现代交换原理 - 思考与练习题答案

第一章

1. 电话网提供的电路交换方式的特点是什么？

电路交换方式的特点是：两终端使用同一条物理链路和固定时隙，在通信中始终占有该条链路和固定时隙进行通信。 电路交换方式：

由主叫、被叫、用户线、交换局、中继线组成一条PCM话音通道；

主叫通过拨号通知网络，网络根据拨号进行电路交换，称为呼叫建立过程，主、被叫占用建立的电路进行通话； 主、被叫任何一方挂机后，网络释放通话信道。

2. 简述数据通信与话音通信的主要区别。

（1）对象不同：数据通信实现计算机之间以及人与计算机间通信，电话通信是人和人间通信。数据通信过程需要严格的通信协议和标准；

（2）传输可靠性不同：数据通信码组中，一个比特在传输过程发生错误，接收端会产生不同含义，因此比特差错率控制在10-8

以下，而话音比特差错率在10；

（3）信息业务量特性不同：电话通信一般不会出现长时间没有信息传输，PCM话音信号平均速率在32KB/S，数据通信数据传输速率在30B/S ~ 1MB/S之间；

（4）通信平均持续时间和建立请求响应不同：

数据用户通信时间大多数在50S以内，电话通信平均时间在5MIN，数据通信信道建立时间应在1.5S，而电话则在15S。 所以数据通信必须使用专用高速网络。

3. 为什么分组交换是数据通信的较好的方式？

因为电路交换不利于实现不同类型的数据终端之间的相互通信，而报文交换信息传输时延又太长，不满足许多数据通信系统的实时性要求，分组交换技术较好地解决了这些矛盾。

主要体现在： 1、

向用户提供不同速率、不同代码、不同同步方式、不同通信控制协议的数据终端之间能够相互通信的灵活的通信环境。

2、 3、 4、 5、

4. 如何理解ATM交换方式综合了电路交换和分组交换的优点？

ATM交换方式具有电路交换处理简单的特点，支持实时业务,网络内不对数据作复杂处理（数据透明传输），采用端到端通信协议。它同时具有分组交换支持变比特率业务特点，对链路上传输的业务进行统计时分复用。

5. 电话交换机发展经历哪几代？试简述每代的主要特点？

1. 机电式电话交换

（1）采用纵横接线器，杂音小、寿命长；

（2）采用公共控制方式，将控制功能与话路设备分离，公共控制部分功能增强，接续速度快，便于汇接和选择迂回路由，实现长途自动化。

2 . 模拟程控交换 （1）提供多种新业务 （2）便于实现共路信令 （3）管理维护实现自动化 （4）适应现代电信网的发展 3. 数字程控交换

（1） 体积小、网络容量大、速度快、可靠性高。

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在网络轻负载情况下，信息的传输时延较小，而且变化范围不大，能够较好满足计算机交互业务的要求。 实现线路动态统计服用，通信线路（包括中继线路和用户环路）的利用率很高，在一条物理线路上可以同时提供多条信息通路。 可靠性高。 经济性好。

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（2） 便于采用数字中继，可灵活组网，数字中继不用A/D 转换，方便组成综合数字网。 （3） 适应综合业务数字网ISDN的发展。

第二章

1. 试解释同步时分复用信道和统计时分复用信道两概念，扼要指出其技术特点。

同步时分复用信道是将信道用时间划分为若干个时隙，每个时隙成为一个子信道，是恒速的，一个子信道传递一个话路的信息。对于信号的交换实际是话路所在位置的交换，即时隙的内容在时间轴上的移动。

统计时分复用信道是把需要传送的信息分成很多小段，称为分组，每个分组前附加标志码，标志要去哪个输出端，即路由标记。各分组在输入时使用不同的时隙，标志码相同的分组属于一次接续。所以把它们所占的信道容量看作一个子信道，这个子信道可以是任何时隙。此时一个信道中的信息与它在时间轴上位置没有必然联系，将这样的子信道合成为一个信道用的复用器为统计复用器。统计复用器中必须有一个存储器将接收到的信息按先后顺序分组发送，称为统计复用。所以信号的交换实际就是按照每个分组信息前的路由标记将其分发到出线上去。

