n列、横向n行的交换网络矩阵；所述分布交换子模块包括分布交换网络单元，所述集中交换网络模块与分布交换子模块之间通过通信链路连接。

所述若干个分布交换子模块可分为多个模块组，第p(p＝1，2...M)个模块组由排列成N1行、N1列矩阵N1^*N1个分布交换网络单元(Sli，lj)(li＝1，2..N1，lj＝1，2...N1)组成，并满足∑Nl(l＝1，2..M)＝N；每一个所述模块组还包括：与所述分布交换网络单元连接并控制其操作的分布交换网络单元处理器、与分布交换网络单元输入相连的子模块输入接口、与分布交换网络单元输出相连的输出传输接口；各分布交换子模块可设置在本地同一机房或分布在不同端局中。所述集中交换网络模块还包括：与所述交换网络矩阵中位于同一行的集中交换网络单元的输入端相连的输入传输接口、与交换网络矩阵中位于同一列的集中交换网络单元的输出端相连的输出传输接口、与每一个交换单元连接并对其控制的集中交换网络单元处理器；所述分布交换子模块中的子模块输入接口的输出端通过通信链路连接到所述集中交换网络模块中的输出传输接口的输入端，所述集中交换网络模块中的输入传输接口的输出端通过通信链路连接到所述分布交换子模块中子模块输出接口的输入端。

实施本发明的集中/分布式数字T型交换网络，不仅保留了原有复制T网无阻塞，易控制等优点，同进由于可将复制T网交换单元矩阵中处于对角线位置的交换网络单元放在本地或异地，因此任意两地之间的呼叫，即任意两条HW之间的交换均为一个单元T网内的一次交换操作，因此时延小，两点之间交换的时延均在一帧以下(1帧等于125uS)，而采用图3方式的交换机延最大可以达到三帧以上。结合附图和实施例，进一步说明本发明的特点，本领域的技术人员还可以设计多种实施例，尽管在此没有示出和描述，但它们都属于由权利要求书所限定的本发明的范围之内。附图中：

图1是现有技术复制T交换网的原理性示意图；

图2是利用图1所示复制T交换网构造的小容量交换机的结构示意图；

图3是利用图1所示复制T交换网构造的大容量交换机的结构示意图；

图4是本发明的集中/分布式高速数字T型交换网络的基本结构示意图；

图5是本发明的集中分布式高速数字T型交换网络的第一实施例的结构示意图；

图6是本发明的集中分布式高速数字T型交换网络的第二实施例的结构示意图；

图7是本发明的集中分布式高速数字T型交换网络的第三实施例的结构示意图；

图8是本发明的集中分布式高速数字T型交换网络的第四实施例的结构示意图；

图1示出现有技术的复制T网的结构，它包含n行n列排列的交换单元矩阵，每一个的交换单元(11，12，..1n；21，22，..2n；n1，n2，..nn)各有一个控制端口CS11，CS12，..CS1n；CS21，CS22..CS2n；CSn1，CSn2，..CSnn)，用于连接到控制器CPU，还包括分别与处于矩阵中同一行的交换单元的各个输入端连接的n个VHWi端口，以及分别与处理于矩阵中同一列交换单元的各个输出端连接的..1n个DHWi个端口(i＝1，2，..n)。

图2和图3分别示出利用图1的复制T网的小型交换机和大型交换机的结构示意图。图2示出一个利用如图1所示的复制T网201构造小型交换机时的结构示意图，从中可见复制T网201连接有多个用户模块202，每个用户模块202还接有处理机单元203，复制T网201则连接有中央处理机204。在图3示出的一个利用如图1所示的复制T网构造的大型小型交换机时的结构，从中可见复制T网301连接有用户模块302，用户模块302还接有处理机单元303，复制T网301则连接有用户模块302，用户模块302还接有处理机单元303，复制T网301则连接有中央处理机304。还包括通过数字中继305、306及通信链路连接的远端模块308及与该远端模块308连接的处理机309。在以下的说明中，传输设备均以光纤为例。

