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时分光交换是以时分复用为基础,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。其基本原理与现行的电子程控交换中的时分交换系统完全相同,因此它能与采用全光时分多路复用方法的光传输系统匹配。在这种技术下,可以时分复用各个光器件,能够减少硬件设备,构成大容量的光交换机。该技术组成的通信技术网由时分型交换模块和空分型交换模块构成。它所采用的空分交换模块与上述的空分光交换功能块完全相同,而在时分型光交换模块中则需要有光存储器(如光纤延迟存储器、双稳态激光二极管存储器)、光选通器(如定向复合型阵列开关)以进行相应的交换。
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光交换矩阵测试系统的设计
为了实现对光开关矩阵交换性能的测试,提出了一种以单片机为下位机,PC机为上位机的测试系统,详细介绍了该测试系统的组成,设计了上位机与下位机的应用层通信协议,并使用V isual C++6.0编写了光交换矩阵上位机测试软件.
光交换技术在通信网络中的应用
为了提高我国通信网络的建设质量,保证光纤通信与传统通信网络的结合应用,技术研究人员结合光信号交换技术发展理论研究内容,开展了技术应用实践研究。这一研究的开展包括了光交换技术概念、技术应用内容以及全光网交换的完成三项主要内容,为技术实践的开展提供了良好支持。
脉幅时分交换的技术简单,成本也低,多应用于1000门以下的程控交换机。当时分交换时隙数增加时,抽样脉冲变窄,频宽增加,故很难大幅度扩大交换容量。典型的数字程控交换机用时-空-时(TST)交换级,还有TSSST交换级,用来扩大交换级容量。采用这一原理组成的选组级可交换十万用户的电话,图2(a)表示输入两个时分脉码流A和B,每一抽样周期包含4个时隙。输出也是两串脉码流X和Y,但X、Y中不但能改变时隙次序,而且可以接受A或B的时隙,即在空间位置上产生交换。图中交叉的箭头表示空间交换。第一级时分接线器A和B,第三级也是时分接线器K和Y,中间一级为空分,用交叉点矩阵表示。A和B经输入端顺序写入话音存储器,输出由控制存储器决定读取时隙次序。例如,A的读出次序为A1、A3、A2、A4。X和Y在输入端受控制存储器作用而写入,例如X要求写入时隙的次序为2,3、1、4,Y为顺序读出,见图2(b)。空分的交叉点也在每一时隙控制下改变动作,由空分控制存储器控制。例如第一时隙为AX、BY动作,将A1信息传送到X,写入到X的第二位话音存储器。当X读出时,4个时隙信息为B3、A1、A2、B2。因此,TST交换实现了时隙和空间的交换,对于大型程控数字交换机一般包含两个交换级,即用户级和选组级。用户级多为纯时分,选组级采用TST。
时分交换的概念主要有:
①脉冲抽样。根据抽样定律,不论连续信号或非连续信号,均可周期性地抽样,用抽样脉冲传送原有信息。抽样脉冲的频率为信号最高传输频率的两倍以上,对于音频信号,抽样频率为8kHz(抽样周期125μs)已足够,抽样脉冲信号可以恢复为原信号。进行时分交换的信号首先要抽样。
②脉幅调制和脉码调制。抽样脉冲幅度随着信号幅度的变化而变化称脉幅调制(PAM)。脉幅调制的信号经低通滤波器即可以恢复原信号。采用脉幅调制信号的时分交换称脉幅时分交换。如果将脉幅信号经过编码器变为二进制码,则称为脉码调制。例如7位二进制码可以代表127个等级幅度,足以代表幅度的变化。脉码信号在接收端经过译码器将二进制码恢复为脉冲幅度信号,最后经低通滤波器恢复为模拟信号,采用脉码调制的时分交换机称为脉码时分交换机或数字时分交换机。其他方式的脉冲调制(例如脉宽调制)在时分交换机中很少采用。
③时分复用。话音的周期为125μs,可传递多路信号,每路占据一时隙。例如32路PCM(30路话路和2路用于同步和复帧信号)。抽样周期内传送256bit。时分交换中广泛采用同步信号,同步信号使时钟保持正确同步,时钟用来激励各电路以抽取必要的信号。
④时分交换。由于电子电路的单向性,时分交换不像空分那样可以二线交换,必须四线交换。图1(a)表示用户A的信号交换到用户B,用户信号已经时分复用。每一用户在固定时隙上发送,也在该时隙上接收。图中用户A的信号位于时隙1,发送后进入时隙交换电路,在用户B的接收端,A的信号已移动到时隙2,B用户在时隙2位置接收。同理,B的发送信号位于时隙2,经时隙交换后,到达A处时已移动到时隙1为A所接受。可见时分交换的要点在于时隙位置的交换,交换的控制显然是由主叫拨号所决定。图1(b)说明了时隙交换原理。为了实现时隙交换,必须设话音存储器。在抽样周期内有n个时隙分别存入n个存储器单元中。输入按时隙次序顺序存入。如果输出端按特定的次序读出,即可改变时隙的次序。图中交换控制信息收集主叫拨号信息,由软件存入控制信息存储器。该存储器记录读出时隙的次序,例如信号B的时隙应交换到A,则B在A的时隙处读出。因此,由控倒存储器控制话音存储器的读出次序。输出时隙已达到时隙交换的要求。以上控制是加于输出端,如果加于输入端,即输入时按交换的要求存入信息,输出时顺序取出信号,也能达到交换目的。不论何种方式均须有话音存储器和控制信息存储器。
时分复用是指一种通过不同信道或时隙中的交叉位脉冲,同时在同一个通信媒体上传输多个数字化数据、语音和视频信号等的技术。电信中基本采用的信道带宽为 DS0,其信道宽为 64 kbps。 电话网络(PSTN)基于 TDM 技术,通常又称为 TDM 访问网络。电话交换通过一些格式支持 TDM:DS0、T1/E1 TDM 以及 BRI TDM。E1 TDM 支持2.048 Mbps通信链路,将它划分为32个时隙,每间隔为64 kbps 。T1 TDM 支持1.544 Mbps 通信链路,将它划分为24个时隙,每间隔为64 kbps,其中 8 kbps 信道用于同步操作和维护过程。E1 和 T1 TDM 最初应用于电话公司的数字化语音传输,与后来出现的其它类型数据没有什么不同。E1 和 T1 TDM 也应用于广域网链路。BRI TDM 是通过交换机基本速率接口(BRI,支持基本速率 ISDN,并可用作一个或多个静态 PPP 链路的数据信道)提供。基本速率接口具有2个64 kbps 时隙。TDMA 也应用于移动无线通信的信元网络。
时分复用器是一种利用TDM 技术的设备,主要用于将多个低速率数据流结合为单个高速率数据流。来自多个不同源的数据被分解为各个部分(位或位组),并且这些部分以规定的次序进行传输。这样每个输入数据流即成为输出数据流中的一个"时间片段"。必须维持好传输顺序,从而输入数据流才可以在目的端进行重组。特别值得注意的是,相同设备通过相同 TDM 技术原理却可以执行相反过程,即:将高速率数据流分解为多个低速率数据流,该过程称为解除复用技术。因此,在同一个箱子中同时存在时分复用器和解复用器(Demultiplexer)是常见的。