2 . 分别写出N = 8时以下各种连接的连接函数的排列表示：

（1） 间隔交叉连接（三种）；

（2） 均匀洗牌连接、子洗牌连接σ(1)及逆均匀洗牌连接； （3） 蝶式连接和子蝶式连接β(1)。 见作业题目

3. 如何用多路选择器构成集中型交换单元？例如利用8 选1 的多路选择器构成8×4的交换单元。

见作业题目

4. 试比较共享存储器型单元与总线型交换单元在结构上的异同。？

相同点：

共享存储器型交换单元与总线型交换单元都具有各自的写入和读出缓冲器而且都采用不同的控制方式；两者均适用于同步时分复用信号、分组时分复用信号和异步时分复用信号三种信号。

相异点：

共享存储器型交换单元的存储器被划分为N个区域，N路输入数字信号分别送入存储器的N个不同区域，再分别送出。存储器的写入和读出采用不同的控制，以完成交换。

总线型交换单元包括入线控制部件、出线控制部件和总线三部分。交换单元的每条入线都经过各自的入线控制部件与总线相连，每条出线也经过各自出线控制部件与总线相连。总线按时隙轮流分配给各个入线控制部件和出线控制部件使用，分配到的输入部件将输入信号送到总线上。

5. 有一空分接线器，有8 条入线和8 条出线，编号为0 ~ 7 。如图所示，每条出、入线上有256个时隙，控制存储器如图(b)示。现要求时隙8 接通A点，时隙17接通B 点，试就输入控制和输出控制两种情况，在控制存储器的问号处填上相应的数字。

见作业题目

6. 有一时间接线器，如图所示，设话音存储器有256个单元，现要进行如下时隙交换TS8→TS35，试在问号处填入适当数字。

见作业题目

7. 什么是严格无阻塞网络？什么是可重排无阻塞网络？什么是广义无阻塞网络？

严格无阻塞网络，不管网络处于何种状态，任何时刻都可以在交换网络中建立一个连接。

可重排无阻塞网络，不管网络处于何种状态，任何时刻都可以在一个交换网络中直接或对已有的连接重选路由建立一个连接，

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只要这个连接的起点和终点是空闲的。

广义无阻塞网络，指给定的网络存在固有阻塞可能，但有可能存在着一种精巧的选路方法，使得所有阻塞均可避免。真正实用的广义无阻塞网络是非常少见的。

8. TST交换网络要求实现第0个T 接线器输入时隙TS8与第31个T 接线器输出时隙TS500交换信息，内部时隙选用TS7和TS263，输入侧T接线器采用控制写入、顺序读出方式，输出侧采用顺序写入、控制读出方式， S接线器为32 ×32矩阵，编号为0~32，采用输出控制方式。试画出双方通话时交换网络原理图。 指出图中SMA、SMB、CMA、CMB、 CMC的容量是多少，即各需要多少单元？

见作业题目

9. 指出4层平面结构的DSN中，网络地址ABCD最大取值各为多少？

A：4 bits，终端模块编号，表示终端模块所连接的入口级DSE的输入端口号共12个。

B：2 bits，第1 级DSE号，表示第1 级DSE的4条出线应连接到第2 级DSE输入端口号。由于第 1级成对DSE连接到第2 级DSE的端口号分别为n 和n+4，这里n 为0 ~ 3，所以只需要2 bits来区分4 个地址。

C：3 bits，第2 级的DSE号，表示第2 级DSE出线应连接第3 级DSE输入端口号，共8个地址。 D：4 bits，对应第4 级，表示第3 级DSE的出线应连接的第4 级DSE的输入端口号，共16个地址。

10. 列出4 ×4的BANYAN网络的全部路径，从而说明它的唯一路径的特点。

在4 ×4的BANYAN网络中，若第一级和第二级之间构成均匀洗牌连接，它的每一条入线和每一条出线都有一条路径，并且只有一条路径。如下图所示。

11. 试说明2 ×2 BATCHER比较器与2 ×2 交换单元有何异同。

相同点：

在结构上：两者都具有两条入线和两条出线 相异点： 在工作方式上：

2 ×2交换单元具有两种状态：平行连接和交叉连接，分别完成不同编号的入线与出线间的连接，达到两条任意入线和任意出线进行交换的目的。

2 ×2比较器，实际上是一个两入线 / 两出线比较交换单元，将入线上的两个数字进行比较后，高地址信元送到高端 (H)，低地址信元送到低端(L)，仅有一个信元时送到低端。