在图4示出的本发明的集中/分布式高速数字T型交换网络包括有两个部分。第一部分1是集中交换网络模块，由多个集中交换网络单元SWij(i＝1、2、..n，j＝1、2、..n i＜＞j)、与交换网络矩阵中位于同一行的集中交换网络单元的输入端相连的输入传输接口02E1-02En、与交换网络矩阵中位于同一列的集中交换网络单元的输出端相连的输出传输接口E201-E20n、多个集中交换网络单元处理器MCPUij(i＝1、2、..n，j＝1、2、..ni＜＞j)组成，其中输入传输接口02E1-02En为光电转换电路，输出传输接口E201-E20n为电光转换电路。第二部分2是由n个分布交换子模块RNM1-RNMn组成，每一个分布交换子模块包括一个分布交换网络单元SWij(i＝1、2、..n)、一个分布交换网络单元处理器RCPUi(i＝1、2、..n)、一个与分布交换网络单元SWii输出相连的子模块输出接口ROEi(光电转换电路)，分布交换子模块RNMi中的子模块输出接口ROEi的输出通过光纤连接到集中交换网络模块中输入传输接口02Ei的输入、集中交换网络模块中输出传输接口E20i的输出通过光纤连接到分布交换子模块RNMi中子模块输出接口ROEi的输入。

利用图4的集中/分布式高速数字T型交换网络进行交换时的过程如下：

1).将UHW6中的一个时隙交换到DHW6中的一个时隙，在分布交换网络处理器RCPU6控制下由分布交换网络单元SW66完成交换，输出到DHW6。

2).将UHW6中的一个时隙交换到DHW1中的一个时隙，UHW6经分布交换子模块RNMm6转成光信号经光纤传输后在集中交换网络模块中由输入传输接口02E6变成电信号，在集中交换网络单元处理器MPU61的控制下由集中交换网络单元SW61完成交换，集中交换网络单元SW61的输出经输出传输接口E201转换成光信号经光纤传输到达RNm1的，经子模块输出接口ROE1后变成电信号输出到DHW1，完成这次交换。

采用本发明的集中/分布式高速数字T型交换网络所构成的大容量交换机，由于采用了全分散控制方式，因此降低了每个处理器的负担；同时因为任意两地间的呼叫，均只进行一次操作，这样也减少了交换机交换控制的复杂程度，以上这两方面，都大大提高了整个交换机的呼叫处理能力。

采用本发明的集中分布式高速数字T型交换网络所构成的大容量交换机，由于采用了光纤高速传输，因此节省了交换机线路费用，同时因为光纤传输距离远，传输干扰较小，误码率低等特点，因此可提高交换的覆盖范围，提高稳定性和可靠性。

采用本发明的集中分布式高速数字T型交换网络，可以实现交换机的平滑机扩容，如A地、B地、C地分别装有一台同样的端局交换机，使用图4所示的交换网络，在以下三台端局交换机中分别加入子模块输入接口REOi和子模块输出接口ROEi电路各一块，将它们用光纤和图4所示的交换网络连接，就可实现扩容。

采用本发明的集中分布式高速数字T型交换网络。可使交换机容量达到很高，设交换网络单元为4K×4K交换网，n＝8时，整个交换网容量为64K时隙，即256000门用户。

光交换网络单元较小，如1K×1K以下，或CPU处理能力很强时，可将整个交换网络矩阵中同一列的交换网络单元由一个处理器控制，这样不仅降低了成本，而且不影响性能。如图5所示的第一实例。图5中的集中交换网络模块有n列，因此有n个集中交换网络处理单元处理器MCPU1，MCPU2，...MCPUn。其他部分同图3。当然，也可以将集中交换网络模块中处于同一行的集中交换网络单元分别由一个处理器控制，此处不再多作说明。

当交换网络单元较小，且n也较小，CPU处理能力很强时，可将整个集中交换网络模块由一个集中交换网络单元处理器MCPU控制，如图6所示的第二实施例。

若部分用户离交换局很近，不用再设端局时，可将部分处于对角线位置的分布交换网络单元放在集中交换网络模块中，而不用加与该分布交换网络单元相应的E20板和02E板。

处于对角线位置的交换网络单元拉出时，可以不仅是基本交换单元，当某一端局容量要求较大时，可以将对角线上某一区域的几个交换单元全部拉出组成一个容量较大的端局，而对角线上其它位置的交换网络单元拉出组成端局的方式不变。如图7所示第三实施例。在该图示出的结构中，除了一个集中交换网络模块外，还设有7个分布交换子模块，其中，第1、2个分布交换子模块分别含有SW11和SW22两个分布交换网络单元，而第3个交换子模块包含SW33、SW34、SW44四个交换单元，其余交换子模块均只包含一个分布交换网络单元SW55、SW66、SW77H、SW88。这里，矩阵的行数为8，可以推广到N。

