反法西斯战争时期的中国与世界研究：空分交换单元

2．1．6　空分交换单元

交换网络是交换机能实现任意两个用户通话最关键的部件，数字交换网络的基本单元都是接线器。接线器按其功能不同，可分为空间接线器和时间接线器。本小节主要讨论空间接线器，即空分（空间）交换单元。

空分交换单元又称为空间接线器（space switch）。空间接线器是一种利用门开关和空间线路组成的开关阵列，它只在线路之间建立瞬时连接，用来完成多个输入复用线与多个输出复用线之间的空间交换，而不改变其时隙位置。空分交换单元又称为S接线器。

1．空分交换单元的组成

空分交换单元主要由电子交叉矩阵和控制存储器（Control Memory，CM）构成。电子交叉矩阵完成输入复用线和输出复用线的连接任务，控制存储器完成各个交叉点的接通与断开任务。控制方式有两种：按输入线配置控制存储器称为输入控制方式；按输出线配置控制存储器称为输出控制方式。

空分交换单元的电子交叉矩阵一般具有相同数量的入线和出线，组成一个N×N的电子交叉点连接的开关阵列，有N²个交叉点，每个交叉点有接通与断开两种状态，这些交叉点的状态由该输入复用线或输出复用线所对应的控制存储器来控制。一个N×N的空间接线器有N条输入复用线与N条输出复用线，需要N个控制存储器，每个控制存储器对应一条输入复用线或输出复用线，因此，控制存储器的数量等于输入线数或输出线数。控制存储器所含的单元数等于输入线或输出线所复用的时隙数。存储单元地址序号对应复用线上的时隙号，存储单元内的数据代表要选择的线号。每条输入复用线上的任意一个时隙内的数据，都可以选择任意一条输出复用线上相同的时隙进行输出。假设每条复用线上一帧有n个时隙，那么每个控制存储器就应该具有n个单元。假设每个控制存储器单元的比特数为m，则应该满足2^m＝N。

图2．10所示为一个4×4的电子交叉矩阵和相应的控制存储器的输入控制方式的空间接线器。由图可见，4×4的交叉矩阵有4条输入复用线和4条输出复用线、4个控制存储器。假设每条入线与出线复用了32个时隙，每个控制存储器有32个单元，每个存储单元的字长，即比特数则决定了出线地址编号的二进制码位数，如4×4的空间接线器控制存储器每个单元的字长为2 bit（4种状态），可选择4条出线，8×8的空间接线器控制存储器每个单元的字长为3 bit（8种状态），可选择8条出线。

图2．10　输入控制方式的空间接线器

复用线上，不一定是一套32路的PCM系统，实际当中还要将各个PCM系统进一步复用，使一条复用线上具有更多的时隙，以更高的码率进入电子交叉矩阵，从而提高其效能。

由于每条复用线上具有若干个时隙，每一个时隙存放了一个用户的信息，即每条复用线上传送了若干个用户的信息，所以，输入复用线与输出复用线应在某一指定时隙接通。假设图2．10中第1条输入复用线上的第7时隙TS₇，控制选通第3条输出复用线的第7时隙TS₇，第3条输入复用线上的第0时隙TS₀，控制选通第4条输出复用线的第0时隙TS₀，第4条输入复用线上的第31时隙TS₃₁，控制选通第1条输出复用线的第31时隙TS₃₁等。因此说，空间接线器不进行时隙交换，而仅仅实现同一时隙的空间交换。

由于对应于一定出入线的各个交叉点是按复用时隙而通断的或者说高速工作的，在这个意义上讲，空间接线器是以时分方式工作的。

各个交叉点在哪个时隙闭合，在哪个时隙断开，是由CM中对应单元的数据控制，控制数据来源于呼叫处理机的接续操作命令。(www.xing528.com)

由于控制存储器的地址对应复用线上的时隙号，存储单元的内容为该时隙所应接通的出线编号，所以其容量等于每一条复用线上的时隙数。

空分交换单元只能完成点到点通信的接续连接，一条输入复用线上某一时隙的数据不能同时选通多条输出复用线以及多个时隙输出，多条输入复用线上同一时隙的数据也不可以同时选通同一输出复用线的同一时隙输出。

电子交叉矩阵在不同时隙闭合和断开，要求其开关速度要快，所以实际空间接线器的交叉点矩阵一般使用多路电子选择器构成。

2．空分交换单元的工作原理

在图2．10中，如果需要将第1条输入复用线与第3条输出复用线在第7时隙接通，则呼叫处理机对第1号控制存储器的第7单元写入数字3，表示在每帧的第7时隙应将第1条入线与第3条出线接通。交换单元在帧同步和主时钟信号的循环操作下，每一帧依次同步读出控制存储器中各单元的内容，周而复始地控制着矩阵中指定交叉点的启闭，从而实现了时分复用线之间的同时隙数据的交换。

如果按输出线配置控制存储器，就构成输出控制方式的空间接线器，如图2．11所示。

图2．11　输出控制方式的空间接线器

如果仍然要使第1条输入复用线与第3条输出复用线在第7时隙接通，应由处理机第3个控制存储器的第7单元写入输入线号码1，然后，在第7时隙到达时，读出第7单元中的1，控制第3条输出复用线与第1条输入复用线的交叉点在第7时隙接通；要使第3条输入复用线与第4条输出复用线在第0时隙接通，应由处理机第4个控制存储器的第0单元写入输入线号码3，然后，在第0时隙到达时，读出第0单元中的3，控制第4条输出复用线与第3条输入复用线的交叉点在第0时隙接通，以此类推。

输出控制方式有一个优点：某一输入线上的某一个时隙的内容可以同时在几条输出线上输出，即具有同发（交换单元的一条入线输入的信息可以交换到多条出线上）和广播功能。例如图2．11中，在4个控制存储器的第TS₃₁单元中都写入输入线号码3，使得输入线3的第TS₃₁时隙中的内容，同时在4条输出线的TS₃₁上输出，实现了广播功能。而在输入控制方式时，若在多个控制存储器的相同单元中写入相同的内容，会造成出线冲突。

在交换系统中，空分交换单元，由于只能完成不同输入复用线和输出复用线之间同时隙的数据交换，不能构成大容量的交换网络，或者说不能单独使用，必须和时分交换单元配合，才能实现大容量的交换网络中任何线路、任何时隙之间的数据交换。