在构成的网络上：

比较器构成的排序网络可对进入该网络的数据进行排序，而不是地址，以达到将原先任意顺序的数据整理成一个完全有序的序列的目的。而交换单元构成的网络是对地址进行映射，以便将任一入线链接到任一出线。

第三章

1. 试简述空分交换、时分交换、模拟交换、数字交换、布控交换和程控交换的基本概念。

空分交换，这是指在交换过程中的入线是通过在空间的位置来选择出线，并建立接续。通信结束后，随即拆除。

时分交换是把时间划分为若干互不重叠的时隙，由不同的时隙建立不同的子信道，通过时隙交换网络完成话音的时隙搬移，从而实现入线和出线间话音交换的一种交换方式。

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模拟交换的对象是模拟信号，是对模拟信号进行交换。 数字交换的对象是数字信号，是对数字信号进行交换。

布控交换是布线控制交换，控制设备由预定功能的数字逻辑电路组成，也就是由硬件控制交换。 程控交换是存储程序控制交换的简称，以电子计算机作为控制设备，也就是由软件控制交换。 2. 程控交换机基本结构包含哪几部分？并简述它们的作用。

程控交换控制系统包括CPU、存储器和 I/O接口电路三部分；

CPU执行机器语言指令和程序，储存器用来存放软件程序及相关数据，I/O接口用于输入信号和输出信号。 3. CCITT在电路交换系统中规定了哪几类接口及各类接口的作用。

中继侧接口连接至其它交换机，Q.511规定接口有三种，接口A和B都是数字接口，A通过PCM一次群连接到其它交换机，B通过PCM二次群连接其它交换机 , C是模拟中继接口，有二线和四线之分。用户侧接口有二线模拟接口Z和数字接口V两种。其中V接口又分V1、V2、V3、V4和V5几种。

OAM接口用于传递和操作与维护有关的信息。主要包括交换机系统状态、资源占用、计费数据、测量结果及告警信息等。

4. 试简述模拟用户接口电路的功能。

模拟话机的接口电路，也称为用户电路(LC)，模拟用户电路可归纳为七大功能： (1) 馈电B：给用户电路提供-48V电源； (2) 过压保护O：保护交换机免受高压电损害； (3) 振铃控制R：给用户提供90V铃流； (4) 监视S：监视用户回路的通断状态；

(5) 编译码和滤波器C：提供A/D、D/A转换和PCM编码与解码； (6) 混合电路H：进行二/四端口转换；

(7) 测试T ：使用户线与测试设备接通，进行用户线测试。 5．数字用户接口连接的用户传输线若采用二线传输需要解决哪些问题？

为了能在二线的数字环路，即普通电话线路上，可靠地传送数字信息，必须解决诸如码型选择、回波抵消、扰码与去扰码等技术问题。

6. 数字中继接口完成哪些功能？为什么在位同步时要采用弹性存储器？

数字中继接口是数字中继线与交换机之间的接口，其出入端都是数字信号； 其功能如下：

(1) 码型转换 (2) 时钟提取 (3) 帧同步和复帧同步 (4) 检测和传送告警信息 (5) 帧定位 (6) 帧和复帧同步信号插入 (7) 信令提取和格式转换；

帧定位利用弹性存储器作为缓冲器，使输入的码流的相位与网络内部局时钟相位同步。

在异步通信网中，接收端交换机本身时钟与中继线上提供的时钟，可能在频率及相位不完全一致，位同步就是要实现它们间的同步。

从码流中读取输入数据时，必须使用从码流提取的时钟，但网内数据交换是以本交换系统的时钟为基准的。

使用弹性存储器能强制提取的时钟和系统时钟同步。弹性存储器按提取时钟写入数据，使用系统时钟读出数据，保证读出的数据和系统时钟同步，完成由提取时钟过渡到系统时钟的调整。