图7中分布交换子模块RNW3拉出了SW33、SW34、SW43、SW44等四个交换网络单元，构成一个比其它子交换模块容量大一倍的分布交换子模块RNM3，在分布交换子模RNW3中，UHW3、UHW4到DHW3、DHW4上任意两个用户之间的呼叫均由RNW3处理，而不经过集中交换网络模块。这样就使交换机组网时具有很大的灵活性。

随着传输技术的发展，光纤上可传输的速率越来越高，因此，图7中从端局到本地交换网络模块之间的许多根光纤可以用两根光纤来传输，如图8所示。

在图8中，从集中交换网络模块输出的话路信号经光纤合路器801复用后由一根高速光纤802传输，连接到每一个分布交换子模块(端局)，在端局中由子模块输出接口ROE电路转换成光纤信号下路、光/电信号转换后输出到用户，同样，由分布交换子模块输出到集中交换网络模块的信号，经REO电路完成电/光转换，光纤上路后输出到一根环形光纤连接到集中交换网络模块经光纤分路器完成解复用及光/电转换后送到各个交换网络单元中，因此采用这种方法可最大限度降低线路费用。

本发明中连接集中网和分布网的传链路除了光纤链路外，还可以是数字微波等其它高速传输链路，其中，分布交换网络单元处理器RCPU与集中交换网络单元处理器MCPU之间的通信可通过HDLC或其它方式的协议通过高速传输链路完成。

按照本发明提供的大容量集中/分布式数字T型交换网络，在进行交换时，所有子模块内部的呼叫，全部由分布交换子模块处理，而不经过集中交换网络模块。所有不同模块之间的呼叫，全部由集中交换网络模块处理。

按照本发明提供的大容量复制T型交换网络，交换时进行以下操作：

由UHWi交换到DHWi，在分布交换网络处理器RCPUi控制下由分布交换网络单元SWii进行交换；

由UHWi交换到DHWj，先经过子模块输入接口REOi完成电信号到光信号的转换，经过光纤传输后，在集中交换网络模块中由输入传输接口02Ei完成光信号到电信号的转换输出到集中交换网络单元SWij(k＝1，2，...N，i＜＞j)中，在集中交换网络单元处理器MCPUij的控制下，在集中交换网络单元SWij中进行交换，交换后集中交换网络单元SWij的输出由输出传输接口E20j完成电信号到光信号的转换经光纤送到分布交换子模块RNMj中由子模块输出接口ROEj完成电信号到光信号的转换，输出到DHWj，完成一次交换。

Claims (9)

1、一种集中/分布式高速数字T型交换网络，其特征在于包括集中交换网络模块和若干个分布交换子模块，所述集中交换网络模块包括多个集中交换网络单元(SWij，i＝1、2..、n，j＝1、2...、n、，j＜＞i)，集中交换网络单元组成纵向n列、横向n行的交换网络矩阵；所述分布交换子模块包括分布交换网络单元(SWii，i＝1，2..n)，所述集中交换网络模块与分布交换子模块之间通过通信链路连接。

2、根据权利要求1所述的集中/分布式高速数字T型交换网络，其特征在于：

所述若干个分布交换子模块可分为多个(M)模块组，第p(p＝1，2...M)个模块组由排列成Nl行、Nl列矩阵Nl^*Nl个分布交换网络单元(Sli，lj)(li＝1，2..N1，lj＝1，2...N1)组成，并满足∑Nl(l＝1，2..M)＝N；

每一个所述模块组还包括：与所述分布交换网络单元连接并控制其操作的分布交换网络单元处理器(RCPUi)(i＝1，2..M)、与分布交换网络单元(Swij)输入相连的子模块输入接口(REOi)、与分布交换网络单元(SWij)输出相连的输出传输接口(ROEi)；

各分布交换子模块可设置在本地同一机房或分布在不同端局中

3、根据权利要求1所述的集中/分布式高速数字T型交换网络，其特征在于：

所述集中交换网络模块还包括：与所述交换网络矩阵中位于同一行的集中交换网络单元的输入端相连的输入传输接口(02E1-02En)、与交换网络矩阵中位于同一列的集中交换网络单元的输出端相连的输出传输接口(E201-E20n)、与每一个交换单元连接并对其控制的集中交换网络单元处理器(MCPUij)(i＝1、2..n，j＝1、、..n，i＜＞j)。

4、根据权利要求1所述的集中/分布式高速数字T型交换网络，其特征在于：

所述集中交换网络模块还包括：与所述交换网络矩阵中位于同一行的集中交换网络单元的输入端相连的输入传输接口(02E1-02En)、与交换网络矩阵中位于同一列的集中交换网络单元的输出端相连的输出传输接口(E201-E20n)、分别与一列或一行交换网络单元连接并对所在行或所在列各个集中交换网络单元进行控制的集中交换网络单元处理器(MCPUi)(i＝1、2..n)。

5、根据权利要求1所述的集中/分布式高速数字T型交换网络，其特征在于：

所述分布交换子模块可分为多个(M)模块组，第p(p＝1，2...M)个模块组由排列成Nl行、Nl列矩阵Nl×Nl个时分交换单元(Sli，lj，(li＝1，2..N1，lj＝1，2...N1)组成，并满足∑Nl(l＝1，2..M)＝N；

每一个所述模块组还包含：与所述分布交换网络单元连接并控制其操作的分布交换网络单元处理器(RCPUi)(i＝1，2..M)、与分布交换网络单元(Swij)输入相连的子模块输入接口(REOi)、与分布交换网络单元(SWij)输出相连的子模块输出接口(ROEi)；

各分布交换子模块可设置在本地同一机房或分布在不同端局中；

所述集中交换网络模块还包括：与所述交换网络矩阵中位于同一行的集中交换网络单元的输入端相连的输入传输接口(02E1-02En)、与交换网络矩阵中位于同一列的集中交换网络单元的输出端相连的输出传输接口(E201-E20n)、与每一个交换单元连接并对其控制的集中交换网络单元处理器(MCPUij)(i＝1、2..n，j＝1、、..n，i＜＞j)；

所述分布交换子模块(RNMi)中的子模块输入接口(REOi)的输出端通过通信链路连接到所述集中交换网络模块中的输出传输接口(02Ei)的输入端，所述集中交换网络模块中的输入传输接口(E20i)的输出端通过通信链路连接到所述分布交换子模块(RNMi)中子模块输出接口(ROEi)的输入端。

6、根据权利要求5所述的集中/分布式高速数字T型交换网络，其特征在于所述子模块输入接口(REOi)是电光转换电路，用于完成电信号到光信号的转换，集中交换网络模块中的输入传输接口(02Ei)是光电转换电路，用于将光信号转换成电信号并输出到集中交换网络单元(SWik)(k＝1，2，…N，i＜＞k)中，所述输出传输接口(E2Oj)为电光转换电路，子模块输出接口(ROEj)为电光转换电路。

7、根据权利要求5所述的集中/分布式高速数字T型交换网络，其特征在于，所述集中交换网络模块还包括：与交换网络矩阵中位于同一行的集中交换网络单元的输入端相连的光纤分路器(803)、与交换网络矩阵中拉于同一列的集中交换网络单元的输出端相连的光纤合路器(801)、与每一个集中交换网络单元连接并对其控制的集中交换网络单元处理器；

所述的通信链路为光纤链路；

所述分布交换子模块(RNMi)中的子模块输入接口(REOi)的输出端通过光纤链路连接到所述光纤分路器的输入端，所述光纤合路器的输出端通过光纤链路连接到所述分布交换子模块(RNMi)中子模块输出接口(ROEi)的输入端。

8、根据权利要求1所述的集中/分布式高速T型交换网络，其特征还在于：所述通信链路可以是光纤的某一通道。

9.根据权利要求1所述的集中/分布式高速数字T型交换网络，其特征还在于：所述通信链路可以是光纤、数字微波或其它高速传输媒体。

Images