7. 试简述多频数字信号是如何产生的？以产生1380Hz与1500Hz的多频信号为例，详细给予说明。

若要产生1380Hz和1500Hz数字MFC双音频信号。找出一个重复周期时间，使1380、1500与8KHz三个频率在其内恰好成为整数循环。为此，取三个频率最大公约数20Hz，其周期为50ms。在50ms内，1380Hz重复69次，1500Hz重复75次，8KHz重复400次。用8KHz频率对1380Hz和1500Hz复合频率采样，得400个样值 ,代表了69个1380Hz和75个1500Hz频率正弦波之和，把400个样值的PCM码存入ROM单元中。计算机直接从ROM单元按顺序读出存储数据，即可形成数字双音频MFC信号。 8. 数字多频信号如何通过数字交换网实现发送和接收的？

将多频信号以8KHz频率采样，然后进行量化和编码，得到各采样点幅值的PCM码，放进ROM中存放。当需要使用某一频率数字化多频信号时，信号音发生器连接在交换网的入线上，通过入线某些固定时隙，经交换网络分别向用户发送。

数字信号接收器用于接收数字多频信号，用数字滤波器和数字逻辑电路来实现。接收器一般接于交换网络的出线上，即下行母线上。 第四章

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1. 呼叫处理过程从一个状态转移至另一个状态包括哪三种处理及其处理的内容？

1. 输入处理：

各种扫描程序都属于输入处理，如用户扫描、局间MFC信号扫描、中继占用扫描等。扫描过程发现外部事件，采集的数据是接续的依据。

2. 内部处理：

如数字分析、路由选择、通路选择等均属于内部处理。其共同特点是要通过查表进行一系列的分析与判断。 3. 输出处理：

完成话路设备驱动，如接通或释放交换网中通路 ,启动或释放某话路设备中的继电器或改变控制电位等功能。 2. 试简述用户摘机、挂机识别原理，画出其示意图。

3．试说明位间隔识别周期时间是如何确定的？

T位的下限应大于最长的脉冲断开时间最大值，否则会把脉冲的断当成位间隔。 同理，T位的下限应大于最长的脉冲续时间，

由于我国脉冲号码的断时间≥续的时间，故只需考虑前者。

脉冲断最大 = 1/8×3/(3+1) = 0.09375s = 93.75ms

每两个号码之间必须保持一定的时间间隔，以便识别两个脉冲串。其最小的间隔时间一般在300ms以上。 T位的上限应小于最小的间隔时间的一半，即小于150ms。 t断最大﹤ T﹤1/2×最小间隔时间

故T位应大于93.75ms，按时钟中断周期的整数倍取定为96ms或100ms。

最后可得： 96ms﹤ T ﹤150ms。

4. 试简述用户脉冲拨号位间隔识别原理，画出相应示意图。

识别原理：位间隔出现特点是前96ms扫描有脉冲电平变化，而本次96ms扫描没有脉冲电平变化，且用户线前次扫描结果为1。

5. 试简述双音多频号码软件收号识别原理，画出相应示意图。

软件扫描的任务是定期从收号器读取输出端的数字。数字脉冲的持续时间约40ms，每个数字之间间隔最小可达100ms左右。状态端SP在数字脉冲来临时变高电平，脉冲过后恢复为低电平。数字扫描程序按约16或20ms周期扫描SP位，如连续两次读得SP为高电平，说明新的数字已到。若（这⊕前）∧前非 = 1，表示可读取输出端的数字信号。

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6. 交换机的程序一般分为几种类型的级别？各采取什么方式激活？

交换机的程序一般可分为故障级、时钟级和基本级

1. 故障级程序是机器发生故障时由中断服务程序激活执行； 2. 时钟级程序是由时间表按进程调度执行； 3. 基本级程序是由队列激活执行。

7. 设某程控交换机需要6种时钟级程序，它们的执行周期分别为： A程序：8ms D程序：96ms B程序：16ms E程序：96ms C程序：16ms F程序：100ms

现假设处理机字长为8 位，要求设计只用一个时间表来控制这些时钟级程序执行管理： (1) 从能适应全部时钟级程序的周期出发，规定出该机采用的时钟中断周期。 (2) 设计出上述程序的全部启动控制表格。

（1）答：因为从所要执行的程序看，最大周期为100ms，其最大公约数为4，故时钟中断周期为4ms。 （2）答：因为最大周期为100ms，故时间表有24个单元，即24行。

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